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• sara betzabe maza valera

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El Método Racional es uno de los más utilizados para la estimación del caudal máximo asociado a determinada lluvia de diseño. Se utiliza normalmente en el diseño de obras de drenaje urbano y rural. Y tiene la ventaja de no requerir de datos hidrométricos para la Determinación de Caudales Máximos. La expresión utilizada por el Método Racional es:

El método racional se utiliza en hidrología para determinar el Caudal Instantáneo Máximo de descarga de una cuenca hidrográfica. La fórmula básica del método racional es:

Donde:

Caudal máximo [m3/s] Q:

Coeficiente de escorrentía, en este Tutorial encontrarás C:

algunos valores para cuencas Rurales y Urbanas.

Intensidad de la Lluvia de Diseño, con duración igual al I:

tiempo de concentración de la cuenca y con frecuencia

igual al período de retorno seleccionado para el diseño (Curvas de I-D-F) [mm/h]

Área de la cuenca. [Ha] A: Entre las limitaciones destacadas por algunos autores acerca del Método Racional se pueden referir:   



 

Proporciona solamente un caudal pico, no el hidrograma de creciente para el diseño. Supone que la lluvia es uniforme en el tiempo (intensidad constante) lo cual es sólo cierto cuando la duración de la lluvia es muy corta. El Método Racional también supone que la lluvia es uniforme en toda el área de la cuenca en estudio, lo cual es parcialmente válido si la extensión de ésta es muy pequeña. Asume que la escorrentía es directamente proporcional a la precipitación (si duplica la precipitación, la escorrentía se duplica también). En la realidad, esto no es cierto, pues la escorrentía depende también de muchos otros factores, tales como precipitaciones antecedentes, condiciones de humedad antecedente del suelo, etc. Ignora los efectos de almacenamiento o retención temporal del agua escurrida en la superficie, cauces, conductos y otros elementos (naturales y artificiales). Asume que el período de retorno de la precipitación y el de la escorrentía son los mismos, lo que sería cierto en áreas impermeables, en donde las condiciones de humedad antecedente del suelo no influyen de forma significativa en la Escorrentía Superficial. Pese a estas limitaciones, el Método Racional se usa prácticamente en todos los proyectos de drenaje vial, urbano o agrícola, siempre teniendo en cuenta que producirá resultados aceptables en áreas pequeñas y con alto porcentaje de impermeabilidad, por ello es recomendable que su uso se limite a Cuencas con extensiones inferiores a las 200 Ha.

Veamos ahora la aplicación del Método Racional con un ejemplo: Se desea determinar, empleando la fórmula Racional, el caudal máximo en una cuenca con los usos de tierra presentados y para un período de retorno de 25 años. El análisis morfométrico de la cuencaarroja los siguientes resultados: Área =

125 Ha

Longitud del Cauce Principal =

1.350 m

Cota Máxima Cauce Ppal=

965 msnm

Cota Mínima Cauce Ppal =

815,75 msnm

El estudio de frecuencias para las intensidades máximas arrojó la siguiente expresión para las curvas de Intensidad-Duración-Frecuencia en la región:

con: I[mm/hr],Tr[años] y D[min].

En este caso se ha optado por representar la Relación Intensidad-DuraciónFrecuencia del Área en Estudio a través de un ajuste Matemático de las Curvas Disponibles. Por lo general tendremos que tomar, de forma gráfica, el valor de Intensidad utilizando las Curvas Regionales.

Determinación del Coeficiente de Escorrentía Ponderado Dada la presencia de diferentes usos de tierra en la cuenca es necesario establecer el Coeficiente de Escorrentía Ponderado en función de las áreas. Ésto lo estudiamos en el Ejemplo presentado al final de este Tutorial, en el cual el valor del Coeficiente de Escorrentía Ponderado resultó en 0,46.

