MAESTRÍA EN INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTALAsignatura Hidrología Aplicada Profesor Ing. Ramona Lidibert González González, M.Sc. Tema PRECIPITACIÓN Sustentantes Arq. Sharon Molina -11-8063- Ing. Enrique Rosario –01-1291Fecha 20-05-2011 1 PRECIPITACIÓN Es cualquier forma de hidrometeoro que cae del cielo y llega a la superficie terrestre, ya se de forma liquida o solida, las cuales se producen por el vapor de agua originado por la evaporación del agua de océanos, ríos, mares, plantas y diversos seres vivos. Por tanto para que ocurra la precipitación, se requiere de algún mecanismo que enfríe el aire lo suficiente para que llegue a un punto de saturación, aunque en casos no se produce. 2 se produce por la condensación del vapor de agua que se encuentran en las masas de aire. ya que el aire frío se satura con menor cantidad de vapor de agua que el aire caliente. Aire saturado de humedad.FORMACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN La precipitación de agua en la atmósfera. Por tanto para que ocurra la condensación es preciso que el aire se encuentre saturado de humedad y que existan núcleos de condensación y congelamiento. 3 . la cual se origina cuando las masas de aire son forzadas a elevarse y enfriarse. El estado de saturación se alcanza normalmente por enfriamiento del aire. óxidos de nitrógenos y partículas de sal. Permiten al vapor de agua recuperar su estado líquido y consisten en pequeñas partículas suspendidas en el aire.FORMACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN Los núcleos de condensación. 4 . dichas proceden de los humos (productos de combustión). Estos sirven como centros de nucleación de la fase liquida y para iniciar el crecimiento de los cristales líquidos.FORMACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN Los núcleos de congelamiento. Los núcleos artificiales mas utilizados en la modificación de los climas son el dióxido de carbono y el yoduro de plata. Estos consisten en minerales arcillosos. siendo el caolín el mas frecuentemente. 5 . o bien de gotas algo más pequeñas. constituida solamente por gotas de agua cuyo diámetro varia de 0. 6 .FORMAS DE PRECIPITACIÓN Partículas que caen por la atmósfera y alcanzan la superficie terrestre Lluvia: Se produce cuando la precipitación es de partículas líquidas en forma de gotas de agua con un diámetro superior a 0. Llovizna: Es una precipitación muy uniforme.5 milímetros y que caen muy próximas unas a otras y con una velocidad de caída muy pequeña. pero que caen muy dispersas.1 a 0.5 milímetros y que caen con velocidad apreciable. y si la temperatura del aire no ha descendido mucho. combinados hexagonalmente. Pueden ser esféricas o irregulares o en ocasiones cónicas.FORMAS DE PRECIPITACIÓN Partículas que caen por la atmósfera y alcanzan la superficie terrestre Nevada: Esta precipitación es en forma de cristales de hielo estrellados o ramificado de una forma muy compleja. 7 . donde tienen menos de 5 milímetros. que pueden llegar a tener varios centímetros de diámetros. los cristales se sueldan entre sí. Procede de las mismas nubes que la lluvia. Bolas de hielo: Están compuestas de hielo transparente o traslucido. formando los copos de nieve. 8 .FORMAS DE PRECIPITACIÓN Partículas que caen por la atmósfera y alcanzan la superficie terrestre Granizo: Se produce cuando la precipitación es en forma de partículas de hielo mas o menos esféricas. Granizo pequeño: Esta compuesto por lo general de partículas traslucidas de bolitas de nieve envueltas en capa muy delgada de hielo. Sólo cae en forma de chubasco y la única nube que puede producirlo es el cumulonimbus. cónicas o irregulares y con un diámetro comprendido entre 5 a 125 milímetros y a veces mayores. que contiene bolsas de aire. según temperaturas. de forma transparente y suave. Se produce con humedades comprendidas entre el 80 y el 100%. formadas en superficies expuestas al congelamiento de agua muy fría que se ha depositado en forma de lluvia o llovizna. Es mas frecuente en los lugares bajos y llanos que en las cumbres o en las laderas montañosas. Escarcha: Es una capa de hielo y no de gotas de agua. 9 .FORMAS DE PRECIPITACIÓN Depositados sobre objetos en la superficie terrestre Rocío: El depósito está formado por gotitas de agua. Típica de tiempo muy frío. Cencellada: Se produce cuando en una zona de niebla con algo de viento.FORMAS DE PRECIPITACIÓN Depositados sobre objetos en la superficie terrestre Helada: Es la congelación directa de la humedad en el suelo. 