ESCORRENTIA EN HIDRAULICA

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CAPITULO 10 ESCORRENTÍA 
 
 
Es la parte de la precipitación que llega a alimentar a las corrientes superficiales, 
continuas o intermitentes, de una cuenca. La escorrentía, así definida, tiene 
diversas procedencias en el conjunto de la cuenca, lo cual hace que se 
consideren distintas formas o tipos de escorrentías (Mintegui y López, 1986, p. 
78). 
 
Tabla 102. Tipos de escorrentías 
ID Tipos Descripción 
1 Superficial o directa 
Es la precipitación que no se infiltra en ningún momento y llega a la red de 
drenaje moviéndose sobre la superficie del terreno por la acción de la gravedad. 
2 
Hipodérmica o 
subsuperficial 
Es el agua de la precipitación que, habiéndose infiltrado en el suelo, se mueve 
lateralmente por los horizontes superiores para reaparecer de pronto al aire libre 
e incorporarse a microsurcos superficiales que la conducirán a la red de drenaje. 
3 Subterránea 
Es la escorrentía que se infiltra hasta alcanzar la capa freática, circulando a 
través de acuíferos hasta alcanzar la red de drenaje. Así como la escorrentía 
superficial se mueve con cierta rapidez, la velocidad del agua subterránea suele 
ser muy pequeña, del orden del metro por hora. 
Fuente: Adaptado de Mintegui y López (1986). 
 
10.1. Ciclo de la escorrentía 
 
Los componentes de la escorrentía evolucionan según un ciclo cuyo estudio 
permitirá apreciar su significación particular. El ciclo que se considera distingue 
cuatro fases en correlación con el ritmo de las precipitaciones. 
 
a) Primera Fase: Periodo sin precipitaciones 
 
Después de un periodo sin precipitaciones, la evapotranspiración tiende a agotar 
la humedad existente en las capas superficiales y a extraer agua de las aguas 
subterráneas a través de la franja capilar y ocasiona el descenso del nivel 
piezométrico de estas. 
 
Figura 114. Primera fase - Periodo sin precipitación 
 
Fuente: Mintegui y López (1986). 
 
Donde: N es la superficie piezométrica de las aguas subterráneas; los puntos 
corresponden a la franja capilar; E es la evaporación; T es la transpiración. 
 
 
 
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b) Segunda Fase: Iniciación de la precipitación 
 
La evapotranspiración cesa. Las aguas meteóricas (P) son interceptadas por la 
vegetación (V), las superficies de agua libre (S), los cursos de agua (C) y el suelo. 
En este se infiltra una cantidad importante de agua que abastece su capacidad 
de almacenamiento, el excedente se mueve superficialmente en forma de 
escorrentía directa que alimenta débilmente a los cursos de agua. Continúan las 
aportaciones de las corrientes subterráneas a los cursos superficiales. 
 
Figura 115. Fase de iniciación de la precipitación 
 
Fuente: Mintegui y López (1986). 
 
Donde: V es la precipitación interceptada por la vegetación; S es la precipitación 
interceptada por la superficie de agua libre; C es la precipitación interceptada por los 
cursos de agua; R es la escorrentía de superficie. 
 
c) Tercera Fase: Precipitación máxima 
 
Después de una cierta duración de la precipitación, la cubierta vegetal apenas 
intercepta agua y prácticamente la totalidad de la precipitación alcanza el suelo. 
Las capas superficiales del suelo están saturadas. Parte de las precipitaciones 
se infiltran (I), alimentando a la escorrentía hipodérmica (E) y a los acuíferos, 
originándose una elevación del nivel piezométrico. La precipitación que no se 
infiltra origina la escorrentía superficial, que en esta fase alcanza su valor 
máximo. La escorrentía subterránea aumenta ligeramente. La escorrentía total, 
suma de las escorrentías de superficie, hipodérmica y subterránea alcanza 
igualmente su máximo valor, apareciendo las crecidas. 
 
