Precipitacion

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TEMA I
PRECIPITACIÓN
P
El
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qu
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La
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llu
en
La
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A 
es
P
R
recipitaciones. Cálculo de lámina de agua caída. Ordenes de magnitud de precipitaciones.
adiación y Temperatura. Vientos y Humedad.
recipitación
 ciclo hidrológico se desarrolla en tres medios: la atmósfera, la superficie terrestre y el subsuelo.
 las aguas que afectan al primero de ellos, las aguas meteóricas o precipitaciones, se ocupa la
drometeorología. El estudio de las aguas superficiales es objeto de la hidrología de superficie,
nque en el fenómeno de evapotranspiración, más complejo, influyan factores no sólo de ambos
os (meteorológicos y superficiales) sino también fenómenos agrológicos. El tratamiento de las
uas subterráneas requiere de una hidrología específica llamada hidrología subterránea, que
tudia el origen y movimiento de las aguas existentes por debajo de la superficie del suelo; si se
iere se puede dar un aspecto todavía más particular de la hidrología de las aguas subterráneas
e lo constituye la hidrogeología, que considera especialmente los problemas geológicos.
 hidrogeología interesa conocer las precipitaciones de un área ya que éstas constituyen la
ateria prima de las aguas subterráneas. Por supuesto, también interesan los otros parámetros
l balance hidrológico. La formulación matemática del balance en forma simplificada es:
s precipitaciones agrupan todas las aguas meteóricas recogidas en una cuenca hidrográfica o
ea determinada. Se presentan en forma líquida (lluvia, niebla, rocío) o sólida (nieve, granizo). La
via es la pluviosidad y la nieve, la nivosidad. Esta cantidad de agua así precipitada podrá o no
riquecer los embalses subterráneos.
 precipitación es un fenómeno de tipo discontinuo y su distribución tanto en el espacio como en
 tiempo es sumamente variable. Según los fenómenos meteorológicos que las originan o las
ompañan, hay tres tipos de precipitaciones:
 Precipitación convectiva: Originada por el calentamiento de las masas de aire próximas a la
superficie del suelo que ha recibido una fuerte insolación. Suelen ser las tormentas locales
propias de la estación cálida.
 Precipitación frontal o ciclónica: Tienen origen en las superficies de contacto de masas de aire
(frentes) con temperatura y humedad diferentes. Pueden ser de frentes cálidos o frío.
 Precipitación orográfica o lluvia de relieve: Propias de zonas montañosas; por el enfriamiento
y consiguiente condensación de vapor de agua en las masas de aire que al ser interrumpidas
por una ladera ascienden por ella.
pesar de haber efectuado esta distinción se debe advertir que, en general, las precipitaciones
tarán originadas por combinaciones de dos o de los tres tipos mencionados anteriormente.
PPP --- RRR --- EEEvvvppp --- III === 000
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Medición de precipitaciones
La lluvia se mide por la altura que alcanzaría sobre una superficie ideal plana y horizontal, antes
de sufrir pérdidas por evaporación, infiltración y escurrimiento superficial. Los aparatos destinados
a cuantificar la cantidad de agua caída son:
 Pluviómetro ordinario: Miden cantidad de lluvia recibida en un intervalo de tiempo
(generalmente un día), comprendido entre dos lecturas consecutivas. Consiste en un colector
cilíndrico con boca horizontal y de sección conocida. Una probeta graduada según la
superficie de la boca, mide la altura de agua recogida.
Foto 1:Pluviómetros ordinarios
 Pluviómetro totalizador: Se utilizan en lugares de difícil acceso, donde las lecturas sucesivas
se hacen separadas por intervalos amplios de tiempo (hasta un año). Por lo tanto tienen un
colector de mayor capacidad que los anteriores, y en él se vierten, previamente medidas,
sustancias que evitan la evaporación (por ejemplo vaselina) y en zonas frías otras que ayuden
a la fusión de la nieve (cloruro cálcico anhidro).
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Foto 2: Pluviómetros totalizador
 Pluviógrafos: Registran en forma continua la variación de la lluvia con el tiempo. Existen tres
tipos fundamentales basados en otros tantos principios; pesajes sucesivos, vaciado por
sifonación de un depósito, o registro del vertido de volúmenes fijos.
