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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE 
MÉXICO 
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES 
ARAGÓN 
“PLATAFORMA PARA LA OBTENCIÓN DE 
LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD DE LLUVIA 
PARA EL ESTADO DE HIDALGO” 
TESIS 
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: 
INGENIERO CIVIL 
PRESENTA: 
DANIEL SÁNCHEZ RIVAS 
 
 
ASESOR: 
M. EN C. LUIS POMPOSO VIGUERAS MUÑOZ 
 
MÉXICO, 2013 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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I PLATAFORMA PARA LA OBTENCIÓN DE LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD DE LLUVIA PARA EL ESTADO DE HIDALGO 
 
 
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II PLATAFORMA PARA LA OBTENCIÓN DE LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD DE LLUVIA PARA EL ESTADO DE HIDALGO 
 
A mis padres: 
María de Lourdes Rivas Maya y Jaime 
Sánchez Flores sus enseñanzas, ejemplo y 
apoyo son la base y razón de mi 
esfuerzo. 
A mis hermanos: 
María del Rocío, Gerardo y Mauricio 
esperando que cumplan todas sus metas. 
 
.Éste trabajo es por y para ustedes. A la Universidad Nacional Autónoma de México, 
en especial a la Facultad de Estudios 
Superiores Aragón, excelencia académica que 
es el motor de este país. 
Con especial agradecimiento a mi asesor de 
tesis M. en C. Luis Pomposo Vigueras Muñoz, 
por la valiosa guía y consejos para la 
realización de este trabajo. 
A mis profesores de carrera, cuyo aporte en 
mi formación académica influyó en la 
realización del presente trabajo. 
A mis amigos Olsen, Leonardo, David, Gary, 
Andrés, Ariel… porque su apoyo y amistad 
estuvieron presentes en todo momento 
 
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III PLATAFORMA PARA LA OBTENCIÓN DE LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD DE LLUVIA PARA EL ESTADO DE HIDALGO 
Tabla de Contenido 
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................................................... 1 
Objetivo ........................................................................................................................................................................... 3 
I. ANTECEDENTES............................................................................................................................................................ 4 
1.1 La Hidrología en la Ingeniería .................................................................................................................................. 5 
1.2 El ciclo hidrológico ................................................................................................................................................... 6 
1.3 La atmosfera............................................................................................................................................................ 9 
1.4 Elementos atmosféricos ......................................................................................................................................... 10 
Temperatura ...................................................................................................................................................... 10 
Presión atmosférica ........................................................................................................................................... 10 
Contenido de Humedad ..................................................................................................................................... 11 
Viento ................................................................................................................................................................ 13 
1.5 Cambio Climático ................................................................................................................................................... 16 
Cambio Climático en México .............................................................................................................................. 17 
1.6 El Estado de Hidalgo .............................................................................................................................................. 19 
Clima .................................................................................................................................................................. 19 
Hidrografía ......................................................................................................................................................... 20 
Regiones Hidrológicas ........................................................................................................................................ 21 
1.7 Sistemas de Información Geográfica ...................................................................................................................... 26 
Importancia ....................................................................................................................................................... 26 
Aplicaciones ....................................................................................................................................................... 26 
Georreferenciación de los datos......................................................................................................................... 27 
II. CONCEPTOS FUNDAMENTALES ................................................................................................................................. 31 
2.1 Precipitación .......................................................................................................................................................... 32 
Formación de la precipitación ............................................................................................................................ 32 
Tipos de precipitación ........................................................................................................................................ 33 
Medición de la precipitación .............................................................................................................................. 36 
Registro de la precipitación ................................................................................................................................ 43 
La Lluvia en México ............................................................................................................................................ 44 
Fuentes de información ..................................................................................................................................... 46 
2.2 Análisis probabilístico y estadístico de datos hidrológicos. ..................................................................................... 47 
Análisis de regresión .......................................................................................................................................... 48 
Criterio de interpolación para procesamiento estadístico. ................................................................................. 52 
Funciones de distribución de probabilidad ......................................................................................................... 53 
Pruebas deBondad de Ajuste............................................................................................................................. 57 
Análisis estadístico de precipitaciones................................................................................................................ 61 
III. ESTACIONES CLIMATOLÓGICAS DE LA REGIÓN.......................................................................................................... 71 
3.1 Identificación de las estaciones .............................................................................................................................. 72 
3.2 Ubicación de las estaciones .................................................................................................................................... 76 
 
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IV 
3.3 Reportes de precipitación en las estaciones ........................................................................................................... 77 
IV. OBTENCIÓN DE LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD DE LLUVIA REPRESENTATIVA DE LA REGIÓN .................................... 79 
4.1 Determinación de Precipitaciones Máximas Anuales (PMA24) ............................................................................... 80 
4.2 Calidad de la información ...................................................................................................................................... 82 
Porcentaje de registros pluviométricos diarios en un año .................................................................................. 82 
Registros efectivos de una serie de datos ........................................................................................................... 84 
Consideraciones especiales ................................................................................................................................ 85 
4.3 Deducción de registros faltantes en las series de datos (PMA24) ........................................................................... 94 
4.4 Precipitación Máxima Diaria (PMD) ....................................................................................................................... 97 
4.5 Función de distribución .......................................................................................................................................... 98 
Ajuste de función de distribución ....................................................................................................................... 98 
Gráfica de la distribución de probabilidad ........................................................................................................ 100 
4.6 Prueba de bondad de ajuste................................................................................................................................. 102 
4.7 Obtención de ecuaciones de Intensidad de Lluvia ................................................................................................. 107 
Método de Hershfield. ..................................................................................................................................... 107 
Criterio del U. S. Weather Bureau. ................................................................................................................... 109 
Ecuación de intensidad .................................................................................................................................... 110 
4.8 Diseño de las Curvas intensidad-duración-Tiempo de retorno (i-d-T) .................................................................... 117 
4.9 Ecuación representativa de la región ................................................................................................................... 118 
4.10 Isoyetas de intensidad de precipitación ................................................................................................................ 122 
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................................................................................... 126 
Conclusiones ................................................................................................................................................................ 127 
Recomendaciones ........................................................................................................................................................ 128 
BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................................................. 129 
Referencias consultadas ............................................................................................................................................... 130 
ANEXO ............................................................................................................................................................................. 132 
A.1 Listado de ilustraciones y tablas. .......................................................................................................................... 133 
Índice de tablas ................................................................................................................................................ 133 
Índice de ilustraciones...................................................................................................................................... 134 
A.2 Series de Máximos Anuales (PMA24) ................................................................................................................... 136 
A.3 Mapas de estaciones climatológicas y características del Estado de Hidalgo........................................................ 151 
A.4 Isoyetas de intensidad de lluvia ............................................................................................................................ 161 
 
 
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1 PLATAFORMA PARA LA OBTENCIÓN DE LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD DE LLUVIA PARA EL ESTADO DE HIDALGO 
INTRODUCCIÓN 
 
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2 INTRODUCCIÓN 
La falta de información de registros relacionados a las intensidades de lluvia en la mayoría de las 
entidades federativas del país representa una gran problemática para el Ingeniero Civil, ya que para determinar 
los gastos de diseño para proyectar y construir una obra hidráulica, en la mayoría de los casos solo se cuenta 
con información referente a la altura de lluvia para una duración de veinticuatro horas, información que no es 
aplicable en forma directa para el diseño; como una alternativa para sortear este problema, el Ingeniero Civil 
tiene que recurrir a las isoyetas de intensidad de lluvia que proporciona la Secretaría de Comunicaciones y 
Transportes, sin embargo presentan el inconveniente de que no han sido actualizadas en los últimos años, lo 
que aunado a grandes variaciones en la precipitación debido al calentamiento global, hace necesario 
desarrollar una plataforma (conjunto de herramientas que acoge información para después procesarla y 
finalmente presentarla al usuario), que procese los registros de la precipitación, ya que es una variable 
hidrológica que por su importancia tanto en procesos naturales como en actividades humanas requiere 
anticipar eventos extraordinarios, como sequias o inundaciones, situaciones que representan pérdidas 
humanas y económicas; estos dos conceptos representan el punto de partida del análisis que se realiza en el 
presente trabajo, el cual se encuentra estructurado de la siguiente manera: 
En el capítulo I se enlistan los elementos que participan en el proceso de la precipitación, así como las 
características del lugar en estudio y la herramienta principal en la que se basa este trabajo: los sistemasde 
información geográfica; esta información se complementa y amplía en el capítulo II, donde se describen los 
tipos de precipitación, la forma en que se registra la lluvia en nuestro país y los conceptos relacionados al 
análisis estadístico y probabilístico de la precipitación, después en el capítulo III se explica el origen de los 
registros pluviométricos: las estaciones climatológicas, su ubicación, como se registra la información en estas 
estaciones y como se distribuye dicha información por parte de organismos gubernamentales. Una vez que se 
han establecido las bases teóricas y el origen de la información, en el capítulo IV se desarrolla la metodología 
que permite obtener la ecuación de intensidad de lluvia del Estado de Hidalgo, así como la descripción de las 
herramientas usadas que permitieron desarrollar dicha metodología. 
 
