Tema de hidráulica superficial unidad 2

1. M. C. José Miguel Ramírez Cuevas
TEMA:
PRECIPITACIÓN
PRESENTADO POR:
M.C. JOSÉ MIGUEL RAMÍREZ CUEVAS

2. Introducción
Durante su vida sobre la tierra el hombre ha sido testigo, muchas
veces sin entenderlo, del desarrollo del ciclo del agua en la
naturaleza. La distribución de los climas, la formación de las nubes y
su inestabilidad, la producción de las lluvias, la variación de los
niveles de los ríos, y el almacenamiento de agua en depósitos
superficiales o subterráneos, temas que se han venido estudiando y
profundizando a lo largo de los años.
Como ha ocurrido con otras ciencias, a medida que los estudios
hidrológicos se fueron desarrollando fue necesario dividir el tema
general en una serie de tópicos especializados e interdisciplinarios
como:
• Meteorología
• Hidrología Superficial
• Hidrología del Agua Subterránea.

3. Introducción
La Meteorología trata de los fenómenos que se desarrollan en la
atmósfera y de la relación que existe entre los componentes del
sistema solar. La Hidrología Superficial estudia la distribución de las
corrientes de agua que riegan la superficie de la tierra y los
almacenamientos en depósitos naturales como lagos, lagunas o
ciénagas. Por último, en la Hidrología del Agua Subterránea se
incluyen los estudios de los almacenamientos subterráneos, o
acuíferos, en lo referente a localización, volumen, capacidad de
almacenamiento y posibilidad de recarga.

4. Introducción
OBJETIVOS DE LOS ESTUDIOS HIDROLÓGICOS
Los proyectos que usan el agua como componente principal se clasifican de
la siguiente manera:
1. Proyectos de Suministro de Agua.
2. Proyectos de suministro de Energía Hidráulica.
3. Diseño de Obras Viales, Drenajes de Aguas de lluvias y estructuras de
protección contra ataques de ríos.
4. Proyectos de Navegación Marítima y Fluvial.
En desarrollo de estos proyectos los estudios hidrológicos recolectan y
procesan información histórica, programan y ejecutan programas de campo.
Los resultados de los estudios producen información sobre los siguientes
aspectos: características climatológicas y morfométricas de las zonas que
tienen influencia sobre el área del proyecto, selección y capacidad de la
fuente que suministrará el caudal que se entregará a los beneficiarios del
proyecto, magnitud de los eventos extremos, crecientes y sequías (que
pueden poner en peligro la estabilidad de las obras civiles), procesos de
navegación o el suministro confiable de agua a los usuarios, transporte de
sedimentos hacia las obras de captación y almacenamiento, etc.

5. 4.1 Hidrometeorología
La Meteorología es el estudio de todos los fenómenos atmosféricos.
La Hidrometeorología es el estudio de los fenómenos relacionados
con el agua atmosférica, y que son de suma importancia en la
Ingeniería Hidrológica. Recordar que en nuestro curso continuaremos
con los temas de:
4.2 Precipitación.
4.3 Escurrimiento.
4.4 Infiltración.
4.5 Evaporación y evapotranspiración.

6. 4.2 Precipitación
El Ciclo Hidrológico del Agua.

7. Precipitación
4.2 PRECIPITACIÓN.
Definición:
Se denomina Precipitación al agua que llega a la
superficie terrestre proveniente de la atmósfera. La
precipitación es una componente fundamental del ciclo
hidrológico.
Tipos y formas de la Precipitación.
Los mecanismos que causan levantamiento del aire
húmedo provocan que la atmósfera se enfríe. De acuerdo
con el mecanismo que provoca dicho levantamiento, la
precipitación puede ser convectiva, ciclónica u orográfica.

8. Precipitación Convectiva.
Se origina por el calentamiento del suelo, que provoca
corrientes ascendentes de aire húmedo. La precipitación
asociada a este tipo de fenómenos afecta áreas reducidas del
orden de 25 a 50 Km2.
Precipitación Ciclónica.
Esta asociada al paso de ciclones, resulta del levantamiento
del aire por convergencia de la masa de aire en una zona de
baja presión. En general afecta zonas muy extensas..
Precipitación Orográfica.
Esta es consecuencia del ascenso del aire húmedo, que al
condensarse y chocar con las barreras montañosas da
origen a la precipitación.
Precipitación

9. Medición de la Precipitación.
Al estudiar el comportamiento de cualquier fenómeno, se
necesita conocer sus características por medio de mediciones
para inferir de ellas la información que será utilizada para
algún diseño.
Una estación meteorológica es una instalación destinada a
medir y registrar regularmente diversas variables
meteorológicas.
• Pluviómetro
• Pluviógrafo
• Aparatos telemétricos.
• Radar meteorológico.
Precipitación

10. Pluviómetro.
Es un aparato que consta esencialmente de un depósito
cilíndrico de lamina galvanizada, en cuyo interior se aloja un
recipiente del mismo material, llamado vaso medidor. Este
aparato proporciona la altura de la precipitación total en
intervalos previamente establecidos, comúnmente 24 horas.
Precipitación

