imforme de hidrologia

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN-
TARAPOTO
 DOCENTE:
 ASIGNATURA: HIDROLOGIA
 CICLO: 5° Ciclo
 INTEGRANTE:
 ELIZABETH BARRANTES BARTRA
 GREILY CHUQUIHUANGA VASQUEZ
 GREY DIAZ SANCHEZ
 LUZ ELENA LOPEZ CASTILLO
 PETER PIÑA ROJAS
 MARCO ANTONIO QUIROZ LOPEZ
 CARLOS ZAMORA VIENA
MOYOBAMBA- SAN MARTIN
Escuela Academico Profesional De Ingenieria
Ambiental
LAS TORMENTAS Y EL METODO DE
GUMBEL

2. INTRODUCCIÓN
Tormentas:Esunfenómeno atmosféricocaracterizadoporlacoexistenciapróximade dosomás
masas de aire de diferentes temperaturas.
Este contraste asociado a los efectos físicos implicados desemboca en una inestabilidad
caracterizada por lluvias, vientos, relámpagos, truenos y ocasionalmente granizos entre otros
fenómenos meteorológicos.Aunque científicamente se define como tormenta a aquella nube
capaz de producir un trueno audible, también se denominan tormentas en general a los
fenómenos atmosféricos violentosque, en la superficie de la tierra están asociados a lluvia,
hielo, granizo, electricidad, nieve o vientos fuertes -que pueden transportar partículas en
suspensión como la tormenta de arena o incluso pequeños objetos o seres vivos.
Las tormentas son unos de los fenómenos atmosféricos más espectaculares,y a veces pueden
llegar a ser muy virulentos. Las tormentas se producen por los cumulunimbus, nubes que se
desarrollan cuando la atmósfera está inestable. Se entiende por atmósfera inestable aquella
situaciónenlaque se producenimportantesmovimientosdelaire ensentidovertical.Estopasa
cuandoel aire esmásfríode lohabitual enlaparte másaltade latroposfera,loquesueleocurrir
cuando pasa un frente frío o bien en situaciones de bajas presiones.

3. LAS TORMENTAS
1.- DEFINICION
Tormentaes untérminoque proviene del latínyque mencionaa la perturbaciónviolentade la
atmósfera que incluye fuertes vientos y precipitaciones. La tormenta se caracteriza por la
coexistencia de dos o más masas de aire de diferentes temperaturas, lo que provoca una
inestabilidaden el ambiente que puede incluir truenos, relámpagos,lluvias, granizos y otros
fenómenos meteorológicos.
Aunque científicamente se define como tormenta a aquella nube capaz de producir un trueno
audible, también se denominan tormentas en general a los fenómenos atmosféricos violentos
que, en la superficie de la tierra están asociados a lluvia, hielo, granizo, electricidad, nieve o
vientosfuertesque puedentransportarpartículasensuspensióncomo la tormentade arenao
incluso pequeños objetos o seres vivos.
Desde un punto de vista científico, se conoce como tormenta a grandes perturbaciones
meteorológicasque tienenefectosfísicosenla superficie de latierra.Fuerteslluvias,nevadas,
inestabilidad en el ambiente acompañado de rayos y truenos suelen ser los indicios más
comunes de que estamos frente a este fenómeno.El proceso de formación de la tormenta se
inicia con movimientos significativos de aire en sentido vertical.
2.- ANALISIS DE TORMENTA
PLUVIOGRAMA
Los pluviogramas registran las precipitaciones de una semana. Esta lectura deberá indicar la
cantidad de precipitación acumulada cada un determinado período de tiempo. En síntesis, el
objetivoes,apartirde laimagenescaneadadeunpluviogramas,poderobtenerunaplanillaque
contengalacantidadde precipitaciónacumuladacadaun ciertoperíodode tiempo(períodode
muestreo) durante una semana.
3.- IMPORTANCIA.
El análisisde lastormentas,estáíntimamenterelacionadoconlos cálculosoestudiosprevios,al
diseño de obras de ingeniería hidráulica como son:
 Estudios de drenaje

