EL CICLO HIDROLÓGICO

HIDROLOGÍA CICLO HIDROLÓGICO

EL CICLO HIDROLÓGICO INTRODUCCIÓN

Los proyectos hidráulicos sonde dos tipos: los proyectos que se refieren al uso del agua y los que se refieren a la defensa defensa contra los daños que ocasiona el agua. agua. En el Perú estamos bastante familiarizados con estos dos tipos de problemas que se presentan con el agua, los de utilización y los d defensa, por ello es muy importante nosotros conocer el tema matriz de la hidrología que es el ciclo hidrológico que nos ayudara a conocer de fondo el comportamiento del agua en la tierra y cuáles son sus procesos por los que tiene que pasar. El agua puede cambiar su estado entre líquido, vapor y hielo en varias etapas del ciclo, y los procesos pueden ocurrir en cuestión de segundos o en millones de años El ciclo hidrológico es el proceso de circulación del agua entre los distintos compartimientos de la hidrósfera. Describe el movimiento continuo y cíclico del agua en el planeta tierra de unos lugares a otros o nos nos indica el cambio de estado físico por la intervención de reacciones químicas.


DEFINICIONES BÁSICAS EVAPORACIÓN

La evaporación es el proceso por el cual las moléculas en estado líquido se hacen gaseosas. La evaporación puede definirse también como la desaparición gradual del líquido cuando se expone a un volumen significativo de gas. El agua se evapora por causa de la energía solar en la superficie oceánica, sobre la superficie terrestre y también por los organismos La evaporación es una parte esencial del ciclo del agua. En hidrología, la evaporación y la transpiración reciben el nombre conjunto de evapotranspiración. FORMACIÓN DE LA EVAPORIZACIÓN Las moléculas no tienen bastante energía para escaparse del líquido. Cuando las moléculas chocan, se transfieren la energía de una a otra en grados variantes según el modo en que chocan y como comienzan a subir de temperatura forman la evaporización propiamente dicha. Los líquidos que no parecen evaporarse visiblemente a una temperatura dada en un gas determinado poseen moléculas que no tienden a transferirse la energía de una a otra como para darle "la velocidad de escape" necesaria para convertirse en vapor. CONDENSACIÓN

La condensación es el cambio en la materia de una sustancia a una fase más densa, el agua en forma de vapor sube y se condensa formando las nubes, constituidas por agua en pequeñas gotas. La condensación generalmente ocurre cuando un vapor se enfría, pero también puede ocurrir si se comprime o se somete a una combinación de refrigeración y compresión. La condensación es la forma más común de humedad en los edificios. En ellos, el aire interno puede tener un nivel alto de humedad relativa debido a la actividad de los inquilinos). Cuando este aire entra en contacto con superficies frías, como ventanas y paredes, puede condensarse causando humedad. FORMACIÓN DE LA CONDENSACIÓN La molécula de agua trae un paquete de calor con ella. La temperatura de la atmósfera también se eleva muy ligeramente. Como consecuencia de su condensación, la


molécula tiende a ser relativamente baja en energía cinética. La condensación del vapor de agua es lo que produce las nubes. PRECIPITACIÓN

La precipitación puede ser sólida (nieve o granizo) o líquida (lluvia) y es el producto de la condensación del vapor de agua atmosférico que se deposita en la superficie de la tierra. Un concepto más básico de condensación es cuando la atmósfera se satura con el vapor de agua, y el agua se condensa y cae de la solución (precipita). La precipitación que alcanza la superficie de la tierra puede producirse en muchas formas diferentes, como lluvia, lluvia congelada, llovizna, nieve, aguanieve y granizo como se dijo anteriormente también tenemos otra forma de precipitación como la virga que comienza a caer a la tierra pero que se evapora antes de alcanzar la superficie. Debemos tener presente que la precipitación es un componente principal del ciclo hidrológico, y es responsable de depositar la mayor parte del agua dulce en el planeta. FORMACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN La precipitación comienza a formarse cuando asciende el aire cálido y húmedo. Al enfriarse el aire, el vapor de agua comienza a condensarse en núcleos de condensación, formando nubes. Después de que las gotitas de agua se ponen lo bastante grandes, pueden ocurrir los procesos como: 

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Coalescencia (fusión, ocurre cuando las gotitas de agua se funden para crear otras gotitas más grandes, o cuando las gotitas se congelan en un cristal de hielo). Proceso De Bergeron.

