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Universidad Nacional de CuyoFacultad de IngenieraIngeniera CivilHIDROLOGIA IUNIDAD 5: LAS PRECIPITACIONESIng. Carlos D. SEGERERIng. Esp. Rubn VILLODAS2006

NDICE DE TEMASUNIDAD 5: LAS PRECIPITACIONES .................................................................................................................... 5-1TEMA 5.a:CONCEPTOS BASICOS ................................................................................................................ 5-15.a.1.DEFINICION.................................................................................................................................... 5-15.a.2.FORMACION DE LAS PRECIPITACIONES .................................................................................. 5-15.a.2.i.Condensacin y Ncleos de Congelamiento............................................................................. 5-15.a.2.ii.Cada de las Gotas .................................................................................................................... 5-25.a.2.iii.Contenido Mximo de Agua Lquida en las Nubes.................................................................... 5-25.a.3.CLASIFICACTON DE LAS PRECIPITACIONES............................................................................ 5-35.a.3.i.Por la Causa del Ascenso de la Masa Hmeda ........................................................................ 5-35.a.3.ii.Por la Forma en que Cae........................................................................................................... 5-35.a.4.UNIDADES...................................................................................................................................... 5-55.a.5.MEDIDA DE LAS PRECIPITACINES........................................................................................... 5-55.a.5.i.Dificultades de Medicin ............................................................................................................ 5-55.a.5.ii.Pluvimetros .............................................................................................................................. 5-55.a.5.iii.Pluvigrafos ............................................................................................................................... 5-75.a.5.iv. Red Pluviomtrica...................................................................................................................... 5-95.a.5.v.Observaciones de Precipitacin con Radar............................................................................. 5-105.a.5.vi. Estimacin de Precipitaciones Mediante Informacin Satelital ............................................... 5-105.a.6.VARIACIONES DE LA PRECIPITACION..................................................................................... 5-105.a.6.i.Variaciones Geogrficas.......................................................................................................... 5-105.a.6.ii.Variaciones en el Tiempo......................................................................................................... 5-115.a.6.iii.Precipitaciones Mximas .........................................................................................................5-11TEMA 5.b:ANALISIS DE DATOS DE LLUVIA ............................................................................................... 5-125.b.1.VALORES MEDIOS CARACTERSTICOS................................................................................... 5-125.b.1.i.Mdulo Pluviomtrico Anual Medio.......................................................................................... 5-125.b.1.ii.Lluvia Media Mensual .............................................................................................................. 5-135.b.1.iii.Lluvia Diaria ............................................................................................................................. 5-135.b.1.iv. Irregularidad de las Precipitaciones......................................................................................... 5-135.b.2.CURVAS CARACTERISTICAS .................................................................................................... 5-145.b.2.i.Curva de Masa......................................................................................................................... 5-145.b.2.ii.Yetogramas.............................................................................................................................. 5-155.b.2.iii.Curvas de Intensidad y Duracin (ID)...................................................................................... 5-155.b.2.iv. Curvas de Intensidad, Duracin y Frecuencia (IDF)................................................................ 5-165.b.3.ESTIMACION DE VALORES DE LAS VARIABLES PLUVIOMETRICAS.................................... 5-185.b.3.i.Lluvia Media en una Zona........................................................................................................5-185.b.3.ii.Anlisis de rea/Duracin/Profundidad ................................................................................... 5-205.b.3.iii.Patrn de Isoyetas Standard ................................................................................................... 5-21

NDICE DE FIGURASFigura 29.Pluvimetro Tipo B................................................................................................................................5-6Figura 30.Instalacin de Pluvimetro....................................................................................................................5-7Figura 31.Pluvigrafo de Flotador.........................................................................................................................5-8Figura 32.Pluvigrafo a Cubeta Basculante..........................................................................................................5-9Figura 33.Curva de Maza................................................................................................................................... 5-14Figura 34.Curva de Maza Reconstruida para Pluvimetro................................................................................ 5-14Figura 35.Yetograma.......................................................................................................................................... 5-15Figura 36.Curva I-D............................................................................................................................................ 5-15Figura 37.Curva I-D-F Tormenta de Proyecto Mendoza................................................................................. 5-16Figura 38.Curva I-F-D......................................................................................................................................... 5-17Figura 39.Polgonos de Thiessen....................................................................................................................... 5-19Figura 40.Curvas Isoyetas ................................................................................................................................. 5-19Figura 41.Curvas A-D-P ..................................................................................................................................... 5-20Figura 42.Patrn de Isoyetas Standard (a/b = 1.5)............................................................................................ 5-21NDICE DE CUADROSCuadro 9:Tipo de Ao segn las Precipitaciones.............................................................................................. 5-12

Unidad 55-1 Universidad Nacional de CuyoFacultad de IngenieraCtedra: Hidrologa I UNIDAD 5: LAS PRECIPITACIONESTEMA 5.a:CONCEPTOS BASICOS5.a.1. DEFINICIONSe engloba dentro del trmino precipitacin a todas las aguas metericas que caen sobre la superficiede la tierra, tanto bajo la forma lquida como slida (nieve, granizo). Estos diversos tipos deprecipitaciones son normalmente medidos sin efectuar su discriminacin por medio de su equivalente enagua.La precipitacin es el origen de todas las corrientes superficiales y profundas, por lo cual sucuantificacin y el conocimiento de su distribucin, en el tiempo y en el espacio, se constituyen enproblemas bsicos para la hidrologa.El hidrlogo necesita considerar la precipitacin en relacin con los lmites geogrficos naturales delterreno donde incide, o sea, las cuencas de los cauces hdricos superficiales. En ellas tratar de darsolucin cuantitativa a la ecuacin del balance hidrolgico:/110/SEPArdonde:Aes la aportacin al caucePla precipitacin mediaEla evapotranspiracin mediaSla variacin del almacenamiento en la cuenca5.a.2. FORMACION DE LAS PRECIPITACIONESLa humedad siempre est presente en la atmsfera, an en los das sin nubes. Para que ocurra laprecipitacin, se requiere algn mecanismo que enfre el aire lo suficiente para que llegue de estamanera al, o cerca del, punto de saturacin.Los enfriamientos de grandes masas, necesarios para que se produzcan cantidades significativas deprecipitacin, se logran cuando ascienden las masas de aire. Este fenmeno se lleva a cabo por mediode sistemas convectivos o convergentes que resultan de radiaciones desiguales las cuales producencalentamiento o enfriamiento de la superficie de la tierra y la atmsfera, o por barreras orogrficas. Sinembargo, la saturacin no conlleva necesariamente la precipitacin.5.a.2.i.Condensacin y Ncleos de CongelamientoSuponiendo que el aire est saturado, o muy cerca de este punto, la formacin de neblina, gotas deagua o cristales de hielo requiere por lo general de la presencia de ncleos de condensacin ocongelamiento, sobre los cuales se forman las gotas de agua o los cristales de hielo.Estos ncleos son pequeas partculas de varias sustancias, no necesariamente higroscpicas, cuyotamao por lo general est entre 0,1 y 10 m de dimetro. Aquellos cuyo dimetro es menor que 3 mestn comprendidos dentro del rango de aerosoles y pueden permanecer suspendidos indefinidamenteen el aire, excepto cuando se forma la precipitacin.Los ncleos de condensacin consisten por lo general en productos de combustin, xidos de nitrgenoy partculas de sal. Estas ltimas son las ms efectivas y an con humedades tan bajas como del 75%pueden producir condensacin.Despus de la nucleacin, la gota de agua o el cristal de hielo crecen hasta que su tamao se vuelvevisible en una fraccin de segundo a travs de un proceso de difusin de vapor de agua hacia ste,pero a partir de ese momento en adelante, el crecimiento es muy lento.