 
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3 PLATAFORMA PARA LA OBTENCIÓN DE LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD DE LLUVIA PARA EL ESTADO DE HIDALGO 
Objetivo 
 
El presente trabajo tiene como objetivo describir la aplicación de herramientas de cómputo a una 
metodología basada en el análisis estadístico, procesando los registros pluviométricos en veinticuatro horas (el 
tipo de registro más frecuente en México), para establecer finalmente una ecuación de intensidad de lluvia en 
un estudio de caso para el Estado de Hidalgo. 
 
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4 ANTECEDENTES 
I. ANTECEDENTES 
 
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5 PLATAFORMA PARA LA OBTENCIÓN DE LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD DE LLUVIA PARA EL ESTADO DE HIDALGO 
A continuación se describen diferentes temas que son la base para comprender el marco de 
investigación que se desarrolla en el presente trabajo. 
 
 
1.1 La Hidrología en la Ingeniería 
 
 
Si definimos a la Hidrología como la ciencia que estudia al agua, su ocurrencia, circulación y distribución 
en la superficie terrestre y cuyo punto de partida para el estudio es el ciclo hidrológico, entonces 
delimitaremos la interacción entre la Ingeniería y la Hidrología debido a la necesidad de diseñar y ejecutar 
estructuras hidráulicas en las cuales existirá el control y aprovechamiento del agua, para dar solución a 
problemas sociales y económicos que actualmente afectan a nuestro país, por esto una parte importante del 
trabajo del especialista en hidrología es la recolección y análisis de datos, ya que la disposición de datos básicos 
adecuados es esencial en todas las ciencias, y la hidrología no es una excepción, de hecho, las características de 
los fenómenos naturales con que tiene que ver la hidrología hacen que este punto pueda ser especialmente 
delicado. 
Con frecuencia es necesario partir de un conjunto de hechos observados y, mediante un análisis 
empírico, establecer las normas sistemáticas que gobiernan tales hechos. Así, el especialista en hidrología se 
encuentra en una difícil situación cuando no cuenta con los datos históricos adecuados para la zona particular 
del problema. 
Los problemas hidrológicos afectan directamente el desarrollo del país y el factor de riesgo está 
siempre presente, debido a que un evento de proporciones mayores a cualquiera registrado con anterioridad 
puede ocurrir y hay que tener una base que permita anticipar dicho evento, respaldándola con un análisis 
basado en el conocimiento e información disponible. 
 
 
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6 ANTECEDENTES 
1.2 El ciclo hidrológico 
 
 
El ciclo hidrológico describe la presencia y el movimiento del agua en la Tierra y sobre ella; así, el agua 
en la naturaleza no permanece estática, presenta un constante dinamismo en el cual se definen diferentes 
etapas o fases; éstas, por su manera de enlazarse, generan un verdadero ciclo, ya que su inicio ocurre donde 
posteriormente concluye. Su fundamento es que toda gota de agua, en cualquier momento en que se 
considere, recorre un circuito cerrado, por ejemplo, desde el momento en que es lluvia, hasta volver a ser 
lluvia. Este recorrido puede cerrarse por distintas vías; el ciclo hidrológico no tiene un camino único. Se parte 
de la nube como elemento de origen, desde ella se tienen distintas formas de precipitación, con lo que se 
puede considerar que inicia el ciclo. 
 
 
Ilustración I-1. Ciclo Hidrológico. (Maderey Rascón & Jiménez Román, 2005) 
 
La atmósfera comprende al agua en forma de vapor y la nube proviene, casi en su totalidad, del agua 
evaporada en el mar. Esta humedad es transportada, por los diversos sistemas de vientos, hacia los continentes 
en donde se precipita en forma líquida, sólida o de condensación (rocío y escarcha). Durante la precipitación el 
 
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7 PLATAFORMA PARA LA OBTENCIÓN DE LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD DE LLUVIA PARA EL ESTADO DE HIDALGO 
agua puede iniciar su retorno hacia la atmósfera, porque en su caída se evapora y una parte de ella no llega al 
suelo; otra parte, al caer sobre las plantas, queda interceptada en las superficies vegetales desde donde parte 
se evapora y también regresa a la atmósfera y parte escurre hacia el suelo y se infiltra. El agua que cae 
directamente al suelo será la que recorra propiamente el ciclo hidrológico; una parte de esta precipitación 
puede caer sobre superficies líquidas (ríos, lagos, lagunas, presas, etc.), otra parte correrá por la superficie 
dando lugar al escurrimiento superficial o escorrentía que llega a los cauces de los ríos y, a través de éstos, al 
mar. Una parte de la que se precipitó en la tierra, se evapora directamente desde el suelo, otra por infiltración, 
satisface la humedad del suelo (detención superficial) y cuando lo satura produce el flujo sub superficial que, 
como el superficial, también llega a los cauces de los ríos; así mismo, por percolación llega a los mantos de 
agua subterráneos y a través del flujo subterráneo alimenta el caudal base de los ríos. El agua que se infiltra en 
el suelo puede volver a la superficie en forma de manantiales en situación próxima tanto geográfica como 
temporalmente o, por el contrario, profundizar y tener grandes recorridos y de larga duración hacia el mar o 
hacia depresiones endorreicas, en esta fase subterránea del ciclo. Es conveniente tomar en cuenta que la 
mayor parte de los movimientos subterráneos del agua son muy lentos. El escurrimiento superficial, el flujo sub 
superficial y el flujo subterráneo que descargan en los cauces constituyen el agua de escurrimiento, que es la 
que corre por los cauces de los ríos y a través de ellos llega al mar, aunque cabe mencionar que una pequeña 
parte del agua de escurrimiento queda detenida en el lecho de los mismos ríos. 
Hay otra parte del ciclo, la recorrida por el agua que desde el suelo es absorbida por las raíces de las 
plantas y que, por el proceso de transpiración vegetal, vuelve a la atmósfera en forma gaseosa. También se 
puede hacer participar dentro del ciclo hidrológico a los animales que toman parte del agua y la expulsan, así 
como hacer figurar la que podría llamarse parte industrial del ciclo. 
Cualquiera que sea la fase del ciclo hidrológico que se considere, siempre al final se tendrá el retorno a 
la atmósfera por evaporación. Así, se puede considerar que la meteorología suministra el agua y la retorna para 
cerrar el ciclo, y que la parte propiamente hidrológica corresponde al movimiento del agua sobre y bajo la 
superficie terrestre. 
El cálculo de la cantidad total de agua en la Tierra y en los numerosos procesos hidrológicos no es 
preciso, dando pie a estimaciones que no determinan con exactitud la cantidad de agua en los componentes 
del ciclo hidrológico. 
En la Tabla I-1 se muestran las cantidades estimadas de agua en las diferentes formas que existenen la 
tierra, en unidades relativas a un volumen anual en precipitación terrestre igual a 100. 
Tenemos interés no solo en comprender cualitativamente el ciclo hidrológico y las cantidades de agua 
participantes durante el desarrollo del ciclo sino también en el manejo cuantitativo para poder anticipar con 
precisión la frecuencia con que pueden ocurrir los extremos de cada fase del ciclo hidrológico, debido a la 
importancia de dicha predicción como base para el diseño de un proyecto de Ingeniería Civil. 
 
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8 ANTECEDENTES 
 
Cuerpo de Agua Área (106 km2) Volumen (km3) 
Porcentaje de agua 
total 
Porcentaje de agua 
dulce 
Océanos 361.3 1,338,000,000 96.5 
Agua Subterránea 
Dulce 134.8 10,530,000 0.76 30.1 
Salada 134.8 12,870,000 0.93 
Humedad del Suelo 82.0 16,500 0.0012 0.05 
Hielo Polar 16.0 24,023,500 1.7 68.6 
Hielo no Polar y Nieve 0.3 340,600 0.025 1.0 
Lagos 0.007 
Dulces 1.2 91,000 0.26 
Salinos 0.8 85,400 0.006 
Pantanos 2.7 11,470 0.0008 0.03 
Ríos 148.8 2,120 0.0002 0.006 
Agua Biológica 510.0 1,120 0.0001 0.003 
Agua Atmosférica 510.0 12,900 0.001 0.04 
Agua Total 510.0 1,385,984,610 100 
Agua Dulce 148.8 35,029,210 2.5 100 
Tabla I-1. Balance Mundial del Agua y los Recursos Hídricos de la Tierra, Copyright, UNESCO 
 
 
 
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9 PLATAFORMA PARA LA OBTENCIÓN DE LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD DE LLUVIA PARA EL ESTADO DE HIDALGO 
1.3 La atmosfera 
 