Determinación de la Duración de la Lluvia. Para la obtención de la Intensidad de Diseño es necesario conocer la duración de la lluvia asociada. Para ello, el Método Racional supone que la duración de la lluvia será igual al Tiempo de Concentración de la Cuenca en Estudio, el cual es el tiempo que se tarda una gota de agua en recorrer el trayecto desde el punto más alejado de ella hasta el punto en consideración (punto de definición de la cuenca). Para la determinación del Tiempo de Concentración existen diferentes expresiones, entre las que destacada la Ecuación de Kirpich:

Para la cual contamos con la longitud del cauce, restando establecer su pendiente:

Con este valor tendremos:

Será este valor y el período de retorno especificado de 25 años, con el cual podremos establecer el valor de la intensidad de diseño con la ecuación suministrada:

De aquí, aplicando la Fórmula del Método Racional, se tendrá que el caudal máximo en la cuenca será de:

Como vemos del ejemplo anterior, la aplicación del Método Racional es más bien sencilla, de allí su extendido uso.

El método racional se utiliza en hidrología para determinar el Caudal Instantáneo Máximo de descarga de una cuenca hidrográfica. La fórmula básica del método racional es:

Donde: = Caudal máximo expresado en m3/s

= Coeficiente de escurrimiento (o coeficiente de escorrentía) ver tabla con valores numéricos en ese artículo principal = Intensidad de la precipitación concentrada en m/s en un período igual al tiempo de concentración tc = Área de la cuenca hidrográfica en m2.

Donde: = Intensidad de la precipitación en m/s = Tiempo de concentración en segundos (Ver Tiempo de concentración) = Tiempo durante el que se midió la Intensidad de la precipitación en segundos Esta fórmula empírica, por su simplicidad, es aun utilizada para el cálculo de alcantarillas, galerías de aguas pluviales, estructuras de drenaje de pequeñas áreas, a pesar de presentar algunos inconvenientes, superados por procedimientos de cálculo más complejos. También se usa en ingeniería de carreteras para el cálculo de caudales vertientes de la cuenca a la carretera, y así poder dimensionar las obras de drenaje necesarias, siempre que la cuenca vertiente tenga un tiempo de concentración no superior a 6 horas. Derribando

El Método Racional lleva años siendo el método de referencia para el cálculo de los caudales de avenida… pero hay algunos aspectos del mismo que cojean un poco… De hecho hace algunos meses te presenté una comparación entre el Método Racional y el Método Racional Modificado de Témez… Y precisamente, a partir de ese artículo, un amable lector aportó un comentario que se convirtió en un muy interesante (aunque breve) intercambio de e-mails sobre filosofías hidrológicas (ya sé que si fue breve fue por mi culpa, Vicente… espero poder retomarlo en algún momento!!!). Y como resultado de ese filosofar, he decidido escribir este post. Con él no pretendo echar por tierra ni el Método Racional, ni la Instrucción 5-2-IC, ni la Norma del Cálculo hidrometeorológico de caudales máximos en pequeñas cuencas naturales… Dioa me libre… Sólo poner sobre la mesa que en lo referente a la hidrología en general, y al cálculo de avenidas en particular, muchas veces los técnicos nos regimos por bibliografía que se ha ido transmitiendo (álias copiando) de textos a textos y que por el hecho de ser generalizadas nos creemos de pies juntillas…

DESDE EL MES DE FEBRERO DE 2016 SE ENCUENTRA EN VIGOR UNA NUEVA NORMA 5.2-IC… MÁS INFORMACIÓN EN ESTE POST A partir de aquí, el debate está servido… y me gustaría que este post fuera un punto de encuentro, discusión y discernimiento al respecto, con lo que, si te apetece, te animo que una vez leído el artículo aproveches el campo de comentarios para aportar tu opinión.

El clásico Método Racional… Normas e Instrucciones El Método Racional se trata en realidad de un método de cálculo hidrometeorológico de caudales máximos que tiene su campo de aplicación en cuencas pequeñas, las cuales se definen como aquellas cuyo tiempo de concentración es inferior a 6 horas. Este método se basa en la aplicación de una intensidad media de precipitación a la superficie de una cuenca, a través de una estimación de la escorrentía. Su fundamento es el que se recoge en la publicación “Cálculo hidrometeorológico de caudales máximos en pequeñas cuencas naturales” editada por el MOPU en 1987 (y en la que participa el propio Témez), y que se desarrolla para su aplicación en España mediante el ajuste de constantes y obtención de parámetros que resuelven la uniformidad de la distribución de aguaceros reales, la determinación de coeficientes de escorrentía, la estimación del tiempo de concentración y el modelo de la frecuencia de caudales. Esta publicación parte de la expresión original del Método Racional, que relaciona los parámetros de superficie, escorrentía e intensidad de precipitación mediante la expresión:

