Todo lo Que Necesitas Saber Sobre el Coeficiente de Escorrentía

Todo lo Que Necesitas Saber Sobre el Coeficiente de Escorrentia

Todo lo Que Necesitas Saber Sobre el Coeficiente de Escorrentía

Curso de Diseño de Drenaje Urbano en UDEMY

El Coeficiente de Escorrentía es uno de los parámetros fundamentales de la Hidrología superficial, pues representa la porción de la precipitación que se convierte en caudal, es decir, la relación entre el volumen de Escorrentía superficial y el de precipitación total sobre un área (cuenca) determinada:
Formula-Coeficiente-de-Escorrentia-Hidrologia

Una forma de visualizar el significado del Coeficiente de Escorrentía es tratarlo en términos de porcentaje de lluvia. Por ejemplo, un Coeficiente de Escorrentía de 0,85 conduciría a pensar en una escorrentía que representa el 85% de la lluvia total asociada. O, dicho de otra forma, por cada 100 litros por metro cuadrado precipitados en una Cuenca Hidrográfica, 85 litros por metro cuadrado se convertirán en flujo superficial.

En función de lo referido en el párrafo anterior tendremos que, en la medida que el valor del Coeficiente de Escorrentía tiende a 1 (su valor máximo), mayor será la cantidad de agua precipitada que se convertirá en Caudal superficial lo cual podría estar asociado, por ejemplo, a una baja tasa de retención del agua por parte de la cuenca o área en estudio (por ejemplo un suelo prácticamente impermeable en este caso).

El Coeficiente de Escorrentía no es un factor constante, pues varía de acuerdo a la magnitud de la lluvia y particularmente con las condiciones fisiográficas de la Cuenca Hidrográfica (Cobertura vegetal, pendientes, tipo de suelo), por lo que su determinación es aproximada.

En general, los cálculos de este coeficiente se efectúan a partir de los valores anuales de precipitación y caudal, encontrándose (por fortuna) tabulados en la bibliografía relativa al tema de la Hidrología superficial. En esta Tabla hemos reproducido algunos valores comunes del Coeficiente de Escorrentía utilizados para el cálculo de Cuencas Rurales (no urbanizadas).

Para la selección del Coeficiente de Escorrentía utilizando esta tabla, necesitamos conocer (además del tipo de cobertura vegetal) dos parámetros específicos del área en estudio: la pendiente promedio del terreno (la cual podría bien ser la resultante del estudio morfológico de la cuenca) y el tipo de suelo predominante en el área de estudio, de forma tal de poder estimar su nivel de permeabilidad, la cual deberá ser determinada a partir de muestreos, inspección directa o estudios geológicos. Como referencia, los tres niveles de permeabilidad utilizados en esta tabla pueden ser asociados a los tipos de suelos de la siguiente manera:

  • Suelo Impermeable: Rocas, arcillas, limos arcillosos.
  • Suelo Semipermeable: Arenas limosas o arcillosas, gravas finas con alto contenido de arcillas.
  • Suelo permeable: Arenas, gravas, en general suelos de alto contenido arenoso.

Coeficiente de Escorrentía para Zonas Urbanas

¿Qué pasa cuando el área en estudio está parcial o totalmente urbanizada, es decir, cuando el suelo está cubierto por pavimentos impermeables o edificaciones?

De manera similar a las cuencas rurales, se cuenta con diversas fuentes para la selección del Coeficiente de Escorrentía en Zonas Urbanas. Aquí te presentamos algunos valores típicos.

Es importante destacar que la normativa para el cálculo hidrológico vigente en cada país presenta por lo general valores recomendados para el Coeficiente de Escorrentía a utilizar en los estudios y diseños; así que, en cualquier caso, dicha normativa privará sobre los aquí presentados dado que son sólo valores referenciales.
Supongamos que se desea estimar el valor del Coeficiente de Escorrentía para una cuenca rural, recubierta con vegetación densa y en la que se ha establecido que el tipo de suelo predominante está conformado principalmente por arcillas con un bajo contenido de arena. Igualmente, el estudio de pendientes en esta cuenca determinó que su pendiente media es del 23%.

De acuerdo a la clasificación de pendientes de la tabla, tendremos que la cuenca de ejemplo se ubica en la columna de Pendiente Alta (>20% y <=50).

El tipo de suelo, al contener algo de arena, pero con predominancia del contenido de arcilla en él, deberíamos pensar en un Suelo Semipermeable.

Finalmente, seleccionando la fila correspondiente a la Vegetación Densa, tendremos que el coeficiente seleccionado será de 0,40:
Seleccion-del-Coeficiente-de-Escorrentia-Zonas-Rurales

Coeficiente de Escorrentía Ponderado

En general las cuencas receptoras presentarán variedad de suelos, con coberturas, pendientes y permeabilidades variables.

En estos casos se recomienda determinar el Coeficiente de Escorrentía mediante un promedio ponderado de los coeficientes parciales de cada zona. Para ello, se dividirá la cuenca en zonas con características homogéneas de tipo de suelo, cobertura vegetal y pendiente, a las cuales se les asignará el respectivo Coeficiente “parcial”, de acuerdo a la tabla anterior.

Cada Coeficiente Parcial (Ci) es luego multiplicado por su Área (Ai) correspondiente, se suman los productos de cada zona y se divide el resultado entre el Área total de la cuenca, para obtener el Coeficiente de Escorrentía Ponderado:

Ecuacion-Coeficiente-Escorrentia-Ponderado


Veremos mejor lo referido anteriormente con el siguiente ejemplo.

Se va a determinar el Coeficiente de Escorrentía Ponderado para una Cuenca que se ha zonificado en función de siguientes usos o características del suelo:

Datos-Calculo-Coeficiente-Escorrentia-Ponderado

En este caso tendremos que determinar tres Coeficientes parciales, uno para cada zona:
Definicion-Coeficientes-de-Escorrentia-Parciales

De esta forma, lo que queda es ponderar cada uno de estos Coeficientes con las áreas respectivas, según vemos en la siguiente tabla:
Calculo-Parametros-Coeficiente-Escorrentia-Ponderado

Y, al aplicar la ecuación del Coeficiente de Escorrentía Ponderado tendremos:
Calculo-Coeficiente-Escorrentia-Ponderado

Por Último: ¿Para Qué te Sirve el Coeficiente de Escorrentía?

Ciertamente, hemos hablado sólo de la determinación de este parámetro, sin destacar cuál es su utilidad; aunque ya de por sí su definición nos dice algo: su magnitud nos dirá en qué nivel tendremos mayor o menor caudal superficial sobre determinada área en estudio (la cuenca, para los efectos de la Hidrología).

El Coeficiente de Escorrentía tiene su principal aplicación en el uso de la Fórmula Racional. No pretendemos entrar aquí en su explicación (pues ésto lo haremos en otro Tutorial), pero lo que si te podemos decir es que esta Fórmula permite determinar cuál es la magnitud del Caudal Superficial que se genera en determinada Área, para una Intensidad de Precipitación de diseño y, por supuesto, esta fórmula involucra las características físicas de la cuenca a través de nuestro, ya conocido, Coeficiente de Escorrentía.

  1. Humberto H
    Humberto H05-01-2013

    Muy bueno, muchas gracias! Muy útil estos artículos sobre escorrentías, coeficientes, tiempos de concentración… de verdad me ayudaron!

  2. Roberto Velasquez
    Roberto Velasquez10-21-2016

    Gracias, muy claro y util

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