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• Karla Isabel

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INDICE INTRODUCCION La precipitación es el término con el cual se denominan las formas de agua en estado líquido o sólido que caen directamente sobre la superficie terrestre o de otro planeta. Esto incluye la lluvia, llovizna, llovizna helada, lluvia helada, granizo, hielo granulado, nieve, granizo menudo y bolillas de nieve. La fuente principal de las precipitaciones son las nubes, pero no se llegan a producir hasta que las diminutas partículas que las constituyen se unan y consigan un tamaño suficientemente grande como para vencer la fuerza ascendente de las corrientes atmosféricas. La cantidad, frecuencia y distribución espacial y temporal de las precipitaciones es muy variable, razón por la cual ha sido objeto de intenso estudio por parte del hombre, en la determinación de los climas y el aprovechamiento de los recursos hídricos que ofrece la naturaleza. La intensidad de las precipitaciones varía de un lugar a otro aunque no se encuentren a mucha distancia. A lo largo de un año también hay variaciones. Existen zonas en las que en un sólo día cae más lluvia que en otros a lo largo de todo el año.

Las causas que influyen en la distribución de precipitaciones en el planeta son la proximidad al mar, que aumenta la humedad del aire, y las corrientes ascendentes de aire, como las que obligan a realizar las cordilleras, sobre las cuales las precipitaciones son más numerosas e intensas en la ladera enfrentada a los vientos más frecuentes, o barlovento.

I.

LA PRECIPITACION

1.1.

DEFINICIÓN

La precipitación, es toda forma de humedad que originándose en las nubes, llega hasta la superficie del suelo en forma de: lluvias, granizadas, garúas y nevadas. La precipitación es la fase del ciclo hidrológico que da origen a todas las corrientes superficiales y profundas, debido a lo cual su evaluación y el conocimiento de su distribución, tanto en el tiempo como en el espacio, son problemas básicos en hidrología. 1.2.

 

ELEMENTOS NECESARIOS PRECIPITACIONES

Humedad Atmosférica. Radiación Solar.

PARA

LA

FORMACIÓN

DE

LAS

  

Mecanismos de enfriamiento del aire. Presencia de núcleos giroscópicos para que exista condensación. Mecanismo de crecimiento de partículas.

1.3.

ASPECTOS GENERALES

1.3.1. FORMACION Por causa del calentamiento de las masas de aire cerca de la superficie motivados por diferencia de radiación, estas ascienden hasta altura de enfriamiento suficientes para llegar a la saturación, pero en este estado saturado o casi saturado es necesario la presencia de núcleos de condensación (productos de combustión, óxidos de nitrógeno y minúsculas partículas de sal) para que se forme neblina o gotas de agua y núcleos de congelamiento (consisten de minerales arcillosos , siendo el caolín el mas frecuente) para que se forme los cristales de hielo. 1.3.2. MANTENIMIENTO DE LA PRECIPITACION

Mediciones realizadas demuestran que lo normal es que el agua de lluvia que cae a tierra sea mucho mayor que el agua contenida en la nube la única explicación es que las nubes se rehacen continuamente durante el proceso mismo de la formación de las precipitaciones, lo que significa una alimentación constante a partir del vapor de agua de los alrededores, esto se produce principalmente:  Cuando existe una turbulencia dentro de la nube que provoca y facilita la renovación del vapor de agua.  Cuando hay movimiento del aire húmedo desde las partes bajas, es decir un movimiento vertical ascendente.

1.4.

TIPOS DE PRECIPITACIONES.

En general, las nubes se forman por el enfriamiento del aire por debajo de su punto de saturación. Este enfriamiento puede tener lugar por varios procesos que conducen al ascenso adiabático con el consiguiente descenso de presión y descenso de temperatura. La intensidad y cantidad de precipitación dependerán del contenido de humedad del aire y de la velocidad vertical del mismo. De estos procesos se derivan los diferentes tipos de precipitación: 1.4.1. Precipitaciones convectivas: Son causadas por el ascenso de aire cálido más liviano que el aire frío de los alrededores. La precipitación conectiva es puntual y su intensidad puede variar entre aquella correspondiente a lloviznas ligeras y aguaceros.

1.4.2. Precipitaciones Orográficas Resultan del ascenso del aire calido hacia una cadena de montañas. Las regiones que quedan del otro lado de las montañas pueden sufrir la ausencia de lluvias, puesto que todas las nubes son interceptadas y precipitadas en el lado de donde ellas provienen. 1.4.3. Precipitaciones Ciclónicas Se producen cuando hay un encuentro de nubes de diferentes temperaturas: las mas calientes son impulsadas a las partes más altas donde precipitan. 1.5.