Tanto en la Intensidad como en el Coeficiente de escorrentía actúan los parámetros de Factor Regional y Coeficiente de Umbral de escorrentía respectivamente, determinados de manera gráfica según la ubicación geográfica de la cuenca a estudiar (notar que en esta Norma no se incluyen parámetros correspondientes a archipiélagos balear y canario). En el año 90, la Instrucción 5.2-IC de Drenaje Superficial recoge en el apartado de determinación de los caudales de avenida el método expuesto en el anterior documento… pero se introduce una primera modificación… Los coeficientes de umbral de escorrentía se actualizan, reduciéndose en las vertientes centro y sur de la Península, además de proponer valores de Factor Regional y de Coeficientes de Umbral de Escorrentía para todo el territorio español (Islas y ciudades autónomas).

DEFINICIÓN DE

CURVA DE NIVEL

Para poder conocer el significado del término curva de nivel, vamos a proceder, en primer lugar, a descubrir el origen etimológico de las dos palabras principales que le dan forma: -Curva deriva del latín, exactamente de “curvus”, que puede traducirse como “curvado”. -Nivel, por otro lado, viene del provenzal “latín” y este, a su vez, del latín “libella”, que es sinónimo de “pequeña balanza”. La idea de curva de nivel se emplea en el ámbito de la topografía con referencia a la línea que se forma por aquellos puntos del terreno que se sitúan a la misma altura. Cabe recordar que la topografía es la disciplina centrada en la descripción y el delineamiento de la superficie de un terreno. Una curva de nivel, por lo tanto, es la línea que une los puntos de un mapa que tienen idéntica altitud. Por lo general estas líneas aparecen dibujadas en color azul para reflejar las profundidades del océano y los glaciares, y en tonalidad siena con sombreados para marcar la altura del terreno. La geodesia también recurre a las curvas de nivel. Esta ciencia construye mapas a partir de la determinación de la magnitud y la figura de regiones del globo terráqueo. Las curvas de nivel, en este marco, reflejan la representación de una sección horizontal del relieve. La diferencia existente en la altitud de dos curvas de nivel sucesivas resulta constante y está vinculada a la escala empleada en el mapa. Para lograr la representación de las curvas de nivel, lo que se hace es obtener planos paralelos entre sí mediante cortes en la superficie del terreno. Estos planos se encuentran alejados a una determinada distancia unos de otros. La curva de nivel es la figura formada por cada uno de estos planos que corta el terreno. Cuando las curvas de nivel, coloreadas

de distinta manera, se proyectan sobre el mapa, se produce la representación. Además de todo lo indicado, no podemos pasar por alto otra serie de aspectos relevantes sobre la curva de nivel, tales como los siguientes: -También responde al nombre de isohipsa. -Es importante saber que las curvas de nivel ni se cruzan ni tampoco se cortan. -De la misma manera, que la línea de máxima pendiente que existe entre dos curvas de nivel es la que viene a unirlas a través de lo que es la distancia más corta. -No menos relevante es tener en consideración lo que se conoce como equidistancia entre curvas de nivel. Bajo este término se incluye la distancia que viene a existir entre lo que son varios planos imaginarios que vienen a cortar y que es siempre la misma para un mapa dado. -En los planos es necesario ser conscientes de que las líneas que son más oscuras son las conocidas como curvas de nivel maestras. -También existen las curvas de nivel auxiliares, que son las que se encuentran entre dos curvas de nivel consecutivas y que se identifican por ser curvas de nivel de menor equidistancia.