Figura 116. Tercera fase de la precipitación máxima 
 
Fuente: Mintegui y López (1986). 
Donde: I es la infiltración; E es la escorrentía hipodérmica, R es la escorrentía de 
superficie. 
 
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d) Cuarta Fase: Posterior a la precipitación 
 
La lluvia cesa, la escorrentía de superficie desaparece rápidamente. El suelo y 
el subsuelo están saturados. Continua la infiltración de agua que está estancada 
en depresiones superficiales alimentando a la humedad del suelo, a la 
escorrentía hipodérmica y a las aguas subterráneas. Aparecen de nuevo los 
procesos de evapotranspiración. Los cursos de agua, alimentados únicamente 
por las escorrentías hipodérmicas y subterráneas entran en régimen de crecida. 
 
Figura 117. Cuarta fase - Posterior a la infiltración 
 
Fuente: Mintegui y López (1986). 
 
Donde: N es la superficie piezométrica de las aguas subterráneas; E es la evaporación; 
T es la transpiración; I es la infiltración. 
 
Una síntesis de la repartición de las precipitaciones y de la evolución de los 
componentes de la escorrentía se representa en la siguiente figura. 
 
Figura 118. Distribución de las aguas meteóricas en el curso de un aguacero de intensidad 
constante 
 
Fuente: Mintegui y López (1986). 
 
 
 
 
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10.2. Distribución de la escorrentía 
 
La distribución del agua de lluvia, representado en el hietograma (variación de la 
intensidad de la lluvia con el tiempo) de una lluvia uniforme durante el tiempo t. 
El volumen total de agua es proporcional al área del rectángulo. La distribución 
del agua caída está representada también en la figura y es como sigue. 
Figura 119. Descomposición de una tormenta de intensidad uniforme 
 
Fuente: Lopez (1973). 
 
Una parte de lluvia A, en general pequeña, cae sobre superficies de agua tales 
como ríos, lagos, etc. Es ligeramente creciente debido al aumento de la 
superficie de agua que con la avenida se produce. ED es la corriente superficial 
que no se infiltra en ningún momento y llega al río o barranco caminando sobre 
la superficie del terreno. Esta escorrentía comienza después de transcurrido un 
cierto tiempo desde el comienzo de la lluvia y es necesario que su intensidad 
sobrepase un cierto valor y, determinado por la capacidad de infiltración de la 
cuenca. La escorrentía superficial no recibe tal nombre hasta que no ha llegado 
al río; mientras circula por la superficie en forma de lámina más o menos delgada 
y extensa se la llama detención superficial. 
 
EH es la llamada escorrentía hipodérmica. Está formada por la parte de lluvia 
que inicialmente se infiltra, pero circula muy superficialmente por el subsuelo y 
vuelve a la superficie en alguna depresión o talud antes de llegar al río. ES la 
escorrentía de origen subterráneo. Es el agua que se infiltra y alcanza el manto 
freático de descarga en el río, circulando a través de los acuíferos, a diferencia 
de la escorrentía superficial que circula rápidamente, la velocidad del agua 
subterránea suele ser de unos pocos metros por día. 
 
HS es la fracción de la lluvia que se infiltra y es retenida por el suelo, 
incrementando su contenido de humedad. Posteriormente, es evaporada o 
consumida por la vegetación, pero sin llegar nunca al río. D es el 
almacenamiento superficial, parte de agua que queda almacenada 
superficialmente en charcos y finalmente se evapora. INT es la infiltración o parte 
 
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de la lluvia que queda retenida por los órganos aéreos de la planta sin llegar al 
suelo. Posteriormente, es absorbida por la misma planta o se evapora y vuelve 
a la atmósfera. Así pues, solo una parte del agua que llega al río recibe el nombre 
de escorrentía; el resto, directa o indirectamente vuelve a la atmósfera. Al 
principio, la casi totalidad de la percepción es absorbida por la intercepción, 
almacenamiento superficial y humedad del suelo. A medida que transcurre el 
tiempo, la capacidad de almacenamiento del follaje de depresiones del terreno 
se va saturando y la cantidad de lluvia disipada por estos conceptostermina por 
hacerse más o menos constante e igual a la evaporación. Análogamente, la 
fracción HS correspondiente a la humedad del suelo se hace constante e igual a 
la evapotranspiración. 
 
