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    Método Racional PDF

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    Chiquito2005
    El documento describe el Método Racional, un método común para estimar caudales máximos sin datos hidrométricos. Usa la fórmula Q=CIA, donde Q es el caudal máximo, C es el coeficiente de escorrentía, I es la intensidad de la lluvia de diseño y A es el área de la cuenca. Explica cómo calcular cada variable y aplicar la fórmula, con un ejemplo numérico. También discute algunas limitaciones como suponer lluvia uniforme y relación directa entre precipitación y escorrentía.

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    El documento describe el Método Racional, un método común para estimar caudales máximos sin datos hidrométricos. Usa la fórmula Q=CIA, donde Q es el caudal máximo, C es el coeficiente de escorrentía, I es la intensidad de la lluvia de diseño y A es el área de la cuenca. Explica cómo calcular cada variable y aplicar la fórmula, con un ejemplo numérico. También discute algunas limitaciones como suponer lluvia uniforme y relación directa entre precipitación y escorrentía.

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    Determinacin de Caudales Mximos con el Mtodo Racional

    El Mtodo Racional es uno de los ms utilizados para la estimacin del caudal mximo asociado a determinada lluvia de diseo. Se utiliza normalmente en el diseo de obras de drenaje urbano y rural. Y tiene la ventaja de no requerir de datos hidromtricos para la Determinacin de Caudales Mximos. La expresin utilizada por el Mtodo Racional es:

    Donde: Q:Caudal mximo [m3/s] C:Coeficiente de escorrenta, en este Tutorial encontrars algunos valores para cuencas Rurales y Urbanas. I:Intensidad de la Lluvia de Diseo, con duracin igual al tiempo de concentracin de la cuenca y con frecuencia igual al perodo de retorno seleccionado para el diseo (Curvas de I-D-F) [mm/h] A:rea de la cuenca. [Ha] Entre las limitaciones destacadas por algunos autores acerca del Mtodo Racional se pueden referir: Proporciona solamente un caudal pico, no el hidrograma de creciente para el diseo. Supone que la lluvia es uniforme en el tiempo (intensidad constante) lo cual es slo cierto cuando la duracin de la lluvia es muy corta. El Mtodo Racional tambin supone que la lluvia es uniforme en toda el rea de la cuenca en estudio, lo cual es parcialmente vlido si la extensin de sta es muy pequea. Asume que la escorrenta es directamente proporcional a la precipitacin (si duplica la precipitacin, la escorrenta se duplica tambin). En la realidad, esto no es cierto, pues la escorrenta depende tambin de muchos otros factores, tales como precipitaciones antecedentes, condiciones de humedad antecedente del suelo, etc. Ignora los efectos de almacenamiento o retencin temporal del agua escurrida en la superficie, cauces, conductos y otros elementos (naturales y artificiales). Asume que el perodo de retorno de la precipitacin y el de la escorrenta son los mismos, lo que sera cierto en reas impermeables, en donde las condiciones de humedad antecedente del suelo no influyen de forma significativa en la Escorrenta Superficial. Pese a estas limitaciones, el Mtodo Racional se usa prcticamente en todos los proyectos de drenaje vial, urbano o agrcola, siempre teniendo en cuenta que producir resultados aceptables en reas pequeas y con alto porcentaje de impermeabilidad, por ello es recomendable que su uso se limite a Cuencas con extensiones inferiores a las 200 Ha. Veamos ahora la aplicacin del Mtodo Racional con un ejemplo: Se desea determinar, empleando la frmula Racional, el caudal mximo en una cuenca con los usos de tierra presentados y para un perodo de retorno de 25 aos. El anlisis morfomtrico de la cuenca arroja los siguientes resultados: rea =125 Ha

    Longitud del Cauce Principal =1.350 m Cota Mxima Cauce Ppal=965 msnm Cota Mnima Cauce Ppal =815,75 msnm

    El estudio de frecuencias para las intensidades mximas arroj la siguiente expresin para las curvas de IntensidadDuracin-Frecuencia en la regin:

    con: I[mm/hr],Tr[aos] y D[min]. En este caso se ha optado por representar la Relacin Intensidad-Duracin-Frecuencia del rea en Estudio a travs de un ajuste Matemtico de las Curvas Disponibles. Por lo general tendremos que tomar, de forma grfica, el valor de Intensidad utilizando las Curvas Regionales. Determinacin del Coeficiente de Escorrenta Ponderado Dada la presencia de diferentes usos de tierra en la cuenca es necesario establecer el Coeficiente de Escorrenta Ponderado en funcin de las reas. sto lo estudiamos en el Ejemplo presentado al final de este Tutorial, en el cual el valor del Coeficiente de Escorrenta Ponderado result en 0,46. Determinacin de la Duracin de la Lluvia. Para la obtencin de la Intensidad de Diseo es necesario conocer la duracin de la lluvia asociada. Para ello, el Mtodo Racional supone que la duracin de la lluvia ser igual al Tiempo de Concentracin de la Cuenca en Estudio, el cual es el tiempo que se tarda una gota de agua en recorrer el trayecto desde el punto ms alejado de ella hasta el punto en consideracin (punto de definicin de la cuenca). Para la determinacin del Tiempo de Concentracin existen diferentes expresiones, entre las que destacada la Ecuacin de Kirpich:

    Para la cual contamos con la longitud del cauce, restando establecer su pendiente:

    Con este valor tendremos:

    Ser este valor y el perodo de retorno especificado de 25 aos, con el cual podremos establecer el valor de la intensidad de diseo con la ecuacin suministrada:

    De aqu, aplicando la Frmula del Mtodo Racional, se tendr que el caudal mximo en la cuenca ser de:

    Como vemos del ejemplo anterior, la aplicacin del Mtodo Racional es ms bien sencilla, de all su extendido uso.

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