 
La atmosfera es la masa de gases que se encuentra alrededor de la Tierra, en unidades de volumen, 
está compuesta aproximadamente por 78 por ciento de nitrógeno, 21 de oxígeno y 1 por ciento de gases 
inertes. 
Según su estructura térmica vertical se divide en varias capas: 
- La Tropósfera. Es la más cercana a la Tierra y en ella se originan los fenómenos que producen el 
estado del tiempo, debido que es allí donde prácticamente está todo el vapor de agua del aire, las 
partículas que propician la condensación y las mayores variaciones de temperatura. 
Su espesor medio es de 13 km y la temperatura desciende con la altura a razón de 6.5 °C/Km. 
- La zona más alta se denomina Estratósfera. En esta región, la temperatura del aire se mantiene 
casi constante, su nivel superior alcanza los 40 km. Entre la Tropósfera y la Estratósfera existe una 
zona de separación denominada Tropopausa, que se encuentra a una altura que varía entre 10 y 17 
km, según la latitud. 
- Mesósfera. Esta región llega hasta los 80 km y alrededor de los 55 km se produce un máximo 
considerable en la variación de la temperatura, que puede alcanzar valores de más de 30° C y 
disminuir con la altura hasta cerca de los -100° C en el límite superior de esta región. 
- Termósfera. La temperatura en esta región incrementa hasta los 500° C en su límite superior que 
alcanza hasta los 500 km. Esta región termina en la termopausa, donde a la vez inicia la exósfera, 
ultima región de la atmósfera. El límite de la atmosfera se considera que esta alrededor de los 
2,000 km. 
 
Los componentes de la atmósfera se encuentran concentrados cerca de la superficie, comprimidos por 
la atracción de la gravedad y conforme aumenta la altura, la densidad de la atmósfera disminuye con gran 
rapidez. En los 5.5 kilómetros más cercanos a la superficie se encuentra la mitad de la masa total y antes de los 
15 kilómetros de altura está el 95% de toda la materia atmosférica. 
Se puede estimar algunos valores de agua en la atmósfera: 
 Contiene unos 12,000 km3 de agua, de los cuales la mitad se encuentra entre 0 y 1,800 m de 
altura. 
 Se evaporan (y licúan) unos 500,000 km3/año: 
- En océanos: 940 mm/año 
- En continentes: 200-6,000 mm/año 
 
 
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10 ANTECEDENTES 
1.4 Elementos atmosféricos 
 
 
Los entendemos como el conjunto de fenómenos meteorológicos que caracterizan el estado medio de 
la atmósfera en un lugar determinado de la superficie terrestre, por esto podemos definir a los elementos 
meteorológicos como aquellas propiedades físicas de la atmósfera que precisamente definen el clima y el 
estado del tiempo en un lugar dado de la superficie terrestre. 
Sin embargo, querer analizar el comportamiento de cada variable por separado dentro de un sistema 
tan complejo, es muy difícil porque los fenómenos atmosféricos se vinculan unos con otros de manera muy 
diversa, y al mismo tiempo reciben la influencia de una serie de factores que modifican su régimen, pero en el 
presente trabajo se presentan los elementos más significativos que definen el estudio de la precipitación y su 
correlación, enlistándolos a continuación: 
 
 
 Temperatura 
 
Determina la capacidad de una masa de aire para almacenar vapor de agua, entre más alta la 
temperatura más vapor podrá ser almacenado. 
Se mide mediante termómetros por la dilatación de un fluido, generalmente mercurio; en condiciones 
normales, la temperatura varía de un punto a otro como función inversa de la altitud. La magnitud de esta 
variación recibe el nombre de gradiente vertical de temperatura y tiene un valor de aproximadamente -6° 
C/Km. Esto sucede cuando una masa de aire asciende rápidamente se expande y disminuye su temperatura, 
siguiendo aproximadamente un proceso adiabático (en el cual no gana ni pierde calor). 
El valor del cambio de temperatura de la masa de aire por unidad de longitud de ascenso, recibe el 
nombre de gradiente adiabático. Cuando dicha masa está saturada de humedad, el gradiente se conoce como 
adiabático húmedo y vale aproximadamente 6.4° C/Km. Si el aire no está saturado, el gradiente se designa con 
el nombre de adiabático seco y su valor es de 10° C/Km, aproximadamente 
 
 
 Presión atmosférica 
 
Es la presión que ejercen las capas de aire sobre los cuerpos localizados sobre la superficie de la Tierra 
o simplemente sobre ésta, es común medirla con barómetros de mercurio. La unidad básica de presión es el 
Bar, que equivale a 105 Pascal o bien 1.02 x 104 kgf/m
2. 
 
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11 PLATAFORMA PARA LA OBTENCIÓN DE LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD DE LLUVIA PARA EL ESTADO DE HIDALGO 
La presión atmosférica disminuye con la altura porque el espesor de las capas de aire es menor, así en 
las capas cercanas a la superficie de la Tierra, la presión disminuye con la altura, aproximadamente 1 milibar 
por cada 9 m. Hasta una altitud de 11 km, la variación de la presión se puede determinar con la expresión: 
 [
 
 
]
 
 
Dónde: 
 Presión a la altitud Z, en milibares (Mb). 
 Temperatura absoluta, en grados Kelvin. 
 Altura sobre el nivel del mar, en metros (m). 
 
Las presiones medidas a diferentes altitudes se refieren al nivel del mar para elaborar los mapas de 
isobaras o curvas de igual presión, cuya forma es indicativa de los principales fenómenos atmosféricos, debido 
a que el gradiente horizontal de la presiones produce la formación de los vientos, el análisis de las cartas de 
isobaras permite identificar los principales fenómenos atmosféricos y pronosticar su evolución. 
Como al aumentar la altitud sobre el nivel del mar, las capas de aire atmosféricas son menores y la 
presión es menor, en la ciudad de México con una altitud promedio de 2500 msnm tenemos una presión 
promedio de 585 milímetros de mercurio. 
 
 
 Contenido de Humedad 
 
Es un factor climatológico muy importante debido a que ayuda a determinar la cantidad de agua que 
podría precipitarse si las condiciones son propicias, así en una masa de aire, se mide en términos de la presión 
parcial ejercida por el vapor de agua que contiene, la presión parcial de dicho vapor se puede calcular en 
términos de la presión total del aire y de las temperaturas de bulbo seco y bulbo húmedo, para locual se han 
desarrollado las formulas empíricas: 
 ( )( ) 
 ( )( ) 
Dónde: 
 Presión parcial del vapor de agua, en Mb. 
 
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12 ANTECEDENTES 
 Presión de saturación a la temperatura de bulbo húmedo, en Mb. 
 Presión atmosférica, en Mb. 
 Temperatura de bulbo seco, en °C. 
 Temperatura de bulbo húmedo, en °C. 
Para obtener se ha elaborado una gráfica (Ilustración I-2) que relaciona la presión de vapor de 
saturación con la temperatura de bulbo húmedo: 
 
 
Ilustración I-2 Cálculo de la presión de vapor del agua. (Instituto de Investigaciones Eléctricas, 1981) 
 
Otras medidas útiles son la relación de mezclado (r) y la humedad específica (q), que se calculan con las 
siguientes expresiones: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dónde: 
 Relación de mezclado, en gr/kg. 
Presión de vapor de saturación, en mm
T
e
m
p
e
ra
tu
ra
 d
e
 b
u
lb
o
 h
ú
m
e
d
o
. 
e
n
 °
C
0
10
20
30
40
15 30 45 60
 
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13 PLATAFORMA PARA LA OBTENCIÓN DE LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD DE LLUVIA PARA EL ESTADO DE HIDALGO 
 Masa del vapor de agua, en . 
 Masa de aire seco, en . 
 Presión parcial del vapor de agua, en Mb. 
 Humedad específica, en gr/kg. 
 Presión atmosférica, en Mb. 
Decimos que el aire se encuentra saturado cuando el aire tiene una cantidad máxima de vapor de agua 
a una temperatura fija, y la presión parcial del vapor de agua en ese momento se llama presión de vapor de 
saturación y se retendrá mayor cantidad de vapor de agua cuanta más elevada sea la temperatura, si se enfría 
el aire no saturado, sin variar la presión, se alcanza la saturación a una temperatura que se conoce como 
temperatura de rocío. 
 
