1. 7. Componentes del ciclo hidrológico.
7.2 Precipitación
La cantidad de lluvia recibida por la superficie de la tierra, es un dato de interés no solo como valor
climático, sino también por los beneficios que su conocimiento reporta a la agricultura, e industria
en general, motivo por el cual se lleva un riguroso registro de ella.
Precipitación es el agua que recibe la superficie terrestre en cualquier estado físico, proveniente de
la atmósfera. Para que se origine la precipitación es necesario que una parte de la atmósfera se
enfrié hasta que el aire se sature con el vapor de agua, originándose la condensación del vapor
atmosférico. El enfriamiento de la atmósfera se logra por la elevación del aire.
La precipitación puede ser por convección, orográfica y ciclónica.
La precipitación se mide en términos de la altura de lámina de agua y se expresa comúnmente en
milímetros. Los aparatos de medición se clasifican de acuerdo con el registro de las precipitaciones
en pluviómetros y pluviógrafos.
Pluviómetro
Consiste en un recipiente cilíndrico de lámina de aproximadamente 20 cm de diámetro y de 60 cm
de alto. La tapa del cilindro es un embudo receptor, el cual se comunica con una probeta de
sección 10 veces menor que la de la tapa.
Esto permite medir la altura de lluvia en la probeta con una aproximación hasta decimos de
milímetro, ya que cada centímetro medido en la probeta corresponde a un mm de altura de lluvia;
para medirla se saca la probeta y se introduce una regla graduada, con la cual se toma la lectura;
generalmente se acostumbra hacer una lectura cada 24 h.
Pluviógrafo
Por medio de este aparato se lleva un registro de altura de lluvia contra tiempo. Los más comunes
son de forma cilíndrica, y el embudo receptor está ligado a un sistema de flotadores, que originan
el movimiento de una aguja sobre un papel registrador montado en un sistema de reloj. Como el
papel registrador tiene un cierto rango en cuanto a la altura de registro, una vez que la aguja llega
al borde superior automáticamente regresa al borde inferior y sigue registrando.
Utilizando el pluviógrafo se conoce la intensidad de precipitación i, que se define como la altura de
precipitación entre el tiempo en que se origino.
Los registros del pluviógrafo son la base para el trazo de la curva masa de la tormenta en estudio,
la cual nos muestra la variación de la altura de lluvia respecto al tiempo, esta curva masa nos
permite obtener el hietograma de la tormenta. El hietograma es una gráfica que indica la variación
de la altura de lluvia o de su intensidad con respecto a un intervalo de tiempo, el cual se escoge
arbitrariamente.

2. Precipitación Media Sobre una Zona
En muchos problemas hidrológicos se requiere conocer la altura de precipitación media en una
zona, ya sea durante una tormenta, una época del año o un periodo determinado de tiempo.
Para hacerlo se tienen 3 criterios
a) Promedio aritmético
Se suma la altura de lluvia registrada en un cierto tiempo en cada una de las estaciones
localizadas dentro de la zona y se divide entre el número total de estaciones. La precisión de este
criterio depende de la cantidad de estaciones disponibles de la forma como están localizadas y de
la distribución de la lluvia estudiada.
∑=
=
n
i
pipm
h
n
h
1
1
b) Método de los polígonos de Thiessen
En este método es necesario conocer la localización de las estaciones en la zona bajo estudio ya
que para su aplicación se requiere delimitar la zona de influencia de cada estación dentro del
conjunto. Para determinarla, primero se trazan triángulos que ligan las estaciones más próximas
entre sí. A continuación se trazan líneas bisectoras perpendiculares a los lados de los triángulos,
las cuales forman una serie de polígonos y cada uno de ellos contiene una estación.
Cada polígono es el área tributaria de cada estación.
En este método se utiliza la fórmula siguiente:
( )
T
n
i
Pii
Pm
A
hA
h
∑
= =1
*
Donde:
Ai Área del polígono que encierra cada estación.
hpi Altura de precipitación de cada estación
AT Área total de la cuenca.
c) Método de las Isoyetas
Para emplear este criterio se necesita un plano de isoyetas de la precipitación registrada en las
diversas estaciones de la zona en estudio. Las isoyetas son curvas que unen puntos de igual
precipitación. Este método es el más exacto pero requiere de un cierto criterio para trazar el plano
de isoyetas. Se puede decir que si la precipitación es de tipo orográfico, las isoyetas tenderán a
seguir una configuración parecida a las curvas de nivel. Para calcular la altura de precipitación
media en una determinada zona se utilizara la expresión que se utiliza para los polígonos de
Thiessen pero en este caso Ai corresponde al área entre isoyetas y hpi es la altura de precipitación
media entre dos isoyetas AT = área total de la cuenca.
Curvas de Intensidad-Duración-Periodo de Retorno