CÓMO SE INTERPRETAN LAS CURVAS DE NIVEL EN UN MAPA TOPOGRÁFICO 1. Formas simples Toda la información sobre el relieve que ofrece un mapa topográfico reside en el sistema de representación que llamamos curvas de nivel, por lo que resulta imprescindible familiarizarse con dicho sistema con el objeto de poder interpretar correctamente los diferentes accidentes del terreno. Existen unas formas del terreno que se consideran elementales y que, por ello, reciben la denominación de formas simples: los salientes y los entrantes. La verdad es que estas formaciones rara vez aparecen en su estado más simple, pero su combinación da lugar a otras formas más complejas que sí aparecen con profusión en los mapas. También hay que indicar que un saliente es la forma opuesta a un entrante. Aún y todo cabría añadir una forma aún más elemental, que es la llanura o meseta, cuya idea sería la superficie de una mesa. La ausencia

de relieve que expresa una llanura no tiene representación en el sistema de curvas de nivel (pues todo el terreno se coloca a un único y mismo nivel).

1.1. Salientes y divisorias de aguas Los salientes son formas simples del terreno que presenta una convexidad para el observador. Se caracterizan porque las curvas de menor cota envuelven a las de cota mayor.

Salientes Todo saliente posee dos laderas o vertientes separadas por una línea imaginaria denominada divisoria de aguas o interfluvio. Esta línea es la de máxima pendiente, y separa el agua de lluvia que cae sobre el saliente, guiándola por una vertiente o por la otra. El arroyo que desciende por una de los dos vertientes no puede pasar a la otra, es decir, no puede cruzar la divisoria de aguas.

1.2. Entrantes y vaguadas Los entrantes son formas simples del terreno que presentan una concavidad para el observador. Se caracterizan porque las curvas del nivel de mayor cota envuelven a las de cota menor.

Entrantes Como en el caso de un saliente, el entrante posee dos superficies o vertientes separadas por una línea imaginaría que se denomina vaguada o thalweg. La vaguada queda determinada por una línea que corta a todas las líneas de nivel siguiendo la máxima pendiente. Este camino es aprovechado por el agua de lluvia que reciben las montañas, por lo que en la práctica suele estar ocupada por algún río o arroyo ya sea de caudal intermitente o no.

2. Formas compuestas La unión de dos o más formas simples origina una forma compuesta. Las formaciones de este tipo más importantes son los montes, que se originan al combinarse dos salientes, y las depresiones u hoyas, que se originan al unirse dos entrantes. Un monte es justamente la forma opuesta a una hoya. Para diferenciarlos deberemos observar la secuencia de las acotaciones de las curvas de nivel.

2.1. Montes y colinas Un monte es una prominencia en el terreno formada por combinación de dos salientes. Existen diversas denominaciones para este accidente, dependiendo en muchos casos de su magnitud o de su apariencia (que puede ser más o menos afilada, aplanada, alargada, etc): monte, montaña, colina, cerro, cabezo, pico, punta, etc.

Un monte se distingue porque las curvas de nivel de mayor cota quedan envueltas por las curvas de nivel de cota menor. Cuanto más apretadas aparecen las curvas de nivel sobre una vertiente, mayor será la inclinación de la misma, por lo que cabe deducir que se trata de un terreno más abrupto que en aquellas laderas donde las curvas de nivel se encuentran más distanciadas.

Montes En la figura anterior se muestra un monte, y se observa que está formado por la unión de dos salientes más o menos semiesféricos. Como resultado se originan cuatro líneas divisorias de aguas que diferencian cuatro vertientes. El punto más elevado del monte se llama cumbre o cima. Los mapas suelen dar la altitud o cota de las cumbres (en este caso es de 522 metros).

Cumbre

2.2. Collados y puertos Si en lugar de unir dos salientes como en el caso anterior, lo hacemos por sus vértices se obtiene la forma compuesta que se ve en la siguiente figura.

Collado

Dos entrantes A y B se han unido por sus vértices originando dos nuevos salientes, C y D, son sus correspondientes vaguadas. La zona de unión de los dos salientes es P, y se denomina puerto, portillo o collado.

Puerto Un puerto o collado es el punto más bajo entre dos cumbres consecutivas. Estos lugares son aprovechados para pasar por ellos caminos y carreteras con objeto de atravesar las cordilleras montañosas. Este hecho es el que usamos vulgarmente para relacionar un puerto con un alto en una carretera de montaña. Un collado delimitado por paredes más o menos verticales sobre una cresta o arista rocosa recibe el nombre de brecha. Las marcadas líneas que dan a parar a algunas brechas se denominan canales o corredores, y por ellas suelen discurrir itinerarios de alta montaña como paso estratégico para alcanzar las cumbres más abruptas.