 
 Viento 
 
Es el aire en movimiento producido por el calentamiento diferencial de la superficie de la Tierra, siendo 
un aspecto de estudio muy importante debido a que su distribución ejerce gran influencia en los fenómenos 
climatológicos, debido a que el viento se encarga de transportar energía y vapor de agua, que como hemos 
visto en conceptos anteriores, afectan la intensidad y duración de la precipitación, ya que se encarga de 
abastecer de humedad a la zona. 
Su registro y medición se plasma en isobaras, es decir, curvas de igual o constante presión, trazadas en 
un gráfico o mapa y sirve para ver con precisión los mapas del tiempo. Se refieren exclusivamente a líneas que 
unen en un mapa los puntos de igual presión atmosférica, que se mide en bares. Las isobaras de un mapa 
meteorológico dan información acerca de la fuerza del viento y la dirección de este en una zona determinada 
Las fuerzas que determinan la velocidad del viento son: 
 
 Una fuerza másica, a’, debido al gradiente de presión: 
 
 
 
 
 
 
Dónde: 
 ⁄ 
 
 
 
 
 
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14 ANTECEDENTES 
 La fuerza de Coriolis debida a la rotación de la Tierra sobre su eje, definida por: 
 
 Dónde: 
 ⁄ 
 
 
 
 
 Fuerza centrípeta 
 
 
 
 
 Dónde: 
 
 ⁄ 
 Radio de la curvatura de las isobaras, en m. 
 
 
 Fuerza de fricción que depende de la naturaleza de la superficie 
Si las isobaras son aproximadamente rectas, y la altura es en un punto donde la fricción no es 
importante, entonces la velocidad se obtiene con la siguiente ecuación: 
 
 
 
 
 
 
 Dónde: 
 
 
 
 
 
 
 
 
La ecuación anterior define un viento constante y tiene la misma dirección de las isobaras, y se le 
denomina viento geostrófico. 
Cuando las isobaras son curvas, la velocidad del viento constante se obtiene de: 
 
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15 PLATAFORMA PARA LA OBTENCIÓN DE LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD DE LLUVIA PARA EL ESTADO DE HIDALGO 
 
 Dónde: 
 
 ⁄ 
 ⁄ 
 ⁄ 
Y será tangente a las isobaras en el punto considerado. El valor resultante se conoce como viento 
gradiente, resultando en las siguientes ecuaciones: 
 √ 
 
 
 
 
 
 ( ) 
 √ 
 
 
 
 
 
 ( ) 
 Dónde: 
 
 
 Radio de la curvatura de las isobaras, en m. 
 
 
 
 
 
 
 Calculo de la velocidad del viento en un punto dado respecto a otro 
Si queremos calcular la velocidad del viento en punto cercano a la superficie terrestre, en función de la 
velocidad del viento en otro punto, se utiliza la siguiente expresión: 
 [
 
 
]
 
 
Dónde: 
 Son la velocidad en los puntos 1 y 2, situados a diferentes alturas sobre la superficie, en m⁄s. 
 Altura de los puntos 1 y 2 respectivamente, en m. 
 Exponente que depende en mayor medida de la fricción en la superficie terrestre pero también de la 
mayor o menor estabilidad atmosférica, es frecuente utilizar un valor de K igual a 1/7. 
 
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16 ANTECEDENTES 
1.5 Cambio Climático 
 
 
Se puede decir que el cambio climático consiste en variaciones del clima en diferentes escalas de 
tiempo, desde décadas hasta millones de años. 
De manera más general, este término engloba cualquier inconsistencia climática; esto es, cualquier 
diferencia con la estadística a largo plazo que se hace sobre los elementos meteorológicos de una misma área 
para diferentes periodos. 
El término cambio climático es usado más concretamente para referirse a cambios significativos en los 
valores medios de un elemento meteorológico - en particular la temperatura o la cantidad de precipitación -, 
que tienen importantes efectos socioeconómicos y en el medio ambiente. Los valores medios son calculados 
en décadas o periodos más grandes. De hecho, la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio 
Climático usa el término cambio climático sólo para referirse a los cambios ocasionados por actividades 
humanas. 
Al ser la temperatura la variable termodinámica más presente e importante en la Tierra, por su relación 
estrecha con ciertas actividades humanas como la agricultura, hacia finales del siglo XIX se comenzaron a 
realizar mediciones de la temperatura mundial que indican que la temperatura terrestre está 
incrementándose: la elevación global de la temperatura en superficie ha sido de 0.6º C desde 1900. La 
temperatura media de la superficie del globo no ha aumentado de forma regular a lo largo del siglo XX, pero 
desde 1976 lo ha hecho a un ritmo tres veces más rápido que el previsto para un siglo completo. 
Las actividades humanas están incrementando las concentraciones atmosféricas de gases invernadero, 
que tienden a calentar la atmósfera, y de aerosoles en otras regiones, que tienden a enfriarla. Estos cambios de 
concentración en los gases de invernadero y en los aerosoles ocasionan cambios enel clima regional y global y 
en parámetros relacionados con el clima, como temperatura, precipitación, humedad del suelo y nivel del mar. 
El Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC), evalúa desde 1988 el calentamiento 
global. De acuerdo con el IPCC, una duplicación de los gases de invernadero incrementaría la temperatura 
terrestre entre 1 y 3.5° C para el 2100. Esto definitivamente es una muy mala noticia para todos nosotros, ya 
que la temperatura es una variable atmosférica que es detonante de otros fenómenos, y al alterarse ésta, sus 
consecuencias serán visibles. El mayor peligro no se encuentra en el calentamiento global en sí, sino en sus 
drásticas consecuencias climáticas: tempestades, inundaciones o sequías, además de que la adaptación de los 
seres vivos a cambios drásticos en la temperatura es demasiado lenta en comparación con la velocidad de 
estos cambios. 
 
 
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17 PLATAFORMA PARA LA OBTENCIÓN DE LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD DE LLUVIA PARA EL ESTADO DE HIDALGO 
 Cambio Climático en México 
 
En las condiciones sociales y económicas actuales de México, el efecto de un cambio en el clima puede 
resultar devastador. El país carece de reservas para suplir las carencias de productos agrícolas que según 
ciertas hipótesis sobre las consecuencias del cambio climático en México, se dejarán de producir en unos años; 
además, habrá ríos cuyos cauces se secarán y zonas costeras que serán devoradas por el mar. 
En la mayoría de los estudios sobre los efectos del cambio climático en la vegetación de México se 
investiga sólo el papel que juegan las plantas como fuentes de emisión o retención de carbono y no los 
cambios que sufriría la vegetación. Éstos pueden ser muy particulares, como las respuestas fisiológicas de cada 
especie de planta o a gran escala por un aumento en la concentración del CO2 atmosférico. 
Hay dos preocupaciones principales en relación con las consecuencias que podría tener el cambio 
climático en las urbes: el aumento de la proporción de la población urbana con relación a la rural y su 
incremento total, y el gran tamaño y rápido crecimiento de ciertas ciudades. En un contexto de urbanización 
rápida, existen efectos ambientales que se modifican en caso de cambios climáticos. Entre las consecuencias 
ambientales más importantes está la incidencia de enfermedades infecciosas como el cólera o la fiebre 
tifoidea, y las transmitidas por algún vector, como el dengue o el paludismo. Entre las demandas ambientales 
más importantes está la de agua, que se ve incrementada con la expansión urbana. 
Con el cambio climático el abastecimiento de agua será mucho más caro si se mantienen los mismos 
niveles de consumo, pues es probable que disminuya la precipitación y aumente el nivel de evaporación. Un 
cambio del clima también tendría repercusiones en la salud humana: habría una mayor tensión emocional por 
el clima más caluroso y el aumento en la humedad y la temperatura estimularía la propagación de ciertas 
enfermedades infecciosas. Cuando la densidad de población es baja, la vulnerabilidad al cambio climático es 
baja y viceversa, por lo tanto, al aumentar el número de personas en los distintos territorios, se incrementa el 
costo social de un cambio climático. Es evidente entonces que los asentamientos humanos de mayor tamaño 
con muchas fábricas, viviendas y vehículos automotores serán los más vulnerables a este cambio. 
Debido a que un cambio climático tendrá efectos regionales de diferente magnitud, es fundamental 
examinar la vulnerabilidad de cada una de las regiones. 
Considerando los factores distribución, densidad, crecimiento de la población y consumo de agua por 
habitante, se determinó que la región central del país es la más sensible al cambio climático por su gran 
densidad poblacional. 
Para algunos ecosistemas el aumento del nivel del mar y de la temperatura es muy importante; por 
ejemplo; los deltas y las playas son vulnerables al ascenso del nivel del mar, pero no al de temperatura, debido 
a su cercanía con el mar. Sin embargo, en el caso de los humedales, lagunas y pastizales, éstos podrían ser 
moderadamente afectados por ambos fenómenos. Otros ecosistemas muy importantes como los manglares y 
 
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18 ANTECEDENTES 
arrecifes coralinos, presentan de baja a moderada vulnerabilidad al cambio climático pero ambos 
experimentan la presión de la deforestación, la sobrepesca, el turismo, etc. 
Estudios de vulnerabilidad en zonas costeras indican que las zonas costeras con mayor vulnerabilidad 
se identificaron en Tamaulipas (laguna deltaica del río Bravo), Veracruz (Laguna de Alvarado, río Papaloapan), 
Tabasco (complejo deltaico Grijalva-Mezcapala-Usumacinta), Yucatán (los Petenes) y Quintana Roo (Bahía de 
Sian Kaán y Chetumal). 
 