La infiltración total es: = + + . Denominándose infiltración directa a la 
suma ES+HS, concepto de la mayor importancia para el estudio de la escorrentía 
directa. 
 
El agua que se mide en la estación de aforos y que entra a formar parte del 
hidrograma es: + + + . Si nos referimos a las aguas a extraer de la 
superficie agrícola útil, es decir, descontando, ríos, lagos, etc., tendríamos para 
estas cantidades: + + . La expresión anterior corresponde a la 
escorrentía total. Podemos denominar entonces a la suma + , drenaje 
superficial, y a la , drenaje subterráneo. La inclusión de la fracción dentro 
del drenaje superficial se desprende de su propia definición. 
 
10.3. Déficit de escorrentía 
 
El déficit de escorrentía (D), relativo a una cuenca, viene definido como la 
diferencia entre la lámina de agua caída sobre la cuenca (P), y la lámina de agua 
(Q), registrada en la sección de cierre de dicha cuenca, durante un periodo de 
tiempo determinado. Se expresa en mm de agua y normalmente se calcula para 
periodos anuales. D = P − Q 
Ecuación 118. Déficit de precipitación 
 
10.3.1. Factores que condicionan el déficit de escorrentía 
 
El déficit de escorrentía está regido por cuatro grupos de factores: 
meteorológicos, geográficos, hidrogeológicos y biológicos. Los factores 
meteorológicos fundamentales son las precipitaciones y la temperatura. La 
duración, intensidad, frecuencia, tipo y extensión de las precipitaciones 
desempeñan un papel primordial. La temperatura es representativa para las 
pérdidas de evaporación. Los factores geográficos son la localización geográfica 
de la cuenca y su morfología, las pendientes de la cuenca, la importancia de la 
superficie de agua libre, el perfil de los cursos de agua, etc. Los factores 
hidrogeológicos comprenden fundamentalmente la permeabilidad de los terrenos 
y la profundidad de las capas freáticas. La cantidad de escorrentía superficial es 
inversamente proporcional a la permeabilidad. Los factores biológicos 
comprenden fundamentalmente la cubierta vegetal y la acción del hombre. 
 
 
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10.3.2. Cálculo del déficit de escorrentía 
 
Para calcular el déficit de escorrentía, se dispone de varias fórmulas empíricas 
que están en función de los elementos climáticos de fácil disposición. Dichas 
fórmulas se clasifican en función de: 
• La temperatura media anual 
• La temperatura y precipitación medias anuales. 
 
Las fórmulas en función de la temperatura solamente pueden ser válidas para 
grandes cuencas, relativamente homogéneas y con precipitaciones abundantes 
para que la repartición de estas en el tiempo pueda ser despreciable. Para 
latitudes comprendidas entre 30 y 60ºN. Coutagne aporta la ecuación empírica: 
 D = 210 + 30 ∗ T (P = 800 mm +/- 20%) 
Ecuación 119. Déficit de escorrentía 
 
Para el cálculo de déficit de escorrentía en función de la precipitación y de la 
temperatura Coutagne ha aportado lo siguiente: 
 D = P − λ ∗ P2 
Ecuación 120. Déficit de escorrentía en función de precipitación y temperatura 
 
Siendo: λ = 10.8 + 0.14T 
Ecuación 121. Parámetro 
 
Donde: D es déficit (m); P es precipitación (m); T es la temperatura en ºC. 
 
