Precipitacion

PRECIPITACIÓN
Representa la caída de agua a la superficie terrestre debido a la
condensación del vapor de agua contenido en el aire, puede ser
de forma líquida (Lluvia) o sólida (Granizo).
P (t)
Q = f(P)
Q (t)
P
Q
Para que la humedad, presente en el aire, se transforme en
precipitación, se requieren tres condiciones: producirse un estado
de saturación (generalmente por enfriamiento), un cambio de
fase del vapor de agua a líquido o sólido, y un crecimiento de las
pequeñas gotas o cristales de hielo alrededor de los núcleos de
condensación que permitan su caída. Estos núcleos pueden ser
partículas salinas que aglomeran a las partículas de vapor de
agua.
El enfriamiento se produce por efecto del ascenso de una masa
de aire húmeda en la atmósfera que hace que el vapor de agua se
condense. El proceso de formación de precipitación en las nubes
es el siguiente:
Según el Instituto Nacional de Meteorología (España), las lluvias
según su intensidad se clasifican:
Existen tres tipos de precipitaciones: Convectiva, Ciclónica y
Orográfica. A continuación, se describen cada una de ellas.
 PRECIPITACIÓN CONVECTIVA
Esta precipitación ocurre debido al calentamiento o enfriamiento
de la superficie terrestre (Dependiendo del tipo de suelo,
vegetación, entre otros), que se produce debido a la acción
desigual de la radiación solar. El aire al calentarse aumenta su
volumen, disminuye su densidad y asciende desplazando al aire
de menor temperatura que se encuentra en la parte superior. Esta
masa de aire se enfría al pasar por zonas de menor temperatura,
para finalmente condensarse. Este mecanismo también puede
formar niebla.
 PRECIPITACIÓN CICLÓNICA
Llamada también Frontal, resulta del ascenso de la masa de aire
cálido y liviano como consecuencia de su colisión con aire frío y
más pesado. Este proceso está asociado a zonas de baja presión
atmosférica, las cuales se convierten en centros de atracción de
vientos, resultando el ascenso debido a la convergencia de masas
de aire que tienden a rellenar la zona de baja presión. Cuando
una masa de aire caliente se encuentra con una masa de aire frío,
en vez de mezclarse forman una superficie de contacto entre
estas denominada "frente".
La masa de aire frio puede actuar como una “barrera montañosa”
pues es más densa que la más cálida y permanece en niveles más
bajos (El aire frio es más pesado que el caliente y por eso sólo
asciende al ser calentado).
En el frente frio, el aire cálido es desplazado violentamente por
el aire frio provocando un rápido ascenso, dando lugar a
nubosidad de gran desarrollo vertical, fenómenos eléctricos,
precipitaciones muy intensas en áreas pequeñas y granizo.
En el frente cálido, el aire caliente asciende con relativa
suavidad sobre la cuña fría, en general de escasa pendiente,
dando lugar a nubosidad más estratiforme que el frente frío y,
por lo tanto, lluvias más continuas y prolongadas sobre áreas
más extensas, pero de menor intensidad.
AIRE FRIO
 PRECIPITACIÓN OROGRÁFICA:
Resulta del avance del aire húmedo que se desplaza del océano
hacia el continente, el cual, al encontrarse con una barrera
montañosa es obligado a ascender produciéndose su
enfriamiento y fuertes precipitaciones. En nuestro país esta
barrera lo forma la cordillera de los andes.
MEDICIÓN DE LA PRECIPITACIÓN
La cantidad total de precipitación que llega al suelo, durante un
período determinado, se expresa en términos de la altura de una
lámina de agua sobre una proyección horizontal de la superficie.
Las nevadas se miden también en términos del espesor de nieve
fresca que cubre una superficie plana y horizontal. Los aparatos
utilizados para la medición de la precipitación se denominan:
- Pluviómetro
- Pluviógrafo
Los cuales deben instalarse en un sitio despejado, libre de
obstáculos, ya que deben recoger la precipitación que cae en la
ubicación en que se encuentran. Sin embargo, en la práctica es
difícil lograr esas condiciones debido a los efectos del viento,
por lo que se debe prestar la debida atención a la selección de su
emplazamiento. Los efectos del viento son de dos tipos: efectos
sobre el propio instrumento, que reducen en general la cantidad
de agua recogida, y efectos del emplazamiento sobre la
trayectoria del viento, a menudo más importantes y que pueden
arrojar valores por exceso o por defecto.