 
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19 PLATAFORMA PARA LA OBTENCIÓN DE LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD DE LLUVIA PARA EL ESTADO DE HIDALGO 
1.6 El Estado de Hidalgo 
 
 
Situado en la porción central del país, entre los estados de México, Tlaxcala, Puebla, Veracruz, San Luis 
Potosí y Querétaro, la entidad hidalguense, es tierra de profundos contrastes a lo largo y ancho de sus 20,813 
Kilómetros cuadrados, (el 1.1% del territorio nacional) surcados en su parte media por la Sierra Madre Oriental, 
que recorre longitudinalmente todo su territorio, dando paso a las 10 grandes regiones naturales que la 
conforman geográficamente. Al 2010, el estado de Hidalgo está dividido en 84 municipios. 
 
 
 Clima 
 
El 39% del estado presenta clima seco y semiseco, el 33% templado subhúmedo el 16% cálido húmedo, 
6 % cálido subhúmedo y el restante 6% templado húmedo, estos últimos se presentan en la zona de la 
huasteca. (Ver Ilustración I-3) 
La temperatura media anual es de 16 °C, la temperatura mínima del mes más frio (enero), es alrededor 
de 4 °C y la máxima se presenta en abril y mayo que en promedio es de 27 °C. 
La lluvia se presentan en verano, en los meses de junio a septiembre, la precipitación media del estado 
es de 800 mm anuales. 
 
 
Ilustración I-3 Climas del Estado de Hidalgo (INEGI, 2012) 
Seco y Semiseco ______________39% 
 
Templado Subhúmedo _________33% 
 
Cálido Húmedo _______________16% 
 
Templado Húmedo ____________6% 
 
Cálido Subhúmedo ____________6% 
* Porcentajes referidos al total de la superficie estatal. 
Elaborado con base en INEGI: Carta de Climas 
1:1 000 000 
 
 
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20 ANTECEDENTES 
 Hidrografía 
 
En el estado de Hidalgo las corrientes son escasas. Esto se debe a dos factores primordialmente: el 
clima y la topografía. En las porciones norte y noreste, aunque los vientos húmedos del Golfo propician 
abundantes lluvias, lo abrupto de la Sierra Madre Oriental impide el aprovechamiento de los escurrimientos, ya 
que descienden rápidamente a las zonas bajas, las cuales forman parte de los estados de San Luis Potosí, 
Veracruz y Puebla. En cuanto a la explotación del agua subterránea ésta es baja, pues son pocas las áreas 
planas. 
Esta sierra y la de Pachuca actúan como barrera orográfica, debido a que los vientos descargan su 
humedad en las laderas norte y este de las mismas; por ello, en el resto de la entidad las lluvias son escasas, sin 
embargo, el relieve es más suave y permite la utilización de los pocos ríos importantes (Tula, Tizahuapán y 
Tulancingo) que corren por ella. Además, es en esta parte donde hay un mayor aprovechamiento del agua 
subterránea, que en algunas áreas, ha originado la sobreexplotación y la veda de las mismas. 
La distribución de los climas en el Estado, se debe principalmente a tres factores: la altitud, la 
configuración del relieve y la posición del territorio con relaciónal flujo dominante de los vientos, éstos 
influenciados en gran medida con la humedad procedente del Golfo de México. 
Los vientos alisios cálidos y húmedos responsables del régimen de lluvias de verano en la mayor parte 
del país, al ingresar a territorio mexicano y encontrarse con las laderas de la Sierra Madre Oriental que se 
inclinan al Golfo de México, se ven obligados a ascender, y debido al enfriamiento adiabático que 
experimentan, descargan la mayor parte de su humedad en forma de lluvias en la ladera de barlovento. De 
esta manera, se establecen sobre el territorio de Hidalgo franjas alargadas de diferentes tipos climáticos, 
distribuyéndose según la forma y las altitudes de la Sierra. 
Otros aspectos que afectan las condiciones del clima en Hidalgo, son los huracanes y los "Nortes". Los 
huracanes, al igual que los vientos alisios, acentúan la humedad durante el verano ya que se presentan desde 
mayo hasta octubre, procedentes tanto del Océano Pacífico, como del Caribe, Atlántico y del Golfo de México; 
aun cuando el territorio hidalguense recibe mayor influencia de los huracanes que se originan en el Caribe y el 
Atlántico, principalmente de los que tienen una trayectoria cercana a la costa del Golfo de México, o de los que 
logran internarse a territorio mexicano. 
Por su parte los "Nortes", que son vientos secos y fríos asociados a los anticiclones polares de 
Norteamérica, modifican las condiciones climáticas en el invierno; ya que soplan con gran intensidad por varios 
días y provocan ligeras lluvias invernales sobre el Estado. 
Se distinguen sobre el territorio del Estado dos zonas con características diferentes en cuanto a 
cantidad de humedad: una "zona húmeda" que se encuentra en la ladera de barlovento de la Sierra Madre 
Oriental y otra "zona seca" del lado de sotavento y parte del Altiplano Volcánico del oeste y suroeste del 
 
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21 PLATAFORMA PARA LA OBTENCIÓN DE LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD DE LLUVIA PARA EL ESTADO DE HIDALGO 
Estado. Esta situación se genera a partir de la entrada de los vientos alisios (cálidos y húmedos) procedentes 
del Atlántico y del Golfo de México, que al alcanzar las laderas de la Sierra Madre Oriental que se inclinan al 
Golfo y enfriarse adiabáticamente deposita la mayor parte de su humedad en esa zona. 
De esta forma, encontramos valores de 1,400 a 2,600 mm de precipitación media anual entre los 200 y 
1,000 m de altitud, así como de 1,000 a 2,000 mm entre los 1,000 m y las partes más altas del parte aguas de la 
Sierra Madre. 
Por otro lado, en el extremo oeste y sur del Estado, predominan precipitaciones inferiores a los 600 
mm anuales a sotavento de la Sierra Madre, condición que permite el predominio de climas semi-secos y Secos 
en la Barranca de Metztitlán, el Valle del Mezquital y el Altiplano Volcánico del sur del Estado (Pachuca, 
Zapotlán, Tizayuca, Zempoala, etc.). 
Sólo en las zonas más altas, se logran modificar estas condiciones de temperatura y humedad; pasando 
de calurosas y secas, a frescas y húmedas con precipitaciones entre 600 y 800 mm anuales. 
En el Estado de Hidalgo se pueden distinguir tres grupos de climas bien definidos; según la clasificación 
climática de Köppen modificada por Enriqueta García de Miranda, en el año de 1989: 
El grupo de climas Cálidos A, que se distribuyen en una pequeña porción del extremo nororiental del 
Estado y en parte del municipio La Misión. En el estado se presenta solo un subgrupo: 
 Subgrupo de climas Cálidos propiamente dichos "A". 
El grupo de climas Templados C, de la Sierra Madre Oriental y partes altas del Sistema Volcánico 
Transversal. Incluye 3 subgrupos: 
 Subgrupo de climas Semi-cálidos "(A) C"; 
 Subgrupo de climas Templados "C", y 
 Subgrupo de climas Semi-fríos "C (E)". 
Y por último, el grupo de climas Secos B, de la Barranca de Metztitlán y del Altiplano Volcánico del sur y 
oeste del Estado. En el estado se encuentran dos tipos (no se divide en subgrupos): 
Tipo de climas Semi-secos "BS1"; 
Tipo de climas Secos "BS0". 
 
 
 Regiones Hidrológicas 
 
El estado de Hidalgo se encuentra comprendido casi en su totalidad dentro de la región hidrológica Río 
Pánuco con una superficie de 19, 793.60 km2 .Sólo una pequeña extensión de la porción oriental forma parte 
de la región Tuxpan-Nautla, la cual cubre un área de 1, 111.52 km2. 
 