Unidad 55-2 Universidad Nacional de CuyoFacultad de IngenieraCtedra: Hidrologa I La difusin por s misma lleva nicamente a la formacin de neblina o elementos de la nube que por logeneral son menores de 10 m en dimetro, alcanzando algunos de ellos hasta 50 m. Puesto que lacondensacin tiende a agrandar las gotas de agua o los cristales de hielo aproximadamente a losmismos valores, las diferencias en tamao resultan principalmente de las que poseen los ncleos sobrelos cuales se forman. Mientras loe elementos de una nube tienden a asentarse, el peso de un elementopromedio es tan pequeo que se requiere nicamente de un leve movimiento de aire hacia arriba paramantenerlo en suspensin.La mayora de las gotas de agua en estado no precipitable tienen dimetros menores de 10 m, y unacorriente ascendente menor de 0,5 cm/s, es suficiente para evitar que aqullas caigan. Debido a que loscristales de hielo de peso equivalente tienen un tamao mucho ms grande, se pueden sostener convelocidades an ms bajas.5.a.2.ii.Cada de las GotasLas velocidades hacia arriba, por debajo de las nubes y en las nubes, a menudo sobrepasan los valoresnecesarios para sostener los elementos dentro de aqullas; por esta razn, para que ocurraprecipitacin, tales elementos deben aumentar su tamao hasta que su velocidad de cada exceda a laascensional del aire.Por otra parte, dichos elementos deben ser tambin lo suficientemente grandes para penetrar en el aireno saturado que se encuentra por debajo de la base de la nube, sin evaporarse completamente antesde llegar a la tierra.Una gota de agua que cae desde la base de una nube a un kilmetro sobre el suelo, en aire que tenga90% de humedad relativa y que se est elevando a 10 cm/s, requerira de un dimetro deaproximadamente 440 m para llegar a la tierra con un dimetro de 200 m, lmite que se considera amenudo como el que hay entre el tamao de las gotas en una nube y el tamao precipitable.Si todas las gotas de una nube fueran del mismo tamao, se encontrasen a la misma temperatura yestuvieran formadas por agua lquida, la nube se mantendra en equilibrio termodinmico, sin dar lugara la formacin de gotas gruesas capaces de constituir precipitacin.A destruir el referido equilibrio contribuyen diversos factores, entre los que se pueden identificarbsicamente:9la diferencia de tamao entre las gotas de la nube9la diferencia de temperatura entre regiones prximas de la nube9la coexistencia, en una regin de la nube, de gotas de agua y de cristales de hielo9el aumento del tamao de las gotas mayores por captura, mediante choques, deotras gotasLas gotas de lluvia pueden crecer hasta alcanzar un dimetro de aproximadamente 6 mm, a partir delcual las gotas se rompen.La velocidad mxima de cada, o velocidad terminal, que para gotas de 0,5; 1; 2; 3 y 4 mm esrespectivamente de 2,0; 4,0; 6,5; 8,1 y 8,8 m/s, tiende a nivelarse asintticamente en un valor del ordende 9 m/s, cuando las gotas de agua se acercan a un tamao mximo precedentemente mencionado,debido al aumento de la resistencia del aire a medida que caen.5.a.2.iii.Contenido Mximo de Agua Lquida en las NubesEl contenido mximo de agua lquida en una nube no precipitable vara por lo general desde 0,5 g/m ennubes que forman estratos delgados hasta 4 g/m en cmulos muy anchos, aunque ocasionalmente sehan determinado valores mayores.Las nubes que tienen concentraciones de 4 g/m o ms, por lo general producen precipitacin que llegaa la tierra. Las cantidades precipitadas tienden a estar correlacionadas con el contenido de agua lquida.Para lluvias fuertes se ha determinado en forma estimativa que la intensidad de la lluvia aumentaalrededor de 25 mm/h por cada g/m de agua contenida en la nube.

Unidad 55-3 Universidad Nacional de CuyoFacultad de IngenieraCtedra: Hidrologa I 5.a.3. CLASIFICACTON DE LAS PRECIPITACIONES5.a.3.i.Por la Causa del Ascenso de la Masa HmedaEn general, las nubes se forman por enfriamiento del aire por debajo de su punto de saturacin. Esteenfriamiento puede tener lugar por varios procesos, que conducen al ascenso adiabtico con elconsiguiente descenso de presin y descenso trmico asociado.La intensidad y cantidad de precipitacin dependern del contenido de humedad del aire y de lavelocidad vertical.De acuerdo con la causa que origina este ascenso de la masa hmeda, pueden distinguirse distintostipos de precipitacin: ciclnica, convectiva y orogrfica.Precipitacin CiclnicaEs la que resulta del levantamiento del aire que converge en un rea de baja presin o centro ciclnico,pudindose presentar como precipitacin frontal y no frontal.La precipitacin no frontal puede ocurrir en cualquier depresin baromtrica, resultando el ascensodebido a la convergencia de masas de aire que tienden a rellenar la zona de baja presin.La precipitacin frontal resulta del levantamiento de aire clido a un lado de una superficie frontalsobre aire ms denso y fro; puede en consecuencia estar asociada a un frente fro o clido.La precipitacin de frente caliente se forma cuando el aire avanza hacia arriba sobre una masa deaire ms fro. La magnitud del ascenso es relativamente baja puesto que la pendiente promedio de lasuperficie frontal es por lo general de 1:100 a 1:300. La precipitacin puede extenderse de 300 a 500km por delante del frente, y por lo general la lluvia resultante vara entre ligera a moderada y continahasta que termina el paso del frente.La precipitacin de frente fro es de naturaleza corta y se forma cuando el aire clido es obligado asubir por una masa de aire fro que est avanzando. Los frentes fros se mueven ms rpidamente quelos calientes, y sus superficies frontales tienen pendientes que varan entre 1: 50 y 1:150, es decir conmayor pendiente que los anteriores. En consecuencia, el aire clido se eleva mucho ms rpidamenteen este tipo de frentes, y las intensidades de la precipitacin son por lo general mucho mayores,frecuentemente de tipo tormentoso.Precipitacin ConvectivaEste tipo de precipitacin tiene su origen en la inestabilidad de una masa de aire ms caliente que lascircundantes. Estas diferencias de temperatura pueden ser el resultado de calentamientos diferencialesen superficie o en la parte superior de la capa de aire.As, la masa de aire ms liviana por su mayor temperatura, asciende y supera el nivel de equilibriodebido a la velocidad vertical adquirida, formndose la caracterstica nubosidad de tipo cumuliforme,origen de las precipitaciones en forma de chubascos o tormentas, generalmente de tipo puntual.Precipitacin OrogrficaSe denomina as a la precipitacin que tiene origen en el ascenso de la masa de aire forzado por unabarrera montaosa. Se presentan en forma de lluvia o nieve, siendo muy irregulares en importancia ylocalizacin. A veces, en casos de masas inestables, el efecto orogrfico no supone ms que elmecanismo de disparo de la inestabilidad convectiva.La precipitacin es mayor a barlovento, diminuyendo rpidamente a sotavento. En las cadenasmontaosas importantes, el mximo de precipitacin se produce antes de la divisoria. En cambio, conmenores altitudes, el mximo se produce pasada sta, debido a que el aire contina el ascenso.5.a.3.ii.Por la Forma en que CaePor la forma en que cae (tipos de hidrometeoros), se pueden distinguir diversos tipos de precipitacin,entre los cuales los de mayor inters son:

