AGUAS EN LA ATMOSFERA Y SU RELACION CON LA INGENIERIA CIVIL.
El agua en la atmósfera
La atmósfera terrestre contiene cantidades variables de agua en forma de vapor. La mayor parte se encuentra en los cinco primeros kilómetros del aire, dentro de la troposfera, y procede de diversas fuentes terrestres gracias al fenómeno de la evaporación. El cual es ayudado por el calor solar y la temperatura propia de la Tierra. La evaporación es el paso de una sustancia líquida al estado de vapor.
Este proceso se realiza solamente en la superficie del líquido y a cualquier temperatura aunque, en igualdad de condiciones, este fenómeno es
acelerado cuanto mayor es la temperatura reinante. El vapor de agua que se encuentra en la atmósfera proviene, principalmente, de la evaporación de los mares. Este proceso es facilitado por las olas que se abaten contra las rocas y acantilados de las costas, pulverizándose el agua y elevándose en el aire minúsculas gotas que, al evaporarse, dejan en libertad microscópicos núcleos de sal, los cuales flotan constantemente en la atmósfera y contribuyen a la formación de las precipitaciones.
Fotografía: Todd Pared Aquellas partículas se conocen como núcleos de condensación, que en la atmósfera trabajan como partículas higroscópicas que tienen la capacidad de absorber o ceder humedad al medioambiente y son susceptibles de modificarse por esta causa en contacto con la humedad, las pequeñas gotículas de gua que se adhieren a ésta hasta crear la gota de lluvia. Los núcleos de condensación pueden ser de varias procedencias, desde la sal marina, partículas de polvo, el mismo smoke y otro tipo de partículas corrosivas, que al condesarse agua a su alrededor forman la gota de la lluvia ácida. El agua en la atmósfera es la responsable del ciclo en la formación de las nubes y el desarrollo de tormentas. La atmósfera de la Tierra está constituida
por capas de diferentes características, clasificadas de acuerdo con su perfil térmico. Sólo en las tres más cercanas a la superficie terrestre se ha detectado presencia constante de agua.
En la mesosfera (aproximadamente de 50 a 90 kilómetros), la capa más fría de la atmósfera (alrededor de -85 grados centígrados) y considerada prácticamente seca, se encuentran nubes formadas por cristales de hielo. A estas nubes se les llama mesosféricas polares o noctilucentes, y sólo son observables por la noche desde posiciones cercanas a los polos. La estratosfera (aproximadamente de 15 a 50 kilómetros), con una temperatura que alcanza los 20 grados centígrados debido al calentamiento que produce la absorción de radiación ultravioleta por parte de la capa de ozono, contiene menos de 1 por ciento de agua. Existe un programa de mediciones que da seguimiento a su concentración, y que ha detectado variaciones en años recientes. Muchas actividades en la superficie terrestre, incluyendo el grado de bienestar de las personas y los ecosistemas, además de muchas actividades productivas, dependen de la cantidad de humedad en la atmósfera. Por eso los científicos atmosféricos han desarrollado instrumentos tanto materiales
como teóricos para medir, analizar, describir y predecir la cantidad y distribución del agua en la atmósfera.
La Hidrología es la ciencia que estudia el agua y sus manifestaciones en la atmósfera, sobre y debajo de la superficie terrestre; estudia asimismo sus propiedades y sus interrelaciones naturales. En el concepto anterior se debe entender que el concepto “agua” comprende el conjunto de fases en las que ésta se encuentra en la naturaleza (sólida, líquida o gaseosa), según se esquematiza en la siguiente figura:
Asimismo podríamos subdividir a la Hidrología en:
Hidrología Superficial: la cual estudia las corrientes de agua que riegan la superficie de la tierra y su almacenamiento en depósitos naturales (lagos, lagunas, ciénagas). Hidrología Subterránea: en la que se incluyen los estudios del agua subterránea (acuíferos). Desde el punto de vista de la Ingeniería Civil, veremos que la Hidrología incluye los métodos para determinar el caudal como elemento de diseño de las obras que tienen relación con el uso y protección del agua, como es el caso de represas, canales, acueductos y drenaje pluvial, entre otros. ImportanciayobjetivosdelaHidrología.