Foto 3: Pluviómetros de vaciado por sifonación
Para la medida de la nieve pueden emplearse los pluviómetros ordinarios o totalizadores con el
aditivo de sustancias que facilite su fusión. Obteniendo de esta manera, el equivalente en agua de
la nieve. Se debe mencionar también que la evaluación del rocío puede ser muy importante,
especialmente en aquellas regiones de climas áridos y semiáridos. Los métodos empleados son
artificiosos, como por ejemplo sucesivas pesadas de materiales adecuados expuestos a la
intemperie.
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Series climáticas
Las llamadas series climáticas son un conjunto de datos históricos obtenidos sucesivamente en
una misma estación. Su tratamiento es un problema estadístico, así como determinar cuando la
serie tiene un número suficiente de términos para permitir extrapolaciones en el tiempo, con
suficiente garantía. Se recomienda series no menores de 30 años consecutivos de observaciones.
Análisis de datos de lluvias
A los centros meteorológicos, llega mensualmente una gran cantidad de datos que es necesario
tratarlos y elaborarlos. Al transcurrir el tiempo, todo este conjunto de información alcanza un
volumen realmente poco manejable, por lo que se hace necesario darle un tratamiento con
procedimientos estadísticos que racionalicen la presentación, sintetizando en unos pocos
elementos, el máximo de información. Esta información así obtenida puede ser presentada en:
 Módulo pluviométrico anual medio
Se llama así a la media aritmética de la lluvia anual, durante una serie de años. La lluvia de un
año dividida por el módulo pluviométrico anual medio, es el índice de humedad y permite clasificar
los años en húmedos, medios o secos. Cuando las series disponibles sean menores de 30 años,
el módulo pluviométrico anual debe tomarse con mucha precaución pues en el conjunto es
posible que predominen años secos, o por el contrario años húmedos.
 Lluvia media mensual
Con el mismo criterio, pueden calcularse las precipitaciones medias ocurridas en cualquier mes
del año, durante una serie de años de registro. Este valor obtenido es la lluvia media mensual. La
suma de las precipitaciones medias mensuales, de todos los años en cuestión, será igual al
módulo pluviométrico anual medio
 Lluvia diaria. Curvas de altura de lluvia acumulada
Cuando en una estación meteorológica cuenta solamente con un pluviómetro ordinario,
generalmente se hace una sola medida al día. Cuando se puede hacer más de una medida diaria,
se puede tener una mejor idea de la distribución de la lluvia en las 24 horas. Es claro que si se
necesita conocer con precisión la distribución de la lluvia es necesario contar con un pluviógrafo.
La banda que entrega el pluviógrafo es una curva de lluvia acumulada y de ella se puede obtener
el total de lluvia recogida y las cantidades recibidas en intervalos parciales de tiempo, tan
pequeños como se quiera, es decir la intensidad de la lluvia que se expresa en mm/h.
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 Yetogramas o Pluviogramas
El yetograma es una figura que representa la cantidad de lluvia recogida en intervalos de tiempo
regulares, pueden ser diarios, mensuales. A partir del Yetograma respectivo se pueden obtener la
curva de precipitación acumulada y la de precipitaciónclasificada.
Gráfico 1: Yetograma o Pluviograma para una serie climática de 30 años.
 Curvas intensidad - duración
A medida que se reduce el intervalo de tiempo, la intensidad máxima expresada en unidades
constantes (mm/h) va creciendo. Esto es así para una misma lluvia y aplicable a una serie de ellos
registrados por un pluviógrafo en una misma estación. Indica la intensidad de la lluvia relacionada
con la duración del aguacero.
