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UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

Hidrología 1
Precipitación y Lluvias
intensas
Autor: Bryan Wladimir Ramírez Cabrera

Paralelo: “B” 2012 - 2013

1. Introducción.
Se puede entender por precipitación a todos los productos formados por la
condensación de vapor atmosférico (lluvia, neblina, granizo) que caen hacia la
superficie terrestre. 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. Los elementos necesarios para
la formación de las precipitaciones son los siguientes: Humedad atmosférica,
Radiación solar, Mecanismo de enfriamiento del aire, Presencia de núcleos
para que haya condensación, Mecanismo de crecimiento de partículas
(Germán Monsalve Saenz, HIDROLOGÍA EN LA INGENIERÍA)

Existen los siguientes tipos de precipitación.
1. Precipitación ciclónica. Es la que está asociada al paso de una
perturbación ciclónica.
2. Precipitación convectiva. Tiene su origen en la inestabilidad de una
masa de aire más caliente que las circundantes. La masa de aire
caliente asciende, se enfría, se condensa y se forma la nubosidad de
tipo cumuliforme, origen de las precipitaciones en forma de chubascos
o tormentas.
3. Precipitación orográfica. Es aquella que tiene su origen en el ascenso
de una masa de aire, forzado por una barrera montañosa

Para medir la precipitación se utiliza los pluviómetros y lo pluviógrafos.
Pluviómetro: Es un artefacto cilindro recto, de sección conocida, con un
borde agudo horizontal (boca) y un dispositivo para recoger el agua
(colector).
Pluviógrafos: Son los instrumentos destinados a medir la distribución de la
lluvia en el tiempo en un determinado lugar. Con ellos se conoce la cantidad
de lluvia a través del tiempo y también su intensidad.

Existen varias metodologías para poder determinar la precipitación media de
una cuenca entre las cuales tenemos:

Distancia inversa: Esta metodología utiliza el criterio que nos indica que
mientras más cercano a una estación este con respecto al centroide mayor
será su influencia en la cuenca. Por esta razón se debe tomar las cuatro
estaciones más cercanas al centroide de la cuenca.

Curvas Isoyetas: se utiliza curvas de igual precipitación. El trazado de las
curvas Isoyetas es similar a las curvas de nivel en donde la precipitación
captada en un pluviómetro sustituye a la cota del terreno.

Se debe considerar el relieve del terreno de manera que el mapa final sea
realmente representativo de cómo está distribuida la precipitación en la cuenca.

Lluvias intensas.
Las lluvias Intensas o tormentas son grandes cantidades de agua que se
descargan como precipitaciones de lluvia a la superficie de la tierra en un
tiempo relativamente corto, una lluvia intensa posee tres características
importantes que son la intensidad, la duración y la frecuencia. La intensidad:
La intensidad de la precipitación podemos definirla como la cantidad de agua
de lluvia caída por una unidad de tiempo, comúnmente se expresa con mm/h.
La Duración: La duración de una precipitación se define como el tiempo
transcurrido entre el inicio y el fin de las lluvias intensas o tormentas, pero
como la intensidad de precipitación varia constante a lo largo de las lluvias
intensas o tormentas, es necesario considerar el tiempo transcurrido entre
dos cambios de intensidad de precipitaciones dentro de la misma lluvia
intensa o tormenta es decir los llamados intervalos de duración, las tormentas
se definen en base a intensidades máximas de duración que pueden ser 5,10,
360 mim, etc. Un intervalo de duración es el tiempo y la cantidad de
precipitaciones entre cambios de intensidad.

La Frecuencia: la frecuencia de precipitaciones podemos decir que es el
numero de veces que se repite una tormenta de intensidad y duración
definida en un periodo de tiempo o de duración mas o menos largo, tomado
generalmente en años.

La cantidad de lluvia que cae en un lugar se mide por los pluviómetros. La
medición se expresa en milímetros de agua y equivale al agua que se
acumularía en una superficie horizontal e impermeable durante el tiempo que
dure la precipitación o sólo en una parte del periodo de la misma.
La duración y la intensidad de una tormenta se determinan en base a los
análisis de su pluviograma, el cambio de frecuencia requiere del análisis de
una serie de tormentas en una estación dada.