4.  Determinaciónde caudalesmáximos,que debenpasarporel aliviaderode unarepresa,
o que deben encausarse, para impedir las inundaciones.
 Determinación de la luz de un puente
 Conservación de suelos
 Cálculo del diámetro de alcantarillas.
4.- TIPOS DE TORMENTAS
 Eléctricas
Tienensuorigena partir de la formaciónde nubesllamadascumulus.Los rayos,que de ellase
desprenden,descarganelectricidadde formafugaz,perode altovoltaje.El trueno,entanto,es
el sonido que se manifiesta de esa descarga. Para determinar la distancia en metros se debe
multiplicarpor300 lossegundosque producidosentreel rayoyla captaciónsonoradel trueno.
 Unicelulares, multicelulares y supercelulares
Cada unade estastiene característicasespecíficasque refierenalaformaenque se produceny
como se desarrollan. Pero a nivel general se pueden distinguir por el tiempo de duración, la
localización espacial y la intensidad.
Las unicelulares duran alrededor de una hora, dentro de la cual hay un momento de mayor
precipitación que luego va mermando. Las multicelulares, en tanto, son conglomerados de las
anteriormente nombradas. En estos distintos focos, o células se desprenden las tormentas
eléctricas.Mientras,lassupercelularessonlasque generanlastormentaseléctricasmásfuertes
de todas, gracias al tipo particular de circulación del viento.
 Tornados
Entre la nube cumulus nimbus y la Tierra media una gran rotación de aire con poca extensión
horizontal. Alcanza hasta los 10 km. de altura y se producen solamente entre los 20° y 50° de
latitud de la línea del ecuador. A simple vista es una nube gris de polvo que tiene forma de
embudo y que destruye intensamente todo a su paso, dependiendo de la velocidad de sus
vientos. Está acompañado por lluvias, granizo, y tormentas eléctricas.
 Trombas marinas
Es un tornado que tiene conexión con la superficie del mar, y duran alrededor de media hora.
Los barcos suelen ser los mayormente afectados.
 De arena o polvo
Es una gran masa de partículas que se desplazanenel terrenoa velocidadesde másde 40 km.
Se producen en zonas que hayan registrado, durante un tiempo considerable, bajas o nulas
precipitaciones.De estaformael ambiente secofacilita el movimiento de la arena o el polvo.
 De nieve o de invierno
Se incluyen las nevadas moderadas e intensas -más de 10 cm.-, en las que las temperaturas
puedenbajarconsiderablemente. A su vez,puedengenerarse fuertesvientos, precipitaciónde
agua y nieve, y las llamadas heladas que no son más que la formación de escarcha por el
descenso de la temperatura.

5.  De granizo
La precipitación del granizo-agua en forma de hielo-se registra mayormente en las zonas de
latitudmedia.El tamañode estaspiedrasvaríaentre los5y50 cm.,aunque hayregistrosde que
estas medidas fueron superadas ampliamente.
5.- COMO SE PRODUCE UNA TORMENTA
Las tormentas nacen de un tipo de nubes llamadas cumulonimbos.
Los cumulonimbos son nubes de gran tamaño en vertical. Son nubes densas, potentes y muy
grandes.Internamente estánformadasporuna columna de aire cálidoy húmedoque se eleva
y se mueve en sentido contrario a las agujas del reloj. Su base suele encontrarse a menos de
2.000 m de alturamientrasque lacimapuedealcanzarentrelos15.000y los20.000 m de altura.
Estas nubes se pueden formar en grupo de aisladamente.
Estas nubesse formanporunaaltahumedadenel ambienteyenpresenciade unamasade aire
caliente ascendente.
En el agitado interior de una nube se acumulan poderosas cargas eléctricas. Para que se
produzca la tormentatiene que haberun procesode electrificaciónenel interiorde lasnubes:
lascargas positivasenlaparte altadelanube ylascargasnegativasensubase. El aire esaislante
eléctrico, pero llega un momentoen que es más poderosa la carga eléctrica en la nube que el
aislamientodel aireyse rompe estaaislamiento(tensiónde ruptura),descargandoelrayohacia
la tierra.
Esta electricidadse liberahaciaelsueloenunagrandescarga,alaque llamamosrayo,yaparece
en el cieloun resplandor,el relámpago.Todoestoocurre con un gran ruido que es el trueno y
que se produce porque el aire cercano al rayo se calienta de forma brusca.
El rayoyel truenode lastormentastienendiferentesvelocidades,mientrasque elprimeroviaja
a la velocidadde laluz,300.000 Kilómetrosporsegundo(Km/s);el segundo,el trueno,viajaala
velocidaddelsonido,340metrosporsegundo(m/s),muchomáslentocomopuedescomprobar.
Esta diferenciade velocidadesloque produceque primeroveamosel rayoyposteriormente,al
cabo de poco tiempo, oigamos el trueno.
6.- DISTANCIA A QUE SE ENCUENTRA UNA TORMENTA
Para saber fácilmente donde se encuentra una tormenta, hay que contar el tiempo, en
segundos,que transcurre entre el momentoenque se ve el relámpagoyel momentoenque se
oye el trueno. Divide ese número entre tres y sabrás a cuantos kilómetros aproximadamente
está la tormenta.
El rayoy el truenose producen casi al mismotiempo,peroprimerovemosal rayo,porque laluz
viaja a más velocidad que el sonido, por lo cual el trueno tarda en llegar a nuestros oídos.
Puede determinarse, de una forma aproximada, la distancia en metros a la que se produce la
descargaeléctrica,paraellose multiplicapor300, lossegundostranscurridosentre elmomento
que vemos el rayo y cuando oímos el trueno.

