METODOS PARA EL CALCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN PARA ESTUDIOS HIDROLÓGICOS

Para determinar el tiempo de concentración es necesario conocer los diferentes métodos y sus restricciones. Esto nos ayuda a conocer que método es mas adecuado para nuestra cuenca.

Los principales métodos recomendados por el Manual de Hidrológica, Hidráulica y Drenaje se muestra a continuación:

1. MÉTODO DE KIRPICH (1940).
Desarrollada a partir de información del SCS en siete cuencas rurales de Tennessee con canales bien definidos y pendientes empinadas (3 a 10%); para flujo superficial en superficies de concreto o asfalto se debe multiplicar tc por 0.4; para canales de concreto se debe multiplicar por 0.2; no se debe hacer ningún ajuste para flujo superficial en suelo descubierto o para flujo en cunetas (Manual de Hidrológica, Hidráulica y Drenaje, 2011).

Donde:
L: longitud del canal desde aguas arriba hasta la salida, m.
S: pendiente promedio de la cuenca, m/m.

2. MÉTODO CALIFORNIA CULVERTS PRACTICE (1942).
Esencialmente es la ecuación de Kirpich; desarrollada para pequeñas cuencas montañosas en California  (Manual de Hidrológica, Hidráulica y Drenaje, 2011).

Donde:
L: longitud del curso de agua más largo, m.
H: diferencia de nivel entre la divisoria de aguas y la salida, m.

3. IZZARD (1946).
Desarrollada experimentalmente en laboratorio por el Bureau of Public Roads para flujo superficial en caminos y Áreas de céspedes; los valores del coeficiente de retardo varían desde 0.0070 para pavimentos muy lisos hasta 0.012 para pavimentos de concreto y 0.06 para superficies densamente cubiertas de pasto; la solución requiere de procesos iterativos; el producto de i por L debe ser ≤ 3800  (Manual de Hidrológica, Hidráulica y Drenaje, 2011).

Donde:
i: intensidad de lluvia, mm/h
c: coeficiente de retardo
L: longitud de la trayectoria de flujo, m.
S: pendiente de la trayectoria de flujo, m/m.

4. FEDERAL AVIATION ADMINISTRATION (1970).
Desarrollada de información sobre el drenaje de aeropuertos recopilada por el Corps of Engineers: el método tiene como finalidad el ser usado en problemas de drenaje de aeropuertos pero ha sido frecuentemente usado para flujo superficial en cuencas urbanas  (Manual de Hidrológica, Hidráulica y Drenaje, 2011).

Donde:
C: coeficiente de escorrentía del método racional.
L: longitud del flujo superficial, m.
S: pendiente de la superficie, m/m

5. ECUACIONES DE ONDA CINEMÁTICA MORGALI Y LINSLEY (1965) Y ARON Y 6. ERBORGE (1973).
Ecuación para flujo superficial desarrollada a partir de análisis de onda cinemática de la escorrentía superficial desde superficies desarrolladas; el método requiere iteraciones debido a que tanto I (Intensidad de lluvia) como tc son desconocidos, la superposición de una curva de intensidad – duración – frecuencia da una solución gráfica directa para tc  (Manual de Hidrológica, Hidráulica y Drenaje, 2011).

Donde:
L: longitud del flujo superficial, m.
n: coeficiente de rugosidad de Manning.
I: intensidad de lluvia, mm/h.
S: pendiente promedio del terreno-m/m.

6. ECUACIÓN DE RETARDO SCS (1973).

Ecuación desarrollada por el SCS a partir de información de cuencas de uso agrícola; ha sido adaptada a pequeñas cuencas urbanas con áreas inferiores a 800 Ha; se ha encontrado que generalmente es buena cuando el área se encuentra completamente pavimentada; para áreas mixtas tiene tendencia a la sobreestimación; se aplican factores de ajuste para corregir efectos de mejoras en canales e impermeabilización de superficies; la ecuación supone que tc = 1.67 x retardo de la cuenca  (Manual de Hidrológica, Hidráulica y Drenaje, 2011). 

Donde:
L: longitud hidráulica de la cuenca (mayor trayectoria de flujo), m.
CN: Número de curva SCS
S: pendiente promedio de la cuenca, m/m.