Canal, brecha y arista Las canales se suelen hallar definidas por espolones rocosos más o menos continuos. En su seno podemos encontrar pendientes cubiertas por derrubios (piedras sueltas) llamadas pedreras, pedrizas o canchales, o por empinadas laderas herbosas. En invierno su ascenso puede requerir equipamiento de alta montaña, en particular piolet y crampone,s pues se forma con facilidad hielo sobre ellas. Al ser lugares que reciben poco el sol, la nieve acumulada puede persistir durante el verano, formando neveros. A veces las canales se estrangulan de forma significativa en varios puntos de la misma, especialmente en la salida a la arista cimera. Estas estrangulaciones se suelen conocer con el nombre de chimeneas, que pueden ser más o menos verticales, por lo que superarlas pueden llegar a requerir técnicas especiales y equipo de escalada.

2.3. Hoyas y depresiones

La unión de dos entrantes da lugar a una forma del terreno compuesta denominada hoya o depresión. La imagen que debemos tener en la cabeza para interpretar esta formación es la de un "embudo" o una "copa de champán". Una hoya se distingue porque las curvas de nivel de mayor cota envuelven a las de cota menor. Esto diferencia este accidente del terreno de un monte. Para que la interpretación sea correcta necesitaremos fijarnos en la secuencia de acotación de las curvas de nivel. En la figura se observa la formación de una hoya por la unión de dos entrantes más o menos semiesféricos. El resultado final es una depresión con cuatro vaguadas. Si una hoya captura un curso de agua recibe el nombre de sumidero. El agua acaba por introducirse en el interior terrestre pasando a circular de forma subterránea.

Hoyas En los terrenos calizos se suelen formar hoyas más o menos grandes por hundimiento del terreno que ha sido erosionado por el agua de lluvia. Reciben el nombre de torcas o dolinas este tipo de accidentes. Algunas dolinas son más bien redondeadas pero otras pueden ser mucho más abruptas y estar delimitadas por paredes verticales. Cuando una dolina atrapa un curso de agua recibe el nombre de sumidero, y cuando su fondo presenta una caída vertical recibe la denominación de sima.

Hoya

2.4. Barrancos y desfiladeros Los cursos de agua originan barrancos sobre la superficie terrestre. Estos no son otra cosa que entrantes por cuya vaguada circula una corriente de agua como un arroyo o un río. Cuando estos barrancos se estrechan de manera importante, el accidente se suele denominar desfiladero, cañón u hoz. En ellos el curso de agua circula encajonado entre paredes más o menos verticales. En el mapa se presentan varios cursos de agua entorno al monte Berretin (1.226 m). Se han marcado las líneas divisorias de aguas más destacables. Cada arroyo discurre por el fondo de un barranco siguiendo el camino de su vaguada.

Barrancos

2.5. Crestas y cordales La línea imaginaría que une las cumbres consecutivas de una sierra o cordillera se denomina cresta o cordal. Los puntos más bajos entre las cumbres de la cresta son los puertos o collados.

Cresta Cuando una cresta es especialmente aguda y abrupta recibe el nombre de arista. Las cumbres de una arista suelen ser igualmente abruptas recibiendo el nombre de agujas, gendarmes o pitones, según, muchas veces, la propia apariencia que presentan ante el observador. Los collados que dejan entre sí estas cimas suelen ser estrechos y abruptos, y muchas veces se denominan brechas.

2.6. Relieve glaciar En las montañas más elevadas los valles han sido labrados por la acción de los glaciares que modelaron el relieve de las cordilleras montañosas durante el cuaternario. Los valles glaciares poseen una marcada forma de "U", mientras que los debidos a la erosión fluvial marcan una forma de "V". En un glaciar el movimiento del hielo erosiona el fondo sobre el que se asienta, lo estría y desgarra depositando los materiales no sólo en la base del mismo, sino también, en sus lados y frente a su lengua. Estos depósitos reciben el nombre de morrenas (se habla de la morrena frontal, morrenas laterales y de la morrena de fondo).