6. Por ejemplo,contamoshasta15 desde que vemosel rayohasta que oímosel trueno, 15 x 300=
3500 mts, ó 3.5 Km.
7.- FORMACION DE LAS TORMENTAS
Una tormentase produce porloscumulunimbus, nubesquese desarrollancuandolaatmósfera
está inestable. La atmósfera está inestable cuando se producen importantes movimientos de
aire ensentidovertical.Estoocurre cuandoel aire esmás frío que lo habitual enlazona altade
la troposfera, lo que sucede cuando pasa un frente frío o en situaciones de bajas presiones.
El aire del suelose calienta,originandounacorrientede aire ascendente.Porefectodel ascenso
adiabático, el aire empiezaacondensarseprogresivamente formandopequeñoscúmulos.Dado
este constante ascensión del aire, la nube va creciendo rápidamente en sentido vertical.
El cumulussigue creciendoensentidovertical transformándosepotencialmenteenunanubede
tormenta. Cuandose formala nube de tormenta,se distribuyencargaseléctricasenel interior
de lanube.Lazonasuperioradquierecargapositiva,porencimade laisotermacorrespondiente
a 20 grados Celsius,y una zona inferior de carga negativa por encima de la misma. Ademásen
la nube se empiezan a formar grandes gotas o granizos. La misma corriente ascendente las
mantiene en suspensión.
El cumulusprogresivamentese hatransformadoencumulunimbusque puedellegarateneruna
altura de 10 Kms. En su parte superior la temperatura puede llegar a -20 grados Celsius. Esto
conduce a una intensa sobresaturación del aire que puede originar gran cantidad de gotas de
lluvia o granizo, las cuáles algunas pueden comenzar a precipitar.
Luegola nube de tormenta(cumulunimbus) se desgastaal desaparecerlacorriente ascendente
que la iba formando, pues la tierra ya se ha enfriado y fuertes corrientes que descienden
provocan chubascos de gran intensidad que poco a poco deshacen la nube.
Despuésde desaparecerporcompletoestanube tormentosa,loúnicoque quedasoncapasde
cirroestratus o cirrus como restos de la tormenta.
El simple hecho de que la tierra se enfríe, y eso ocurre en una corta duración, acaba con las
tormentas de convección o con aquellas tormentas formadas por un frente frío.
 ETAPA CÚMULOS
El sol calientalasuperficie de latierradurante el díay el calor de la superficiecaldeaasuvezel
aire cercano. Como el aire cálido es más ligero que el aire frío, comenzará a elevarse,si su
contenido es caliente y húmedo, a medida que ascienda se enfriará condensándose, creando
energía, pues el paso de vapor de agua a líquido, libera mucho calor, y es lo que produce la
corriente ascendente.
Esta condensación y la fuerza de la corriente ascendente formarán los cúmulos. La nube
continuarácreciendomientrashayaaire cálidoy húmedoascendiendo,ycon elloel desarrollo
vertical de la nube.
Siendo esta corriente ascendente la que sostiene las gotitas de agua, y por tanto dándole
flotabilidad a la nube.

7.  ETAPA MADURACIÓN
Cuando los cúmulos se hacen muy grandes,el agua en ellos se hace muy pesada. Las gotas de
lluviacomienzanacaerpor dentrode lanube puesel aire ascendente yanopuede sostenerlas.
Mientrastanto, el aire frío comienzaa salirpor laparte trasera de la nube,arrastrandola lluvia
consigo.
El cúmulo se habrá transformado en un cúmulonimbus que puede llegar a tener hasta 10 Km.
de altura en nuestras latitudes y hasta los 18 Km. en latitudes ecuatoriales, pues allí la
Tropopausa está situada a más altura.
En la parte superiorde lanube latemperaturapuede sermuybaja,rondandoentre los - 20° C y
-30° C. Esto favorecerá una intensa sobresaturación del aire, originando una gran cantidad de
gotas de lluvia o de granizo, algunas de las cuales caerán en forma de precipitación.
 ETAPA DE DISIPACIÓN:
Despuésde unos30minutosde duración,latormentacomienzaadisiparse.Estoocurre cuando
la corriente descendente empieza a dominar sobre la corriente ascendente que la alimentaba,
transportandohacia el suelounembolsamientode aire frío,generadoporla revaporizaciónde
parte de los hidrometeoros que llevaba dentro.
Este aire al chocar contra el suelo crea un frente de racha de aire que se expande hacia fuera,
interactuandoonocon el entorno,e induciendounasvecesal nacimientode nuevastormentas
y otras veces su disipación.
Comoel aire frío esmáspesadoque el aire caliente,el fríocomienzaabajarporla parte trasera
de lanube,por su corriente descendente,arrastrandolapesadaAgua hacia abajo,provocando
la lluvia.