Unidad 55-4 Universidad Nacional de CuyoFacultad de IngenieraCtedra: Hidrologa I LluviaPrecipitacin atmosfrica de gotas de agua en estado liquido. La mayor parte de ellas tiene,generalmente, un dimetro igual o mayor que medio milmetro, y caen, en el aire en calma, con unavelocidad superior a los dos metros por segundo.Segn sus intensidades pueden distinguirse:9Ligerapara tasas de cada de hasta 2,5 mm/h9Moderadadesde 2,5 hasta 7,5 mm/h9Fuertepor encima de 7,5 mm/hLloviznaPrecipitacin anloga a la lluvia, pero de gotas de dimetro inferior al medio milmetro, uniformementedispersas, muy numerosas y que aparentemente flotan en el aire. Su procedencia son estratos bajos,algunas veces tanto que constituyen niebla.Si la cantidad de agua recogida por hora es mayor de un milmetro de altura (es decir, un litro por metrocuadrado), se considere lluvia.Chaparrn o AguaceroSon precipitaciones de agua lquida o slida, de extraordinaria intensidad, que comienzan y acabanbruscamente, con duracin relativamente corta; o bien, varan violenta y rpidamente de intensidad ycoinciden con la alternancia brusca de cielo encapotado y amenazador, con claros de cielo azul, o denubes muy oscuras con otras muy claras.NievePrecipitacin atmosfrica formada por agrupaciones cristalinas de hielo en estrellas hexagonales,ramificadas y con frecuencia mezcladas con cristales simples; algunas veces los conglomerados formanlos copos de nieve, que pueden llegar a tener varios centmetros de dimetro, y que se producencuando, por ser la temperatura del aire superior a -10C, se sueldan los cristales con una pelcula deagua lquida que los envuelve.La densidad de la nieve fresca vara grandemente; por lo general se requieren de 125 a 500 mm denieve pera formar 25 mm de agua lquida.A menudo se supone pare la nieve una densidad promedio de 0,1 g/m.Agua NievePrecipitacin de nieve en fusin, mientras cae, sola o con lluvia.NevizaNieve en forma granular y compacte que se produce por cambio de temperatura, formando el estado detransicin al hielo glaciar.RocoGotas de agua debidas a la condensacin directa del vapor contenido en el aire adyacente a superficiesenfriadas por radiacin nocturna.EscarcheCristales diminutos de hielo, en forma de escamas o agujas que se forman por condensacin del vaporde agua existente en el aire, que pasa directamente al estado slido sobre las superficies muy enfriadasdurante la noche. Su origen puede ser tambin el congelamiento de agua superenfriada quepreviamente se ha depositado sobre la superficie en forma de lluvia o llovizna. Su densidad puede llegara ser de 0,8 a 0,9 g/m.

Unidad 55-5 Universidad Nacional de CuyoFacultad de IngenieraCtedra: Hidrologa I GranizoPrecipitacin de granos de hielo traslcidos, que se produce por nubes convectivas, generalmente detipo cumulonimbos. Si bien por lo general los granos son de forma esfrica, pueden serlo tambincnicos o irregulares. Estn constituidos por un ncleo de granizo blando, envuelto por una fina capa dehielo que les da aspecto cristalino.Su densidad es del orden de 0,8 g/m y su dimetro vara entre 5 y 50 mm e incluso superiores.5.a.4. UNIDADESLa precipitacin se mide por la altura que el agua cada alcanzara sobre una superficie plana yhorizontal, en la que no existieran prdidas por infiltracin y evaporacin; tal altura se expresa enmilmetros y las mediciones se llevan a una aproximacin de los dcimos de mm.Para los estudios de irrigacin y desages es necesario tener presente que una lluvia de:/111/ ham10mm13Como para el caso de la lluvia, la cantidad de nieve o de granizo se expresa por la altura de la capa deagua que formar sobre el suelo una vez fundida.En las estadsticas meteorolgicas es frecuente agrupar, sin distinguir, el agua recogida en forma delluvia, nieve y granizo (salvo en estaciones nivomtricas). En tal caso se le da el nombre genrico deprecipitacin.5.a.5. MEDIDA DE LAS PRECIPITACINES5.a.5.i.Dificultades de MedicinLa medicin correcta de la altura de agua precipitada, segn fue definida en el apartado anterior, noresulta tan simple como pudiera parecer a primera vista, como consecuencia de las siguientes razonesprincipales:a)Cualquiera sea el dispositivo ideado para la medicin, su sola presencia origina una perturbacinaerodinmica que altera a su alrededor el campo de las precipitaciones, creando en suvecindad inmediata torbellinos que pueden afectar la cantidad de lluvia captada. Resulta puesesencial medir las precipitaciones con aparatos determinados, instalados y accionados segnmtodos estrictamente normalizados, a fin de obtener resultados que sean comparables, tantocomo sea posible.b)La presencia de viento, que puede acompaar a las precipitaciones e incidir (a vecesnotoriamente) sobre la cantidad de agua realmente captada.c)La muestra que se obtiene para efectuar la medicin es siempre extraordinariamente pequeaen relacin al conjunto de la lluvia, que abarca siempre una zona en extremo extensacomparada con la seccin del instrumento de medicin, y que en ocasiones se distribuyeheterogneamente en tal zona.5.a.5.ii. PluvimetrosEl pluvimetro es un instrumento concebido para medir la altura de agua precipitada, en la hiptesis dedistribucin homognea horizontal y sin efecto de evaporacin.El SHN tiene oficializados dos tipos de pluvimetros, de los cuales el que se halla en uso en laactualidad es el denominado Tipo B, el cual est compuesto de tres secciones principales, a saber(Figura 29):9La seccin superior (a), que es la receptora, tiene una boca circular de 200 cm (16 cm dedimetro), formada por un aro de bronce reforzado, con su arista superior afilada y achaflanadaa 45 con la cara inclinada hacia afuera. En su interior tiene un embudo con orificio para la salidadel agua, estando el borde superior de dicho embudo soldado a las paredes del pluvimetro, a

Unidad 55-6 Universidad Nacional de CuyoFacultad de IngenieraCtedra: Hidrologa I 10 cm por debajo de la boca, a fin que las gotas que caigan sobre el mismo no puedan volver alexterior por rebote.9La seccin inferior b) destinada a retencin, cuenta con una capacidad de 7.663,5 cm, lo cualpermite almacenar el agua de una lluvia de 390 mm.La seccin (a) se acopla a la (b), formando un conjunto cilndrico de 45,5 cm de altura.9En el interior de la seccin (b) se halla colocado el recipiente (c), denominado colector, que sirvepara trasvasar a la probeta el agua recogida a fin de efectuar su medicin. Este colector tiene12,5 centmetros de dimetro y 24 cm de altura, lo que equivale a una capacidad pararecoleccin directa de hasta 147,2 mm de lluvia. Al rebalsar, el sobrante de agua queda retenidoen el depsito (b).El pluvimetro se coloca sobre un soporte de planchuela por donde se lo fija a un poste, con undispositivo para asegurarlo mediante un candado.9El equipamiento de un pluvimetro se completa con dos probetas de medicin, de las siguientescaractersticas:Una probeta de capacidad equivalente a 10 mm de precipitacin, cuyo dimetro interior es de 40mm y que se halla graduada en mm y dcimos de mm. Teniendo en cuenta que el dimetro de laboca del pluvimetro es de 16 cm, su relacin con la superficie de la seccin transversal de laprobeta, llamada coeficiente de ampliacin, es igual a 16.Una probeta con capacidad de 50 mm de lluvia, graduada en milmetros enteros y mediomilmetros, cuyo dimetro es de 8 cm, con lo que su coeficiente de ampliacin es 4.Ambas probetas tienen fondo semiesfrico con el objeto de obtener una mayor ampliacin de escala delectura para pequeas cantidades de lluvia.Figura 29. Pluvimetro Tipo B Instalacin y Cuidado del PluvimetroLa instalacin del pluvimetro debe ser objeto del mayor cuidado para evitar errores en la obtencin delos datos. Las condiciones necesarias para ello son:a)La boca del pluvimetro debe estar a una altura del suelo de 1,50 m.b)El pluvimetro debe ir colocado sobre un poste vertical fijado de forma tal que se impida todomovimiento y de manera que la cabeza del poste (achaflanada tambin a 45 hacia afuera), seencuentre 15 cm por debajo de la boca del pluvimetro, la que a su vez debe estarperfectamente horizontal.