TIPOS DE PRECIPITACIÓN * Precipitación líquida. * Precipitación glacial. * Precipitación congelada. CARACTERÍSTICAS DE LA PRECIPITACIÓN 

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Las gotas de lluvia tienen tamaños en los límites de 0.1 mm hasta los 9 mm de diámetro, y por encima de ese tamaño tienden a romperse. La intensidad y duración de la precipitación están inversamente relacionadas; es decir, las tormentas de intensidad altas probablemente serán de duración corta, y las tormentas de intensidad baja pueden tener una duración larga.

HIDROLOGÍA CICLO HIDROLÓGICO 

Sobre un área grande la precipitación suele ser menos intensa que sobre un área pequeña. INFILTRACIÓN DEL AGUA

La infiltración es el proceso en donde el agua en la superficie de la tierra entra en el suelo esto quiere decir cuando el agua que alcanza el suelo, penetra a través de sus poros (poros del suelo) y pasa a ser agua subterránea. La cantidad de agua que se infiltra depende de la permeabilidad , de la pendiente y de la vegetación del suelo, esta cantidad es conocida como la tasa de infiltración y es medida en pulgadas por hora. Robert e. Horton (1933) sugirió que la capacidad de infiltración rápidamente disminuía durante la fase inicial de una tormenta y luego tendía hacia un valor Hay varias formas de estimar el volumen y/o la tasa de infiltración del agua en un suelo. Algunos métodos de valoración excelentes son el método verde-ampt, el método de scs, el método de horton, y la ley de darcy. FORMACIÓN DE LA INFILTRACIÓN La infiltración está gobernada por dos fuerzas: la gravedad y la acción capilar. Los poros muy pequeños empujan el agua por la acción capilar además de contra la fuerza de la gravedad. La tasa de infiltración se ve afectada por características del suelo como la facilidad de entrada, la capacidad de almacenaje y la tasa de transmisión por el suelo. En el control de la tasa y capacidad infiltración desempeñan un papel la textura y estructura del suelo, los tipos de vegetación, el contenido de agua del suelo, la temperatura del suelo y la intensidad de precipitación. Una vez que el agua se ha infiltrado en el suelo, permanece allí y se filtra al agua subterránea, o pasa a formar parte del proceso de escorrentía subsuperficial. ESCORRENTÍA SUPERFICIAL

La escorrentía superficial describe los diversos medios por los que el agua líquida se desliza cuesta abajo por la superficie del terreno por ejemplo tenemos el flujo del agua, lluvia, nieve, u otras fuentes, sobre la tierra. La escorrentía es el principal agente geológico de erosión y de transporte de sedimentos. Cuando la escorrentía fluye a lo largo de la tierra, puede recoger contaminantes del suelo, como petróleo, pesticidas o fertilizantes. La urbanización aumenta la escorrentía superficial, al crear superficies más impermeables, como pavimento y edificios, que no permiten la filtración del agua hasta el drenaje.


FORMACIÓN DE LA ESCORRENTÍA SUPERFICIAL La escorrentía superficial puede generarse por precipitación o por fundición de nieve o glaciares. La escorrentía de nieve suele alcanzar su punto máximo en primavera en el caso de los glaciares y en las regiones de alta montaña, las corrientes se elevan durante los días soleados. En áreas donde no hay nieve, la escorrentía proviene de la precipitación. EFECTOS DE LA ESCORRENTÍA SUPERFICIAL 1. Erosión La escorrentía superficial es una de las causas de erosión de la superficie de la tierra. Hay cuatro tipos principales de erosión: erosión de salpicadura, erosión de barranco, erosión de lámina y erosión de lecho de arroyo. Las partículas de suelo que lleva la escorrentía tienen un tamaño variable de entre 0.001 mm y 1 mm de diámetro. Las partículas más grandes tienden a precipitar, o a asentarse, con pequeñas distancias de transporte, mientras que las partículas diminutas pueden recorrer mucha distancia suspendidas en la columna de agua. 2. Impactos ambientales Las principales cuestiones ambientales asociadas con la escorrentía son los impactos sobre el agua superficial, subterránea y del suelo, por el transporte de contaminantes a estos sistemas. 3. Inundaciones Las inundaciones ocurren cuando un canal es incapaz de encauzar la cantidad de escorrentía que fluye río abajo. La frecuencia con la cual ocurre esto se describe por un período de retorno. CIRCULACIÓN SUBTERRÁNEA

Es el flujo de agua por el subsuelo, la zona vadosa y los acuíferos. El agua sub superficial puede volver a la superficie (por ejemplo, a través de un brote o mediante bombeo humano), o finalmente filtrarse en los océanos. El agua vuelve a la superficie de la tierra a una elevación inferior a la de donde se infiltró, bajo la fuerza de la gravedad o la presión. El agua subterránea tiende a moverse y rellenarse despacio, por lo que puede permanecer en los acuíferos durante miles de años. La circulación subterránea se produce a favor de la gravedad, como la escorrentía superficial, de la que se puede considerar una versión.