 
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22 ANTECEDENTES 
 Región Hidrológica Río Pánuco 
Corresponde a la vertiente del Golfo de México y es considerada como una de las más importantes del 
país, tanto por su superficie, que la ubica en el cuarto lugar nacional, como por el volumen de sus 
escurrimientos, que le otorgan el quinto lugar. 
Debido a su gran superficie, se dividió esta región en dos: Alto Pánuco y Bajo Pánuco. 
La zona del Alto Pánuco comprende las cuencas de los ríos Tula y San Juan del Río, que son afluentes 
del río Moctezuma; las cuencas Metztitlán y Amajac que originan el río Amajac. 
La zona del Bajo Pánuco comprende las cuencas de los ríos Extóraz, Bajo Amajac, Tempoal, 
Moctezuma, Tampaón y Pánuco. 
La entidad abarca parte de estas dos zonas e incluye solamente una cuenca, la del Río Moctezuma. 
o Cuenca Río Moctezuma. Ocupa una superficie dentro de Hidalgo de 19, 793.60 km2; y tiene 
como corriente principal el río Moctezuma, que se origina en el cerro La Bufa, Estado de 
México, a 3,800 m.s.n.m. En su inicio es denominado San Jerónimo. Los afluentes de esta 
corriente en territorio hidalguense son: el río Tizahuapán, que nace en la Sierra de Pachuca. 
El Metztitlán, que se origina en Puebla y deposita sus aguas en la laguna de Metztitlán con 
el nombre de río Tulancingo, para continuar posteriormente su curso hasta el Moctezuma, 
como río Amajac. El río Tula, generado en el Estado de México, inicia su recorrido con 
dirección norte hasta la población de Ixmiquilpan, de ahí cambia su curso hacia el noroeste 
para después confluir con el río San Juan del Río, a partir de donde recibe la denominación 
de río Moctezuma y funciona como límite natural entre Querétaro e Hidalgo. Esta cuenca 
reviste gran importancia tanto por su extensa superficie y la cantidad de afluentes que 
alimentan sus corrientes principales, como por los distritos de riego que se ubican en ella, 
de los cuales destaca el de Tula que, después de los del norte de la República, es uno de los 
más importantes del país. 
o El distrito de Tula está ubicado en la porción suroeste del estado y se abastece de los ríos 
San Luis, Tepeji, El Salto y Tula; así como de los volúmenes almacenados por las presas 
Taxhimay, del estado de México, Requena y Endhó, de Hidalgo. Además una considerable 
cantidad de hectáreas son irrigadas por grandes volúmenes de aguas negras provenientes 
del Valle de México. Sin embargo, cabe señalar que existen grandes pérdidas de agua, 
debido a las filtraciones por falta de revestimiento y cuidado de los canales. Los otros tres 
distritos de riego ocupan áreas pequeñas: 
o Metztitlán en la porción central, aprovecha las aguas de los ríos Tulancingo, Tizahuapán y 
principalmente las de la laguna de Metztitlán; 
 
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23 PLATAFORMA PARA LA OBTENCIÓN DE LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD DE LLUVIA PARA EL ESTADO DE HIDALGO 
o Tulancingo que se localiza en la parte oriental y cuenta con dos presas (La Esperanza y el 
Girón), además de las corrientes de Tizahuapán y Tulancingo; y el de Alfajayucan en la 
porción occidental, el cual se beneficia con las aguas del río Tula, principalmente, y los de la 
presa Javier Rojo Gómez. En el suroeste de la entidad hay una pequeña porción que 
pertenece al distrito de Arroyo Zarco del Estado de México, que es irrigado por los ríos San 
Juan del Río, Los Zúñigas y almacenamientos ubicados en ese distrito. Tienecomo 
subcuencas intermedias, Río Moctezuma, Río Axtla, Río San Juan, Río Tecozutla, Río 
Alfajayucan, Río Tula, Río Rosas, Río Tlautla, Río El Salto, Río Cuautitlán, Lago Texcoco y 
Laguna de Zumpango, Río Salado, Río Actopan, Río Amajac, Río Tezontepec, Laguna Tochac 
y Laguna Tecocomulco, Río Metztitlán, Río Calabozo, Río Los Hules, Río Tempoal y Río San 
Pedro. En la cuenca Rio Moctezuma existen obras de almacenamiento como la presa Endhó 
situada en el municipio de Tula, cuenta con una capacidad total de almacenamiento de 
183,000,000 de metros cúbicos, que irrigan más de 42,000 hectáreas. En este 
almacenamiento se concentran las aguas negras del Distrito Federal. 
 
 Región Hidrológica Tuxpán – Nautla 
El aprovechamiento de los recursos hidrológicos de esta región en el estado de Hidalgo son mínimos, 
ya que afecta una superficie muy pequeña de este, ya que lo abrupto de su topografía en el extremo sureste de 
la Sierra de Hidalgo, hace que los escurrimientos que se llegan a constituir drenen hacia el Golfo de México y 
no hacia esta entidad. 
En esta región se incluyen pocas cuencas y su aporte al estado es mínimo: 
o Cuenca Río Tecolutla. Esta cuenca abarca solo 67.35 km2 de la superficie total de Hidalgo y no 
aporta ningún beneficio a la entidad. 
o Cuenca Río Cazones. Abarca una porción pequeña del estado (197.27 km2) y está constituida 
por los arroyos que descienden de la Sierra de Hidalgo, desde una altitud de 2,750 m, en sus 
inicios, al este de Tulancingo se denomina Río de los Reyes. 
o Cuenca Río Tuxpán. Esta cuenca comprende 864.92 km2 de la superficie total de Hidalgo. Su 
formación se debe a las aportaciones de los Ríos Blanco y Pahuatlán, que intersectan la 
corriente principal desde sus inicios por la margen derecha. 
 
 AGUAS SUBTERRÁNEAS 
El agua subterránea de esta área se explota en pequeña escala por medio de norias excavadas en 
aluviones. 
 
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24 ANTECEDENTES 
La recarga de los acuíferos se debe a la infiltración directa del agua pluvial sobre las unidades 
geológicas permeables, pero sobre todo a la que se infiltra a lo largo de las corrientes de los ríos y arroyos 
existentes. 
Por lo general la zona de captación más importante se localiza en la estibación de la Sierra, donde los 
materiales son más permeables y facilitan la penetración del agua. 
Dentro del Estado existen más de 300 obras de almacenamiento (naturales y artificiales) entre presas, 
bordos, lagunas, jagüeyes y obras de pequeña irrigación, entre los que destacan: la laguna de Metztitlán al 
centro con una superficie inundable de 581.30 ha (5.81 km²) y un volumen disponible de 11.40 Mm³, este 
embalse natural se utiliza en la piscicultura; al centro norte la laguna de Atezca con una superficie inundable de 
27.5 ha (0.27 km²) con un volumen disponible de 1.0 Mm³, cuyo uso principal es el de riego y recreación; al 
centro sureste, la presa los Ángeles y San Antonio con una superficie inundable de 65.0 ha (0.65 km²) y 80.0 ha 
(0.80 km²) respectivamente y, capacidades de almacenamiento de 4.5 Mm³ y 1.0 Mm³ y utilizadas para riego y 
generación de energía eléctrica respectivamente; al centro suroeste las presas Javier Rojo Gómez y Vicente 
Aguirre con una superficie inundable de 320.0 ha (3.2 km²) y 326.0 ha (3.26 km²) y una capacidad de 
almacenamiento de 50.0 Mm³ y 20.62 Mm³ respectivamente, utilizadas para riego; al este, la presa Omiltemetl 
y Tejocotal con una superficie inundable de 152.5 ha (1.52 km²) y 102.5 ha (1.02 km²) y una capacidad de 
almacenamiento de 26.05 Mm³ y 43.0 Mm³ respectivamente, ambas utilizadas para generación de energía 
eléctrica; al sureste, la laguna de Tecocomulco con una superficie inundable de 1,105.0 ha (11.05 km²) y un 
volumen disponible de 6.1 Mm² utilizados principalmente en la piscicultura y en la caza de aves; al suroeste, la 
presa Requena y la presa Endhó con una superficie inundable de 727.0 ha (7.27 km²) y 1,263.9 ha (12.63 km²) 
con una capacidad de almacenamiento de 52.42 Mm² y 182.90 Mm² respectivamente, que junto con el río Tula 
forman parte del distrito de riego No 03 Tula beneficiando a más de 80,000 hectáreas; y al oeste, la presa 
Zimapán y Francisco I. Madero con una superficie inundable de 2,180.0 ha (21.8 km ²) y 267.0 ha (2.67 km²) con 
una capacidad de almacenamiento de 1,390.0 Mm³ y 25.0 Mm³ respectivamente, utilizándose para generación 
de energía eléctrica y riego. 
 
 Central Hidroeléctrica Fernando Hiriart Balderrama (Zimapán) 
Las centrales hidroeléctricas utilizan la energía potencial del agua como fuente primaria para generar 
electricidad. Estas plantas se localizan en sitios en donde existe una diferencia de altura entre la central 
eléctrica y el suministro de agua. De esta forma, la energía potencial del agua se convierte en energía cinética 
que es utilizada para impulsar el rodete de la turbina y hacerla girar para producir energía mecánica. Acoplado 
a la flecha de la turbina se encuentra el generador, que finalmente convierte la energía mecánica en eléctrica. 
 
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25 PLATAFORMA PARA LA OBTENCIÓN DE LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD DE LLUVIA PARA EL ESTADO DE HIDALGO 
Una característica importante es la imposibilidad de su estandarización, debido a la heterogeneidad de 
los lugares en donde se dispone de aprovechamiento hidráulico, dando lugar a una gran variedad de diseños, 
métodos constructivos, tamaños y costos de inversión. 
En el estado de Hidalgo opera bajo la supervisión de CFE, la planta hidroeléctrica Fernando Hiriart 
Balderrama (Zimapán), ubicada en el municipio de Zimapán, Hidalgo, trabaja con dos unidades y su capacidad 
efectiva instalada es de 292 MW. Su fecha de entrada en operación fue el 27 de septiembre de 1996. 
 