Unidad 55-7 Universidad Nacional de CuyoFacultad de IngenieraCtedra: Hidrologa I c)El pluvimetro debe colocarse alejado de cualquier obstculo (rboles, paredes, tapiales, etc.)para que los mismos no obstaculicen la entrada de lluvia. De existir aqullos en lasproximidades, el instrumento de medicin debe estar siempre a una distancia horizontal por lomenos cudruple respecto a la altura de los obstculos vecinos.d)En caso de que no haya jardn o lugar abierto sin obstculos para colocar el pluvimetro en lascondiciones descriptas y sea necesario colocarlo sobre un edificio, casilla, etc., debe estarsiempre afirmado a un poste, de manera que la boca del pluvimetro sobrepase en un metro laparte ms alta del techo en que se lo coloca (o sus parapetos, cumbreras, etc.).e)Se debe cuidar siempre que en el interior del pluvimetro o en el embudo no haya hojas secas uotros objetos que puedan alterar la medicin exacta de la lluvia.Figura 30. Instalacin de Pluvimetro Modo de Efectuar la MedicinEl procedimiento para efectuar la medicin de lluvia cada es el siguiente:9Se saca la parte superior o receptora (a).9Se retira el colector (c) colocado en el interior de la parte (b) y se lo sustituye por el de repuesto,volviendo a colocar en su lugar la parte receptora.9Se vierte el agua en alguna de las dos probetas que integran el equipo del pluvimetro y se leela graduacin hasta donde llega el agua.Si la cantidad de lluvia fuese mayor que la capacidad graduada de la probeta, la operacin de llenadose repite tantas veces como sea necesario, sumando los parciales para obtener el total precipitado. Enzonas de lluvias intensas se emplea directamente la probeta mayor para evitar demasiadas descargas.Cuando la cantidad de agua precipitada haya rebasado la capacidad del colector (c) y una parte se hadepositado en el recipiente de retencin (b), se mide primero el agua contenida en el colector y luego setrasvasa al mismo y se mide el agua depositada en el recipiente de retencin.Si una lluvia fuera de magnitud tal que hiciera temer sobre la suficiencia de le capacidad del recipientede retencin del pluvimetro para almacenar el agua cada en 24 horas, se debe efectuar unaobservacin intermedia, que se sumare a la realizada a la hora reglamentaria.Hora de Observacin y Da PluviomtricoEn nuestro pas las observaciones de lluvia se realizan a las 9:00 horas, designndose por dapluviomtrico al perodo comprendido entre dos observaciones consecutivas.5.a.5.iii. PluvigrafosPara obtener registros continuos de las precipitaciones y poder dibujar las curvas de masa de lasmismas (ver 5.b.2.i) y determinar las intensidades de lluvia producidas en intervalos de tiempo

Unidad 55-8 Universidad Nacional de CuyoFacultad de IngenieraCtedra: Hidrologa I predeterminados, se recurre al empleo del pluvigrafo, que consiste bsicamente en un pluvimetro queincluye un dispositivo de registro cronolgico de las alturas de agua precipitadas, o de envo de lainformacin correspondiente a pequeos intervalos de tiempo a un centro computarizado dealmacenamiento de datos.Pluvigrafo de BalanzaConsiste en un instrumento que permite recoger y registrar una cantidad representativa de lluvia, nievefundida o granizo. Para ello el agua se colecta en un recipiente similar al pluvimetro cuyo peso accioneun mecanismo acoplado al dispositivo registrador.Pluvigrafo de FlotadorFigura 31. Pluvigrafo de FlotadorEn este pluvigrafo la lluvia, captada por una boca de seccin normalizada igual e la del pluvimetro(A), cae dentro de un recipiente que contiene un flotador (G). A medida que el nivel del agua en eldepsito sube, lo hace tambin el flotador, el que se halla vinculado al sistema registrador (T).La capacidad del recipiente es igual al volumen de agua correspondiente a 10 mm de lluvia, de modoque al llenarse se accione un sifn que desagota el recipiente a un depsito (S) y el flotante retorna a suposicin inicial, para luego volver a subir si la lluvia contina.Cuando los registros se trazan en fajas sobre un tambor giratorio, presentan le caracterstica que cadavez que se produce un vaciado, la curva del pluviograma baja desde el borde superior al inferior de lafaja, lo que debe tenerse presente al calcular los totales de precipitacin y dibujar la curva de masa.Pluvigrafo a Cubeta BasculanteEste tipo de pluvigrafo cuenta, bajo la boca del embudo, con un compartimiento en el que hay doscubetas, una de las cuales recibe el agua precipitada y al llenarse, se produce un desequilibrio que hace

Unidad 55-9 Universidad Nacional de CuyoFacultad de IngenieraCtedra: Hidrologa I que la cubeta vuelque la cantidad de agua que contiene (equivalente a 0,1; 0,2 0,5 mm de lluvia segnlos modelos), moviendo a la segunda cubeta al lugar de recoleccin del agua. En ese momento seacciona un circuito elctrico que marca o produce el registro correspondiente.En otros modelos (Figura 32), al producirse la descarga, una rueda dentada gira el espacio de un dientey provoca un movimiento que registra un trazo vertical sobre la faja, igual a la sensibilidad. Mientras elotro cangiln se llena, la pluma inscribe un trazo horizontal de longitud proporcional al tiempo que tardaen llenarse. En la faja se registra as un diagrama escalonado en ascenso hasta que se alcanza la alturamxima de aqulla, y de continuar la precipitacin, el diagrama se invierte (descendiendo) hasta elborde inferior, y as sucesivamente.Figura 32. Pluvigrafo a Cubeta Basculante 5.a.5.iv. Red PluviomtricaLos usos para los cuales se deba utilizar la informacin sobre la precipitacin son los que determinan ladensidad de una red. Para el estudio de grandes tormentas o para determinar los promedios deextensas reas de llanura, debera ser suficiente una red de estaciones relativamente dispersa.En cambio, se requiere una red bastante densa para determinar el patrn de lluvias de intensastormentas de tipo convectivo, que presentan fuertes variaciones en la magnitud de las precipitacionesen distancias relativamente cortas (del orden de un par de kilmetros).La probabilidad de que el centro de una tormenta quede registrado por un pluvimetro ser funcin de ladensidad de la red.En funcin de lo anterior, la Organizacin Meteorolgica Mundial recomienda para propsitoshidrometeorolgicos generales, las siguientes densidades mnimas:9Para regiones de llanura en zonas tropicales, mediterrneas o templadas: 1 estacin cada 600 a900 km9Para regiones montaosas en zonas tropicales, mediterrneas o templadas: 1 estacin cada 100a 250 km9Para regiones montaosas pequeas con precipitacin irregular: 1 estacin cada 25 km9Para zonas ridas y zonas polares: 1 estacin cada 1.500 a 10.000 kmRed Telemtrica del Gran MendozaLa zona del piedemonte que ubica al oeste del Gran Mendoza cuenta desde 1982, con una red demedicin, transmisin telemtrica de datos y registro de eventos meteorolgicos (con nfasis enprecipitaciones), operada por el Centro Regional Andino, la que primordialmente cumple funciones dealerta de eventos aluvionales y sirve de base a estudios de determinacin de tormentas de proyecto.