Importancia de las Precipitaciones en la Ingeniería.

El correcto dimensionamiento del drenaje garantiza la vida útil de:   

Una carretera. Una vía férrea. Un aeropuerto.

Así mismo garantiza:  

El funcionamiento correcto de los aliviaderos en las represas. El dimensionamiento del drenaje urbano para evitar inundaciones.

1.6.

Medición y registro de datos de Precipitación

1.6.1. Medición: La precipitación se mide en mm, que equivale a un litro de agua llovida por m2 de superficie plana e impermeable. La lámina de agua llovida se mide por: día, mes y año. Así tenemos:   

Lámina diaria en mm: Lamina de agua caída en un día Lamina mensual en mm: Es la sumatoria de todas las láminas diarias caídas en un mes. Lámina anual en mm: Es la sumatoria de todas las láminas mensuales caídas en un año.

1.6.2. Aparatos calibrados de medición: Pluviómetros y Pluviografos



Pluviómetros Simples:

Las medidas de este tipo de pluviómetro se han normalizado a uno que sea de tipo estándar del U.S National Weather Service que consta de un recipiente cilíndrico, un embudo colector de diámetro 8”, y un tubo medidor de área igual a un décimo del área del embudo colector, de esta manera, 1mm de lluvia llenara el tubo medidor 10mm, con el cual se mejora la precisión de la lectura. Con una regla graduada en mm es posible estimar hasta los décimos de mm. Cuando se espera que nieve se retiren tanto el embudo como el tubo y se recibe la nieve en el depósito cilíndrico, después que la nieve se ha fundido se vierte en el tubo medidor. 

Pluviómetros Registradores (Pluviógrafo):

Nos muestra la intensidad que la lluvia adquiere en el transcurso de la precipitación, lo cual se consigue con los pluviografos. La función de estos es recibir el agua por un embudo y conducir a un depósito con doble compartimiento, oscilante alrededor de un pivote. El movimiento oscilante del depósito transmitido a una aguja que va marcando su trazo en un papel enrollado sobre un tambor que gira gracias a un mecanismo de relojería. El grafico resultante recibe el nombre de pluviograma. 

Pluviómetros Totalizadores:

Se utilizan cuando hay necesidad de conocer la pluviometría mensual o estacional de una zona difícil de acceso, donde se va unas pocas veces al año. Estos pluviómetros acumulan el agua llovida durante un periodo de tiempo más o menos largo. Para proteger el agua de la congelación se usa cloruro de calcio u otro anticongelante, y para protegerla de la evaporación una capa de aceite.

1.7.

ANALISIS ESTADISTICOS DE LOS DATOS DE PRECIPITACION.

Las precipitaciones en altura de agua medidas con pluviómetros varían de un lugar a otro y, en un mismo lugar, de un tiempo a otro. Estas medidas constituyen un conjunto numeroso de datos, que es necesario analizar y sintetizar en pocos valores más manuables y fáciles de utilizar en proyectos hidráulicos. Se recurre para ello a la estadística,

escogiendo un modelo matemático que represente el comportamiento de la lluvia en el lugar de estudio Es necesario para resumir la cantidad de valores en elementos sintéticos. Estos parámetros son los siguientes: 

VALOR CENTRAL DOMINANTE

Es la precipitación anual media o módulo pluviométrico anual , este valor da una idea de la magnitud de las lluvias . 𝑃𝑚 = 

∑ 𝑃𝑖 𝑛

RANGO

Es la diferencia entre los valores extremos de la precipitación anuales. En este caso el valor se obtiene de la diferencia de los valores máximos y mínimos 𝑅 = 𝑃𝑎 𝑚𝑎𝑥 − 𝑃𝑎 𝑚𝑖𝑛 donde : Pi = Suma de P. Anual n

= Periodo

Pamax = Precip. anual máximo Pamax = Precip. anual mínimo 

DESVIACION ESTANDAR O DETERMINACION TIPICA 𝑆=√

∑(𝑃𝑖 − 𝑃𝑚 )2 𝑛−1

Donde S : desviación estándar de las precipitaciones anuales Pm: valor promedio de las precipitaciones anuales Pi: cada una de las precipitaciones anuales del registro n : longitud del riesgo en anos .

Coeficiente de variabilidad se define 𝐶. 𝑉. =

𝑆 ∗ 100 𝑃𝑚

EJEMPLO 1.8.

