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HIDROLOGÍA Tema: PRECIPITACIÓN
15

Hidrología Precipitación

Dec 09, 2015

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Fely Godoy

CURSO DE HIDROLOGIA - PRECIPITACION
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Page 1: Hidrología Precipitación

HIDROLOGÍA

Tema:

PRECIPITACIÓN

Page 2: Hidrología Precipitación

DEFINICIÓN:

La precipitación, es toda forma de humedad que

originándose en las nubes, llega hasta la superficie del suelo;

de acuerdo a esto, las precipitaciones pueden ser en forma

de:

* Lluvias (gotas de agua ϕ > 0.5 mm).

* Granizadas (bolas de hielo 5 mm<ϕ <125mm.

* Garúas (llovizna: pequeñas gotas de agua 0.1 mm

< ϕ < 0.5mm).

* Nevadas (nieve: cristales de hielo blanco traslúcido).

* Escarcha (capas de hielo que contienen bolsas de aire).

Desde el punto de vista de la ingeniería hidrológica, la

precipitación es la fuente primaria del agua de la superficie

terrestre y sus mediciones y análisis, forman el punto de

partida de los estudios concernientes al usos y control del

agua.

Page 3: Hidrología Precipitación

Propiedad del Vapor de Agua:

El proceso por el cual el agua en estado líquido se

convierte en vapor se llama evaporación . Las moléculas

de agua que poseen suficiente energía cinética para vencer

las fuerzas de atracción que tienden a retenerlas dentro de

la masa líquida son proyectadas a través de la superficie de

agua. Como la energía cinética aumenta y la tensión

superficial disminuye al aumentar la temperatura del agua,

la evaporación aumenta al incrementarse la temperatura.

Las moléculas pueden desprenderse de superficies de

nieve o hielo de la misma manera que lo hacen de

superficies líquidas. El proceso por medio del cual un

sólido es transformado directamente al estado gaseoso y

viceversa, se llama Sublimación.

HUMEDAD

Page 4: Hidrología Precipitación
Page 5: Hidrología Precipitación

En cualquier mezcla de gases, cada gas ejerce una presión

parcial independiente de los otros gases. La presión parcial

ejercida por el vapor de agua se denomina Presión de

Vapor. Si todo el vapor de agua de una muestra de aire

húmedo con presión inicial “p” contenido en un recipiente

cerrado se mueve, la presión final “p´ ” del aire seco será

inferior a “p”. La presión de vapor “e” sería la diferencia

entre las presiones ejercidas por el aire húmedo y el aire

seco ó p-p´.

Prácticamente, la máxima cantidad de vapor de agua que

puede existir en un espacio dado es una función de la

temperatura y es independiente de la coexistencia con

otros gases. Cuando un espacio dado contiene la máxima

cantidad de vapor de agua para una temperatura

determinada , se dice que el espacio está saturado.

Page 6: Hidrología Precipitación

La presión ejercida por el vapor de agua en un espacio

saturado se llama Presión de Vapor de Saturación, la cual

es, para fines prácticos, la máxima presión de vapor posible

a una temperatura dada.

El proceso por el cual el vapor pasa al estado líquido o

sólido se llama condensación . En un espacio en contacto

con una superficie de agua, los procesos de condensación y

evaporación ocurren simultáneamente. Si el espacio no está

saturado, la tasa de evaporación excederá a la tasa de

condensación, lo cual da como resultado una evaporación

neta (o simplemente evaporación).

Si el espacio está saturado, la evaporación y la condensación

se equilibran, siempre y cuando las temperaturas del aire y

del agua sean iguales.

Page 7: Hidrología Precipitación

Al introducir un bloque de hielo en un espacio saturado con

respecto al agua líquida a una temperatura igual o superior a

la del hielo, se observarán gotas de condensación en el

bloque de hielo. Esto se debe a que la presión de vapor de

saturación sobre el hielo es menor que sobre el agua a la

misma temperatura.

La evaporación remueve calor del líquido que se evapora,

mientras la condensación cede calor. Se llama Calor Latente

de Evaporación, a la cantidad de calor absorbida por una

unidad de masa de una sustancia al pasar del estado líquido

al gaseoso sin cambiar su temperatura. El cambio del estado

gaseoso al líquido libera una cantidad de calor equivalente.