En el siguiente trabajo hemos hecho los análisis de una tormenta o lluvia
intensa por medio una faja pluviográfica determinaremos la duración total de
la tormenta, los diferentes intervalos de duración que en ella se presentan y
sus correspondientes intensidades, también construiremos el hietograma de
precipitación, la curva de masa y determinaremos la intensidad máxima para
5, 10, 30, 60 y 120 minutos y empleando al
menos cuatro combinaciones de intensidades máximas de intervalos de
duración. Lo redactado en esta introducción es lo que se procedió hacer en
este trabajo.

2. Materiales y métodos.
Distancia Inversa.
La metodología de la distancia inversa es otra variante para poder encontrar
la precipitación media para la aplicación de este proceso se tuvo que utilizar
las mismas herramientas mencionadas en la metodología de los polígonos de
Thiessen pero además en este caso en especial es necesario obtener el dato de
la ubicación del centroide para el cual existen varias metodología pero existe
una en particular que para efectos de esta tarea facilita el trabajo el cual es
encontrar el centro de gravedad por medio de una plomada que debe colgar
de la cuenca recortada y este proceso se lo repite en varios puntos de la
cuenca y de esta manera en la intersección de las líneas obtenidas se
encuentra el centro de gravedad;
Una vez obtenido el centro de
gravedad se procedió a aplicar los
conocimientos aprendidos en clase
para determinar las cuatro
estaciones más cercanas las cuales
son importantes para la aplicación de
la fórmula que a continuación se
presentara la cual al determinarla
arrojara un valor de la precipitación
el cual en su mayoría debe coincidir
con la precipitación media antes
calculada por la metodología de los
polígonos de Thiessen. Los cálculos
fueron realizados en hoja electrónica
de Microsoft Excel.

En donde son las estaciones consideradas como más
cercanas al centroide antes determinado y son las distancias
respectivas entre cada estación y el centro de gravedad de la cuenca.

Curvas Isoyetas
Esta es otra metodología para la determinación de la precipitación media para
esto debemos en primer lugar tener la triangulación que utilizamos
anteriormente en los polígonos de Thiessen para con esta interpolar las
precipitaciones y de esta manera obtener la curvas Isoyetas, para la
interpolación se aplica metodologías de topografía básicas y fáciles de aplicar,
pero se tuvo en cuenta que se necesitaba cotas redondas y a la vez que sean
múltiplos para que al momento de unir las cotas no se tenga inconvenientes.
Una vez unidas las cotas que se obtuvo se procede a la aplicación de la
fórmula para esto necesitamos datos tales como la precipitación media entre
curvas Isoyetas esto se lo realiza de dos en dos respectivamente, luego
debemos obtener el área entre las cotas antes mencionadas, y el último dato
que necesitamos es el área total de la cuenca luego aplicamos la fórmula que
se presenta a continuación.

Con este método se culmina el cálculo de la precipitación media de la cueca.

Lluvias intensas:
Para la realización de este trabajo se empleo la herramienta Excel para los
cálculos y las graficas tales como: el hietograma de frecuencia y la curva de
masa, así también se realizo algunos cálculos a mano

3. Análisis de resultados.
Los resultados obtenidos como consecuencia de la metodología antes
mencionada son los siguientes:
Distancia inversa

Calculo de la precipitación media de la cuenca
Al realizar el cálculo de la precipitación media aplicando la metodología de la
distancia inversa se obtuvo los siguientes resultados:
DISTANCIA INVERSA
Distancia al
Estacion Precipitación Distancia
cuadrado
A 38,0000 7,6913 59,1567
B 17,00 8,0534 64,8574
C 29,0000 7,7493 60,0520
D 26,0000 6,3396 40,1912

Pm
Precipitacion Media =

Precipitacion Media = 27,54410897

Curvas Isoyetas.