Se presenta en dos modalidades: Primero, la que se da en la zona vadosa, especialmente en rocas karstificadas, como son a menudo las calizas, y es una circulación siempre pendiente abajo. Segundo, la que ocurre en los acuíferos en forma de agua intersticial que llena los poros de una roca permeable, de la cual puede incluso remontar por fenómenos en los que intervienen la presión y la capilaridad. FUSIÓN

La nieve al subir la temperatura, se derrite y vuelve al mar, ríos o lagos. Este cambio de estado se produce cuando la nieve pasa a estado líquido al producirse el deshielo. El proceso de fusión de la materia es el mismo que el de fundición, pero este término se aplica generalmente a sustancias como los metales, que se licuan a altas temperaturas, y a sólidos cristalinos. Cuando una sustancia se encuentra a su temperatura de fusión, el calor que se suministra es absorbido por la sustancia durante su transformación, y no produce variación de su temperatura. Este calor adicional se conoce como calor de fusión. El término fusión se aplica también al proceso de calentar una mezcla de sólidos para obtener una disolución líquida simple, como en el caso rompan, desaparezca la distribución regular o lo que es lo mismo la estructura cristalina y se inicie el paso al estado líquido, es decir la fusión FORMACION DE LA FUSIÓN La fusión es un proceso físico que consiste en el cambio de estado de la materia del estado sólido al estado líquido por la acción del calor. Cuando se calienta un sólido, se transfiere calor a los átomos que vibran con más rapidez a medida que gana energía. SOLIDIFICACIÓN

La solidificación es un proceso físico que consiste en el cambio de estado de la materia de líquido a sólido producido por una disminución en la temperatura o por una compresión de este material. Es el proceso inverso a la fusión. Ejemplo de esto es cuando colocamos en el congelador agua, como la temperatura es muy baja esto hace que se haga hielo, o en pocas palabras, aumenta el volumen al solidificarse, aunque no sucede en todos los casos. Al disminuir la temperatura en el interior de una nube por debajo de 0° c, el vapor de agua o el agua misma se congelan, precipitándose en forma de nieve o granizo, siendo la principal diferencia entre los dos conceptos que en el caso de la nieve se trata de una solidificación del agua de la nube que se presenta por lo general a baja altura. Al irse congelando la humedad y las pequeñas gotas de agua de la nube, se forman


copos de nieve, cristales de hielo polimórficos (es decir, que adoptan numerosas formas visibles al microscopio), mientras que en el caso del granizo, es el ascenso rápido de las gotas de agua que forman una nube lo que da origen a la formación de hielo, el cual va formando el granizo y aumentando de tamaño con ese ascenso. Y cuando sobre la superficie del mar se produce una manga de agua (especie de tornado que se produce sobre la superficie del mar cuando está muy caldeada por el sol) este hielo se origina en el ascenso de agua por adherencia del vapor y agua al núcleo congelado de las grandes gotas de agua. El proceso se repite desde el inicio, consecutivamente por lo que nunca se termina, ni se agota el agua. DESARROLLO DEL TEMA CICLO HIDROLÓGICO

Se denomina ciclo hidrológico el conjunto de cambios que experimente el agua en la naturaleza, tanto en su estado como en su forma también podemos decir que es el proceso de circulación del agua entre los distintos compartimientos de la hidrósfera. El agua solamente se traslada de unos lugares a otros o cambia de estado físico por la intervención de reacciones químicas. Es frecuente definir la hidrología como la ciencia que se ocupa del estudio del ciclo hidrológico. Han sido numerosos esquemas del ciclo hidrológico, siendo la finalidad común la de proporcionar un grafico sencillo que muestra las diferentes formas y estados en que se presenta el agua:

