Este documento describe los pasos para estimar caudales de diseño para obras de drenaje, incluyendo determinar el área tributaria, coeficiente de escorrentía, intensidad de precipitación usando curvas IDF, y aplicando el método racional. Explica conceptos como precipitación, duración de lluvia de diseño relacionada al tiempo de concentración, frecuencia de eventos, y proporciona tablas de valores típicos.

1.  ESTIMACIÓN DE CAUDALES DE DISEÑO

2. TORMENTA O LLUVIA DE DISEÑO
Para dimensionar los elementos básicos de las obras
de drenaje de una urbanización, se supondrá que
sobre la cuenca se recibe una Lluvia de Diseño, que
será el evento de mayor magnitud durante un periodo
de tiempo dado.
Luego se debe transformar la Precipitación en
Escurrimiento, concentrándolo en un determinado
punto en donde se desea estimar el Caudal para
efectos de diseño de obras.
Se aceptará que los elementos puedan verse
sobrepasados en su capacidad de diseño, pero se
verificará que no causen problemas graves.

3. PRECIPITACION
Corresponde a la cantidad de agua caída como lluvia, granizo o nieve,
midiendo después la altura de la lamina de agua acumulada. La unidad
de medida es el milímetro.
INTENSIDAD DE PRECIPITACIÓN
Es la medida de la cantidad de agua caída por unidad de tiempo. (ej. mm/hr)
1 mm de espesor en un 1 m2
de área corresponde a :
0,001m x 1m x1 m = 0,001 m3
= 1 litro
Si consideramos un tiempo igual a 1 hora se tiene que :
1 mm/hr/m2
= 1 lt/hr/m2
= 2,778 lts/seg/hectárea
REGISTROS DE PRECIPITACIÓN
Se obtienen a partir de:
•Pluviómetros: entregan mediciones discretas en el tiempo.
•Pluviógrafos: entregan mediciones continuas en el tiempo.

4. MÉTODO RACIONAL
6,3
AiC
Q
××
=
i
C
Q
A
Caudal a la salida de la cuenca (m3
/s)
Coeficiente de Escorrentía de la superficie
Intensidad de Precipitación (mm/hr)
Área tributaria de la cuenca (Km2
)
ESTIMACIÓN DE CAUDALES
ÁREA TRIBUTARIA, “A”
Corresponde a la superficie que realmente tributa sobre el punto que
se estudia.
Es un método muy simple y aceptado universalmente para la
determinación de caudales en cuencas urbanas y rurales pequeñas
inferiores a 1.000 hectáreas

5. COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA “C”
Corresponde a la capacidad que posee una superficie para permitir el
escurrimiento de agua superficial. Se valora de 0 a 1.
Debe estimarse un coeficiente ponderado según las superficies de
cada tipo de ocupación del suelo, estimando las áreas de cada uno de
ellos.
Tipo SuperficieTipo Superficie Valor “C”Valor “C”
Calle de hormigónCalle de hormigón 0,80 – 0,950,80 – 0,95
Calle de asfaltoCalle de asfalto 0,70 – 0,950,70 – 0,95
Calle de adoquinesCalle de adoquines 0,70 – 0,850,70 – 0,85
Entrada de autosEntrada de autos 0,75 – 0,850,75 – 0,85
TechosTechos 0,75 – 0,950,75 – 0,95
Prado arenoso planoPrado arenoso plano 0,01 – 0,100,01 – 0,10
Prado arenoso con pendientePrado arenoso con pendiente 0,15 – 0,200,15 – 0,20
Prado arcilloso planoPrado arcilloso plano 0,13 – 0,170,13 – 0,17
Para Zonas Urbanas...

6. Característ.Característ. BajoBajo NormalNormal AltoAlto ExtremoExtremo
VegetaciónVegetación 90% área90% área
cubierta concubierta con
vegetaciónvegetación
0,04 - 0,060,04 - 0,06
Regular aRegular a
Buena 50%Buena 50%
con vegetac.con vegetac.
0,06 – 0,080,06 – 0,08
Poca veget.Poca veget.
menos delmenos del
20%20%
0,08 – 0,120,08 – 0,12
SinSin
vegetación óvegetación ó
escasaescasa
0,12 – 0,160,12 – 0,16
Pendiente oPendiente o
RelieveRelieve
Muy planoMuy plano
con pend.con pend.
menor 5%menor 5%
0,08-0,140,08-0,14
Con cerros yCon cerros y
pend. entre 5 ypend. entre 5 y
10%10%
0,14 - 0,200,14 - 0,20
MontañosoMontañoso
con pend. 10–con pend. 10–
30%30%
0,20 – 0,280,20 – 0,28
EscarpadoEscarpado
pend, sobrepend, sobre
30%30%
0,28 – 0,350,28 – 0,35
Tipo de SueloTipo de Suelo AltaAlta
capac. decapac. de
absorciónabsorción
0,04 - 0,060,04 - 0,06
LimosLimos
arenosos bienarenosos bien
drenadosdrenados
0,06 – 0,080,06 – 0,08
SuelosSuelos
arcillosos malarcillosos mal
drenad.drenad.
0,08 – 0,120,08 – 0,12
SueloSuelo
rocoso sinrocoso sin
infiltracióninfiltración
0,12 – 0,160,12 – 0,16
Capac. deCapac. de
AlmacenamAlmacenam..
Alta capac.Alta capac.
Almacenam.Almacenam.
0,04 – 0,060,04 – 0,06
Almac.normalAlmac.normal
a medioa medio
0,06 – 0,080,06 – 0,08
Almac.Almac.
bajobajo
0,08 – 0,100,08 – 0,10
Sin humed.Sin humed.
que almac.que almac.
0,10 – 0,120,10 – 0,12
Para Zonas Rurales...