Calculo de la precipitación media de la cuenca
Al realizar el cálculo de la precipitación media aplicando la metodología de las
curvas isoyetas se obtuvo los siguientes resultados:
Curvas Isoyetas
Intervalo P. Promedio P. Areá P*A
38-35 36,5 2,0878 76,20647482
35-34 34,5 4,1295 142,467363
34-32 33 12,9559 427,5446486
32-30,5 31,25 18,9847 593,2723776
30,5-29 29,75 8,1861 243,5363562
29-26 27,5 2,9194 80,28335106
49,2634

Precipitacion Media = Pm

Precipitacion Media = 31,73368509

Los resultados de los cálculos de la tormenta indicada en el pluviograma son
los siguientes:
Tabla de cálculos de precipitación e intensidad de la tormenta
Hora Tiempo Tiempo Precipitacion Precipitacion Intensidad
Hora (final)
(inicio) (min) acumulado (mm) acumulada (mm/h)
0 0 0 0 0 0 0
19:20 20:45 85 85 0 0 0
20:45 21:00 15 100 5,53 5,53 22,11
21:00 21:02 2 102 5,77 11,30 173,05
21:02 21:06 4 106 5,91 17,20 88,60
21:06 21:22 18 124 6,06 23,27 20,21
21:22 21:33 11 135 6,49 29,76 35,40
21:33 21:40 7 142 6,56 36,32 56,24
21:40 1:03 203 345 0,00 36,32 0,00
1:03 1:10 7 352 6,84 43,16 58,64
1:10 6:55 345 697 0,00 43,16 0,00
6:55 7:00 5 702 7,03 50,19 84,37

Duracion total de la
tormenta
60 1
702 11,7
= 11 horas, 42 minutos, 0 segundos

Hietograma de frecuencia

Hietograma
200
I 180
n 160
t 140
e 120
n
100
s
80 Hietograma
i
60
d
a 40
d 20
0
0 85 100 102 106 124 135 142 345 352 697 702
Tiempo (min)

En este hietograma se puede notar que la intensidad de la tormenta es mayor en
el minuto 102 de lamisma.
Curva de masa

Curva de Masa
60

50

40
Precipitación

30

20 Curva de Masa

10

0
0 200 400 600 800
-10
Tiempo

Calculos de la intensidades maximas a los 5, 10, 30, 60, 120 minutos de la tormenta.
Intensidades máximas para diferentes intervalos de duración

t (min) I (min/h) 4 Combinaciones
85 0 I5: 122,381868 I5max
15 22,1083203 I5: 82,4839874
2 173,047488 Imax I5: 74,9266091
4 88,6047881 I5: 13,2649922
18 20,2138933
11 35,3956758 4 Combinaciones
7 56,2373851 I10: 78,1369702 I10max
203 0 I10: 69,9828101
7 58,6375869 I10: 47,570
345 0 I10: 58,188
5 84,3697017
0 0 4 Combinaciones
0 0 I30: 35,148
I30: 11,0541601
I30: 41,027
I30: 41,326 I30max

4 Combinaciones
I60: 12,7720761
I60: 29,952
I60: 43,578 I60max
I60: 33,077

4 Combinaciones
I120: 26,225
I120: 55,755 I120max
I120: 35,365

I120: 22,007

4. Conclusiones y Recomendaciones.
Luego de haber realizado todos los procedimientos antes indicados se ha
llegado a las siguientes con conclusiones:

 Al realizar el cálculo de la precipitación mediante las metodologías
tanto de distancia inversa como de curvas isoyetas obtuvimos un valor
que se podría decir está acorde a los requerimientos que desde un
principio se esperaba.

 La tormenta analizada en este trabajo se le puede notar que no fue algo
fuerte ya que su intensidad máxima tan solo duro 2 minutos.

 La tormenta tuvo una duración de aproximadamente 12 horas de las
cuales fueron muy pocas en las que existió precipitación

Del presente trabajo se puede recomendar:

 Tener siempre el mayor de los cuidados al realizar el trabajo ya que un error
puede alterar los datos y posteriormente los resultados.

 Tener milimetradas las graficas para que los datos obtenidos de las graficas
puedan ser los correctos y más precisos.

ANEXOS

Trabajos realizados en AutoCAD

Cálculos de la precipitación media empleando Excel

Cálculos de los datos de la tormenta realizados en Excel.

BIBLIOGRAFIA
 Monsalve (1999), Hidrología en la ingeniería (2da. Edición), Editorial
Escuela Colombiana de Ingeniería.

 Cuaderno de apuntes de Hidrología 1, Ph.D Fernando Oñate V. 2010

 http://www.slideshare.net/hotii/7-cuenca-hidrografica

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