Libro :
Fundamentos de hidrología de superficie Javier Aparicio Mijares Limusa
Tarea:
Resumen de Precipitación
Definición La precipitación es la fuente primaria del agua de la superficie terrestre, sus medi medici cion ones es form forman an el punt punto o de part partid ida a de la ma maor part parte e de los los estu estudi dios os concernientes al uso control del agua! 6.1 Nociones de hidrometeorología La meteorología es el estudio de todos los fenómenos atmosf"ricos! #l estudio de los fenóme nómen nos relaciona onados con el agua gua atmosf" sf"rica, se denomi nomin na hidrometeorología! 6.1.1 Definiciones a$ Presió Presión n atmosf"r atmosf"rica ica!! #s el peso de la column columna a de aire %ue gravita gravita so&re so&re una unidad de 'rea, dividido entre dicha unidad d" 'rea! el peso de una columna de vapor por unidad de 'rea!
La presión atmosf"rica se mide normalmente con aparatos %ue usan el mismo principio %ue el de (orricelli (orricelli &$ Pres Presió ión n de vapor! vapor! La atmós atmósfe fera ra est' est' formad formada a por por una una gran gran cant cantid idad ad de elementos, como son hidrógeno, o)ígeno, dió)ido de car&ono, etc! *esde el punto de vista de la ingeniería hidrológica, el componente m's importante es, es, desd desde e lueg luego, o, el agua, agua, en form forma a sóli sólida da,, lí%u lí%uid ida a , espec especia ialm lmen ente te,, gaseosa, a pesar de %ue el agua lí%uida el hielo juntos no pasan, en promedio, del + del volumen de la atmósfera el vapor de agua no representa m's del - ! La cantidad de vapor de agua contenida en el aire se e)presa como la presión
%ue ejercería si todos los otros gases estuvieran ausentes, esto es, como el peso de una columna de vapor por unidad de 'rea, al cual se conoce como presión de vapor! Para una temperatura presión dadas, siempre ha una cantidad m')ima de vapor por unidad de volumen %ue puede e)istir sin condensarse! .uando una masa de aire contiene esta cantidad m')ima de vapor, se dice %ue est' saturada la temperatura e)istente en ese momento se denomina punto de rocío! c$ /umedad relativa! #s la relación entre la presión de vapor real la de saturación, La humedad relativa se mide por medio del higrógrafo, cuo órgano sensi&le est' constituido por un ha0 de ca&ellos de mujer joven ru&ia, la longitud de los cuales varía sensi&lemente con el grado de humedad! La humedad relativa se relaciona con la presión de vapor la temperatura
d$ /umedad a&soluta! #s la masa de vapor de agua contenida en una unidad de volumen de aire
e$ /umedad específica! 1e define como la relación entre la masa de vapor la de aire h2medo 3aire 4 vapor$:
donde /s o % es la humedad específica, Ma es la masa del aire seco, Pa es la densidad del aire seco P es la densidad del aire h2medo!
6.1.2 Contenido de vapor de la atmósfera. Agua precipitable Para %ue se formen las nu&es, el agua %ue se evapora de la superficie terrestre de&e elevarse hasta %ue la presión la temperatura sean las necesarias para %ue e)ista condensación! .uando una masa de aire asciende, se ve sujeta a una presión gradualmente decreciente5 entonces se e)pande , al e)pandirse, en virtud de las lees de los gases, disminue su temperatura! 1i la temperatura disminue lo suficiente como para %uedar por a&ajo del punto de rocío, puede comen0ar la condensación! #sta tiene lugar al unirse varias de las pe%ue6as gotas %ue forman las nu&es 3cuo di'metro est' entre 7 +88 9!$ para formar gotas m's grandes5 sin em&argo, para %ue esta unión se verifi%ue en cantidades significativas sin la intervención de otros elementos, es necesario %ue la s2per saturación 3temperaturas m's &ajas del punto de rocío$ sea maor de la %ue normalmente se produce en la atmósfera5 en esas condiciones se tendr'n n2cleos de condensación 3unión de varias gotitas$ uniformes! #n la ingeniería hidrológica interesa la cantidad de vapor de agua contenida en la atmósfera so&re un lugar determinado , en especial, la cantidad de lluvia %ue puede generarse de ese vapor! La masa total de vapor de agua e)istente en una columna de aire de 'rea unitaria altura 0 se llama agua precipita&le! 6.1.3 ientos #l viento es aire en movimiento! 1u velocidad se mide mediante anemómetros o anemógrafos su dirección por medio de veletas! 6.1.3.1 !uer"as #ue producen los vientos Las fuer0as %ue producen los vientos son fundamentalmente: la de presión, de&ida a la rotación de la (ierra 3.oriolis$, la centrípeta o ciclostrófica la de fricción! a$ Fuer0as de presión: Las diferencias de presión entre dos puntos cuales%uiera de la atmósfera producen vientos, del mismo modo %ue la diferencia de presión en dos puntos de seno de un lí%uido produce una corriente!