La precipitación se mide en milímetros y representa la cantidad
de lluvia, en litros, que cae en cada m2 de superficie.
Se recomienda instalar uno por cada 20 km2 de cuenca en zonas
de montaña y uno por cada 250 km2 en zonas llanas. Se
colocarán a una altura entre 1 m a 1,5 m.
PLUVIOMETRO
Consiste en un recipiente cilíndrico. El medidor estándar de la
U.S. National Weather Service tiene un colector de 20 cm de
diámetro. La lluvia pasa del colector hacia el interior de un
receptor, que es una probeta de medición la cual tiene una
sección transversal igual a un décimo del área del colector, es
decir que 0.1 mm de precipitación llenarán el tubo una altura de
1 mm.
Este equipo se emplea generalmente para la medición de la
precipitación diaria, para ello un observador deberá tomar la
lectura en la probeta de medición a determinada hora todos los
días, por lo general se hace en la mañana.
Pluviómetro de Hellmann
Cuando se requiere medir el registro mensual o estacional en
zonas apartadas o de difícil acceso se utilizan pluviómetros
denominados totalizadores, los cuales consisten en un colector
situado encima de un embudo, que desemboca en un recipiente
bastante amplio. Estos acumulan el agua de lluvia durante un
tiempo más o menos largo. Para proteger el agua de la
congelación se utiliza cloruro de calcio, en un volumen no
mayor a un tercio de la capacidad total del pluviómetro.
Para evitar las pérdidas de agua por evaporación se aplica una
capa fina de aceite de motor de baja viscosidad, de unos 8 mm
de espesor.
La precipitación recogida se determina pesando o midiendo el
volumen del contenido del receptor, descontando la cantidad de
solución aplicada al principio.
PLUVIÓGRAFO
Registra la altura de lluvia en función del tiempo, lo cual permite
determinar la intensidad de la precipitación, información muy
importante para el diseño de estructuras hidráulicas. Se utilizan
principalmente los pluviógrafos de pesada, de cubeta basculante
y de flotador.
* Pluviógrafo de pesada:
Este tipo de instrumentos registra de manera continua, mediante
un mecanismo de resorte o un sistema de pesas, el peso del
recipiente y el de la precipitación acumulada. De este modo, la
precipitación se registra a medida que va depositándose.
Este aparato sirve sobre todo para registrar precipitaciones de
nieve y granizo, ya que no debe esperar a que éstas se derritan.
* Pluviógrafo de cubeta basculante:
Consiste en un recipiente de metal ligero, dividido en dos
compartimentos, en equilibrio inestable en torno a un eje
horizontal. En su posición normal, el recipiente reposa sobre uno
de sus dos topes, lo que impide que se vuelque completamente.
El agua de lluvia es enviada al compartimiento superior
mediante un embudo colector de tipo convencional. Una vez
recogida una cantidad dada de lluvia, la cubeta perderá
estabilidad y basculará hacia la otra posición de reposo. Los
compartimientos del recipiente están diseñados de tal modo que
el agua abandona en ese momento el compartimiento inferior
hasta vaciarlo. Entre tanto, el agua de lluvia seguirá cayendo en
la cubeta que ocupa ahora la posición superior. El movimiento
de la cubeta al volcarse acciona un relé de contacto e inscribe un
registro a trazos discontinuos.
* Pluviógrafo de flotador:
En este tipo de instrumento, la lluvia recogida pasa a un
recipiente que contiene un flotador liviano. El movimiento
vertical del flotador, al subir el nivel del agua, se transmite
mediante un mecanismo apropiado a la plumilla trazadora,
cuando la aguja llega al borde superior del papel (10 mm)
automáticamente regresa al borde inferior y sigue registrando. El
gráfico resultante de un pluviógrafo recibe el nombre de
pluviograma.
P (mm)
10
8
6
4
2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
PLUVIOGRAMA
18
20
22
24 t (h)
INTENSIDAD DE LA PRECIPITACIÓN: I
Es la cantidad de agua caída por unidad de tiempo. La intensidad
máxima sería la altura máxima de agua caída por unidad de
tiempo.
𝐼=
I:
P:
t:
𝑃
𝑡
Intensidad máxima, en mm/hora
Altura de agua de lluvia, en mm.
