METODOS PARA CÁLCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN

 El tiempo de concentración t_c de una determinada cuenca hidrográfica es el tiempo necesario para que el caudal  saliente se estabilice, cuando la ocurrencia de una precipitación con intensidad constante cae sobre toda la cuenca. Existen diferentes métodos para el cálculo del tiempo de concentración y cad uno se aplica de acuerdo a las propias:

 El método del U. S. Soil Conservation Service, que propone estimar el tiempo de concentración en minutos por:

donde :

 L: Longitud del escurrimiento (m).

 v: Velocidad media estimada (m/s).

  Fórmula de California Culverts Practice, estima el tiempo de concentración en minutos por:

 

donde :

L₁ : Longitud del cauce, en km.

H : Desnivel Máximo de la cuenca, en metros.

• Fórmula de Giandotti:

donde:

        tc = Tiempo de concentración (horas)       

        S  =  Superficie de la cuenca (Km² 

        L =  Longitud del cauce principal (Km).

       H = Altura media de la cuenca sobre el punto estudiado (m).

Adicionalmente se debe verificar que el área de la cuenca sea menor a 200 ha y que el tiempo de concentración este dentro del rango que define la siguiente relación:

 Fórmula de “California highways and Public Works” (Kirpich) para cuencas cuya área sea superior a 200 ha:

 

donde:

 tc = Tiempo de concentración (horas).

 L =  Longitud del cauce principal (Km).

 H = Diferencia de elevación en m entre el comienzo del cauce principal y el punto estudiado.

 Para áreas pequeñas, sin red hidrogáfica definida, en las cuales el escurrimiento es laminar en la superficie, Izzard dedujo la siguiente expresión para determinar el tiempo de concentración t_c:

Donde:

tc = Tiempo de Concentración (minutos).

L = Longitud del Cauce Principal (m).

K= Coeficiente de Escurrimiento ver tabla de valores numéricos.

i= Intensidad de precipitación (mm/h).

b= coeficiente que se define en la expresión a continuación:

 donde:

S= Pendiente media de la superficie

Cr= Coeficiente de Retardo función del tipo de superficie (ver tabla a continuación)

Las fórmulas empíricas descritas arriba solo son aplicables cuando:

El tiempo de concentración de una cuenca hidrográfica pequeña será igual a la suma del mayor tiempo de escurrimiento laminar superficial con el mayor tiempo de escurrimiento en el alveo fluvial que se constate en cualquier lugar de la cuenca.

El tiempo de escurrimiento en el alveo se considera, en general, como el alveo de mayor longitud dividido por la velocidad media del agua en el cause, una vez que éste esté prácticamente lleno.

Cuando los caudales del escurrimiento superficial, laminar (en el suelo) o fluvial (en el alveo) aumenta, las profundidades también aumentan. Al aumentar la profundidad, una cantidad de agua es temporalmente almacenada, hasta que el caudal disminuye y el sistema se vacía progresivamente. Para llegarse a una situación de equilibrio hasta que se haya «llenado» el sistema. El proceso es análogo al que se da en el llenado de un barril, que tiene un agujero en el fondo, con un caudal constante de entrada. El barril se ira llenando hasta que el caudal que sale por el agujero, (el cual es función de la altura de agua dentro del barril) sea igual al caudal que entra. Si aumentamos el tamaño del agujero, el punto de equilibrio se alcanzará con el barril más lleno, y por lo tanto demorará más tiempo para alcanzarse el equilibrio. Si el diámetro del barril se aumenta se requerirá más tiempo para alcanzar la profundidad de agua en él que nos del caudal de equilibrio. Por analogía, cuando el área de drenaje aumenta, también aumenta el tiempo necesario para alcanzar la condición de equilibrio en los diversos cauces, y por otra parte al aumentar el tiempo aumenta también la probabilidad de que la lluvia no mantenga su intensidad más o menos constante. Todos estos factores hacen que la precisión de las ecuaciones reportadas arriba disminuya. Por esta razón estas expresiones deben ser utilizadas con restricciones para áreas de drenaje mayores a 4 ha.