La fórmula es aplicable para valores de P comprendido entre 1/8 y 1/2 . Si las 
precipitaciones son inferiores a 1/8 λ, el déficit de escorrentía es igual a la 
precipitación, es decir que no existe escorrentía. Si las precipitaciones superan 
a ½λ, el déficit de escorrentía es prácticamente independiente de P y su valor 
viene dado por la Ecuación 122, con P = 1/2 . 
 D = 14λ = 0.8 + 0.14T4 = 0.20 + 0.035T 
Ecuación 122. Déficit de escorrentía 
 
10.4. Coeficiente de escorrentía 
 
El coeficiente de escorrentía C, es la razón entre la lámina de agua Q, registrada 
en la sección de cierre de la cuenca, y la lámina de agua P debida a las 
precipitaciones habidas en la misma durante el mismo periodo. 
 𝐂 = 𝐏 
Ecuación 123. Coeficiente de escorrentía 
 
 
 
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10.4.1. Cálculo del coeficiente de escorrentía 
 
Para el cálculo del coeficiente de escorrentía, se presentan las siguientes tablas 
y fórmulas, que se consideran representativas desde el punto de vista de una 
hidrología forestal: 
 
a) Tabla de Molchanov 
 
Está diseñada utilizando parcelas forestales, sus resultados en forma resumida 
son los siguientes: 
 
Tabla 103. Coeficiente de escorrentía según Molchanov 
Tipo de 
Escorrentía 
Pendiente del terreno 
(en grados) 
Densidad y uso de la 
cubierta vegetal 
Tipo de suelo C % 
I 1º - 35º D≥0.6, sin pastoreo Franco - Arenoso 5 % 
II 5º - 35º 
0.5 > D > 0.4, con pastoreo 
ocasional 
Franco - 
Pedregoso 6-25 % 
III 5º - 40º 
0.4 ≥ D > 0.1, con pastoreo 
permanente 
Franco - 
Pedregoso 25-50 % 
IV 5º - 40º 0.4 ≥ D > 0.1, con pastoreo 
intensivo 
Franco - 
Pedregoso 
50-75 % 
V 5º - 40º 0.4 ≥ D > 0.1, con pastoreo 
intensivo 
Arcilloso >75 % 
D: Densidad, C %: Coeficiente de escorrentía. 
Fuente: Mintegui y López (1986). 
 
b) Tabla de Prevert 
 
Tabla difundida en Europa, basado en parcelas experimentales. Su contenido es 
el siguiente: 
 
Tabla 104. Coeficiente de escorrentía según Prevert 
Uso del suelo Pendiente (%) 
Textura del suelo 
Arenoso - Limoso 
Limoso- arenoso 
Limoso 
Limoso - arcilloso 
Arcilloso 
Bosque 
0-5 0.10 0.3 0.4 
5-10 0.25 0.35 0.5 
10-30 0.30 0.4 0.6 
>30 0.32 0.42 0.63 
Pastizal 
0-5 0.15 0.35 0.45 
5-10 0.30 0.4 0.55 
10-30 0.35 0.45 0.65 
>30 0.37 0.47 0.68 
Cultivo agrícola 
0-5 0.30 0.5 0.6 
5-10 0.40 0.66 0.7 
10-30 0.50 0.7 0.8 
>30 0.53 0.74 0.84 
Fuente: Mintegui y López (1986). 
 
 
 
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c) Fórmula de Nadal 
 
Nadal facilita la siguiente ecuación para el cálculo del coeficiente de escorrentía: 
 C = 0.25 ∗ K1 ∗ K2 ∗ K3 
Ecuación 124. Coeficiente de escorrentía por Nadal 
 
Donde: K1 es el factor de la extensión de la cuenca; K2 es el factor de la lluvia media 
anual; K3 es el factor de la pendiente y de la permeabilidad del suelo. 
 