Relieve Glaciar En la superficie del glaciar, como resultado de las tensiones, se abren profundas grietas que constituyen auténticas trampas para los alpinistas que progresan por ella sin las medidas de seguridad oportunas. La separación entre la masa de hielo y los rebordes del valle suele ser, también, muy delicada al encontrarse una grieta también muy profunda denominada rimaya. El resultado final de la erosión glaciar es un valle de forma más o menos semicircular denominada circo. Las cumbres que lo dominan suelen ser muy abruptas (Pirineos, Gredos, Alpes) aunque si la erosión ha sido importante las formas son mucho más suaves (Sistema Ibérico). Actualmente los sedimentos del glaciar pueden interponer cierta dificultad a desaguar sus cuencas, lo que ha dado lugar a la formación de lagunas glaciares que en el pirineo occidental reciben el nombre de ibones.

2.7. Relieve kárstico El relieve kárstico o karst es el formado por el agua de lluvia sobre los terrenos calizos. La roca caliza es abundante en muchos macizos montañosos. En el caso de la Península Ibérica encontramos grandes karst en el Pirineo Occidental y Cordillera Cantábrica. La roca caliza está formada por Carbonato de Calcio (CaCO3) que no es soluble en agua. Sin embargo basta con que el agua de lluvia tenga en disolución cierta cantidad de Anhídrido Carbónico (CO2) para que esta situación cambie, pues el Carbonato de Calcio se transforma en Bicarbonato de acuerdo con una reacción química que sí es soluble al agua: CaCO3 + CO2 + H2O = Ca (HCO3)2. El resultado es que el agua rica en anhídrido carbónico atacará la roca caliza, tanto en la superficie como en el interior terrestre. En el interior terrestre se forman galerías y cuevas que permiten el transporte del agua subterránea, de tal manera que podemos imaginar el interior de los macizos kársticos como gigantescos quesos de “Gruyere”. Como consecuencia de esto la superficie se hunde y se forman hoyas circulares o elípticas denominadas torcas o dolinas. Estas pueden tener diámetros desde un par de metros hasta centenares de ellos. El fondo de algunas dolinas puede romperse y las ponen en comunicación con galerías subterráneas. Se forman, de este modo, simas. Algunas de ellas pueden llegar a capturar los escasos cursos de aguas que discurren por el karst. Se trata de sumideros que se encargan de sumir los arroyos en el interior

terrestre. Evidentemente que el agua capturada por el macizo debe volver a brotar en algún sitio. Esto ocurre en surgencias y manantiales situados en la base del macizo montañoso. Sobre la superficie del terreno se observan otras manifestaciones además de las dolinas, sumideros y simas, como es el caso de los lapiaces. Los lapiaces son extensiones más o menos grandes donde aflora la roca caliza en forma de irregulares bloques, a menudo afilados como cuchillos, horadados y fracturados. En Cantabria y Asturias se les conoce con el nombre de garmas. El avance por este tipo de terrenos debería evitarse, pero si esto no es posible la travesía por ellos nos resultaría lenta, penosa e incluso peligrosa.

TIPOS DE CURVA DE NIVEL. Curva clinográfica: Diagrama de curvas que representa el valor medio de las pendientes en los diferentes puntos de un terreno en función de las alturas correspondientes. Curva de configuración: Cada una de las líneas utilizadas para dar una idea aproximada de las formas del relieve sin indicación numérica de altitud ya que no tienen el soporte de las medidas precisas. Curva de depresión: Curva de nivel que mediante líneas discontinuas o pequeñas normales es utilizada para señalar las áreas de depresión topográfica. Curva de nivel: Línea que, en un mapa o plano, une todos los puntos de igual distancia vertical, altitud o cota. Sinónimo: isohipsa. Curva de pendiente general: Diagrama de curvas que representa la inclinación de un terreno a partir de las distancias entre las curvas de nivel. Curva hipsométrica: Diagrama de curvas utilizado para indicar la proporción de superficie con relación a la altitud. Sinónimo complementario: curva hipsográfica. Nota: El eje vertical representa las altitudes y el eje horizontal las superficies o sus porcentajes de superficie. La capilaridad es una propiedad de los fluidos que depende de su tensión superficial, la cual, a su vez, depende de la cohesión del fluido, y que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar. Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza intermolecular o cohesión intermolecular es menor que la adhesión del líquido con el material del tubo; es decir, es un líquido que moja. El líquido sigue subiendo hasta que la tensión superficial es equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo. Éste es el caso del agua, y esta propiedad es la que regula parcialmente su ascenso dentro de las plantas, sin gastar energía para vencer la gravedad.