Cuando se trabaja con estadística, debe tenerse presente la ley de Probabilidad matemática de
un suceso: Un determinado experimento recibe el nombre de aleatorio cuando es imposible
predecir un resultado de entre un número de ellos considerados posible. De otra forma, la
probabilidad de que ocurra un determinado suceso A, es igual al cociente del número de casos
favorables a este suceso, por el número total de casos posibles:
F= Casos favorables a la ocurrencia A
N= Casos posibles
El valor frontera de la probabilidad es:
a) La probabilidad de un suceso cierto es igual a 1
b) La probabilidad de un suceso imposible es igual a 0
c) La probabilidad de un suceso aleatorio cualquiera es un número comprendido entre 0 y 1.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
(m
m
)
E F M A My Ju Jl A S O N D
Meses
Precipitaciones Estación Mojotoro (1943 - 1978)
N
FAP =)(
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Cálculo de la lámina de agua caída en una cuenca
Para el estudio de una determinada extensión superficial de terreno, es preciso estimar a partir de
los datos obtenidos en unos cuantos puntos de observación, valores aplicables al conjunto de la
zona. El primer paso es reunir los datos básicos y completar las series haciéndolas homogéneas
en tamaño y calidad por procedimientos estadísticos. Determinar el dominio de esta situación es
un problema a resolver para cada caso en particular, teniendo en cuenta el fenómeno
meteorológico y la zona de estudio.
Se entiende por lámina de agua caída en una zona, a la altura que alcanzaría el agua sobre la
superficie de una cuenca, considerando que ésta permanece en ella sin ningún tipo de pérdidas
(sin escurrir, evaporarse o infiltrarse). Su valor resulta del cociente entre el volumen precipitado
(m3) y la superficie (m2) de la cuenca y se expresa en milímetros. Con este procedimiento se
determina el valor P de la ecuación del balance global. Los procedimientos utilizados para su
cálculo son:
 Método de la media aritmética
Consiste en tomar como lluvia media de la zona, la media aritmética de las medidas obtenidas en
los pluviómetros situados en ella. La aproximación es escasa, puede usarse este procedimiento
en trabajos donde no es necesario una gran exactitud, siempre que la región estudiada presente
características suficientes de homogeneidad climática y física. Siendo P1, P2, ....Pn la lluvia
recogida por los n pluviómetros de la zona en el mismo intervalo de tiempo, la lluvia media para la
zona es:
 Método de los polígonos de Thiessen
Asigna como dominio a cada pluviómetro un polígono irregular que lo rodea. Los polígonos se
dibujan trazando sobre un plano de la zona las mediatrices de los segmentos que unen el punto
de ubicación del pluviómetro considerado con los de ubicación de los pluviómetros más próximos.
En los polígonos limítrofes se considerará solamente el área interior a la zona, pero para su dibujo
deben tenerse en cuenta los pluviómetros exteriores. Este método funciona muy bien
especialmente en aquellas regiones de relieve llano, con precipitaciones de distribución bastante
homogénea.
n
PPPP nm
++
= 21
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Figura 1: Secuencia para la construcción de los polígonos de Thiessen
donde:
P1, P2, Pn : Lecturas de lluvias en los pluviómetros
S1, S2, Sn : Las áreas poligonales respectivas
ST : Es la superficie total
T
nn
TT S
SP
S
SP
S
SPmmP ×+×+×= 2211)(
411
A
46
103 21
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175
175
175
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411
B
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103
21
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146
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411
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411
C
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21
9
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 Método de las curvas isohietas
Situados en un plano, las estaciones meteorológicas y las cantidades respectivas de lluvias
recogidas, el método consiste en interpolar líneas de igual precipitación (isohietas) de acuerdo
con estos valores. Como la construcción es similar a cualquier tipo de isolínea, no debe realizarse
una simple interpolación lineal sino que se tendrán en cuenta las características de ubicación de
cada pluviómetro y según esto se hará una interpolación racional.
Figura 2: Secuencia para la construcción de curvas Isohietas
Ordenes de magnitud de precipitaciones
Se sabe que en mucho lugares del mundo existen altos valores de precipitaciones y, por el
contrario, en otros sectores llueve muy poco o, incluso es inexistente. A modo de ejemplo se cita
(Remenieras, 1960 in Custodio & Llamas, 1996) los siguientes datos:
Tcherrapoundji (India) 12.040 mm/año con un máximo de 20.000 mm/año
Sierra Leona 4.300 mm/año
Tamatave 3.090 mm/año
El Cairo (Egipto) 34 mm/año
Suez (Egipto) 25 mm/año
Atacama (Chile) 0 mm/año
411
A
46
103
21
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175
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B
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103
21
9
65
189
146
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576
386
....