Unidad 55-10 Universidad Nacional de CuyoFacultad de IngenieraCtedra: Hidrologa I Con un total de 25 estaciones en un rea de 600 km, cumple las normas de la OMM de una estacincada 25 km. El sector cubierto limita con la precordillera al oeste, el Ro Mendoza al sur, el reaurbanizada al este y la divisoria de las Cuencas San Isidro y Colector Las Heras al norte.El modo de transmisin de las estaciones remotas es de autotransmisin por evento, es decir que laestacin enva una seal cada vez que se acumula 1 mm de lluvia, adems de una de supervivenciacada 12 horas, cuando no llueve.De esta forma la informacin llega a la central, donde se la recibe y procesa en forma computarizada,en el instante en que se produce el fenmeno, lo que permite contar con los registros en tiempo real.5.a.5.v.Observaciones de Precipitacin con RadarUn radar transmite un pulso de energa electromagntica como un haz en una direccin predeterminadapor medio de una antena mvil. El ancho y la forma del haz se determinan por el tamao y laconfiguracin de la antena. La onda irradiada, que viaja a la velocidad de la luz, es reflejadaparcialmente por las nubes y por las partculas de precipitacin y regresa al radar, donde es recibida porla misma antena.Se puede detectar as la presencia de precipitacin dentro de un alcance determinado por ciertosparmetros del sistema, por la medida y nmero de gotas por unidad de volumen y por el efecto decurvatura de la tierra. En la prctica, particularmente en latitudes templadas, tal alcance no es superior a250 km.Con el empleo de un equipo de procesamiento de datos es posible estimar la precipitacin sobre unrea determinada en tiempo real y con una exactitud comparable con los datos medios obtenidos apartir de una red de pluvimetros convencionales. An en reas montaosas bajo condiciones idealeses posible una aproximacin del orden del 15% en totales horarios sobre pequeas subcuencas.El uso del radar es de inapreciable valor en la deteccin de tormentas convectivas, a los fines de laimplementacin de alertas hidrolgicos, en forma asociada a la red telemtrica terrestre, permitiendoestablecer la presencia, localizacin y extensin de los ncleos de tormenta, probable intensidad de laprecipitacin que pueden producir, como asimismo la direccin y velocidad de su desplazamiento.5.a.5.vi.Estimacin de Precipitaciones Mediante Informacin SatelitalLos estudios de balance hdrico en una escala global requieren de informacin sobre precipitacin enreas donde las redes de pluvimetros son inadecuadas o inexistentes, como por ejemplo los ocanos.Dado que los satlites no pueden medir las lluvias en forma directa, pueden realizarse para tales finesestimaciones aproximadas de la cantidad de agua cada por medio de la aplicacin de un coeficiente deprecipitacin, funcin de la cantidad, tipo y espesor de las nubes observadas o deducidas a travs delas imgenes satelitales y la precipitacin probable e intensidad asociada a cada tipo de nube,parmetros que deben determinarse en base a datos tomados sobre la superficie de la tierra.Pueden estimarse as cantidades de lluvia para perodos de un mes o mayores.5.a.6. VARIACIONES DE LA PRECIPITACION5.a.6.i. Variaciones GeogrficasEn general la precipitacin es mayor cerca del ecuador y disminuye al aumentar la latitud. Sin embargo,la irregularidad y orientacin de las isoyetas en los mapas de precipitacin media anual del mundo,indican que su distribucin geogrfica depende de factores ms relevantes que la referida distancia alecuador.La fuente principal de humedad para la precipitacin es la evaporacin a partir de las superficies de lasgrandes masas de agua. Por lo tanto la precipitacin tiende a ser mayor cerca de las costas, salvodistorsiones debidas a factores orogrficos.Puesto que el ascenso de las masas de aire constituye el factor ms importante para casi todos lostipos de precipitacin, las cantidades y las frecuencias son por lo general mayores en el lado debarlovento de las barreras montaosas.

Unidad 55-11 Universidad Nacional de CuyoFacultad de IngenieraCtedra: Hidrologa I Por el contrario, y puesto que el movimiento hacia abajo del aire produce una disminucin de lahumedad relativa, el lado de sotavento de las barreras experimenta por lo general una precipitacinrelativamente baja.Se han desarrollado por parte de diversos investigadores expresiones que relacionan la precipitacincon la altitud, con la proximidad al mar y con otros factores, con conclusiones diferentes y sin que talesexpresiones sean de aplicacin generalizada.5.a.6.ii.Variaciones en el TiempoAunque algunas fracciones del registro de precipitaciones que se consideren aisladamente, puedansugerir un aumento o una disminucin temporal de sus magnitudes, parece existir una tendencia aregresar hacia la media al considerar largas series de datos, de modo que en ellas los perodosextraordinariamente hmedos tienden a ser balanceados por los perodos secos.La irregularidad de estas fluctuaciones ha sido asiduamente investigada. An cuando se han estudiadoms de 100 ciclos aparentes, que van desde perodos de 1 a 744 aos, y la bibliografa especializadaregistra numerosos esfuerzos para detectar estas variaciones, con excepcin de los cambios diurnos yestacionales, no se han podido demostrar concluyentemente ciclos persistentes y regulares, de algunamagnitud apreciable.Para tratar de establecer la existencia de tales ciclos, se deberan graficar los aos sucesivos enabscisas y las alturas de precipitacin de cada ao en ordenadas, dibujando la curva cronolgicaresultante, de cuyo anlisis podr surgir o no un determinado grado de ciclicidad en la distribucin conque se presenten las precipitaciones.En caso positivo surgir la duracin de tales ciclos y las caractersticas de la distribucin, magnitud ytiempos de repeticin de los perodos ms hmedos y ms secos.A pesar que la existencia de tales ciclos y sus eventuales caractersticas sigue siendo materia dediscusin, resulta cierto que la precipitacin de cada ao es un fenmeno aleatorio, sobre el cual noexisten tendencias que orienten hacia un pronstico de la magnitud concreta que alcanzar la misma enun futuro inmediato, variando notoriamente la distribucin anual y estacional, tanto en intensidad comoen el tipo de las precipitaciones caractersticas, an considerando regiones relativamente cercanasdentro de un mismo pas o comarca geogrfica.Estas variaciones son de gran importancia en la caracterizacin del clima de la regin. Adems, laprecipitacin en una determinada poca puede o no ser til a la agricultura, segn la correspondenciade los perodos en que aqulla se produzca y el ciclo vegetativo de los cultivos.5.a.6.iii. Precipitaciones MximasOtros eventos cuyo estudio reviste gran inters en ingeniera hidrolgica lo constituyen lasprecipitaciones de gran magnitud en una regin dada, tanto en lo que hace a la o las pocas en quepuedan producirse, como las extensiones que abarquen, por las crecidas que pueden generar en loscursos hdricos que alimentan o que sirven de desage a las aguas derivadas de los escurrimientossuperficiales.A simple ttulo ilustrativo, una resea de las mximas precipitaciones puntuales registradas en elmundo, consigna los siguientes valores, en funcin de su duracin:9En un minuto38 mmBarot (Guadalupe)26/11/19709En 8 minutos126 mmFssen (Baviera)25/05/19209En 15 minutos198 mmPlumb Point (Jamaica)12/05/19169En 12 horas1.340 mmBelovue (Reunin)28/02/19649En 24 horas1.870 mmCilaos (Runion)15/03/19529En 1 mes9.300 mmCherrapunji (India)julio de 19819En 1 ao26.461 mmCherrapunji (India)entre agosto de 1860 y julio de 1861