Tiempo, en horas
HIETOGRAMA
Esta palabra proviene del griego: Uetoj: "Lluvia" y Gramm:
"Trazo o línea". Es un gráfico de barras, similar a un histograma,
que muestra la variación de la intensidad de la precipitación con
respecto al tiempo. Es útil para determinar la intensidad máxima
de una lluvia durante una tormenta.
CURVA MASA DE PRECIPITACIÓN
Es la representación de la precipitación acumulada vs. el tiempo.
La información se extrae del pluviograma. La pendiente de la
tangente en cualquier punto de la curva masa representa la
intensidad instantánea en ese punto.
PRECIPITACIÓN MEDIA EN LA CUENCA: Pm
Permite determinar la lámina o altura de agua que cae en
promedio sobre una cuenca, durante un periodo de tiempo que
por lo general es un año.
 PROMEDIO ARITMÉTICO
Consiste en calcular el promedio aritmético de la precipitación
medida en las estaciones que se encuentran en una cuenca:
𝑛
1
𝑃𝑚 = ∑ 𝑃𝑖
𝑛
𝑖=1
La precisión de este método depende de la cantidad de
estaciones y de la forma como están distribuidas en la cuenca.
Supongamos que tenemos una cuenca cuya parte alta tiene
pendiente fuerte y la parte baja tiene pendiente suave. En la parte
alta llueve como “4P” y en la parte baja “P”. Debemos calcular
la precipitación media, aplicando el Método Aritmético,
considerando que tenemos 20 pluviómetros distribuidos de
acuerdo a los siguientes casos:
a. 10 pluviómetros en la parte alta y 10 en la parte baja:
𝑃𝑚 =
10 (4𝑃)+ 10 (𝑃)
20
= 2,5 𝑃
b. 16 pluviómetros en la parte alta y 4 en la parte baja:
𝑃𝑚 =
16 (4𝑃)+ 4 (𝑃)
20
= 3,4 𝑃
c. 4 pluviómetros en la parte alta y 16 en la parte baja:
𝑃𝑚 =
16 (𝑃 )+ 4 (4𝑃)
20
= 1,6 𝑃
 POLIGONOS DE THIESSEN
Para la aplicación de este método se necesita conocer la
ubicación de las estaciones dentro de la cuenca. El método
consiste en lo siguiente:
a. Se ubican las estaciones que se encuentren la cuenca o
cerca de esta.
b. Se unen las estaciones formando triángulos, en lo posible
acutángulos.
c. Se trazan las mediatrices de los triángulos formados,
teniendo como límites la intersección entre estas y el límite
de la cuenca.
Luego de esto, quedan definidas áreas de influencia para cada
estación
La precipitación media se obtiene aplicando:
𝑛
1
𝑃𝑚 =
∑ 𝐴𝑖 𝑃𝑖
𝐴
 ISOYETAS
𝑖=1
Las isoyetas son curvas que unen puntos de igual precipitación.
Este método es el más exacto, pero requiere de mucho criterio
para trazar el plano de isoyetas. Se puede decir que si la
precipitación es del tipo orográfico, las isoyetas tenderán a
seguir una configuración similar a las curvas de nivel. Cuanto
mayor sea el número de estaciones, mayor será la aproximación
con que se obtengan las isoyetas.
El método consiste en:
a. Ubicar las estaciones dentro y fuera de la cuenca.
b. Trazar las isoyetas, interpolando las alturas de precipitación
entre las diversas estaciones, de modo similar como se
trazan las curvas de nivel.
c. Se halla el área entre 2 isoyetas seguidas. Luego se aplica:
𝑛
1
(𝑃𝑖−1 + 𝑃𝑖 )
𝑃𝑚 =
∑
𝐴𝑖
𝐴
2
𝑖=1
 MÉTODO HIPSOMÉTRICO
Este método considera el área entre curvas de nivel obtenido al
determinar la Curva Hipsométrica y los registros de
precipitación en las estaciones de la cuenca. Es aplicable sólo si
se puede hallar una recta de regresión lineal simple:
P = f (Z), de la forma:
𝑃 =𝑎+𝑏𝑍
donde: r > 0,9
Esta ecuación nos permite calcular la precipitación para cada
curva de nivel. Luego, determinamos la precipitación media,
aplicando:
𝑛
1
𝑃𝑚 =
∑ 𝐴𝑖 𝑃𝑖
𝐴
𝑖=1