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26 ANTECEDENTES 
1.7 Sistemas de Información Geográfica 
 
 
Un SIG es el conjunto de software y datos geográficos diseñado para capturar, almacenar, manipular, 
analizar y presentar información geográficamente referenciada permitiendo realizar consultas interactivas 
como resultado de todas las operaciones anteriores. 
Parte de una base de datos, la cual contiene la información geográfica, asociando dicha información 
con referencias plasmadas en un mapa, de esta forma se pueden obtener los datos requeridos en ambas 
formas, partiendo de un punto en el mapa y obteniendo sus atributos, o en el registro de la base de datos se 
puede saber su localización en el mapa. 
 
 
 Importancia 
 
Su importancia radica en el manejo y análisis de información espacial, pudiendo representar tanto 
objetos que existen en el mundo real como simulaciones de objetos que permitan realizar proyecciones a 
futuro. 
Debido a que permite manejar datos abstractos, es de gran utilidad en el manejo de datos de 
precipitación, topográficos, distribución de temperaturas, etc. permitiendo realizar modelos matemáticos que, 
debido a que están relacionados con la geografía y a referencia espacial, permiten analizar eventos 
relacionados entre sí y tendencias de dichos eventos, permitiendo actuar ante dichas eventualidades. 
 
 
 Aplicaciones 
 
Muchas disciplinas pueden obtener grandes beneficios de la aplicación de estos sistemas, debido a la 
reducción de tiempo para el análisis de diversos datos geoespaciales, así ciencias como la Ingeniería, Geografía, 
Arqueología, Sociología, etc. se ven beneficiados en la reducción de tiempo y por tanto de costos. 
Además su aplicación ha llegado a niveles como la Defensa Nacional y diversas instancias 
gubernamentales, y además, debido a la popularización del GPS, y a los grandes avances en dispositivos 
móviles (teléfonos inteligentes), su aplicación se expande a niveles que permitirían no solo transmitir una 
posición en el mapa, sino además,por ejemplo, realizar estudios de mercadotecnia. 
 
 
 
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27 PLATAFORMA PARA LA OBTENCIÓN DE LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD DE LLUVIA PARA EL ESTADO DE HIDALGO 
 Georreferenciación de los datos 
 
Se define georreferenciación como la asignación de algún tipo de coordenadas ligadas al terreno a los 
objetos de interés, sean estos naturales, obras de ingeniería, entre otros. 
En un Sistema de Información Geográfica toda la información espacial debe estar dentro de un sistema 
de referencia geodésica convencional o “Datum”, lo que da origen a las coordenadas y que ubican un punto en 
alguna parte del mundo, es decir establece el origen de las coordenadas de latitud y longitud. 
El Datum es un conjunto de parámetros que especifican la superficie de referencia o el sistema de 
coordenadas de referencia empleado para el cálculo de coordenadas de puntos en la tierra. 
Podemos encontrar diversos Datum, lo que significa que hay diferentes orígenes para las coordenadas 
de latitud y longitud; por lo tanto, un mismo punto de la superficie de la tierra va a presentar coordenadas 
diferentes si lo ubicamos o posicionamos de acuerdo a uno u otro Datum. 
 
 
Ilustración I-4. Ejemplo de diferentes sistemas de referencia, 
 
 Sistemas de Referencia en México 
NAD 27 
El Datum norteamericano de 1927 fue el Datum oficial para México hasta 1998 de acuerdo a las 
normas oficiales del INEGI y modificadas ese año. Es por eso que se debe tener en cuenta, ya que gran parte 
de la cartografía existente esta referenciada o ubicada dentro de este Datum 
Sin embargo, en la actualidad ya no se ocupa este Datum ya que las nuevas tecnologías como el GPS 
proporcionan precisiones mayores que hacen necesario ocupar un Datum acorde a tales mediciones. 
 
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28 ANTECEDENTES 
ITRF 92 
Éste Datum esta materializado con las más modernas técnicas de medición a través del International 
Earth Rotation Service (IERS); a partir de las modificaciones hechas a la norma técnica de levantamientos 
geodésicos en 1998 el INEGI establece: 
“Todo punto perteneciente a un levantamiento geodésico horizontal, deberá estar referido al marco de 
Referencia Terrestre Internacional (ITRF) del Servicio Internacional de Rotación de la Tierra (IERS) para el año 
1992 con datos de la época 1988.0 y que se denomina ITRF 92 Época 1988.0, que es el nuevo Sistema 
Geodésico de Referencia oficial para México.” 
WGS 84 
El amplio uso de este Datum está dado por el manejo de la tecnología GPS ya que es el Datum en el 
cual se calculan las posiciones GPS por default. 
 El sistema fue creado y también actualmente es controlado por el departamento de defensa de los 
Estados Unidos de Norteamérica. 
El Sistema GPS es muy ocupado para levantamientos topográficos, geodésicos y recolección de datos 
para SIG, además de que muchas imágenes de satélite vienen georreferenciadas dentro de este Datum. 
 
 Proyecciones Cartográficas 
Son los métodos empleados para transferir los rasgos de la superficie del terrestre al papel, es decir, a 
un plano, y de acuerdo a la técnica y 
metodología utilizada se tendrá una serie de 
proyecciones cartográficas. 
Un método de clasificación de las 
proyecciones cartográficas está en función de 
superficie de apoyo para representación. 
Y sea cual sea la superficie y el método 
las proyecciones cartográficas siempre 
presentan distorsiones. 
En México se utilizan principalmente 
dos proyecciones: 
 Universal Transversal de 
Mercator (UTM) 
 Cónica conforme de Lambert 
(CCL) 
Ilustración I-5 Proyecciones cartográficas 
 
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29 PLATAFORMA PARA LA OBTENCIÓN DE LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD DE LLUVIA PARA EL ESTADO DE HIDALGO 
Las dos son proyecciones cilíndricas, es decir, que parten de la idea de un cilindro que es tangente a la 
tierra por el Ecuador. 
 
 
Ilustración I-6. Proyección cilíndrica 
 
Proyección UTM 
Proyección cilíndrica transversa, tangente al globo terráqueo a lo largo de un meridiano, que se elige 
como meridiano de origen. Conformado por coordenadas planas que cubren la superficie de la tierra entre los 
80º L. S. y los 84º de L. N. Esta superficie se divide en 60 porciones denominadas zonas, de 6º cada una, y van 
numerados del 1 al 60. 
Los parámetros para la proyección son: 
 Norte 
o Para el N del ecuador, Ecuador (Y) = 0 m. N 
o Para el S del ecuador, Ecuador (Y) = 10’000,000 m. N 
 Este 
o Meridano central de la zona = 
500,000 m. 
o Mínimos y máximos valores E: 
o 160,000 m. E y 834,000 m. E, en el 
ecuador. 
o 465,000 m. E y 515,000 m. E, en 
los 84 º L. N. 
 
 
 
Ilustración I-7 Zonas UTM en México 
 
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30 ANTECEDENTES 
Proyección Conforme Cónica de Lambert 
Proyección cónica, basada normalmente en dos paralelos estándar, es decir, se trata de una proyección 
secante. El espaciado entre latitudes aumenta fuera de los paralelos estándar. Es la única proyección cónica 
habitual que representa los polos como un punto único. También se puede definir con un paralelo estándar 
único y un factor de escala. Si el factor de escala no es igual a 1,0, la proyección se convierte de hecho en una 
proyección secante. 
Los parámetros oficiales para la proyección CCL son: 
-Latitud del Primer Paralelo Estándar: 17° 30´ N 
-Latitud del Segundo Paralelo Estándar: 29° 30´ N 
-Latitud del Origen de la Proyección: 12º N 
-Longitud del Meridiano Central: 102° 00´ W 
-Este del Origen: 2’500,000.00 
-Norte del Origen: 0.00. 
 
 
 
 
 
Ilustración I-8 Proyección Cónica 
 
 
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31 PLATAFORMA PARA LA OBTENCIÓN DE LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD DE LLUVIA PARA EL ESTADO DE HIDALGO 
II. CONCEPTOS FUNDAMENTALES 
 
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32 CONCEPTOS FUNDAMENTALES 
2.1 Precipitación 
 
 
Es posible definir a la precipitación como el agua que llega a la superficie terrestre proveniente de la 
atmosfera, siendo un componente fundamental del ciclo hidrológico, puede presentarse en forma de lluvia, 
granizo o nieve. Como vimos en el capítulo anterior, su magnitud depende de la acción del viento, el contenido 
de humedad en la atmosfera, la temperatura y la presión atmosférica, pero la relación entre estas variables es 
compleja. 
 