Unidad 55-12 Universidad Nacional de CuyoFacultad de IngenieraCtedra: Hidrologa I En estaciones del Gran Mendoza se pueden destacar como registros notables:9En 5 minutos19 mm14/02/19909En 10 minutos32 mm04/02/19929En 15 minutos39 mm04/02/19929En 30 minutos50 mm12/02/19909En 70 minutos89 mm31/12/1959TEMA 5.b:ANALISIS DE DATOS DE LLUVIA5.b.1. VALORES MEDIOS CARACTERSTICOSEl conjunto de datos que en general se recopilan mensualmente en las estaciones meteorolgicas,relativos a lluvias, corresponden a:9Precipitacin total mensual en cada pluvimetro9Precipitacin para un intervalo de 24 horas en cada pluvimetro9Precipitacin mxima mensual en 24 horas en cada pluvimetro9Nmero de das de lluvia, nieve o granizo, durante el mes, en cada estacin9Bandas con las inscripciones de los pluvigrafos o registros equivalentes computarizadosCon el transcurso del tiempo, todo este conjunto de informacin alcanzara un volumen realmente pocomanejable. Resulta necesario en consecuencia acudir a procedimientos estadsticos normalizados queracionalicen la presentacin, sintetizando el mximo de informacin en unos pocos parmetros (valoresmedios, dispersin respecto a ellos, configuracin de la curva de observaciones, etc.).5.b.1.i.Mdulo Pluviomtrico Anual MedioSe denomina Mdulo Pluviomtrico Anual Medio a la media aritmtica de la lluvia anual, durante unaserie de aos, cuyos extremos deben consignarse conjuntamente con el valor del mdulo pluviomtrico,a fin de dejar caracterizado el perodo del cual aqul es representativo.Cuando las series disponibles sean de pocos aos (menos de 30), el Mdulo Pluviomtrico Anual Mediodebe tomarse con mucha precaucin, pues en el conjunto es posible que predominen aos secos, o porel contrario aos hmedos.Para definir si un ao (o perodo) es seco, medio o hmedo, no es suficiente una simple apreciacincualitativa, resultando necesario un ndice que permita caracterizar el fenmeno.Se define al efecto como ndice de Humedad a la lluvia total registrada en un ao determinado, divididapor el Mdulo Pluviomtrico Anual Medio. As, en primera instancia, se define un ao seco/hmedo,cuando su ndice de humedad sea inferior o superior a 1, respectivamente.Sin embargo, resulta necesario precisar este modo de clasificacin, porque seguramente habr aosms secos (o hmedos) que otros. Para ello se calcula la ley de distribucin de las precipitacionesanuales y usualmente se consideran los tipos ao muy seco/seco/normal/hmedo/muy hmedo segnestn, respectivamente, en los siguientes intervalos de probabilidad:Cuadro 9: Tipo de Ao segn las Precipitacionesmuy secoseconormalhmedomuyhmedo 10 15 50 15 10para una ley de distribucinnormal 0 a 15%15 a 35%35 a 65%65 a 85%85 a 100%para una distribucin deprecipitaciones clasificadas,con los valores ordenados demenor a mayor.

Unidad 55-13 Universidad Nacional de CuyoFacultad de IngenieraCtedra: Hidrologa I 5.b.1.ii.Lluvia Media MensualCon el mismo criterio anterior, pueden calcularse las medias de las precipitaciones producidas en uncierto mes, durante la misma serie de aos. Este valor es la lluvia media mensual. La suma de laslluvias medias mensuales de todos los meses del ao deber ser igual al mdulo pluviomtrico anualmedio. Se obtiene as una distribucin de ese total medio a lo largo del ao.Para representar el rgimen de lluvias en una estacin meteorolgica, es usual establecer el diagrama(preferentemente escalonado) que represente las alturas de lluvia mensuales, para cada uno de los 12meses del ao.Se da forma as a un ao medio ficticio, donde la lluvia de cada mes es el promedio de los totalesmensuales registrados para dicho mes en el curso de los n aos del perodo de observacin.Puede resultar muy representativo graficar en un nico diagrama, conjuntamente con los valores de lospromedios mensuales, los valores extremos (mximo y mnimo) producidos en el perodo de n aosconsiderado.Otra forma de poner en evidencia la distribucin relativa de las lluvias mensuales y facilitar lacomparacin de una estacin a otra, es la de calcular los coeficientes pluviomtricos mensuales, queson las relaciones (en %) entre la lluvia media mensual del mes considerado y una precipitacinmensual ficticia, igual a 1/12 del mdulo pluviomtrico anual.5.b.1.iii. Lluvia DiariaTal como se refiriera en el apartado 5.a.5.ii, cuando la estacin cuenta con un pluvimetro ordinario,generalmente se hace una sola medida diaria. En las redes nacionales, esta medicin se efecta a lamisma hora todos los das (las 9:00 horas en nuestro pas), a fin de homogeneizar los resultados.De esta forma el valor que queda registrado para un da determinado es el que corresponde a laprecipitacin recogida en el pluvimetro desde las 9 horas del da anterior hasta las 9 horas de ese da.Conviene tener presente esta circunstancia, especialmente al comparar las medidas pluviomtricas asobtenidas con registros pluviogrficos.Si resulta necesario conocer detalladamente la distribucin de esa precipitacin a lo largo del da (datoimprescindible, por ejemplo, para el anlisis de tormentas intensas de corta duracin), es necesarioinstalar un pluvigrafo, cuya banda o registro constituye una curva diaria acumulada, de la cual sededuce, no slo el total de lluvia recogida, sino las cantidades recibidas en intervalos de tiempo tanpequeos como se quiera (hasta del orden de los minutos), es decir la intensidad de la lluvia, la que seexpresa referida a mm/h, a fin de homogeneizar su interpretacin. Si el intervalo fuese infinitsimo setendra la intensidad instantnea.5.b.1.iv.Irregularidad de las PrecipitacionesSi en la curva de precipitaciones anuales clasificadas se consideran los valores de las precipitacionesen los que las probabilidades de aparicin son 10% y 90% (valores que se designarn por9010HyHrespectivamente), se denomina ndice de Irregularidad Intrnseca Anual de las precipitaciones en laestacin considerada (extensivo a la regin de la cual sea representativa), a la relacin:/112/ m1090HHH*21Isiendo:mHMdulo Pluviomtrico Anual MedioEn ciertas regiones de la Tierra, las lluvias en el curso de aos sucesivos varan poco alrededor de suvalor medio; en tal caso la pluviosidad ser llamada regular y el ndice I ser dbil, del orden 0,2.En otras regiones, por el contrario, las precipitaciones anuales son ms dispersas y el ndice puedealcanzar valores de 0,7 a 0,8.

Unidad 55-14 Universidad Nacional de CuyoFacultad de IngenieraCtedra: Hidrologa I 5.b.2. CURVAS CARACTERISTICAS5.b.2.i.Curva de MasaSe la define como la curva de precipitacin acumulada en un determinado perodo, representada en unsistema de ejes en que se grafican los valores del tiempo (usualmente horas) en abscisas y deprecipitacin acumulada (mm) en ordenadas.Este tipo de curvas es empleado generalmente para representar las caractersticas de las tormentasconsideradas en forma individual, obtenindose los valores pertinentes en base a los registros de lospluvigrafos.Figura 33. Curva de Maza 024681012141618202224262830320102030405060708090100Tiempo [ min ]Precipitacin[ mm]La observacin de la curva de masa indica claramente la intensidad y la variacin en el tiempo de lalluvia durante el transcurso de la tormenta, ya que la pendiente de aqulla en cualquier punto esequivalente a la intensidad de la precipitacin; adems, los tramos en que la curva de masa se hacehorizontal indican perodos sin lluvia.La pendiente de la recta trazada entre los puntos extremos de la curva de masa, permite obtener laintensidad media de la precipitacin producida por la tormenta, en el intervalo de tiempocorrespondiente a su duracin.Las curvas de masa de las lluvias producidas, constituyen la informacin ms deseable a tener en cadaestacin de la cuenca o zona bajo anlisis; sin embargo para su obtencin se requieren necesariamenteregistros de pluvigrafos.Figura 34. Curva de Maza Reconstruida para Pluvimetro 024681012141618202224262830320102030405060708090100Tiempo [ min ]Precipitacin[ mm]