10 . formándose una capa vidriosa y muy resbaladiza. principalmente sobre las superficies expuestas al viento. las gotículas se congelan rápidamente al entrar en contacto con los objetos cercanos al suelo. b) Precipitación de frentes cálidos: Se forman cuando el aire avanza hacia arriba sobre una masa de aire mas frio. a) Precipitación frontal: Es la que resulta del levantamiento de aire cálido a un lado de una superficie frontal sobre aire mas denso y frio. Son conocidas tormentas de verano. esta a su vez se puede dividir en frontal o no frontal. Entre los tipos de precipitaciones encontramos: Precipitación ciclónica: Es la que resulta del levantamiento del aire. 11 .TIPOS DE PRECIPITACIÓN La precipitación. lleva a menudo el nombre del factor responsable del levantamiento del aire que produce el enfriamiento en gran escala y necesario para que se produzca cantidades significativas de precipitación. que converge en un área de baja presión o ciclón. TIPOS DE PRECIPITACIÓN La precipitación conectiva: Es causada por el ascenso de aire cálido mas liviano que el aire frio de los alrededores. 12 . La influencia orográfica es tan marcada en terreno quebrado que los patrones de las tormentas tienden a parecerse a aquellos de la precipitación media anual. La precipitación orográfica: Resulta del ascenso mecánico sobre una cadena de montañas. prevenir las heladas y alterar el balance de la radiación. es el termino general que se utiliza para indicar los esfuerzos por alterar artificialmente los fenómenos. Se incluyen en el termino todos los intentos por aumentar o disminuir la precipitación.TIPOS DE PRECIPITACIÓN Precipitación inducida artificialmente: La modificación del clima o control del tiempo. eliminar el granizo y los rayos. 13 . mitigar los huracanes. disipar la niebla. meteorológicos naturales de la atmosfera. Los mas importantes son los de medir la cantidad y la intensidad de la precipitación. La precipitación se mide por volumen o pesada y su registro se realiza por lectura directa o por registro gráfico o electrónico Medidores de precipitación. 14 . las mediciones no son comparables a menos que sean del mismo tamaño y forma. sin embargo. debido a los efectos del viento y el salpicado. Por tanto la medida de la precipitación sobre una cuenca se realiza por medio de los pluviómetros.MEDICIÓN DE LA PRECIPITACIÓN •Se ha desarrollado una gran variedad de instrumentos y técnicas para obtener información de las diferentes fases de la precipitación. puede utilizarse para medir la lluvia. la precipitación se mide en milímetros y decimos de milímetro. Los otros instrumentos incluyen aparatos para medir el tamaño y la distribución de las gotas de agua y para establecer el tiempo de comienzo y fin de la precipitación. y estén expuestos de un modo similar. cuyos lados sean verticales. Pluviómetros Cualquier recipiente abierto. En el sistema métrico. el cual a su vez tiene una sección 15 . Este aparato tiene cerca de tres centurias de antigüedad y a pesar de lo rudimentario que es. aún no ha sido reemplazado y es de esperar que utilice todavía por largo tiempo.MEDICIÓN DE LA PRECIPITACIÓN Pluviómetros ordinarios. El aparato que tradicionalmente sirve para medir la precipitación propiamente dicha es el pluviómetro. en el depósito colector. Es un pluviómetro común y corriente. Tipo norteamericano. La altura de la boca sobre el suelo es de 762 mm La medición se hace con una regla fina de acero que se introduce por la boca del pluviómetro. MEDICIÓN DE LA PRECIPITACIÓN Los tres tipos más importantes de pluviógrafo son el de cubeta basculante.1 mm de lluvia se llena una de las cubetas produciéndose un desequilibrio que hace que la cubeta se voltee. Este tipo de medidor no es adecuado para medir nieve sin calentar el colector. 16 . el de balanza y el de flotador. Pluviógrafo de cubeta basculante El agua que cae en el colector se dirige a un compartimiento en donde hay dos cubetas: cuando cae 0. haciendo que una pluma produzca una marca sobre un papel colocado en un tambor giratorio. vertiendo su contenido en una vasija y moviendo el segundo compartimiento al lugar correspondiente Cuando la cubeta se voltea actúa un circuito eléctrico. Existen diferentes tipos de pluviografos de flotador. 