 
 Formación de la precipitación 
 
El proceso de la precipitación es la suma de varias condiciones, inicia con el enfriamiento del vapor de 
agua de la atmosfera hasta el punto se saturación por lo que su capacidad de retención de dichas partículas se 
reduce, después debe condensarse en partículas de agua o hielo, hasta alcanzar el tamaño necesario que les 
permita vencer la resistencia del aire y entonces se precipiten. Si el viento transporta y provee suficiente 
cantidad de humedad, el proceso se mantiene. 
Para enfriar grandes masas de aire y con ello producir cantidades significativas de precipitación, es 
necesario que la masa de aire ascienda, debido a que la presión disminuye con la altura, logrando una 
reducción de presión adiabática. 
El ascenso adiabático de las masas de aire se produce naturalmente por: 
- Un choque de partículas de aire en las capas bajas de una región, haciendo que el aire 
ascienda. 
- La separación entre masas de aire que se empujan entre sí. 
- Choque del aire con cuerpos orográficos. 
- Fenómenos de turbulencia e inestabilidad atmosférica. 
Es entonces cuando se forman los hidrometeoros, término que se refiere a cualquier producto formado 
por la condensación del vapor de agua en la masa de aire, así se ha llegado a la clasificación de diversos tipos 
de hidrometeoros, describiremosa continuación solo aquellos que caen, por lo que no se incluye la calina, la 
neblina, la nieve arrastrada por el viento y el hielo. 
Llovizna: Son pequeñas gotas de agua, con un diámetro de entre 0.1 y 0.5 mm, cuya velocidad de caída 
es muy baja, cayendo desde estratos bajos de las masas de aire y alcanzan una velocidad máxima de 1 mm/h. 
Lluvia: Consiste en gotas de agua que en su mayoría sobrepasan los 0.5 mm de diámetro, reportándose 
en diversas intensidades, basadas en mm/h. 
 
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33 PLATAFORMA PARA LA OBTENCIÓN DE LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD DE LLUVIA PARA EL ESTADO DE HIDALGO 
Ligera o débil: Igual o menor a 2 mm/h 
Moderada: Mayor a 2 y menor o igual a 15 mm/h 
Fuerte: Mayor que 15 y menor o igual a 30 mm/h 
Muy Fuerte: Mayor a 30 y menor o igual que 60 mm/h 
Torrencial: más de 60 mm/h 
Escarcha: Es una capa de hielo con aire atrapado, presenta colores claros pero puede encontrarse de 
color opaco, lo que significa que su congelamiento fue a mayor velocidad. 
Nieve: Está compuesta de cristales de hielo, organizados de forma compleja, combinados 
hexagonalmente y mezclados con cristales simples; los conglomerados forman copos de nieve y tienen varios 
centímetros de diámetro. Por lo general se requieren de 125 a 500 mm de nieve para formar 25 mm de agua 
líquida. 
Granizo suave: Son partículas de hielo redondeado con un diámetro de 2 a 5 mm de diámetro. 
Granizo: Son partículas de hielo con formas irregulares, que se producen por nubes convectivas. Para 
algún tipo de análisis se propone que adoptan formas esféricas o cónicas con un diámetro que varía entre 5 a 
más de 125 mm. 
 
 
 Tipos de precipitación 
 
Existen diversos fenómenos que provocan que el aire húmedo se levante y enfríe la atmosfera. 
Actualmente se han desarrollado modelos que permiten simular aproximadamente el proceso de formación de 
la lluvia, utilizando diversos esquemas numéricos para cada tipo de precipitación. A continuación se describen 
los diversos tipos de enfriamiento y ascenso causantes de la precipitación, que a menudo están relacionados, lo 
que complica identificar la precipitación como de un solo tipo. 
 
 Precipitación Convectiva 
Debido a que el aire cálido es más liviano que el aire frio de los alrededores, el aire cálido asciende 
dando origen a la precipitación; esto sucede generalmente en áreas pequeñas. La diferencia en las 
temperaturas del aire puede ser ocasionado por calentamientos diferenciales en la superficie, de enfriamientos 
diferenciales en la parte superior de la masa de aire o de fenómenos físicos debidos a que el aire circula sobre 
una masa de aire más fría y más densa. La intensidad de la precipitación varía entre lloviznas ligeras y 
aguaceros y afecta áreas reducidas que varían del orden de 25 a 50 km2. 
 
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34 CONCEPTOS FUNDAMENTALES 
 
Ilustración II-1. Desarrollo de una precipitación convectiva. (Maderey Rascón & Jiménez Román, 2005) 
 
 Precipitación Ciclónica 
Está asociada al paso de ciclones, como resultado del levantamiento del aire por convergencia de la 
masa de aire en una zona de baja presión. 
Se subdivide en dos tipos: 
Frontal: Se produce por el ascenso del aire caliente sobre un aire más frio y denso, y se 
subdivide dependiendo de si el aire caliente se mueve hacia el frio o viceversa. Si ocurre lo 
primero se denomina precipitación de frentes cálidos y la precipitación se distribuye en áreas 
bastante grandes (300 a 500 km) por delante del frente y por lo general su intensidad es ligero 
o moderada. Al contrario, si el aire frio se mueve hacia el caliente, siendo este obligado a subir 
sobre el aire frio, se denomina precipitación de frentes fríos y su duración es corta pero intensa; 
se mueven más rápidamente que los frentes cálidos. 
Por Convergencia: Recibe su nombre debido a la tendencia que tiene el aire húmedo a 
converger hacia el centro del ciclón; por esto el aire no puede concentrarse en un área menor y 
tiene que elevarse, por lo que se enfría y provoca la precipitación. 
 
Ilustración II-2. Frente Frío. (Maderey Rascón & Jiménez Román, 2005) 
 
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35 PLATAFORMA PARA LA OBTENCIÓN DE LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD DE LLUVIA PARA EL ESTADO DE HIDALGO 
 
Ilustración II-3. Frente Cálido. (Maderey Rascón & Jiménez Román, 2005) 
 
 Precipitación Orográfica 
Es el resultado del encuentro de la masa de aire con una cadena de montañas y terrenos demasiado 
abruptos. Cuando no está relacionada con acciones ciclónicas o convectivas, resulta ser de baja intensidad. 
 
 
Ilustración II-4. Precipitación orográfica. (Maderey Rascón & Jiménez Román, 2005) 
 
 
 
 
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36 CONCEPTOS FUNDAMENTALES 
 Medición de la precipitación 
 
Para comprender y analizar el comportamiento de un fenómeno físico es necesario cuantificar sus 
características, y con esto inferir la información necesaria. La importancia de medir la precipitación radica en 
que es el punto de partida de los estudios concernientes al agua, su uso, aprovechamiento y control. 
La precipitación pluvial se mide en milímetros (mm), que equivale al espesor de la lámina de agua que 
se formaría, a causa de la precipitación, sobre una superficie plana e impermeable, a continuación se enlistan 
diversos instrumentos que se encargan de cuantificar la precipitación: 
 
 Pluviómetro 
Es un dispositivo expuesto a la intemperie y abierto en su parte superior. De una manera muy general, 
está compuesta de tres partes: Un área de captación en la parte superior que se conecta mediante un embudo 
a un recipiente cilíndrico de menor área (a); la relación entre dichas áreas suele ser igual a 10, de manera que 
al introducir una escala graduada en centímetros en el recipiente menor, se lee la precipitación real en 
centímetros. Como dispositivo auxiliar, el embudo tiene dos mallas de alambre que impiden el paso de basura 
u otros objetos. (Ver Ilustración II-5) 
 El pluviómetro estándar del U.S. National 
Weather Service (Ilustración II-6) tiene un 
colector con un diámetro de 20 cm. La lluvia pasa 
del colector a un tubo cilíndrico situado dentro 
del recipiente de vertido. Dicho tubo tiene un 
área transversal que es un décimo de la del 
recolector por lo que es posible estimar la lluvia 
con una precisión de ±0.1 mm. 
Tanto el colector como el tubo se retiran 
del recipiente de vertido cuando se espera nieve y 
después de que esta pasa a su estado líquido, se 
vierte en el tubo medidor, donde se estima la 
cantidad de nieve que cayó. 
El pluviómetro solamente proporciona la 
altura de precipitación total en intervalos de 
tiempo fijos, generalmente de 24 horas, medidos 
a partir de las 8 a.m. 
 
 
Ilustración II-5 Pluviómetro 
 
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Ilustración II-6 Pluviómetro estándar del U.S. National Weather Service 
 
 Pluviógrafo 
La diferencia con el pluviómetro radica en la inclusión de un mecanismo que sirve para registrar la 
variación de la precipitación en el tiempo; este mecanismo consta generalmente de mecanismos de relojería y 
un detector de volumen de agua dentro del pluviógrafo. 
La mayoría de los pluviógrafos registran sus mediciones en una cinta de papel o algún medio magnético 
adherido a un tambor giratorio que está en movimiento continuo y sincronizado debido al mecanismo de 
relojería; en los medios magnéticos la cinta contiene un código digital, que con los dispositivos adecuados, es 
susceptible a su lectura por medio de elementos especializados. 
En México podemos encontrar principalmente tres