&$ Fuer0a de&ida a la rotación de la (ierra 3.oriolis$: Lo mismo sucede con la (ierra5 si un proectil se lan0a hacia el ecuador, siempre se desvía hacia la derecha en el hemisferio norte hacia la i0%uierda en el hemisferio sur! A la fuer0a imaginaria %ue produce esta desviación se le llama de .oriolis! c$ Fuer0a centrípeta: #sta fuer0a se desarrolla cuando el viento tiene una traectoria curva, como en el caso de los ciclones! 1u aceleración es:
d$ Fuer0a de&ida a la fricción: La fuer0a producida por la fricción act2a en sentido contrario a la dirección del viento su magnitud depende de la naturale0a de la superficie de la (ierra! 6.1.$ %odelos de lluvia Los modelos de lluvia son m"todos con los cuales se aíslan los factores significativos en el proceso de precipitación se e)trapolan hasta sus e)tremos pro&a&les, de tal manera %ue se tenga una idea ra0ona&le de la m')ima precipitación %ue puede caer en una 0ona dadas ciertas condiciones atmosf"ricas! #stos modelos son m's aplica&les a gran escala %ue a tormentas pe%ue6as, pues en las 2ltimas los errores %ue inevita&lemente se cometen en la estimación del flujo de humedad pueden llegar a ser considera&les! Los modelos de lluvia m's simples son el de plano inclinado el convergente! #l primero descri&e, de modo simplificado, el proceso %ue se da en la producción de precipitación en tormentas orogr'ficas o frontales, mientras %ue el segundo descri&e el %ue se verifica en el caso de tormentas convectivas o en el de las ciclónicas! 6.2 %edición de la precipitación Los aparatos m's usuales en M")ico para medir la precipitación son los pluviómetros los pluviógrafos! Los pluviómetros est'n formados por un recipiente
cilíndrico graduado de 'rea transversal a al %ue descarga un em&udo %ue capta el agua de lluvia, cua 'rea de captación es A!
1e acostum&ra colocar en el em&udo un par de para evitar la entrada de &asura u otros o&jetos! #l captación A es normalmente die0 veces maor %ue el 'rea del recipiente a, con el o&jeto de %ue, por cada milímetro de lluvia, se deposite un centímetro en el recipiente! *e este modo, es posi&le hacer lecturas a simple vista hasta de una d"cima de milímetro de lluvia, %ue corresponde a un milímetro depositado en el recipiente! #n M")ico se acostum&ra tomar lecturas de los pluviómetros diariamente a las de la ma6ana! Los pluviógrafos son semejantes a los pluviómetros, con la diferencia de %ue tienen un mecanismo para producir un registro continuo de precipitación! #ste mecanismo est' formado por un tam&or %ue gira a velocidad constante so&re el %ue se coloca un papel graduado especialmente! #n el recipiente se coloca un flotador %ue se une mediante un juego de varillas a una plumilla %ue marca las alturas de precipitación en el papel! #l recipiente normalmente tiene una capacidad de +8 mm de lluvia al alcan0arse esta capacidad, se vacía autom'ticamente mediante un sifón!
mallas 'rea de
,
#l pluviógrafo antes descrito es el de uso m's com2n en M")ico, aun%ue e)isten otros tipos en el mundo! Algunos ejemplos son el de resorte, %ue en lugar de flotador usa un resorte %ue se deforma con el peso del agua %ue es m's preferi&le cuando se miden alturas de nieve, el de &alancín, %ue tiene dos recipientes colocados en un &alancín, de modo %ue cuando uno de ellos se llena dese%uili&ra la &alan0a, %ue gira dejando el otro recipiente en posición de ser llenado! #n algunos aparatos 3referencia ;!-$ el volumen de agua necesaria para hacer girar el &alancín es el correspondiente a 8!<7 mm de lluvia! #n este tipo de pluviógrafos, al girar el &alancín se acciona un interruptor %ue produce un impulso el"ctrico %ue a su ve0 mueve la plumilla para registrar la altura de precipitación correspondiente!
#l registro %ue se o&tiene de un pluviógrafo se llama pluviograma! 6.3 An&lisis de los datos de precipitación Precipitación Media A$ Media Aritm"tica
=$ M"todo de
los polígonos de (hiessen
.$ M"todo de las isoetas!
6.3.2 Curva masa media Los m"todos descritos anteriormente se han planteado cuando se re%uiere conocer la altura total de precipitación %ue, en promedio, se produce en la cuenca durante una tormenta! .uando se desea conocer la variación en el tiempo de la precipitación media en la cuenca, es necesario determinar una curva masa media de precipitación! #sta curva se construe aplicando el m"todo aritm"tico o el de polígono s de (hiessen a las alturas de precipitación acumuladas en cada estación para diferentes tiempos! • •
.urva masa de una estación3pluviograma$! Puntual .urva masa Media3varios pluviogramas$! #fecto Areal!