17 . El registro muestra valores acumulados de precipitación. En la mayoría de los pluviografos. pero en algunos. El aumento en peso se registra en una carta. el recipiente descansa en aceite o mercurio y el flotador mide el ascenso del aceite o mercurio desplazado por el aumento en peso del recipiente a medida que la lluvia se va acumulando. el flotador se coloca en el recipiente.MEDICIÓN DE LA PRECIPITACIÓN Pluviografo de balanza Pesa el agua o la nieve que cae en una cubeta situada sobre una plataforma con resorte o bascula. perfora la cantidad de precipitación acumulada en una cinta. pueden operar por 1 o 2 meses consecutivos y existen los que pueden operar una estación completa sin atención. utilizan un código digital. Los totalizadores balanza. De todos los errores. En los pluviografos de flotador autocebantes. el mas serio es el producido por el viento. y la lluvia que cae en el receptor durante ese periodo se registra de manera inexacta. Los intentos para evaluar los errores debidos al viento han consistido en comparar las mediciones del pluvímetro con cambios en peso detectados en milímetros cercanos o cambios en el nivel de los lagos o simplemente comparando las mediciones de pluvímetros sin proteger y protegidos 18 .MEDICIÓN DE LA PRECIPITACIÓN El pluviografo de cinta. que es susceptible de tratamiento electrónico para la evaluación del registro. la operación del sifón toma algunos segundos. 4. 2. Errores debidos a turbulencias del viento.APARATOS DE MEDIDA Y REGISTROS DE PRECIPITACIÓN Para la medida y registro de las precipitaciones se emplea un material de observación básico muy sencillo. muy acusado cuando la precipitación es de nieve. De estos errores los más habituales son los siguientes: 1. Errores debidos a la incorrecta instalación del pluviómetro. pero de cierta diversidad y dificultad en cuanto a instalación. 19 . normas de empleo e interpretación de sus medidas. Fundamentalmente se trata de la no-horizontalidad del colector. En la medida de la lluvia existen tanto errores humanos como producidos por el propio aparato. 3. Este error depende de las características climáticas de la zona así como del diseño del propio pluviómetro. 0. Error por evaporación. El pluviómetro necesita una precipitación mínima para poder registrarla. Este valor mínimo es función del tipo de pluviómetro. Este tipo de error se produce cada vez que se inicia la precipitación con el pluviómetro seco.25 mm. pero suele ser aprox. en terrenos montañosos se necesitan mas estaciones pluviométricas.5° a 1° por encima de la horizontal aumentando la altura del rayo con la distancia. mientras que los pluviómetros la miden en la tierra. la cantidad se denomina potencia de retorno y su aparición en la pantalla del radar se llama eco. 20 .APARATOS DE MEDIDA Y REGISTROS DE PRECIPITACIÓN Red de pluviómetros. Por tanto el rayo del radar se dirige hacia arriba a un ángulo de 0. La perdida de energía del radar. La energía retornada al radar se llama señal del blanco. en zona montañosa la densidad debe de ser superior del orden de una cada 20/30 Km2. Medición de la precipitación utilizando radar. En zonas llanas basta con una estación cada 100/150 Km2. Un radar transmite un pulso de energía electromagnética como un rayo en una dirección predeterminada por una antena móvil. se llama atenuación. El obstáculo mas grande para una determinación exacta de la relación Z-R se reduce debido al hecho de que el radar mide la precipitación en la atmosfera. La distribución de las lluvias es otro condicionante para definir la densidad de pluviómetros. Para que las medidas de lluvia sean fiables se necesita una red pluviográfica suficientemente densa. debido a su paso a través de la precipitación. El número de pluviómetros recomendado por unidad de superficie es función de la orografía. o fallas instrumentales.PB +Nx/Nc. Los estudios de balance hídrico en una escala global requieren de información sobre precipitación en aéreas donde las redes de pluviómetros son inadecuadas o inexistentes. Pc) 21 . como por ejemplo los océanos. en este método. Si la precipitación normal anual en cualquiera de las estaciones índice difiere de aquella de la estación en cuestión en mas de un 10%. PA +Nx/NB. Estimación de datos faltantes de precipitación . es preferible utilizar el método de la razón normal. Muchas estaciones de precipitación tienen periodos faltantes en sus registros. debido a que el observador se ausenta. de tal modo que la relación o calibración se pueda aplicar posteriormente a las fotografías de satélites en regiones remotas para estimar la intensidad de la precipitación. Se han realizado diferentes esfuerzos para estimar la precipitación para duraciones tanto cortas como largas. las cantidades de las estaciones índice son ponderadas mediante las relaciones entre los valores de precipitación normal anual. su frecuencia y su cobertura. relacionando o calibrando las fotografías de los satélites con mediciones de radar. Es decir la Px en la estación X será igual a: Px= 1/3 ( Nx/NA.ESTIMACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN Estimación de la precipitación utilizando satélites. con valores concurrentes. Los puntos en el grafico se desvían alrededor de la línea media y los cambios en pendiente deben ser aceptados únicamente cuando son marcados o están sostenidos por alguna otra evidencia. acumulados. este a su vez se puede realizar en el computador. de precipitación media para un grupo de estaciones localizadas en los alrededores.ESTIMACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN Análisis de doble masa. Se debe ejercer con cuidado considerablemente al aplicar la técnica de doble masa. El análisis de doble masa verifica la consistencia del registro en una estación. 22 . Comparando la precipitación acumulada bien sea anual o estacional. diseño y construcción de obras hidráulica. La distribución temporal hace variar la intensidad de la precipitación dependiendo de la cantidad de agua que cae en el intervalo de tiempo 23 . esto se aprecia gráficamente en los ondas de las crecientes o hidrogramas. Además determina la rapidez con la cual la escorrentía superficial llega a las corrientes de agua.DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE LA PRECIPITACIÓN La distribución espacial de la precipitación Ayuda a comprender el comportamiento de los fenómenos naturales y facilita la interpretación de los procesos hidrológicos que se tienen en cuenta en la planeación. una tormenta que cubra solamente una parte de la cuenca producirá menor escorrentía que otra que cubra un área mayor. MÉTODOS PARA EL CÁLCULO DE LA PRECIPITACIÓN Método Aritmético : Consiste en calcular el promedio de los datos pluviométricos puntuales de estaciones ubicadas en un área geográfica determinada Formula ∑ Precipitaciones /Cantidad de Estaciones 24 . MÉTODOS PARA EL CÁLCULO DE LA PRECIPITACIÓN Método de thiessen: Establece que en cualquier punto de la cuenca la lluvia es igual a la que se registra en el pluviómetro mas cercano. luego la profundidad registrada en un pluviómetro dado se aplica hasta la mitad de la distancia a la siguiente estación pluviométrica en cualquier dirección. Formula P = ∑ A*P / A total 25 . Formula P = ∑ A*P / A total 26 . Al área entre dos isoyetas sucesivas. se le asigna el valor de precipitación promedio entre tales isoyetas.MÉTODOS PARA EL CÁLCULO DE LA PRECIPITACIÓN Método de Isoyetas : El método consiste en trazar líneas de igual precipitación llamadas isoyetas a partir de los datos puntuales reportados por las estaciones meteorológicas. y correspondientes todos ellos a una misma frecuencia o período de retorno (Témez.ELABORACIÓN DE CURVAS INTENSIDAD-DURACIÓNFRECUENCIA (IDF) CURVAS IDF son curvas que resultan de unir los puntos representativos de la intensidad media en intervalos de diferente duración. 2002) 27 . 1978). son la representación gráfica de la relación existente entre la intensidad. la duración y la frecuencia o período de retorno de la precipitación (Benítez. es un grafico que permite conocer la precipitación de un lugar a través del tiempo de la tormenta. Entre los elementos que definen el hietograma están: Tiempo de Retorno: En función del tipo y tamaño de la obra. c) Utilización eventos críticos registrados. Distribución espacial:Transfiere el resultado puntual para el espacial. 28 . b) Utilización de Curvas IDF. Duración de la tormenta: En función de las características físicas y climáticas de la cuenca Distribución temporal: a) Utilización de Patrones temporales.HIETOGRAMAS El hietograma. com/ic/Main/RegistrosPluviometricosYPluviograficos [ Accesado en 16-05-2011 ] http://www.co/bibliotecaepm/biblioteca_virtual/documents/analisis_ espaciotemporal_precipitacion. Koheler.html [Accesado en 16-05-2011] http://www.BIBLIOGRAFÍA E INTERGRAFÍA http://www2. 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Report "Presentación de la Precipitación,20-05-2011"