Sin embargo, cuando la cohesión entre las moléculas de un líquido es más potente que la adhesión al capilar, como el caso del mercurio, la tensión superficial hace que el líquido descienda a un nivel inferior y su superficie es convexa

La

capilaridad

del

agua

¿Has notado cómo al introducir el borde de una servilleta de papel en agua esta sube rápidamente? Este fenómeno se debe a la capilaridad. La capilaridad es la propiedad que presentan los líquidos de poder ascender por espacios muy estrechos; pueden ser poros o tubos muy finos. El término capilaridad deriva del latín capillus, que significa "cabello" y se relaciona con el diámetro reducido de los tubos. Así, cuanto más delgado es el tubo, a más altura asciende el agua. Esta característica es muy importante en ciertos procesos vitales; por ejemplo, el agua que absorben las raíces de las plantas puede subir hasta las hojas gracias a que los vasos conductores son capilares muy finos. Las propiedades químicas del agua

Usted probablemente sabe que la descripción química del agua es H2O. Como se muestra en el diagrama de la izquierda, un átomo de oxígeno liga a dos átomos de hidrógeno. Los átomos de hidrógeno se "unen" a un lado del átomo de oxígeno, resultando en una molécula de agua, teniendo una carga eléctrica positiva en un lado y una carga negativa en el otro lado. Ya que las cargas eléctricas opuestas se atraen, las moléculas de agua tienden a atraerse unas a otras, haciendo el agua "pegajosa," como lo muestra el diagrama del lado derecho. Cuando las moléculas de agua se atraen unas a otras, se unen. Esta es la razón del porqué se forman las gotas. Si no fuese por la gravedad de la Tierra, una gota de agua tendría forma redonda. Al agua se le llama el "solvente universal" porque disuelve más substancias que cualquier otro líquido. Esto significa que a donde vaya

el agua, ya sea a través de la tierra o a través de nuestros cuerpos, lleva consigo valiosos químicos, minerales y nutrientes. El agua pura es neutral pH. de 7, lo que significa que no es ácida ni básica. Diagrama sobre pH Propiedades Físicas del Agua 

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El agua es la única substancia natural que se encuentra en sus tres estados -- líquida, sólida (hielo) y gaseosa (vapor) -- a las temperaturas encontradas normalmente en la Tierra. El agua de la Tierra está cambiando constantemente y siempre está en movimiento. El agua se congela a 0o grados Celsius (C) y hierve a 100o C (al nivel del mar). Los puntos de congelamiento y ebullición son la base para medir la temperatura: 0o En la escala Celsius está el punto de congelamiento del agua, y 100o es el punto de ebullición del agua. El agua en su forma sólida, hielo, es menos densa que en su forma líquida, por eso el hielo flota. El agua tiene un alto índice específico de calor. Esto significa que el agua puede absorber mucho calor antes de empezar a calentarse. Es por esta razón que el agua es muy valiosa como enfriador para las industrias y para el carburador de su automóvil. El alto índice específico de calor del agua también ayuda a regular el rango de cambio de la temperatura del aire, y ésta es la razón por la cual la temperatura cambia gradualmente (no repentinamente) durante las estaciones del año, especialmente cerca de los océanos. El agua tiene una tensión superficial muy alta. Esto significa que el agua es pegajosa y elástica y tiende a unirse en gotas en lugar de separarse en una capa delgada y fina. La tensión de la superficie es la responsable acción capilar, de que el agua pueda moverse (y disolver substancias) a través de las raíces de plantas y a través de los pequeños vasos sanguíneos en nuestros cuerpos. Estas son algunas de las propiedades del agua: o Peso: 62.416 libras por pié cúbico a 0°C o Peso: 61.998 libras por pié cúbico a 38°C o Peso: 8.33 libras/galón, 0.036 libras/pulgada cúbica o Densidad: 1 gramo por centímetro cúbico (cc) a 39.2°F, 0.95865 gramo por cc a 100°C

HIDROLOGÍA

El Coeficiente de Escorrentía es uno de los parámetros fundamentales de la Hidrología superficial, pues representa la porción de la precipitación que se convierte en caudal, es decir, la relación entre el volumen de Escorrentía superficial y el de precipitación total sobre un área (cuenca) determinada:

Una forma de visualizar el significado del Coeficiente de Escorrentía es tratarlo en términos de porcentaje de lluvia. Por ejemplo, un Coeficiente de Escorrentía de 0,85 conduciría a pensar en una escorrentía que representa el 85% de la lluvia total asociada. O, dicho de otra forma, por cada 100 litros por metro cuadrado precipitados en una Cuenca Hidrográfica, 85 litros por metro cuadrado se convertirán en flujo superficial.

En función de lo referido en el párrafo anterior tendremos que, en la medida que el valor del Coeficiente de Escorrentía tiende a 1 (su valor máximo), mayor será la cantidad de agua precipitada que se convertirá en Caudal superficial lo cual podría estar asociado, por ejemplo, a una baja tasa de retención del agua por parte de la cuenca o área en estudio (por ejemplo un suelo prácticamente impermeable en este caso).

El Coeficiente de Escorrentía no es un factor constante, pues varía de acuerdo a la magnitud de la lluvia y particularmente con las condiciones fisiográficas de la Cuenca Hidrográfica (Cobertura vegetal, pendientes, tipo de suelo), por lo que su determinación es aproximada. En general, los cálculos de este coeficiente se efectúan a partir de los valores anuales de precipitación y caudal, encontrándose (por fortuna) tabulados en la bibliografía relativa al tema de la Hidrología superficial. En esta Tabla hemos reproducido algunos valores comunes del Coeficiente de Escorrentía utilizados para el cálculo de Cuencas Rurales (no urbanizadas). Para la selección del Coeficiente de Escorrentía utilizando esta tabla, necesitamos conocer (además del tipo de cobertura vegetal) dos parámetros específicos del área en estudio: la pendiente promedio del terreno (la cual podría bien ser la resultante del estudio morfológico de la cuenca) y el tipo de suelo predominanteen el área de estudio, de forma tal de poder estimar su nivel de permeabilidad, la cual deberá ser determinada a partir de muestreos, inspección directa o estudios geológicos. Como referencia, los tres niveles de permeabilidad utilizados en esta tabla pueden ser asociados a los tipos de suelos de la  

siguiente manera: Suelo Impermeable: Rocas, arcillas, limos arcillosos. Suelo Semipermeable: Arenas limosas o arcillosas, gravas finas con alto contenido de arcillas.



Suelo permeable: Arenas, gravas, en general suelos de alto contenido arenoso.

Coeficiente de Escorrentía para Zonas Urbanas ¿Qué pasa cuando el área en estudio está parcial o totalmente urbanizada, es decir, cuando el suelo está cubierto por pavimentos impermeables o edificaciones?

De manera similar a las cuencas rurales, se cuenta con diversas fuentes para la selección del Coeficiente de Escorrentía en Zonas Urbanas. Aquí te presentamos algunos valores típicos. Es importante destacar que la normativa para el cálculo hidrológico vigente en cada país presenta por lo general valores recomendados para el Coeficiente de Escorrentía a utilizar en los estudios y diseños; así que, en cualquier caso, dicha normativa privará sobre los aquí presentados dado que son sólo valores referenciales. Supongamos que se desea estimar el valor del Coeficiente de Escorrentía para una cuenca rural, recubierta con vegetación densa y en la que se ha establecido que el tipo de suelo predominante está conformado principalmente por arcillas con un bajo contenido de arena. Igualmente, el estudio de pendientes en esta cuenca determinó que su pendiente media es del 23%. De acuerdo a la clasificación de pendientes de la tabla, tendremos que la cuenca de ejemplo se ubica en la columna de Pendiente Alta(>20% y