7. CAMBIOS EN LA ESCORRRENTÍA

8. INTENSIDAD DE PRECIPITACIÓN “i”
Para estimar este parámetro, se hace uso de las Curvas IDF
(Intensidad- Precipitación- Frecuencia)
Las Curvas IDF se establecen en base a un análisis estadístico de las
lluvias registradas en Pluviógrafos de la zona. Permiten caracterizar
las tormentas en un lugar.
Así, para
conocer la
Intensidad, se
debe estimar de
antemano la
Duración y la
Frecuencia de la
Lluvia de
Diseño.

9. DURACIÓN DE UNA LLUVIA
La duración total está relacionada con el tiempo de
concentración (tc) de la cuenca aportante, de modo de
seleccionar una duración que genere el máximo escurrimiento.
 Para el diseño de elementos de conducción, dado que se debe
considerar la intensidad máxima al inicio de la tormenta, se
recomienda:
tc ≤ Duración ≤ 2*tc
 Para el dimensionamiento de obras de almacenamiento
(estanques o lagunas), deben considerarse duraciones
largas, típicamente 24 hrs.

10. Tiempo de Concentración
Es el tiempo que demora la gota de lluvia más alejada en llegar al
punto de salida de la cuenca. De esta forma se asegura que toda la
superficie aporte al escurrimiento.
El tiempo T1,
correspondiente al
caudal máximo y es el
tiempo mínimo en el
cual se drena toda la
cuenca. Valor que
coincide con el
tiempo de
concentración tc.

11. En zonas urbanas....
 Considerar 5 minutos de la cubierta más alejada a la calle.
 Las velocidades en las cunetas y/o las tuberías deben
calcularse en base a las fórmulas hidráulicas.
 En terrenos relativamente uniformes, se considera
aceptable asumir una velocidad promedio entre 0,5 a 1,0
m/s.

12. Superficie Valor de n
Superficies impermeables, pavimentos, techos, etc. 0,20
Suelos compactos, despejados y lisos 0,10
Suelos despejados, rugosos, (céspedes) 0,20
Cultivos En surcos, suelos con pastos forrajeros 0,40
Bosques con árboles viejos 0,60
Bosques madereros con pastos muy secos 0,80
Lecho natural 0,035-0,15
467,0
9144,0
2






×
××
=
i
nL
tc
= Tiempo de concentración o retardo en minutos.
= Pendiente media del área expresada en tanto por uno.
= Longitud o distancia en metros entre el punto más alejado de la
cuenca y el punto en estudio
= Coeficiente de retardo, análogo al coeficiente de rugosidad.
Algunos valores característicos de “n” son:
i
L
n
ct
En zonas rurales....
Se recomienda para
este caso la fórmula de
Kerby:

13. FRECUENCIA O PERIODO DE RETORNO
Es un concepto analítico que refleja la probabilidad de
ocurrencia de los sucesos, es decir, los años en que se espera
el retorno del evento.
Se selecciona de acuerdo al riesgo de falla que se está
dispuesto a asumir para el sistema o elemento a dimensionar.

14. Finalmente, una vez estimada la Duración y la Frecuencia de la
Lluvia, se obtiene de la Curva IDF correspondiente, la
Intensidad.
Este valor, aplicado a las áreas involucradas, con sus
coeficientes de escorrentía respectivos, permitirá cuantificar el
Caudal de Diseño, usando para estos efectos, el Método
Racional.
Para el diseño de elementos de la Red Secundaria, se
recomienda adoptar las Curvas IDF propuestas en el Plan
Maestro de Aguas Lluvias.

15. CURVAS DEL PLAN MAESTRO DE AGUAS LLUVIAS
DE CONCEPCIÓN

16. CURVAS DEL PLAN MAESTRO DE AGUAS LLUVIAS
DE CONCEPCIÓN