3. Determinación de las curvas Intensidad – duración - Período de retorno (I – d – T)
Para obtener las curvas I – d – T, las fórmulas utilizadas son las siguientes, en las cuales N es el
número de observaciones.
N
i
i
N
j
j∑
= =1 (1)
( )
1
1
2
−
∑ −
=
=
N
ii
s
N
j
j
(2)
ssc 7800
6
.==
π
(3)
ica −= 5770. (4)
Para cada serie de valores de "i" asociados a una misma duración se obtiene una pareja de
valores correspondientes a los parámetros "a" y "c", los cuales definen la función que mejor se
ajusta a cada serie de datos. Estos valores se substituyen en la ecuación de Gumbel (
( ) cai
e
e
T
/1
1
+−
−
=− ), así como el valor del período de retorno de proyecto, con lo cual se pueden
determinar los valores de la intensidad de precipitación asociada a cada duración y al período de
retorno considerado.
PROCEDIMIENTO
Se debe contar con una tabla que contenga valores de las precipitaciones máximas anuales
registradas en la estación
Tabla 1. Registro histórico de las precipitaciones máximas anuales (mm)
AÑO DURACIÓN (min.)
5 10 20 30 60 120

4. Dividiendo los valores de la precipitación entre su duración correspondiente se obtienen los de las
intensidades máximas, los cuales se ponen en una tabla 2, en orden decreciente.
Tabla 2. Intensidades máximas anuales, i, (mm/hr).
RANGO
DURACION d (min.)
Período
de retorno
T (años)
5 10 20 30 60 120
Σi ------------- ------------ --------- ---------- ---------- ------------
Rango es el número correspondiente de los datos.
Periodo de retorno se obtiene aplicando la siguiente expresión
rango
1N
T
+
=
Aplicando las fórmulas (1) a (4) a los datos de intensidades de la tabla 2, se obtienen los valores de
"i", "s", "c" y "a" para cada duración, los cuales se indican en una tabla 3 como la siguiente.
Tabla 3. Ordenamiento del cálculo para obtener las intensidades correspondientes al periodo de
retorno pedido.
PARAMETRO
DURACION (Mín.)
5 10 20 30 60 120
i

5. S
C
A
in
in= intensidad para el periodo de retorno pedido.
N = periodo de retorno pedido.
Para el cálculo de la desviación estándar conviene ordenar los datos como se muestra en la tabla
4. Para esto se utilizan los valores de "i" de la tabla 2 y el valor de "i" de la tabla 3,
Tabla 4- Cálculo de "s".
i i - i (i - i )2
Σ −−−− ------------
A continuación se calculan, mediante la ecuación
( ) c/aie
e
T
+−−
=−
1
1 las intensidades
correspondientes a los períodos de retorno que se desean estudiar.
De la ecuación mencionada en el párrafo anterior se debe despejar la intensidad (i).
Con estos valores se dibujan las curvas intensidad-duración-período de retorno, como se muestra
en la figura 1.