8. METODO DE GUMBEL
En teoría de probabilidadyestadísticaladistribuciónde Gumbel (llamadaasí enhonor de Emil
Julius Gumbel (1891-1966) es utilizada para modelar la distribución del máximo (o el mínimo),
por loque se usapara calcularvaloresextremos.Porejemplo,seríamuyútil pararepresentarla
distribucióndel máximonivelde unríoapartirde losdatosde nivelesmáximosdurante10años.
Es por esto que resulta muy útil para predecir terremotos, inundaciones o cualquier otro
desastre natural que pueda ocurrir.
La aplicabilidadpotencial de ladistribuciónde Gumbel pararepresentarlosmáximosse debe a
lateoríade valoresextremosque indicaque esprobableque seaútil si lamuestra de datostiene
una distribución normal o exponencial
Para calcular el caudal máximo para un periodo de retorno determinado se utiliza la siguiente
ecuación:
Donde:
𝑸_𝒎𝒂 : caudal máximo para un periodo de retorno determinado, en 𝑚^3/S.
N : número de años de registro.
𝑸_𝒊 : caudales máximos anuales registrados, en 𝑚^3/S.
𝑸_𝒎 : (∑1_(𝒊=𝟏)^𝑵▒𝑸_𝒊 )/𝑵 : caudal promedio, en 𝑚^3/S.
T : periodo de retorno.
𝝈_𝑵, 𝒀 ̅ : constantes función de N, (variables reducidas).
𝝈_𝑸 : desviación estándar de los caudales.
Para calcular el intervalo de confianza, o sea, aquel dentro del cual puede variar
𝑄_𝑚á𝑥 dependiendo del registro disponible se hace lo siguiente:

9.  si ∅ = 1 /T varía entre 0.20 y 0.80, el intervalode confianzase calculaconformula:
Donde.
 N : número de
años de registro.
 √𝑵𝜶𝝈 m : constante de
función de ∅.
 𝝈_𝑵 : constante de
función
 𝝈_𝑸 : desviación
estándar de los caudales

10. Valoresde √𝑵𝜶𝝈 m enfunciónde ∅.
 Si ∅ > 0.90, el intervalo se calcula como:
La zona de ∅ comprendida entre 0.8 y 0.9 se considera de transición, donde ∆𝑄 es
proporcional al calculado con las ecuaciones (3) y (4) dependiendo del valor de ∅.
El caudal máximo de diseño para un cierto periodo de retorno será igual al caudal
máximo con la ecuación (1) más el intervalo de confianza, calculando con (3) ó (4)

11. CONCLUSIONES:
Una tormenta es un fenómeno caracterizado por la coexistencia próxima de dos o más masas
de aire de diferentes temperaturas. Este contraste asociado a los efectos físicos implicados
desembocaenunainestabilidadcaracterizadapor lluvias,vientos,relámpagos,truenos,rayosy
ocasionalmente granizos entre otros fenómenos meteorológicos.
Aunque científicamente se define como tormenta a aquella nube capaz de producir un trueno
audible, también se denominan tormentas en general a los fenómenos atmosféricos violentos
que, en la superficie de la tierra están asociados a lluvia, hielo, granizo, electricidad, nieve o
vientosfuertes -quepuedentransportarpartículasensuspensióncomolatormentade arenao
incluso pequeños objetos o seres vivos.
Las tormentas se crean cuando un centro de baja presión se desarrolla con un sistema de alta
presiónque lorodea.Estacombinaciónde fuerzasopuestaspuedecrearvientosyresultarenla
formación de nubes de tormenta, como el cumulonimbus.

12. REFERENCIA BIBLIOGRAFICA
 Hidrología .Caudales máximos.
 Hidrología estadística. Billón vegas