....
22)(
21
2
32
1
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+×
+
+×+
=
SS
SPPSPP
mmP
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En el caso de nuestro país, hay regiones extremadamente húmedas y otras semiáridas a áridas.
Entre otros se puede destacar:
Selva Valdiviana (Argentina – Chile) 5.000 mm/año con un máximo de 7.000 mm/año
Río Bermejo (Salta) 2.000 mm/año
Unquillal (Puna Salteña) 25 mm/año
Radiación y Temperatura
Los procesos atmosféricos utilizan energía térmica que tiene como fuente principal a la radiación
solar. En general, todos los cuerpos emiten y absorben radiación; por esta razón, de la radiación
solar que llega al límite externo de la atmósfera sólo una parte llega a la superficie de la tierra,
pues durante su camino, sufre múltiples reflexiones y refracciones. A su vez, la tierra emite
radiaciones, pero no todo se dirige hacia el espacio exterior ya que la atmósfera al recibirla, emite
su propia radiación o contra - radiación. Para un mismo lugar, la radiación global (radiación
directa + radiación difusa) procedente del sol, varía con la estación del año, con la inclinación y
orientación de la superficie que recibe la onda y con la hora del día, ya que todos estos factores
influyen en el ángulo de incidencia del rayo solar. Al variar el lugar, la latitud es el factor
determinante en el valor de radiación solar recibida.
Foto 4: Heliógrafo Foto 5: Reloj Solar
La radiación solar que llega al suelo se mide por la traducción a calorías del voltaje producido por
un par termoeléctrico (Moll, Volochine, etc.) cuando se genera una diferencia de temperatura por
la radiación en uno de los pares. Existen otros aparatos destinados a medir la radiación, basados
en el mismo principio.
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Mediante la temperatura se expresa numéricamente el efecto que produce el calor originado por
el balance entre la radiación recibida y emitida de un cuerpo cualquiera. La variación de
temperatura sigue dos ciclos principales: el ciclo diario que presenta una forma sinusoidal con un
máximo y un mínimo muy acusados, y el ciclo anual que referido a temperaturas mediasdiarias
presenta también una sinusoide, dependiendo sus máximas y mínimas de la latitud.
Foto 6: Termómetros de Máxima y Mínima Foto 7: Termómetro de Máxima y
Mínima con bulbo húmedo
La temperatura se determina comúnmente en los observatorios meteorológicos con un
termómetro de mercurio. Este líquido al dilatarse se expande por el interior de un capilar,
leyéndose directamente en la escala graduada sobre el tubo, la temperatura. Para lugares muy
fríos (menos de 25 ºC bajo cero) el mercurio se sustituye por alcohol, que tiene un punto de
solidificación más alto.
Otra medida corriente es la temperatura máxima y mínima diaria; para ello se utiliza una columna
capilar con alcohol que tiene un estrechamiento en la base que le impide descender, lográndose
que el fluido regrese al depósito, con sacudidas bruscas. Como lo que interesa es conocer la
temperatura del aire, es importante que el sol no incida directamente sobre el termómetro (sino
actuaría en forma similar a un solarímetro). También debe evitarse que el aire permanezca
inmóvil en los alrededores del termómetro, pues la mayor masa específica del líquido del
termómetro haría que cediese calor al aire, dilatándose menos de lo debido. Para evitar ambas
situaciones, se suele instalar los termómetros en el interior de grutas meteorológicas que
permiten la circulación del aire y eviten la incidencia directa del sol sobre el aparato.
Humedad y Vientos
Uno de los gases que compone el aire es el vapor de agua. Su presencia determina la humedad.
Esta es un elemento esencial en ciclo hidrológico, pues es la fuente de las precipitaciones e
influye notablemente en la evapotranspiración. Para definir este parámetro se utilizan diversas
magnitudes. Las más usuales son:
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 Tensión de vapor: Es la presión parcial del vapor de agua en el aire, para cada temperatura
del aire existe una tensión de vapor máxima, llamada tensión saturante, a partir de la cual el
exceso de vapor se condensa.