6. CURVA I-D-Tr
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
DURACIÓN (d en minutos)
INTENSIDAD(mm/h)
Curva para el periodo de retorno (T)
solicitado
Figura 1. Curvas Intensidad-Duración-Período de retorno.
Por otro lado, si se quiere utilizar la ecuación que representa matemáticamente a cada una de
estas curvas como método extra, se obtiene haciendo uso de las ecuaciones (6) y (7).
Para poder aplicar estas fórmulas conviene elaborar previamente una tabla como la que se inserta
a continuación (tabla 5).
Tabla 5. Elementos para aplicar las ecuaciones (6) y (7).
d i5 1/i d/i d2
 --------- ---------- -----------
Al final se tendrá un conjunto de parejas de valores que relacionan la intensidad con la duración
correspondiente a dicho período de retorno, las cuales en general, muestran una distribución
sensiblemente hiperbólica que se puede representar matemáticamente por una expresión de la
siguiente forma:
Bd
A
i
+
= (5)
En la cual:
i = intensidad de precipitación (mm/hr)
d = duración de la tormenta (min.)
A y B = parámetros.
Para determinar los valores de los parámetros A y B de la fórmula (5) se utiliza el siguiente par de
ecuaciones derivadas del método de ajuste por mínimos cuadrados:

7. ∑∑ ∑−




∑−∑
=
== =
==
N
j
j
N
j
N
j
j
j
j
N
j
j
N
j
j
i
d
i
d
N
ddN
A
11 1
2
11
2
1
(6)
N
d
i
A
B
N
j
j
N
j
j
∑−∑
=
== 11
1
(7)

8. (SEGUNDO MÉTODO)
Curvas Intensidad-duración-periodo de retorno
Antes de poder explicar la metodología para determinar las curvas i-d-t, se procede a estudiar el
concepto de periodo de retorno, el cual es usado ampliamente en la hidrología.
Periodo de retorno
El número de años en que, en promedio, se presenta un evento se llama periodo de retorno y se
acostumbra denotarlo con la letra T.
Cuando se tienen datos para un cierto periodo, y se desea aplicar algún método estadístico para
extrapolar dichos datos a periodos de retorno mayores al de las mediciones, es necesario asignar
un valor T a cada dato registrado. Para asignar periodos de retorno a una serie de datos se usa la
expresión siguiente:
Donde m es el número de orden en una lista de mayor a menor de los datos y n es el número de
datos.
Ejemplo
En un pluviógrafo se han registrado las alturas de precipitación máximas (en mm), para diferentes
duraciones mostradas en la tabla siguiente. Determinar las curvas intensidad-duración-periodo de
retorno.
Fecha Duraciones (min)
5 10 20 60 120
16-09-70 5 25 35 40 45
08-02-71 10 12 13 13 14
11-08-71 5 7 20 25 27
15-09-72 6 13 17 24 30
18-10-72 8 17 24 32 39
09-03-73 3 9 15 24 35
08-07-74 11 21 34 47 59
13-11-75 10 13 19 25 28
09-11-76 15 17 29 35 37
08-02-77 6 9 19 23 26
10-12-78 7 11 13 19 22
07-05-79 13 16 21 25 27

9. 10-07-80 17 20 23 28 32
22-10-81 15 19 21 35 38
Lo primero que debe hacerse es escoger un registro máximo de altura de precipitación para cada
año. Para ello de la tabla anterior se elige una precipitación para cada año
hp (mm)
AÑo Duraciones (min)
5 10 20 60 120
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
Enseguida se deberá determinar sus intensidades, sabiendo que la precipitación entre el tiempo,
es la intensidad
Intensidades (mm/h)
AÑo Duraciones (min)
5 10 20 60 120
1970
1971
1972
1973

10. 1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
Intensidades máximas anuales
Ahora con la formula se han ordenado las intensidades (de mayor a menor) asignándoles
un periodo de retorno
Orden T Duraciones (min)
5 10 20 60 120
1 13.00
2 6.50
3 4.33
4 3.25
5 2.60
6 2.17
7 1.86
8 1.63
9 1.44
10 1.30
11 1.18
12 1.08
Intensidades ordenadas y asignación del periodo de retorno

11. El proceso de ajuste de correlación lineal múltiple de una serie de tres tipos de datos, se obtiene
mediante un sistema de ecuaciones como el siguiente:
Donde N es el número de datos y las incógnitas son a0, a1 y a2; x1, x2 y y son, respectivamente,
los logaritmos del periodo de retorno (x1= (log10 T)), la duración (con el valor de c agregado de
ser necesario) (x2= (log10 d)) y la intensidad (y= (log10 i)), obtenidos de un registro de
precipitación. Una vez calculados los coeficientes a0, a1 y a2 es posible valuar los parámetros k,
m y n de la ecuación:
Donde k, m, n y c son constantes que se calculan mediante un análisis de correlación lineal
múltiple.
Si se muestran los puntos correspondientes a los datos de la tabla anterior y los datos se agrupan
en torno a líneas rectas se tomará c=0.

