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Método racional (caudal de diseño)

Estima el caudal máximo de diseño de una cuenca pequeña con el método racional (Q = C·i·A): pondera el coeficiente de escorrentía C por superficies, calcula el tiempo de concentración (Kirpich) y la intensidad de lluvia por curva IDF. Base para dimensionar cunetas, alcantarillas y obras de drenaje.

Ejemplos:
Áreas y coeficiente C
Tiempo de concentración
Intensidad de lluvia (IDF)

Curva potencial: i = a·Tm / (tc + b)n — usa los coeficientes de tu estación.

Q = C·i·A / 360 · T = 25 años

Q = 0.434 m³/s

434.4 L/s · C = 0.533 · i = 19.55 mm/h · tc = 14.5 min

Caudal Q

0.434 m³/s

C ponderado

0.533

Intensidad i

19.55 mm/h

tc

14.5 min

Área total

15 ha

Área total

0.15 km²

T de retorno

25 años

Caudal Q

434.4 L/s

Procedimiento

  1. 1Pendiente del cauce S = H/L = 60/1200 = 0.05 m/m.
  2. 2Kirpich: tc = 0.0195·L^0.77·S^-0.385 = 0.0195·1200^0.77·0.05^-0.385 = 14.5 min.
  3. 3Intensidad (IDF, duración = tc, T = 25 años): i = a·T^m/(tc+b)^n = 120·25^0.2/(14.5+12)^0.75 = 19.55 mm/h.
  4. 4Coeficiente de escorrentía ponderado: C = Σ(Ci·Ai)/ΣAi = 0.533.
  5. 5Método racional: Q = C·i·A/360 = 0.533·19.55·15/360 = 0.434 m³/s.
  • Verifica la curva IDF (coeficientes a, b, m, n) con la estación pluviométrica de tu zona (datos SENAMHI / estudio hidrológico).

Método racional (Q = C·i·A) para cuencas pequeñas (≤ ~10 km²), con tc por Kirpich e intensidad por curva IDF potencial. Los coeficientes IDF y C deben tomarse de un estudio hidrológico de la zona (SENAMHI / manual MTC de hidrología). Resultado referencial.

¿Cómo funciona?

El método racional supone que la lluvia es uniforme sobre toda la cuenca y que el caudal pico ocurre cuando toda el área contribuye a la salida, es decir cuando la duración de la lluvia iguala al tiempo de concentración tc. Con la fórmula Q = C·i·A/360 (A en hectáreas, i en mm/h) se obtiene el caudal de diseño. El coeficiente C representa la fracción de lluvia que escurre y se pondera por áreas cuando hay varias coberturas.

Alcance

Es válido para cuencas pequeñas (típicamente ≤ 10 km²). Los coeficientes de la curva IDF (a, b, m, n) y de escorrentía C deben provenir de un estudio hidrológico local (SENAMHI, manual de hidrología del MTC). Para cuencas grandes o con respuesta compleja, usa un hidrograma unitario u otro método. Resultado referencial.

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