11. PLUVIOGRAFO MODELO TS 1221
ESQUEMA DE UN PLUVIOGRAFO
Precipitación

12. Pluviógrafo.
El pluviógrafo es el registrador de la precipitación. Proporciona
información acerca del inicio, duración e intensidad de la lluvia.
Banda del pluviógrafo y Depósito colector
Precipitación

13. PLUVIOGRAMA
Precipitación
Aparatos Telemétricos.
El desarrollo de la instrumentación telemétrica en cuencas rurales, es muy
importante porque permite concentrar rápidamente la información de
lluvias y facilita las mediciones en lugares de difícil acceso. Los
principales problemas asociados con los aparatos telemétricos derivan del
hecho de requerirse que operen sin mantenimiento y sin fallas durante
grandes lapsos y que consuman poca energía; además de estudiarse la
topografía del terreno para seleccionar las rutas de transmisión, de forma
que se evite la posibilidad de interferencias.

14. APARATOS TELEMÉTRICOS
Precipitación

15. Precipitación
Radar Meteorológico.
El sistema RADAR cuyas siglas vienen de Radio Detection And Ranging, y
que se define como "Sistema de Radiodeterminación basado en la
comparación de señales radioeléctricas reflejadas o retransmitidas desde
la posición a determinar", en otras palabras, el principio de funcionamiento
de un Radar es la transmisión de una determinada señal de
Radiofrecuencia que incide en un objeto llamado "blanco", el cual refleja la
señal en varias direcciones, una porción de esta señal "eco" es captada
por un receptor, que puede ser la misma antena de transmisión, que se
encarga de filtrar la señal de un cierto ruido "clutter", amplificarla y
procesarla para obtener información del "blanco".

16. Precipitación
La ventaja de un radar meteorológico es equivalente al empleo de cientos
de pluviómetros distribuidos a lo largo de la zona de cobertura del radar,
que transmiten la información en tiempo real. El radar permite dar
seguimiento y estudio de fenómenos severos como huracanes. El Radar
Meteorológico es sin duda una valiosa herramienta con tecnología de
punta con que se cuenta para realizar los pronósticos del tiempo.
Red Nacional de Radares Meteorológicos

17. EJEMPLOS DE INFORMACIÓN
PROVENIENTE DE RADARES
METEOROLÓGICOS
Precipitación

18. Precipitación
Precipitación en una zona.
Definición y obtención de la Curva Masa e Hietograma.
La Curva Masa es la representación gráfica de la precipitación
acumulada durante el tiempo de duración de la tormenta, se
obtiene de los registros del Pluviógrafo.
t (hrs) hp (mm)
0 0
0.5 8
1 9
1.5 11
2 17
2.5 22
3 28
3.5 36
4 40
4.5 45
5 46
5.5 48
6 49
6.5 55
7 60
7.5 71
8 80
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 2 4 6 8
hp
(mm)
Tiempo (hrs)
Curva Masa

19. Precipitación
Hietograma.
Es una representación mediante barras verticales de variación
de la altura de precipitación con respecto a intervalos de
tiempo constantes.
0
2
4
6
8
10
12
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0
HIETOGRAMA PARA CADA 0.5 DE HORA

20. Precipitación
Estimación de la precipitación media
• Método del Promedio Aritmético
• Método de los Polígonos de Thiessen
• Método de las Isoyetas
• Método del Promedio Aritmético

=
n
i
pi
p h
n
h
1
= Precipitación media en mm
hpi = Precipitación registrada en la estación
n = Número de estaciones
=
p
h

21. Precipitación
• Método de los Polígonos de Thiessen
A
a
h
h
n
i
i
pi
p

=

= 1
)
(
ai = Área de influencia de cada estación (km2)
A = Área total de la cuenca (km2)

22. • Método de las Isoyetas
A
a
h
h
n
i
i
pi
p

=

= 1
)
(
ai = Área comprendida entre
isoyetas y el límite de la cuenca
A = Área total de la cuenca
Precipitación

23. Precipitación
Estimación de registros mensuales y anuales faltantes
Método del Servicio Nacional de Aguas de los E.U.A. (National
Weather Service.
Este método puede ser aplicado para estimar valores diarios,
mensuales o anuales faltantes.

 
=
i
i
i
px
W
W
hp
h
)
( hpx = Precipitación faltante en n
hpi = Precipitación observada para la fecha
del dato faltante.
2
1
i
i
D
W = Di = Distancia entre cada estación circundante
y la estación incompleta.

24. Tarea:
1. Investigar los instrumentos o aparatos; así como lo
que miden, de una estación meteorológica.
2. Investigar la metodología y/o el procedimiento de
cálculo de cada uno de los métodos con ejemplo:
- Método del Promedio Aritmético
- Método de los Polígonos de Thiessen
- Método de las Isoyetas
Precipitación