Pluvigrafo AsumidaparaPluvimetro

Unidad 55-15 Universidad Nacional de CuyoFacultad de IngenieraCtedra: Hidrologa I Cuando, como suele ser frecuente, se cuenta con un cierto nmero de registros pluviomtricos, quecorresponden slo a la cantidad total de lluvia precipitada en un perodo determinado, una tcnicaaceptable para reconstruir la curva de masa de tales estaciones, es la de adoptar la misma distribucinregistrada en un pluvigrafo ubicado en la zona, supuesta homognea en lo relativo a las caractersticasde las precipitaciones. Para ello se afectan todas las ordenadas de la curva de masa disponible, por larelacin existente entre las precipitaciones totales registradas en ambas estaciones en el perodoconsiderado.5.b.2.ii. YetogramasSe denomina yetograma (o hietograma o pluviograma) a la grfica que representa en un sistema tiempo(horas o minutos) en abscisas e intensidades de precipitacin (mm/h) en ordenadas, la cantidad deprecipitacin producida durante una tormenta dada.Figura 35. Yetograma 0510152025303540455012345678910111213141516171819Tiempo [ min ]Intensidad[mm/h]0ttSi bien la configuracin real de un yetograma tiende a una forma acampanada, a los fines de suutilizacin prctica, se considera la precipitacin constante (tomando el valor medio correspondiente)para intervalos de tiempo preestablecidos, de duracin menor a la total del aguacero, por lo que losyetogramas adquieren una configuracin escalonada. Los valores para su construccin se obtienen apartir de los registros pluviogrficos.5.b.2.iii.Curvas de Intensidad y Duracin (ID)Figura 36. Curva I-D 02040608010012014016005101520253035404550556065707580859095Tiempo [ min ]Intensidad[ mm/h]

Unidad 55-16 Universidad Nacional de CuyoFacultad de IngenieraCtedra: Hidrologa I A medida que se reduce el intervalo de tiempo, la intensidad mxima expresada en unidad constante(por ejemplo mm/h) va creciendo. Esto es evidente para una misma tormenta y aplicable a una serie deellas registradas por un pluvigrafo en una misma estacin. La forma de una curva ID se muestra en laFigura 36.5.b.2.iv.Curvas de Intensidad, Duracin y Frecuencia (IDF)Cuando en una estacin se dispone de una larga serie de aos de registros, que incluyen tormentas dediversa magnitud, se pueden trazar curvas intensidad/duracin para distintas frecuencias, dando lugar alas curvas conocidas como IDF, de fundamental aplicacin en ingeniera hidrolgica.Por lo general se las grafica como una familia de curvas correspondientes a diversos tiempos derecurrencia, referidas a un sistema de ejes que representa los tiempos en abscisas y las intensidadesde precipitacin, en mm/h, en ordenadas (Figura 37).En ocasiones se opta, para su representacin, en asignar los tiempos a la familia de curvas, llevandolos tiempos de recurrencia sobre el eje de las x (Figura 38).La tcnica de las curvas de IDF, aunque antigua, resulta sumamente til para realizar anlisis puntualesen estaciones que cuentan con registros pluviogrficos de buena longitud, siendo de gran aplicacin enel dimensionado de obras hidrulicas que requieren contar con datos de este tipo.El empleo de las curvas de IDF permite asimismo generalizar sus resultados mediante la combinacinde sus valores con el anlisis de planos de isoyetas de las tormentas registradas en una cuenca oregin.Figura 37. Curva I-D-F Tormenta de Proyecto Mendoza 02040608010012014016018020022024026028030032034005101520253035404550556065Tiempo [ min ]Intensidad[mm/h] TR=5 TR=10 TR=25 TR=100Los pasos a seguir para la construccin de las curvas de IDF para una estacin dada son los siguientes:a)Se seleccionan todas las precipitaciones intensas producidas durante los aos del perodo deque se disponen registros.

Unidad 55-17 Universidad Nacional de CuyoFacultad de IngenieraCtedra: Hidrologa I b)Se debe conocer, para cada una de ellas, las horas de iniciacin, la de finalizacin, y su curva demasa.c)Un anlisis de las intensidades y duracin de las tormentas registradas, permitir determinar laduracin tipo o caracterstica de las precipitaciones intensas de la regin. (Para las tormentasregistradas en el rea del Gran Mendoza, la duracin caracterstica, que luego se adopta comoduracin de las tormentas de proyecto para eventos de magnitud, es del orden de una hora).Figura 38. Curva I-F-D 03060901201501802102402700102030405060708090100110120130140150160170180190200Tiempo Recurrencia [ Aos ]Intensidad[ mm/h] 15 min 30 min 45 min 60 mind)A partir de la curva de masa de cada una de las tormentas registradas segn el paso a), sedetermina la precipitacin mxima (en mm), producida en intervalos crecientes de tiempo, cuyasmagnitudes se determinan en funcin de la duracin caracterstica.Por ejemplo, para la duracin referida en el punto b), pueden adoptarse como perodos deduracin creciente, 5, 10, 20, 30, 60, 90, etc. Para homogeneizar los clculos se lleva luego cadauno de estos valores a mm/h.Se obtienen as, para cada evento, las intensidadescorrespondientes a perodos de duracin creciente.e)Se agrupan luego las intensidades expresadas en mm/h resultantes de la consideracin detodas las tormentas, por separado para cada uno de los perodos definidos de duracincreciente, obtenindose as, en un cuadro comparativo, para cada duracin, la serie de valoresregistrados de intensidades de precipitacin.Independizando estos valores del ao de ocurrencia de la tormenta, se obtienen para cadaduracin, series parciales de lluvias mximas, en mm/h, que se ordenan luego en formadecreciente.f)Sobre cada una de las series as conformadas, se aplica una ley probabilstica de distribucin devalores extremo, que permite determinar los valores correspondientes a perodos de recurrenciapreestablecidos (200, 100, 50 aos).g)En funcin de los tiempos correspondientes a los perodos de duracin creciente (t), de lostiempos de recurrencia adoptados (Tr) y las intensidades horarias obtenidas por clculo segn elpaso e), se pueden trazar las representaciones de IDF.

