LA HIDROLOGIA 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: Se puede establecer que, de acuerdo con la terminología estandarizada internacionalmente, la Hidrología se refiere al agua sobre la superficie del terreno (Aguas Continentales), diferenciándose así de la Oceanografía que estudia el agua en los mares (Aguas Marítimas) y de la Meteorología que estudia el Agua en la atmósfera. 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). PUNTO DE VISTA DE LA INGENIERIA CIVIL 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. Importancia y objetivos de la Hidrología. 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. 1 . Los procesos del ciclo hidrológico El ciclo hidrológico es posible debido a unos procesos que hacen pasar el agua de unos compartimentos a otros de la hidrosfera; en algunos casos con cambio de estado incluido. 2 . Precipitación Es la caída de agua en forma líquida o sólida sobre la superficie terrestre a partir del vapor de agua atmosférico. La forma más común de precipitación es la lluvia, pero también puede producirse en forma de nieve, granizo, rocío o escarcha. 3 . Evapotranspiración Con este término se agrupan dos procesos: Evaporación: el agua líquida de la superficie oceánica y terrestre pasa a la atmósfera en forma de vapor. Transpiración: cuando el agua se convierte en vapor por la acción de los seres vivos, especialmente las plantas. Estas contribuyen con un 10 % al agua que se incorpora a la atmósfera. 4 . Infiltración El agua cae sobre la superficie terrestre y penetra a través del suelo, pudiendo incorporarse al agua subterránea. 5 . Escorrentía Es el proceso por el cual el agua discurre por la superficie continental, a favor de la pendiente. Se produce cuando el suelo ya no tiene capacidad de filtrar toda el agua que ha recibido de la precipitación. De aquí, se distinguen dos términos: Escorrentía superficial o directa. Escorrentía subterránea o indirecta. Ciclo hidrológico Ir a la navegaciónIr a la búsqueda Ciclo del agua (USGS) El ciclo hidrológico o ciclo del agua es el proceso de circulación del agua entre los distintos compartimentos que forman la hidrósfera. Se trata de un ciclo biogeoquímico en el que hay una intervención mínima de reacciones químicas, porque el agua solo se traslada de unos lugares a otros, o cambia de estado físico.1 El agua de la Tierra se encuentra en su mayor parte en forma líquida, en océanos y mares, como agua subterránea, o formando lagos, ríos y arroyos en la superficie continental. La segunda fracción, por su importancia, es la del agua acumulada como hielo sobre los casquetes glaciares antártico y groenlandés, con una participación pequeña de los glaciares de montaña de latitudes altas y medias, y de la banquisa2 Por último, una fracción menor está presente en la atmósfera en estado gaseoso (como vapor) o en estado líquido, formando nubes. Esta fracción atmosférica es muy importante para el intercambio entre los compartimentos para la circulación horizontal del agua, de manera que se asegura un suministro permanente de agua a las regiones de la superficie continental alejadas de los depósitos principales.2 El agua de la hidrósfera procede de la desgasificación del manto, donde tiene una presencia significativa, por los procesos del vulcanismo. Una parte del agua puede reincorporarse al manto con los sedimentos oceánicos, de los que forma parte, cuando estos acompañan a la litósfera en la subducción.3 Índice 1Ciclo hidrológico 2Fases del ciclo hidrológico 3Compartimentos e intercambios de agua 4Energía del agua 5Balance del agua 6Efectos químicos del agua 7Véase también 8Referencias 9Bibliografía Ciclo hidrológico[editar] El agua existe en la Tierra en tres estados: sólido (hielo o nieve), líquido y gaseoso (vapor de agua). Océanos, ríos, nubes y lluvia están en constante cambio: el agua de la superficie se evapora, el agua de las nubes precipita, la lluvia se filtra por la tierra, etc. Sin embargo, la cantidad total de agua en el planeta no cambia. La circulación y conservación de agua en la Tierra se llama ciclo hidrológico, o ciclo del agua. El ciclo hidrológico está dividido en dos ciclos: el ciclo interno y el ciclo externo. El ciclo interno consiste en lo siguiente: el agua de origen magmático, formada mediante reacciones químicas en el interior de la tierra, sale a través de volcanes y fuentes hidrotermales y se mezcla con el agua externa. Se termina cuando el agua de los océanos se introducen por las zonas de subducción hasta el manto. Cuando se formó, hace aproximadamente cuatro mil quinientos millones de años, la Tierra ya tenía en su interior vapor de agua. En un principio, era una enorme bola en constante fusión con cientos de volcanes activos en su superficie. El magma, cargado de gases con vapor de agua, emergió a la superficie gracias a las constantes erupciones. Luego la Tierra se enfrió, el vapor de agua se condensó y cayó nuevamente al suelo en forma de lluvia. El ciclo hidrológico comienza con la evaporación del agua desde la superficie. A medida que se eleva, el aire humedecido se enfría y el vapor se transforma en agua: es la condensación. Las gotas se juntan y forman una nube. Luego caen por su propio peso: es la precipitación. Si en la atmósfera hace mucho frío, el agua cae como nieve o granizo. Si es más cálida, caerán gotas de lluvia. Una parte del agua que llega a la superficie terrestre será aprovechada por los seres vivos; otra discurrirá por el terreno hasta llegar a un río, un lago o el océano. A este fenómeno se le conoce como escorrentía. Otro porcentaje del agua se filtrará a través del suelo formando acuíferos o capas de agua subterránea, conocidas como capas freáticas. Este proceso es la infiltración. De la capa freática, a veces, el agua brota en la superficie en forma de fuente, formando arroyos o ríos. Tarde o temprano, toda esta agua volverá nuevamente a la atmósfera, debido principalmente a la evaporación. Un aspecto a destacar en el ciclo hidrológico es su papel en el transporte de sustancias: La lluvia caída disuelve y arrastra sales hacia el mar, donde se concentran y precipitan. Los sedimentos formados entran en los ciclos geológicos diagenéticos. En su conjunto el ciclo hidrológico se puede considerar como una operación de lixiviado a escala planetaria. Fases del ciclo hidrológico[editar] El ciclo del agua tiene una interacción constante con el ecosistema ya que los seres vivos dependen de esta para sobrevivir, y a su vez ayudan al funcionamiento del mismo. Por su parte, el ciclo hidrológico presenta cierta dependencia de una atmósfera poco contaminaday de un grado de pureza del agua para su desarrollo convencional, y de otra manera el ciclo se entorpecería por el cambio en los tiempos de evaporación y condensación. Los principales procesos implicados en el ciclo del agua son: Evaporación: El agua se evapora en la superficie oceánica, sobre la superficie terrestre y también por los organismos, en el fenómeno de la transpiración en plantas y sudoración en animales. Los seres vivos, especialmente las plantas, contribuyen con un 10 % al agua que se incorpora a la atmósfera. En el mismo capítulo podemos situar la sublimación, cuantitativamente muy poco importante, que ocurre en la superficie helada de los glaciares o la banquisa. Condensación: El agua en forma de vapor sube y se condensa formando las nubes, constituidas por agua en gotas minúsculas. Precipitación: Se produce cuando las gotas de agua, que forman las nubes, se enfrían acelerando la condensación y uniéndose las gotas de agua para formar gotas mayores que terminan por precipitarse a la superficie terrestre en razón a su mayor peso. La precipitación puede ser sólida (nieve o granizo) o líquida (lluvia). Infiltración: Ocurre cuando el agua que alcanza el suelo, penetra a través de sus poros y pasa a ser subterránea. La proporción de agua que se infiltra y la que circula en superficie (escorrentía) depende de la permeabilidad del sustrato, de la pendiente y de la cobertura vegetal. Parte del agua infiltrada vuelve a la atmósfera por evaporación o, más aún, por la transpiración de las plantas, que la extraen con raíces más o menos extensas y profundas. Otra parte se incorpora a los acuíferos, niveles que contienen agua estancada o circulante. Parte del agua subterránea alcanza la superficie allí donde los acuíferos, por las circunstancias topográficas, intersecan (es decir, cortan) la superficie del terreno. Escorrentía: Este término se refiere a los diversos medios por los que el agua líquida se desliza cuesta abajo por la superficie del terreno. En los climas no excepcionalmente secos, incluidos la mayoría de los llamados desérticos, la escorrentía es el principal agente geológico de erosión y de transporte de sedimentos. Circulación subterránea: Se produce a favor de la gravedad, como la escorrentía superficial, de la que se puede considerar una versión. Se presenta en dos modalidades: o Primero, la que se da en la zona vadosa, especialmente en rocas karstificadas, como son a menudo las calizas, y es una circulación siempre pendiente abajo. o Segundo, la que ocurre en los acuíferos en forma de agua intersticial que llena los poros de una roca permeable, de la cual puede incluso remontar por fenómenos en los que intervienen la presión y la capilaridad. Fusión: Este cambio de estado se produce cuando la nieve pasa a estado líquido al producirse el deshielo. Solidificación: Al disminuir la temperatura en el interior de una nube por debajo de 0 °C, el vapor de agua o el agua misma se congelan, precipitándose en forma de nieve o granizo, siendo la principal diferencia entre los dos conceptos que en el caso de la nieve se trata de una solidificación del agua de la nube que se presenta por lo general a baja altura. Al irse congelando la humedad y las pequeñas gotas de agua de la nube, se forman copos de nieve, cristales de hielo polimórficos (es decir, que adoptan numerosas formas visibles al microscopio), mientras que en el caso del granizo, es el ascenso rápido de las gotas de agua que forman una nube lo que da origen a la formación de hielo, el cual va formando el granizo y aumentando de tamaño con ese ascenso. Y cuando sobre la superficie del mar se produce una manga de agua (especie de tornado que se produce sobre la superficie del mar cuando está muy caldeada por el sol) este hielo se origina en el ascenso de agua por adherencia del vapor y agua al núcleo congelado de las grandes gotas de agua. El proceso se repite desde el inicio, consecutivamente por lo que nunca se termina, ni se agota el agua. Estación meteorológica Ir a la navegaciónIr a la búsqueda Este artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada. Este aviso fue puesto el 25 de noviembre de 2013. Vista exterior de la protección utilizada para los instrumentos de medición. Examinando un anemógrafo de una estación meteo automática. Una estación meteorológica es una instalación destinada a medir y registrar regularmente diversas variables meteorológicas. Estos datos se utilizan tanto para la elaboración de predicciones meteorológicas a partir de modelos numéricos como para estudios climáticos. Índice 1Instrumentos y variables medidas 2Tipos de Estaciones meteorológicas monitorizadas 3Abrigo meteorológico 4Clasificación 5Galería de imágenes 6Véase también Instrumentos y variables medidas[editar] Los instrumentos comunes y variables que se miden en una estación meteorológica incluyen: Termómetro: Instrumento que mide la temperatura en diversas horas del día. Termómetros de subsuelo (geotermómetro): Para medir la temperatura a 5, 10, 20, 50 y 100 cm de profundidad. Termómetro de mínima junto al suelo: Mide la temperatura mínima a una distancia de 15 cm sobre el suelo. Termógrafo: Registra automáticamente las fluctuaciones de la temperatura. Barómetro: Mide la presión atmosférica en la superficie. Pluviómetro: Mide la cantidad de agua caída sobre el suelo por metro cuadrado en forma de lluvia, nieve o granizo. Psicrómetro o higrómetro: Medida de la humedad relativa del aire y la temperatura del punto de rocío. Piranómetro: Medida de la radiación solar global (directa + difusa). Heliógrafo: Medida de las horas de luz solar. Anemómetro: Medida de la velocidad del viento. Veleta: Instrumento que indica la dirección del viento. Nefobasímetro: Medida de la altura de las nubes, pero solo en el punto donde este se encuentre colocado. La mayor parte de las estaciones meteorológicas están automatizadas (E.M.A.) requiriendo un mantenimiento ocasional. Además, existen observatorios meteorológicos sinópticos, que sí cuentan con personal (observadores de meteorología), de forma que además de los datos anteriormente señalados se pueden recoger aquellos relativos a nubes (cantidad, altura, tipo), visibilidad y tiempo presente y pasado. La recogida de estos datos se denomina observación sinóptica. Para la medida de variables en mares y océanos se utilizan sistemas especiales dispuestos en boyas meteorológicas. Otras instalaciones meteorológicas menos comunes disponen de instrumental de sondeo remoto como radar meteorológico para medir la turbulencia atmosférica y la actividad de tormentas, perfilador de vientos y sistemas acústicos de sondeo de la estructura vertical de temperaturas. Alternativamente, estas y otras variables pueden obtenerse mediante el uso de globos sonda. En todo caso la distribución irregular de estaciones meteorológicas y la falta de ellas en grandes regiones, como mares y desiertos, dificulta la introducción de los datos en modelos meteorológicos y complica las predicciones de mayor alcance temporal. 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: Se puede establecer que, de acuerdo con la terminología estandarizada internacionalmente, la Hidrología se refiere al agua sobre la superficie del terreno (Aguas Continentales), diferenciándose así de la Oceanografía que estudia el agua en los mares (Aguas Marítimas) y de la Meteorología que estudia el Agua en la atmósfera. 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. Importancia y objetivos de la Hidrología. 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.