ESQUEMA DEL CICLO HIDROLÓGICO


La mayor parte de la masa del agua se encuentra en forma líquida, sobre todo en los océanos y mares y en menor medida en forma de agua subterránea o de agua superficial por ejemplo ríos y arroyos. El segundo compartimento por su importancia es el del agua acumulada como hielo sobre todo en los casquetes glaciares. Por último, una fracción menor está presente en la atmósfera como vapor o, en estado gaseoso, como nubes. El ciclo hidrológico no es nada regular, todo lo contrario. Una muestra de ello son los periodos de sequias y de inundaciones con los que estamos bien acostumbrados en el país. Prácticamente todos los años tenemos nosotros problemas de sequia en unos lugares y problemas de inundaciones en otros. El ciclo hidrológico es completamente irregular, y es precisamente contra estas irregularidades que lucha el hombre. El agua de la Tierra está siempre en movimiento y constantemente cambiando de estado, desde líquido, a vapor, a hielo, y viceversa. El ciclo del agua ha estado ocurriendo por billones de años, y la vida sobre la Tierra depende de él; la Tierra sería un sitio inhóspito si el ciclo del agua no tuviese lugar. La hidrología está ligada al estudio de fenómenos naturales, de manera que los métodos que emplea no pueden ser rígidos, quedando algunas decisiones al criterio del ingeniero. Pero es necesario hacer notar que esta falta de precisión previsible no ocurre únicamente en la hidrología, sino comúnmente en toda la ingeniería. El agua puede cambiar su estado entre líquido, vapor y hielo en varias etapas del ciclo, y los procesos pueden ocurrir en cuestión de segundos o en millones de años. Aunque el equilibrio del agua en la Tierra permanece relativamente constante con el tiempo, las moléculas de agua individuales pueden circular muy rápido.


PROCESO DEL CICLO HIDROLÒGICO

El sol dirige el ciclo calentando el agua de los océanos. Parte de esta agua se evapora en vapor de agua. El hielo y la nieve pueden sublimar directamente en vapor de agua. Las corrientes de aire ascendentes toman el vapor de la atmósfera, junto con el agua de evapotranspiración, que es el agua procedente de las plantas y la evaporación del suelo. El vapor se eleva en el aire, donde las temperaturas más frías hacen que se condense en nubes. Las corrientes de aire mueven las nubes alrededor del globo. Las partículas de las nubes chocan, crecen y caen del cielo como precipitación. Algunas caen como precipitaciones de nieve y pueden acumularse como casquetes polares y glaciares, que almacenan el agua congelada durante miles de años. En climas más cálidos, los bloques de nieve a menudo se descongelan y se derriten cuando llega la primavera, y el agua derretida fluye por la tierra. La mayor parte de la precipitación cae sobre los océanos o la tierra, donde, debido a la gravedad, fluye sobre la superficie. Una parte de ese agua entra en los ríos a través de valles en el paisaje, y la corriente mueve el agua hacia los océanos. El agua filtrada pasa a las aguas subterráneas, que se acumulan y son almacenadas como agua dulce en lagos. No toda el agua fluye por los ríos. La mayor parte de ella empapa la tierra como infiltración. Un poco de agua se infiltra profundamente en la tierra y rellena acuíferos (roca sub superficial saturada), que almacenan cantidades enormes de agua dulce durante períodos largos del tiempo. Algunas infiltraciones permanecen cerca de la superficie de la tierra y pueden emerger, acabando como agua superficial (y oceánica). Algunas aguas subterráneas encuentran grietas en la tierra y emergen. Con el tiempo, el agua sigue fluyendo, para entrar de nuevo en el océano, donde el ciclo se renueva.


CONCLUSIONES

El ciclo hidrológico, es el proceso que resulta en la circulación del agua por toda la tierra si nos adentramos al campo de la ingeniería civil deberíamos decir que el ciclo hidrológico es de vital importancia ya que aprenderíamos a conocer su proceso y como circula en la tierra lo cual es un dato muy importante para la hidrología El ciclo hidrológico no es regular. Una muestra de ello son los periodos de sequias y de inundaciones con los que estamos bien acostumbrados en el país, estos datos deberían de ser de mayor énfasis en la proyección de una obra ya que los principales problemas en la ejecución pueden ser originados por eso. El agua cubre tres cuartas partes en la base de la tierra; hay un constante cambio en el ciclo hidrológico y este es finito.

EL CICLO HIDROLÓGICO

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