CONCISTENCIA DE LA INFORMACION PLUVIOMETRICA

Decimos que es consistente cuando reúne las siguientes características: 





CONFIABLE: Que la fuente y/o procedencia de la información deba ser confiable, (SENAMHI), que posee instrumental adecuado y cuenta con personal técnico calificado y por ser un organismo oficial del estado. COMPLETA: Debemos poseer información de todo el periodo que estamos estudiando, caso contrario completarlo con las herramientas estadísticas como la regresión lineal simple. EXTENSA: Debemos de contar con información de años anteriores para hacer mas consistente nuestro análisis

1.9.

COMPLETACION DE DATOS FALTANTES

Muchas estaciones de precipitación tienen periodos faltantes en su registro, debido a que el observador se ausenta, o a falla instrumental. Se llama correlación a la operación o procedimiento por medio del cual se completan los datos faltantes.

Para ello se utilizan los datos de estaciones índices, que si tienen los datos completos y que se seleccionan de modo que estén lo mas cerca posible y sean a la altitud parecida a la estación en estudio. Distancia y altitud son pues los factores principales para la selección de las estaciones índice.

1.9.1. METODOS DE ESTIMACION 

Método de la recta de regresión:

Por razones de comodidad se va a designar con “y” a la Estación incompletos y con “x” ala estación índice. Básicamente, el método consiste en:  Dibujar el diagrama de dispersión ( puntos de coordenadas x,y )  Ajustar una recta a ese diagrama de dispersión.  Esta recta, llamada “línea de regresión”, se usa para completar la información faltante en “y”. Cuando hay varias estaciones índices surge la interrogante de cual de ellas utilizar. La respuesta la encontramos en la estadística: de varias estaciones índices la mejor correlacionada como la estación incompleta es la de mejor coeficiente de correlación (r) 𝑟=

∑ 𝑋𝑌 √(∑ 𝑋 2 ∑ 𝑌 2 )

r = 0, significa que no existe ningún grado de asociación entre los valores de X y los valores de Y (correlación nula) r = 1, significa que los puntos del diagrama de dispersión se alinean en una recta de pendiente positiva (correlación directa optima) r = -1, significa que los puntos del diagrama de dispersión se alinean en una recta de pendiente negativa (correlación inversa optima). Siendo la recta de regresión: Donde:

∑ 𝑋𝑌

𝐵1 = ∑ 𝑋 2

𝑌 = 𝐵0 + 𝐵1 𝑋𝑖 𝐵0 = 𝑌̅ − 𝐵1 𝑋̅

1.10. METODOS PARA DETERMINAR LA PRECIPITACION PROMEDIO ANUAL CAIDA SOBRE UNA CUENCA. A partir de las lluvias medidas en el los pluviómetros es posible calcular la precipitaron media en la cuenca. Singularmente útil resulta la precipitación media anual o modulo pluviométrico anual, en al cuenca. Los pluviómetros deben ubicarse estratégicamente y en número suficiente para que la información resulte de buena calidad. Los más usados son tres métodos: 1.10.1. Promedio aritmético:

Si p1, p2, … , pn son las precipitaciones anuales observadas en diferentes puntos de la cuenca, entonces la precipitación anual media en la cuenca es: pn = (p1 + p2 +….. + pn)/n

EJEMPLO 1.10.2. Polígono Thiessen Este método concite en:  Unir las estaciones formando triángulos.  Trazar la mediatices de los lados del triángulo formando polígonos. Cada polígono es el área de influencia de una estación.  Hallar las áreas a1, a2, ….., an de los polígonos. Si p1, p2, …. , pn son las correspondientes precipitaciones anuales, entonces: p = p1*a1 + p2*a2 + ….. + pn*an a1 + a2 + …..+ an Es la precipitación anual media en la cuenca.

EJEMPLO 1.10.3. Curvas Isoyetas. Se define isoyeta la línea de igual precipitación. El método consiste en:  Trazar las isoyetas, interpolando entre las diversas estaciones, de modo similar a como se trazan las curvas de nivel.  Hallar las áreas a1, a2,…., an entre cada 2 isoyetas seguidas.  Si po, p1, …, pn son las precipitaciones anuales representadas por las isoyetas respectivas, entonces: p = p1*a1 + p2*a2 + ….. + pn*an a1 + a2 + …..+ an Afluentes; por la izquierda Saposoa, Mayo y Paranapura. Provincia Huallaga (capital Saposoa)