12. T x1 x2 Intensidades
(i)
y x1y x2y x1^2 x2^2 x1*x2
Con los valores de la tabla anterior se forma el sistema de ecuaciones.
Resolviendo el sistema de ecuaciones anterior se obtiene: a0, a1 y a2
Y los valores de los parámetros de la ecuación son:
K=10a0
m=a1
n= - a2
Graficando con la expresión anterior (d en minutos, T en años, i en mm/h)

13. Las gráficas para la tarea son de T= 10, 25 y 50 años.
Cada una de las rectas de la figura de las curvas i-d-T, para un periodo de retorno dado, se
interpreta como una curva masa de precipitación.
Multiplicando esta ecuación por la duración d, se obtiene la altura de precipitación:
Si se dibuja una gráfica con esta ecuación será en forma de curva masa.
De esta grafica es posible obtener un hietograma, mismo que puede usarse como tormenta de
diseño para alimentar a algún modelo de la relación lluvia-escurrimiento

15. 7.3 Escurrimiento
El escurrimiento es la parte de la precipitación drenada por las corrientes de las cuencas hasta su
salida. El agua que fluye por las corrientes proviene de diversas fuentes y, con base en ellas, se
considera el escurrimiento como superficial, subsuperficial y subterráneo.
El superficial es aquel que proviene de la precipitación no infiltrada y que escurre sobre la
superficie del suelo y la red de drenaje hasta salir de la cuenca.
La parte de la precipitación que contribuye al escurrimiento superficial se denomina precipitación
en exceso.
El escurrimiento subsuperficial se debe a la precipitación infiltrada en la superficie del suelo, pero
que se mueve lateralmente sobre el horizonte superior del mismo.
En general si el efecto es inmediato se le da el mismo tratamiento que al escurrimiento superficial;
en caso contrario, se le considera como escurrimiento subterráneo.
Este último es el que proviene del agua subterránea, la cual es recargada por la parte de la
precipitación que se infiltra a través del suelo una vez que este se ha saturado.
Para analizar el escurrimiento total, puede considerarse compuesto por los escurrimientos directo y
base. Este último proviene del agua subterránea, y el directo es el originado por el escurrimiento
superficial.
Proceso del escurrimiento
Cuando llueve sobre una determinada zona, hay un periodo inicial en el que el agua es primero
interceptada por los objetos existentes en la zona, como son; arbustos, pastos, árboles y en
general, aquello que impida al agua llegar al suelo; posteriormente se infiltra en el suelo o llena las
diferentes depresiones de la superficie. La primera de estas cantidades se denomina lluvia
interceptora y aunque no es importante, puede disponer de la mayor parte de una lluvia ligera. La
segunda cantidad se llama infiltración; se denomina capacidad de infiltración al máximo volumen
de agua que absorbe el suelo en determinadas condiciones. La última cantidad se llama
almacenaje por depresión; posteriormente este almacenaje se evapora o es empleado por la
vegetación o se infiltra en el suelo pero no origina escurrimiento superficial.
Después de que las depresiones del suelo han sido llenadas, si la intensidad de lluvia excede a la
capacidad de infiltración del suelo, la diferencia es la llamada lluvia en exceso. Esta lluvia en
exceso primero se acumula sobre el terreno y a continuación fluye hacia los cauces.
A este movimiento se le denomina flujo por tierra y el agua que en esta forma llega a los cauces es
el escurrimiento superficial.
En general, debajo de la superficie del suelo hay un manto de agua, a cuyo límite superior se le
denomina nivel freático; a la que se encuentra por debajo del nivel freático, se le llama agua
subterránea; humedad del suelo es el agua que hay sobre el nivel freático.
Factores que afectan el escurrimiento: Tamaño de la cuenca, Forma de la cuenca, Pendiente de la
cuenca, Uso del suelo, Localización de la lluvia, Tipo de drenaje.
Hidrogramas y su análisis
Si se mide el gasto que pasa por una determinada sección transversal de un río y se grafican los
valores obtenidos contra el tiempo se obtiene una gráfica que se denomina hidrograma.