 Humedad absoluta: Es la masa de vapor contenida en un volumen de aire determinado. Tanto
la tensión como la humedad absoluta disminuyen con la altura. A unos 3.000 metros de altura
se reduce a una cuarta parte de la existente a nivel del mar y a unos 5.000 metros sólo
alcanza la décima parte de ésta.
 Humedad relativa: Es el cociente, expresado en porcentaje, entre la tensión de vapor en un
momento dado y la tensión saturante correspondiente a la temperatura del aire en ese
momento. Diariamente varía en forma casi inversa a la temperatura y su oscilación anual es
muy variable de un lugar a otro. La humedad del aire se determina empleando sustancias que
son sensibles a la higroscopicidad, como por ejemplo el cabello humano (higrómetro).
Actualmente se utilizan los psicómetros que constan de dos termómetros ordinarios llamados
seco y húmedo. El segundo tiene el depósito de mercurio rodeado de una muselina que se
mantiene húmeda conectándola a una fuente de agua. El agua de la muselina, al evaporarse
absorbe calor, produciendo un descenso de la temperatura en este termómetro. La diferencia
de temperatura entre ambos, está relacionada con la tensión de vapor y éste a su vez, con la
humedad relativa indicada en tablas psicométricas.
 
 Foto 8: Higrómetro común e Higrómetro de cabello Foto 9: Psicrómetro Húmedo y Seco
Las masas de aire son impulsadas por efecto de los gradientes báricos que dan origen a las
diferencias de presión entre dos puntos en la atmósfera. Este
movimiento se conoce con el nombre de viento. Generalmente la
componente predominante del gradiente es horizontal y es la
única que se considera para determinar la dirección del viento.
Otro aspecto importante es la velocidad, según esa dirección,
conocida como intensidad del viento. Las variaciones de
dirección y velocidad del viento son muy aleatorias. Como el
viento es una magnitud vectorial, es preciso establecer su
dirección, sentido y módulo (velocidad).
o
Foto 10: Barómetr
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La dirección y sentido lo determinan las veletas, que están montadas sobre un eje que definen los
puntos cardinales y otros intermedios (rosa de los vientos). El módulo se mide con anemómetros,
que en realidad determinan el recorrido del
viento y de él se deduce la velocidad media dividiendo por el intervalo de tiempo entre dos
lecturas consecutivas. El modelo más conocido es el Robinson que consta de cuatro semiesferas
huecas, sujetas por varillas horizontales en cruz, solidarias a un eje vertical común de giro. El
impacto del viento sobre la superficie cóncava de las semiesferas las hace girar, y un contador
mide las vueltas traduciéndolas a recorrido.
Foto 11: Anemógrafo Foto 12: Anemómetro
Foto 13: Estación meteorológica portátil
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Bibliografía
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Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. INTA. Estación Experimental Regional Agropecuaria
Salta. Secretaría de Estado de Agricultura, Ganadería y Pesca de la Nación, Salta.
Custodio, E y M.R Llamas, 1996. Hidrología Subterránea. Tomo I. Segunda Edición. Editorial
Omega. España.
Davis, S y R. De Wiest,1971. Hidrogeología. Ediciones Ariel. Barcelona, España.
Fetter, C.W. 1988. Applied Hydrogeology. Second Edition. MacMillan.
Fuertes, A; 1979. Guías Teóricas de Hidrogeología, primera parte. Universidad Nacional de Salta,
Facultad de Ciencias Naturales. Inédito.
García, R.F. 1990. Guías de Trabajos Prácticos de la Cátedra de Hidrogeología. Escuela de
Geología. Facultad de Ciencias Naturales. Inédito.
Heras, R; 1976. Hidrología y Recursos Hidráulicos tomos I y II. Dirección General de Obras
Hidráulicas, Centro de Estudios Hidrográficos. España.
Maidment, D.R,1993. Handbook of Hydrology. Mc Graw Hill.
	TEMA I
	PRECIPITACIÓN
	Precipitación
	Medición de precipitaciones
	Series climáticas
	Análisis de datos de lluvias
	Cálculo de la lámina de agua caída en una cuenc�
	Ordenes de magnitud de precipitaciones
	Radiación y Temperatura
	Humedad y Vientos
	Bibliografía