Pueden emplearse los siguientes valores: 
 
Tabla 105. Coeficiente de escorrentía según Nadal 
Extensión Lluvia media anual Características 
de la cuenca 
K3 
km2 K1 mm K2 
10 2.60 200 0.25 
Llana y permeable 
 
0.5 - 
0.7 20 2.45 300 0.5 
40 2.15 400 0.75 Ondulada 0.5 -1.2 
100 1.80 500 1.0 
Montañosa e 
impermeable 
 
 
 
1.2-
1.5 
 
 
200 1.70 600 1.1 
500 1.40 700 1.17 
1000 1.30 800 1.25 
5000 1.0 900 1.32 
10000 0.90 1000 1.4 
20000 0.87 1200 1.5 
Fuente: Mintegui y López (1986). 
 
d) Fórmula de Keler 
 
Es aplicable para P≥ 500 mm. Tiene la siguiente expresión: 
 C = a − bP 
Ecuación 125. Coeficiente de escorrentía por Keler 
 
Donde: a es un coeficiente que oscila entre 0.88 – 1. Para cuencas se aconseja emplear 
el valor máximo; b es un coeficiente que varía entre 350 – 460. En el caso de cuencas 
torrenciales debe emplearse al mínimo valor; P es la precipitación anual o módulo 
pluviométrico. 
 
10.4.2. Coeficientes de escurrimiento por provincias de humedad en el 
Perú 
 
Se realizó en el marco del Inventario y Evaluación Nacional de Aguas 
Superficiales realizado por Oficina Nacional de Evaluación de los Recursos 
Naturales (ONERN) en el año 1980, el cual tuvo como finalidad determinar la 
oferta de agua en el país a fin de planificar el desarrollo económico y social. La 
unidad de análisis para el escurrimiento de las aguas es la cuenca hidrográfica, 
realizándose una evaluación indirecta del escurrimiento debido a la escasa 
disponibilidad de información hidrometeorológica y cartográfica. 
 
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Se utilizó información de 391 estaciones hidrométricas de SENAMHI, MINAGRI, 
Electroperú, ElectroLima y entidades privadas.La densidad de información por 
vertiente fue la siguiente: 
 
• Vertiente del Pacífico: 205 estaciones (7.3 estaciones /10 000 km2). 
• Vertiente del Atlántico: 168 estaciones (1.8 estaciones /10 000 km2). 
• Vertiente de Titicaca: 18 estaciones (3.7 estaciones / /10 000 km2). 
 
Tabla 106. Coeficientes de escurrimiento por provincia de humedad 
Provincia de 
humedad 
Zona de vida 
Mínimo 
minimorum 
Máximo 
maximorum 
Media general 
S
u
p
er
h
ú
m
e
d
o
 
bp – T 
0.73 0.93 0.85 
bp – PT 
bp – MBT 
bp – MT 
pp – Sat 
tp - AT 
P
er
h
ú
m
e
d
o
 
bmh – T 
0.48 0.83 0.68 
bmh – PT 
bmh – MBT 
bmh – MT 
pmh – Sat 
tmh - AT 
H
ú
m
ed
o
 
bh – T 
0.33 0.62 0.45 
bh – PT 
bh – MBT 
bh – MT 
ph – Sat 
th - ST 
S
u
b
h
ú
m
e
d
o
 
bs – T 
0.33 0.37 0.34 
bs - PT 
bs – MBT 
e – MT 
md – Sat 
ts - AT 
S
em
iá
ri
d
o
 
bms – T 
0.34 0.39 0.36 
me – PT 
ee – MBT 
me – MT 
d - Sat 
Á
ri
d
o
 
me – T 
0.32 0.39 0.36 
md – PT 
md – MBT 
d - MT 
Fuente: ONERN (1980). 
 
 
 
 
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Figura 120. Regionalización de los coeficientes de escurrimiento teórico 
 
Fuente: ONERN (1980).