16. A D
Figura 2 Partes del Hidrograma aislado.
A. Punto de levantamiento, en este punto el agua proveniente de la tormenta bajo
análisis comienza a llegar a la salida de la cuenca y se produce inmediatamente
después de iniciada la tormenta.
B. Pico, es el gasto máximo que se produce por la tormenta.
C. Punto de inflexión, en este punto es aproximadamente cuando termina el flujo sobre
el terreno.
D. Final del escurrimiento directo de este punto en adelante el escurrimiento es solo de
origen subterráneo.
tp. Tiempo Pico; es el tiempo que transcurre desde el punto del levantamiento hasta el
pico del hidrograma.
tb. Tiempo base, es el tiempo que transcurre desde el punto de levantamiento hasta el
punto final del escurrimiento directo.
El área bajo el hidrograma esta dada por la expresión:
∫
t
to
Qdt
Que es el volumen total escurrido; el área bajo el hidrograma y arriba de la línea de
separación entre el gasto base y directo.
( )∫ −
t
to b
dtQQ
es el volumen de escurrimiento directo.
En vista de que rara vez es posible conocer con precisión la evolución de los niveles freáticos
durante una tormenta y que el punto D de un hidrograma es generalmente difícil de distinguir,
la tarea de separar el gasto base del directo no es sencilla en la mayoría de los casos.
Existen varios métodos para separar el gasto base del directo y dentro de estos están los tres
siguientes:
a) El método más simple consiste en trazar una línea recta horizontal a partir del punto A
del hidrograma.
tp
C
tb
Q
t
B

17. b) Otro método es el de determinar una curva tipo vaciado del escurrimiento base,
analizando varios hidrogramas y seleccionando aquellos tramos en los que solo exista
escurrimiento base.
c) Y el tercer método es la relación matemática entre el tiempo de vaciado y el área de la
cuenca, su expresión es:
20
8270 .
. AN =
Donde:
N: es el tiempo de vaciado del escurrimiento directo en días.
A: área de la cuenca en Km2
.
Figura 3. El punto D del hidrograma estará un tiempo N después del pico.
Aforo de corrientes.
Aforar una corriente significa determinar a través de mediciones el gasto que pasa por una
sección dada.
Los métodos más comunes para aforar corrientes son:
a) Sección de control
b) Relación sección-pendiente
c) Relación sección-velocidad
Sección de control
En hidráulica una sección de control en una corriente se define como aquella en la que existe
una relación única entre el tirante y el gasto. De los muchos tipos de secciones de control que
se pueden usar para aforar una corriente, los más comunes son los que producen un tirante
crítico y los vertedores.
Se forma un tirante crítico elevando el fondo del cauce, estrechándolo o con una combinación
de las dos técnicas.
Este método es el más preciso de todos para el aforo, pero presenta algunos inconvenientes.
En primer lugar, es relativamente costoso y, en general, sólo se puede usar cuando los
Q
t
D
N
B

18. gastos no son muy altos. En el caso de los estrechamientos se restringe el transporte de
objetos arrastrados por la corriente y la sección puede obstruirse. Un inconveniente de los
vertedores es que generan un remanso aguas arriba de la sección. A esto obedece que solo
se utiliza el procedimiento en cuencas experimentales o ríos de sección pequeña.
Relación Sección- Pendiente
Este método se utiliza para estimar el gasto máximo que se presento durante una avenida
reciente en un río donde no se cuenta con ningún otro tipo de aforo. Para su aplicación se
requiere solamente contar con la topografía de un tramo del cauce y las marcas del nivel
máximo del agua durante el paso de la avenida.
La determinación del gasto se hace a partir de la fórmula de Manning
21321 //
f
SR
n
V =
donde:
V: es la velocidad media de la corriente en m/s
n: coeficiente de rugosidad de Manning
R: Radio hidráulico medio en m
S: Pendiente hidráulica
Si se conoce el área media de la sección el gasto es:
AVQ *= Ecuación de continuidad
Relación Sección-Velocidad
Este es el método más usado en México para aforar corrientes. Consiste básicamente en
medir la velocidad en varios puntos de la sección transversal y después calcular el gasto por
medio de la ecuación de continuidad.
La velocidad de flujo en una sección transversal de una corriente tiene una distribución como
la que se muestra en la siguiente figura 4.
Figura 4. Distribución de la velocidad del flujo en una sección transversal de una
corriente.
Para determinar el gasto no es suficiente medir la velocidad en un solo punto, sino que es
necesario dividir la sección transversal del cauce en varias subsecciones llamadas dovelas.
El gasto que pasa por cada dovela es:
Líneas de igual
velocidad
Dovela “ i “Velocidad máxima
Ai
yi