En el aspecto más general, un Proyecto Hidráulico está íntimamente ligado a los usos que el hombre hace del agua , pudiendo ser éstos los que la utilizan con fines de aprovechamiento y los que suministran protección contra los posibles efectos dañinos de ésta. Se acepta que la Ingeniería Hidráulica es la rama de la Ingeniería Civil que se ocupa de planificar, proyectar y construir las obras hidráulicas , entendiéndose que son éstas las que cumplirán la función de captar, conducir, regular y protegernos de las aguas. Cualquier obra civil, cuyas dimensiones y características hayan sido establecidas atendiendo principalmente a criterios y normas hidráulicas e hidrológicas, es una obra o proyecto hidráulico. De esta forma, el uso de la Hidrología en la Ingeniería Civil, es fundamental para el planeamiento, diseño y operación de los proyectos hidráulicos , pues es el que se orienta hacia los parámetros hidrológicos de diseño. Sin embargo, dada la dependencia de esta ciencia de los aspectos meteorológicos y ambientales, los resultados deberán ser considerados como estimados en muchos casos y por lo tanto será necesario complementar las incertidumbres con métodos probabilísticos .
Si el diseño en Ingeniería Civil se orienta al uso del agua con fines de Aprovechamiento, la Hidrología es empleada, por ejemplo, para estimar la posibilidad o no de realizar el abastecimiento de demandas de agua en una población, desde fuentes superficiales (Ríos, lagos) o Subterráneas. Entre los usos más comunes del agua con fines de Aprovechamiento se destacan:
Abastecimiento Urbano. Es el uso asociado a la satisfacción de los requerimientos futuros de Demanda de agua para consumo doméstico, uso público, comercial, e industrial, principalmente. Una vez que se ha determinado el valor de la Demanda de agua, los métodos de la Hidrología permiten realizar el análisis de la fuente que va a suministrarla. El estudio hidrológico incluye aquí el análisis de Caudales Medios y Mínimos en la fuente, entre otros. Riego Agrícola. Mediante el aprovechamiento del agua se garantiza la oferta de agua necesaria en el suelo para garantizar el crecimiento de las plantas empleadas en la producción agrícola (consumo consuntivo). Los estudios hidrológicos en este uso se centran en el análisis del Clima, Evapotranspiración y Lluvia en períodos cortos.
Hidroelectricidad. Este es el caso en que se captan caudales de corrientes superficiales (ríos) y se aprovechan las diferencias de cota para generar
energía eléctrica a través de la transformación de la energía hidráulica. Para este tipo de Proyectos de Ingeniería Civil, los estudios hidrológicos determinan la capacidad que tiene la fuente para suministrar la demanda de energía, analizan las magnitudes de las crecientes que pueden atacar a las obras civiles y cuantifican los procesos de sedimentación y determinan las condiciones de la descarga.
Otro de los usos del agua es cuando se realizan obras de Protección, entre las que podríamos mencionar:
Control de Crecidas. Comprende las obras y acciones encaminadas a impedir los daños que ocasionan los desbordamientos de aguas en los ríos u otros cuerpos superficiales en centros urbanos, plantaciones, etc. Control de Erosión. Consiste en impedir la acción erosiva del agua, tanto en cauces como en el suelo. Con las obras de Protección, la Hidrología da a la Ingeniería Civil los métodos que analizan los regímenes de caudales medios y extremos (máximos) de las corrientes de agua en los tramos de influencia de las obras viales, en las zonas que requieren de alcantarillados de aguas lluvias, y en las zonas inundables adyacentes a los cauces.
Finalmente, sean Obras de Aprovechamiento o de Protección, podremos pensar que los métodos de la Hidrología recolectan y procesan información histórica, programan y ejecutan actividades de campo en topografía, batimetrías, aforos líquidos y sólidos, toma y análisis de muestras de
sedimentos, entre otros. Los resultados de éstos producen información sobre los siguientes aspectos:
Características climatológicas y morfométricas de las zonas que tienen influencia sobre el área del proyecto Civil. Selección y capacidad de la fuente que suministrará el caudal que se entregará a los beneficiarios del proyecto. Magnitud de los eventos extremos (Crecientes y Sequías) , que pueden poner en peligro la estabilidad de las obras civiles, o a los procesos de navegación o el suministro confiable de agua a los usuarios. Transporte de sedimentos hacia las obras de captación y almacenamiento, o erosión de cauces naturales.
http://ingenieriacivil.tutorialesaldia.com/%C2%BFque-es-la-hidrologia-y-cuales-su-relacion-con-la-ingenieria-civil/
http://blog.nuestroclima.com/el-agua-en-la-atmosfera/
