2.3. COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA
En la fórmula del método racional americano, el primer término C es el coeficiente de escorrentía.
Para explicar este concepto, definamos qué es la escorrentía y cómo se produce.
2.3.1 DEFINICIÓN
La escorrentía es el agua excedente de lluvia que recorre libremente la superficie del área analizada, desde aguas arriba a un punto de concentración.
La llamamos agua excedente porque es agua que supera la capacidad del terreno o superficie llovida a ser infiltrada, y, por lo tanto, se desplaza siguiendo la pendiente del terreno, hacia el punto más bajo de la subcuenca que lo limita.
el coeficiente de escorrentía es por tanto, el porcentaje del agua llovida que recorrerá la superficie.
Analicemos un evento de lluvia: Cuando las gotas caen al terreno, el escurrimiento no es instantáneo, pues se necesita que la superficie se sature y que ya no acepte más gotas de agua en su interior, de tal manera que esa agua se acumule en la superficie y por gravedad genere escurrimiento. El coeficiente de escorrentía es, entonces, dependiente principalmente del grado de permeabilidad que tenga la superficie donde ocurre el evento de lluvia, y en menor medida de su pendiente y la intensidad de lluvia.
Teniendo esto en mente, resulta lógico entender por qué un área verde tiene valores de “c” (coeficiente de escorrentía) entre 0.2 a 0.35, y una vialidad de concreto entre 0.8 y 0.95. En el primero, la tierra tiene una gran capacidad de absorción de agua; hasta el 80% del agua que cae en jardines es infiltrada, a diferencia de una vialidad de concreto, donde el material, al no ser lo suficientemente permeable, se satura de agua rápidamente, y en poco tiempo genera escorrentía, absorbiendo tan poco como el 5% del agua de lluvia caída.
2.3.2. PARÁMETROS DEL COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA
la infiltración no es el único parámetro que define el valor de c; en este, otros parámetros como lo son la evaporación, la detención de agua por los rasgos de textura y protuberancias en la superficie, la pendiente del terreno, la intensidad de lluvia, entre otros, también lo afectan.
El ingeniero experimentado sabrá cuando seleccionar un valor de C entre los valores promedio que se presentan en tablas; estas las podemos encontrar en el MAPAS de la CONAGUA.
Una buena guía para la selección del coeficiente es la siguiente:
Un terreno con una pendiente grande tendrá coeficientes de C mayores a los valores de un terreno con una pendiente pequeña o casi nula, de igual manera a mayor periodo de retorno, mayor el coeficiente de escorrentía, debido a que la infiltración y otras pérdidas tienen proporcionalmente menor efecto en esta.
2.3.3 OBTENCION DEL COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA
Típicamente el coeficiente de escurrimiento lo tomaremos de tablas; estas están generadas en base con mediciones en campo realizadas por hidrólogos, bajo la siguiente fórmula.
Donde:
C: coeficiente de escorrentía
Ved: volumen de escurrimiento directo
Vll: volumen llovido.
2.3.4 TABLAS DEL COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA
Las tablas que generalmente encontramos en los libros están basadas en:
American Society of Civil Engineers, 1960. Design Manual for Storm Drainage, New
York, NY.
En el diseño urbano, encontraremos en las subcuencas que analicemos diferentes tipos de superficies drenadas, por lo que siempre será necesario calcular un promedio ponderado del coeficiente de escorrentía de estas superficies.
2.3.5 EJEMPLO
Analizaremos la subcuenca de un predio que será urbanizado, en la cual las áreas están distribuidas como se muestra la figura, obteniendo sus áreas del software de dibujo y sus coeficientes C de la tabla anteriores obtenemos el siguiente cálculo:
La fórmula del C ponderado será:
Este procedimiento se debe efectuar para todas las subcuencas que conforman el predio que se está desarrollando.
Debido a que las variaciones entre los valores de C ponderado son muy bajas, es posible obtener un C ponderado general para todo el predio, lo cual agiliza el cálculo del gasto pluvial, donde suele ser muy pequeño el error de resultados.
Con este valor obtenemos la información para llenar la fila #5 del cálculo hidrológico.
En el siguiente posteo abordaremos la definición de la intensidad de lluvia.