Page 8: Hidrología Precipitación

CALOR DE EVAPORACIÓN DEL AGUA (Hv ): Está dado en

calorías por gramo, varía con la temperatura pero puede

determinarse con presición para temperaturas hasta de 40ºC

(104 ºF) por medio de la ecuación:

Hv = 597.3 – 0.564T T: Temperatura en ºC

El calor latente de fusión para el agua es la cantidad de calor

requerido para convertir un gramo de hielo en agua líquida a

la misma temperatura. Cuando un gramo de agua líquida se

congela a 0 ºC (32 ºF) libera el calor latente de fusión (79.7

cal/gr.)

El calor latente de Sublimación para el agua es la cantidad

de calor necesaria para convertir un gramo de hielo en vapor

a la misma temperatura y sin pasar por el estado intermedio

líquido. Es igual a la suma del calor latente de evaporación y

Page 9: Hidrología Precipitación

del calor latente de fusión. A 0 ºC (32 ºF) tiene un valor

aproximado de 677 cal/gr. La condensación directa del

vapor en hielo a la misma temperatura libera una cantidad

equivalente de calor.

PESO ESPECÍFICO DEL VAPOR DE AGUA: Es 0.622 veces la

del aire seco a la misma temperatura y presión.

DENSIDAD DEL VAPOR DE AGUA : Esta dado en gramo por

centímetro cúbico.

Donde:

T : Temperatura absoluta en grados Kelvin.

R g= Constante de los gases = 2.87 x 10 3

e =Presión del vapor en milibares (1mbar=1000dinas/cm²)

Page 10: Hidrología Precipitación

DENSIDAD DEL AIRE SECO (ρd) : Está dado en gramo por

centímetro cúbico.

Donde:

Pd= Presión en Milibares.

DENSIDAD DEL AIRE HÚMEDO: Es igual a la masa de

vapor de agua más la masa del aire seco por unidad de

volumen de la mezcla. Si Pa es la presión total del aire

húmedo, “Pa – e” será la presión parcial del aire seco.

Tenemos:

Esta ecuación demuestra que el aire húmedo es más liviano

que el aire seco.

Page 11: Hidrología Precipitación

PRESIÓN DE VAPOR DE SATURACIÓN (es ): Es la presión de

vapor en un espacio saturado y es una función de la

temperatura exclusivamente.

𝑒𝑠 = 33.8639 (0.00738𝑇 + 0.8072)8−0.000019 1.8𝑇 + 48 + 0.001316

donde:

es está en milibares y

T en grados Celsius.

En algunos casos resulta necesario convertir la presión de

vapor sobre el agua a presión sobre el hielo y viceversa. Se

puede utilizar la siguiente ecuación para llevar acabo la

conversión, produce resultados con una aproximación menor

del 0,1%para el intervalo de 0 a-50°C (32 a 58°F)

Page 12: Hidrología Precipitación

Sobre el agua a pres

es hielo ≈ 1 + 0,00972T + 0,000042T2

es agua

donde:

es está en milibares y

T en grados celsius.

EL PUNTO ROCÍO (Td): Es la temperatura a la cual un

espacio se satura al enfriar el aire a presión constante y con un

contenido de vapor de agua constante. Es la temperatura que

tiene una presión de vapor de saturación igual a la presión de

vapor existente e .

Page 13: Hidrología Precipitación

Cuando se conoce la humedad relativa, el punto de rocío

puede aproximarse dentro del orden de 0,3°C (0,5° F) y para

un intervalo de temperatura entre -40 y 50°C (-40 y 122°F)

por medio de la siguiente fórmula, la cual da la diferencia

entre la temperatura ambiente y el punto de rocío.

donde:

X, es el complemento de la humedad relativa f

expresada como fracción decimal ó X = 1.00 - 𝑓

100

T en grados celsius.

Page 14: Hidrología Precipitación

HUMEDAD RELATIVA (f ): Es el porcentaje de la presión de

vapor de saturación que representa la presión de vapor real;

por lo tanto es la relación entre la cantidad de humedad

contenida en un espacio dado y la que podría contener si

estuviera saturado.

𝑓 = 100𝑒

𝑒𝑠

La humedad relativa también puede calcularse en forma

directa a partir de la temperatura del Aire T y del punto de

rocío Td por medio de la siguiente fórmula aproximada:

donde:

T y Td en grados Celsius.

Page 15: Hidrología Precipitación

HUMEDAD ESPECÍFICA (qh ): Se expresa normalmente en

grados por kilogramo y es la masa de vapor de agua por

unidad de masa de aire húmedo.

RELACIÓN DE MEZCLA (wr ): Es la masa de vapor de

agua por unidad de masa de aire perfectamente seco en una

mezcla húmeda. Se expresa usualmente en gramos por

kilogramo de aire seco y está dado por: