9.6 El Mtodo RacionalEste mtodo supone que si sobre un rea determinada cayese una precipitacin de intensidad uniforme en el tiempo y en el espacio, llegar un momento en que la cantidad de agua que cae equivale a la que sale del rea, siempre y cuando sta rea posea un cierto grado de impermeabilidad. El tiempo durante el cual se alcanza este equilibrio de entrada por la lluvia y la salida, transformado en caudal, es denominado Tiempo de Concentracin (Tc) que es el tiempo necesario para que una gota de agua llegue a la estructura de drenaje desde el punto ms alejado de la cuenca.La expresin matemtica para el Mtodo Racional es:Q = CiADonde el caudal (Q) es expresado en litros por segundo (l/s), i es la intensidad dela lluvia expresada en litros por segundo por hectrea, A es el rea de cuenca en hectreas y C es el Coeficiente de Escorrenta que toma en consideracin las prdidas o abstracciones hidrolgicas por evaporacin, intercepcin e infiltracin. Si el valor de Q se desea expresar en M/seg la ecuacin considera un coeficiente K que en este caso tiene un valor de 1/360; obtenindose la siguiente formula:

Dnde:Q = Caudal de escorrenta expresado en M/seg.i = Intensidad de lluvia expresada en mm/h.A = Superficie de la cuenca expresada en has.C = Coeficiente de escorrenta o dimensional de acuerdo a las tablas.La frmula racional, como se conoce el mtodo, expresa por tanto que la descarga es igual a un porcentaje de la precipitacin multiplicado por el rea de la cuenca. De acuerdo a la descripcin anterior el mtodo racional posee algunas limitaciones: La lluvia es uniforme en el tiempo lo cual significa que la intensidad se considera constante, hecho que en la prctica aplica solo para lluvias de corta duracin, que normalmente se presenta en cuencas pequeas. La lluvia es uniforme en el espacio lo que expresa que la intensidad de la misma sobre toda el rea de la cuenca es la misma, lo cual solo puede suceder cuando el rea de la cuenca es pequea. El coeficiente de escorrenta permanece constante; esta asuncin puede ser vlida en el caso de los techos y pavimento, en los cuales el coeficiente C se aproxima a la unidad y por el carcter impermeable de estas superficies donde este coeficiente no cambia con el tiempo ni con la cantidad de precipitacin que se le aplique. En el caso de superficies diferentes, o sea diferentes suelos con diferentes coberturas en la ms amplia gama de combinaciones, el porcentaje de lluvia que se convierte en escorrenta est en funcin de la capacidad de infiltracin de los suelos, la cual es por general alta al principio de una tormenta y disminuye a medida que el suelo se satura; una vez saturado, cada suelo posee una capacidad de infiltracin propia y permanecer constante mientras el mismo suelo permanezca saturado lo cual ocurre solo si la intensidad de la lluvia es mayor que dicha capacidad de infiltracin. Se ignora el efecto de almacenamiento o retencin temporal de las cuencas. Se supone que el caudal posee el mismo perodo de retorno de la lluvia, lo cual es una aceptada simplificacin hidrolgica en todos los mtodos de clculo de caudales mximos.Debido a las simplificaciones que asume el mtodo de la frmula racional, su uso se limita a rea menores en donde la realidad podra aproximarse a las asunciones y limitantes enunciados. Cuando el rea de inters aumenta la realidad se aparte de dichas simplificacin. Aunque en los registros pluviogrficos se encuentran valores de lluvia para perodos desde 5 minutos hasta 12 horas, se puede observar de las propias cintas de registro (grficas de los pluvigrafos) que la intensidad flucta ms entre ms tiempo dura la tormenta. Considerando que como parte de este manual se presenta un mtodo para derivar la distribucin temporal de las tormentas a utilizarse en los diseos se sugiere el uso de la frmula racional en cuencas cuyo tiempo de concentracin sea menor de30 minutos; para las reas de estudio con tiempo de concentracin mayores, el mtodo del hidrograma unitario ofrece una mejor aproximacin a las condiciones reales ya que permite emplear en el clculo una tormenta de cualquier duracin e intensidad variable. El procedimiento de la formula racional se reduce bsicamente a encontrar los valores adecuados del tiempo de concentracin ( Tc) y del coeficiente de escorrenta (C,) considerando que los valores de la intensidad de la lluvia (i) han sido determinados hidrolgicamente para la zona en estudio, a travs de Isopletas presentadas en los anexos 14.1.2