19. mii
vaq =
donde: ai es el área de la dovela i y vmi es la velocidad media en la misma dovela.
La velocidad media se puede tomar como la medida a una profundidad de 0.6 del tirante (yi)
aproximadamente, donde yi es el tirante medido al centro de la dovela cuando yi no es muy
grande; en caso contrario, conviene tomar al menos dos medidas a profundidades de 0.2 de yi
y 0.8 de yi; así la velocidad media es:
2
8020 ..
vv
vmi
+
=
Cuando yi es muy grande es necesario tomar tres o más lecturas de velocidad en la dovela.
Es recomendable, además medir la profundidad de la dovela cada vez que se haga un aforo.
Entonces, el gasto total será:
∑=
=
n
i
i
qQ
1
donde n es el número de dovelas.
La velocidad se mide con unos aparatos llamados molinetes.
La principal limitación del método se deriva de que cada medición requiere de un tiempo
relativamente grande durante el cual se requiere utilizar dos operadores por lo que durante
una avenida generalmente solo es posible hacer tres o cuatro mediciones que difícilmente
corresponden con el valor máximo de la avenida.
Para superar este problema se construyen curvas elevaciones - gastos que permiten con la
ayuda de un registro continuo del nivel del agua de la sección, estimar el valor del gasto en
cualquier instante.
Curvas Elevaciones- Gastos
La curva elevaciones gastos es una gráfica que relaciona el gasto con el nivel del agua en la
sección de río considerada.
Sí como ocurre en la mayoría de los casos la sección de medición no es una sección de
control, la relación tirantes gastos no es única de tal manera que al pasar una avenida ocurre
el fenómeno que se ejemplifica en la siguiente figura:
Elevación
en m
Descenso del
hidrograma

20. Figura 5. Curva Elevaciones- Gastos.
Durante el ascenso del hidrograma para un gasto dado la pendiente hidráulica es mayor que
la que se tendría con régimen establecido y durante su descenso sucede lo contrario sin
embargo es posible ajustar una curva media que represente aproximadamente ambos casos.
El ajuste de las curvas elevaciones - gastos se realiza utilizando el método de los mínimos
cuadrados utilizando una función del tipo:
( )n
HoHcQ −=
Donde Q es el gasto (m3
/s), H es el nivel del agua (m), Ho es el nivel base ( esto es el nivel
para Q =0)(m), c y n son parámetros que deben ajustarse.
Una vez conocida la curva elevaciones – gastos de la sección de aforos, es suficiente con
determinar la elevación de la superficie libre del agua para conocer el gasto en cualquier
momento. Dicha elevación se determina con alguno de los siguientes métodos: Limnímetro,
peso suspendido de un cable o limnígrafo
Gasto en m3
/s
Curva
media
Ascenso del
hidrograma

21. Infiltración
Es el proceso por el cual el agua penetra en los estratos de la superficie del suelo y se mueve
hacia el manto freático. La cantidad máxima de agua que puede absorber un suelo en
determinadas condiciones se llama capacidad de infiltración. Durante una tormenta sólo se
satisface la capacidad de infiltración mientras ocurre la lluvia en exceso. Antes o después de la
lluvia en exceso, la capacidad de infiltración está ligada a la intensidad de lluvia.
Factores que afectan la capacidad de infiltración
La forma precisa en que se realiza el proceso de infiltración depende de un gran número de
factores entre los que destacan: textura del suelo, contenido de humedad inicial, contenido de
humedad de saturación, cobertura vegetal, uso de suelo, aire atrapado, lavado de material fino,
compactación y temperatura (sus cambios y diferencias)
Medición de la infiltración
Para medir la infiltración de un suelo se usan los infiltrómetros. Los infiltrómetros se usan con
frecuencia en pequeñas cuencas o en áreas pequeñas o experimentales dentro de cuencas
grandes.
Los infiltrómetros se pueden dividir en dos grupos, de carga constante y simuladores de lluvia.
Los infiltrómetros de carga constante permiten medir la cantidad de agua que penetra en el suelo
en un área cerrada, a partir del agua que debe agregarse a dicha área para mantener un tirante
constante, que generalmente es de medio centímetro.
Los infiltrómetros de carga constante más comunes consisten en dos aros concéntricos o bien en
un solo tubo. En el primer tipo, se usan dos aros concéntricos de 23 y 92 cm de diámetro,
respectivamente, los cuales se hincan en el suelo varios centímetros. El segundo tipo consiste en
un tubo que se hinca en el suelo hasta una profundidad igual a la que penetra el agua durante la
medición, lo que evita que el agua se expanda, en este caso se mide el agua que se le agrega para
mantener el nivel constante.
Con el objeto de evitar en lo posible las fallas de los infiltrómetros de carga constante, se usan los
infiltrómetros que simulan la lluvia, aplicando el agua en forma constante al suelo mediante
regaderas.
El área que estos simuladores cubren varía generalmente entre 0.1 m2
y 40 m2
. En estos aparatos
la capacidad de infiltración se deduce midiendo el escurrimiento superficial resultante de una lluvia
uniforme.
Métodos para calcular la infiltración
Todos los métodos están basados en la relación entre lo que llueve y lo que escurre.
Los métodos requieren del hietograma de la precipitación media y de su correspondiente
hidrograma. Esto implica que en la cuenca donde se requiere evaluar la infiltración, se necesita, si
se desean hacer análisis horarios, por lo menos un pluviógrafo y una estación de aforos en su
salida. En caso de contar únicamente con estaciones pluviométricas solo se podrán hacer análisis
diarios.

22. Criterio de la Capacidad de Infiltración Media y criterio del coeficiente de escurrimiento
Para la aplicación de los métodos que simulan la relación lluvia – escurrimiento es necesario
conocer la variación en el tiempo de la lamina de escurrimiento directo. Para ello se usan
comúnmente dos tipos de criterios en cuencas aforadas: el de la capacidad de infiltración media y
el del coeficiente de escurrimiento.
• Criterio de la Capacidad de Infiltración Media
Este criterio supone que la capacidad de infiltración es constante durante toda la tormenta. A esta
capacidad de infiltración se le llama índice de infiltración media (ϕ). Cuando se tiene un registro
simultaneo de precipitación y escurrimiento de una tormenta, el índice de infiltración media se
calcula de la siguiente manera:
a) Del hidrograma de la avenida se separa el gasto base y se calcula el volumen de
escurrimiento directo.
b) Se calcula la altura de lluvia en exceso o efectiva (hpe), como el volumen de
escurrimiento directo dividido entre el área de la cuenca:
c
ed
pe
A
V
h =
c) Se calcula el índice de infiltración media (ϕ) trazando una línea horizontal en el
hietograma de la tormenta, de tal manera que la suma de las alturas de
precipitación que queden arriba de esa línea sea igual a hpe (altura de lluvia en
exceso o efectiva). El índice de infiltración media (ϕ) será entonces igual a la altura
de precipitación correspondiente a la línea horizontal dividida entre el intervalo de
tiempo ∆t que dure cada barra del hietograma.
• Criterio del coeficiente de escurrimiento
Este criterio supone que las pérdidas son proporcionales a la intensidad de la lluvia y se calcula por
medio de la siguiente expresión:
ll
ed
V
V
Ce =
donde:
Ved = Volumen de escurrimiento directo
Vll = Volumen total de lluvia
Ce, sin unidades, se denomina coeficiente de escurrimiento
cpll
cpeed
AhV
AhV
∗=
∗=