Unidad 55-18 Universidad Nacional de CuyoFacultad de IngenieraCtedra: Hidrologa I Las curvas IDF pueden regionalizarse para su aplicacin a una zona abarcada por una cuenca oconjunto de cuencas, en la que, si aqulla es pluviomtricamente homognea, se presentarn curvasIDF de similares caractersticas en las distintas estaciones que ubiquen en la misma. En tal caso podrconstruirse una grfica promedio representativa de la regin.5.b.3. ESTIMACION DE VALORES DE LAS VARIABLES PLUVIOMETRICASPara el estudio hidrolgico de una determinada extensin superficial de terreno, es preciso estimar, apartir de los datos (ms o menos dispares) obtenidos en los puntos de observacin de que se dispone,valores que sean aplicables a la zona considerada en su conjunto.Este es el caso que ms frecuentemente se presenta en la prctica, y todo lo que a continuacin seexpone para lluvias, es aplicable por analoga a las dems variables meteorolgicas.El primer paso es reunir los datos bsicos meteorolgicos y completar las series hacindolashomogneas en tamao y calidad por medio de procedimientos estadsticos.La hiptesis bsica es considerar aplicable el registro obtenido en un punto a toda un rea ms o menosextensa segn la densidad espacial de la red de observacin. Determinar este dominio para cadaestacin es un problema a resolver en cada caso particular, teniendo en cuenta para ello lascaractersticas del fenmeno meteorolgico y de la zona en estudio.Se citan a continuacin los procedimientos ms usuales.5.b.3.i.Lluvia Media en una ZonaMedia AritmticaConsiste en tomar como lluvia media de la zona (por lo general una cuenca determinada), la mediaaritmtica de las medidas obtenidas en los pluvimetros situados en ella.Si bien la aproximacin es escasa, el procedimiento puede ser de aplicacin en zonas que renancaractersticas suficientes de homogeneidad climtica y fsica, cuando la distribucin de las estacionessea tal que el valor medio difiera poco respecto al valor ponderado, cuando exista un elevado nmerode estaciones, cuando la distribucin areal de las precipitaciones sea relativamente uniforme o cuandolos datos bsicos disponibles no justifiquen un procedimiento de ponderacin.Siendon21P,,P,PKla lluvia recogida en los n pluvimetros de la zona en el mismo intervalo de tiempo(una tormenta determinada, una estacin lluviosa, un ao calendario o hidrolgico), la lluvia media parala zona es:/113/ nPPn1iiAMtodo de los Polgonos de ThiessenEste mtodo trata de tomar en consideracin la eventual falta de uniformidad en la distribucin de lospluvimetros, asignando como dominio a cada uno de ellos un polgono convexo que lo rodea.Para el trazado de los polgonos, primero se debe trazar la denominada Red de Tringulos Irregulares(conocida como TIN por sus siglas inglesas de Triangular Irregular Network) la que se logra uniendo,con segmentos rectos, la posicin de cada pluvigrafo con los otros pluvigrafos ms cercanos.Posteriormente se trazan las mediatrices correspondientes a cada tringulo dibujado. En los polgonosexternos se continan estas mediatrices hasta el exterior del lmite de la cuenca. En estos polgonoslimtrofes se deber considerar solamente el rea interior a la zona, pero para su dibujo pueden tenerseen cuenta pluvimetros exteriores a ella.Si las lluvias, medidas por los pluvimetrosn21G,,G,GKen el intervalo de tiempo comn considerado,sonn21P,,P,PKy las reas respectivas de los dominios poligonales asignadas a cada uno sonn21A,,A,AK, la lluvia media ser:

Unidad 55-19 Universidad Nacional de CuyoFacultad de IngenieraCtedra: Hidrologa I /114/ n1iiin1iiin1iin1iiiTAA*PAA*PAA*PPFigura 39. Polgonos de Thiessen Los resultados son buenos en zonas llanas, con pluviometra de distribucin bastante homognea.Mtodo de las Curvas IsoyetasVolcando en un plano la ubicacin de los pluvimetros y las respectivas cantidades de lluvia recogidas,el mtodo consiste en interpolar lneas de igual precipitacin (a las que se denomina isoyetas oisohietas) de acuerdo con estos valores.Figura 40. Curvas Isoyetas

Unidad 55-20 Universidad Nacional de CuyoFacultad de IngenieraCtedra: Hidrologa I Para el trazado de las isoyetas no suele ser suficiente por lo general una simple interpelacin lineal sinoque debern tenerse en cuenta las caractersticas de ubicacin de cada pluvimetro (situacin,vegetacin circundante, altitud, topografa, etc.), y segn ellas se proceder a efectuar una interpelacinracional.Seann21P,,P,PKlos valores asignados a cada isoyeta y1n21A,,A,AKlas reas entre las isoyetasn1n3221PP,,PP,PPK.La lluvia en la cuenca o rea considerada ser:/115/ A*2A*PPAA*PP*21Pn2i1ii1in2i1in2i1ii1iT++Existir duda en la lluvia que corresponde al rea situada entre las isoyetas extremas y el lmite de lazona. Puede adoptarse como valor el de P de esas isoyetas extremas y aadir en el numerador de la/115/ el sumando correspondiente, o bien tomar como valor de esas reas la media aritmtica de losvalores obtenidos en los pluvimetros que contienen.El mtodo de las curvas isoyetas es el que da resultados ms aceptables, pero el carcter subjetivo deldibujo de las mismas hace necesario que se posea para ello un buen conocimiento de lascaractersticas climticas y fsicas de la zona.5.b.3.ii.Anlisis de rea/Duracin/ProfundidadA pesar que muchos problemas de hidrologa requieren un anlisis de la distribucin temporal y espacialde las precipitaciones en una tormenta, los mismos no se encuentran tan desarrollados como loscorrespondientes a las precipitaciones puntuales.En el caso de tormentas que presentan un rpido decrecimiento desde el ncleo central, donde laprecipitacin alcanza su valor mximo (caso caracterstico de las precipitaciones convectivas), la lluviamedia decrece a medida que aumenta la superficie de la zona de incidencia considerada.Figura 41. Curvas A-D-P 010203040506070809010001002003004005006007008009001000rea [ km ]2Precipitacin[mm] 15 min 30 min 60 minPara su aplicacin al estudio deeventos extremos,se suelen construiral efectocurvasrea/duracin/profundidad, las cuales corresponden a distintas duraciones de tormentas, que segrafican en un sistema de ejes en el que, en ordenadas se representan, ya sea los valores de las alturas

Unidad 55-21 Universidad Nacional de CuyoFacultad de IngenieraCtedra: Hidrologa I (o profundidades o lminas) de precipitacin o bien el porcentaje referido a la lluvia puntual mxima,mientras que, en abscisas se llevan las reas sobre las cuales tales valores de lminas corresponden ala precipitacin media.Pueden determinarse as las cantidades mximas de lluvia, que como precipitacin media, caen enreas de diferentes extensiones, ante la ocurrencia de tormentas de distinta duracin.Para su construccin se requiere contar con una red de pluvigrafos instalada en la zona bajo estudio, yefectuar un anlisis criterioso de la configuracin (en alturas de lmina, forma y extensin) de lasisoyetas de todas las tormentas registradas.5.b.3.iii.Patrn de Isoyetas StandardA los efectos de su aplicacin en modelos lluvia/escorrenta, resulta fundamental caracterizar ladistribucin areal que puede atribuirse a las tormentas que constituirn la variable de ingresotfIalmodelo, en funcin de las respectivas lminas de precipitacin.Para su determinacin, se recurre a efectuar el trazado de las isoyetas correspondientes a lastormentas de mayor intensidad y mayor extensin que se hayan registrado en la regin bajo estudio.De la evaluacin comparativa de las tormentas con caractersticas como las referidas, se ha observadola tendencia a que las isoyetas de las grandes precipitaciones adoptan una configuracin que se ajustamuy aproximadamente a un conjunto de elipses concntricas.La propia OMM recomienda tal esquema terico como Patrn de Isoyetas Standard para representar ladistribucin areal de las grandes precipitaciones.Figura 42. Patrn de Isoyetas Standard (a/b = 1.5) Las reas de las sucesivas elipses y las longitudes de sus ejes mayores y menores deben determinarseen funcin de las caractersticas particulares que en el rea de futura aplicacin del patrn de isoyetas,se hayan registrado para las tormentas de mayor extensin.

Unidad 55-22 Universidad Nacional de CuyoFacultad de IngenieraCtedra: Hidrologa I El gradiente de las precipitaciones (en mm) que corresponde a la sucesin de isoyetas, puedeestablecerse, ya sea como un porcentaje de la precipitacin mxima, o manteniendo el mismo intervaloque el registrado para situaciones reales.Finalmente, la altura de precipitacin que corresponde a cada isoyeta (o sea a las sucesivas elipses), sedetermina en cada caso particular de acuerdo al tiempo de recurrencia para el cual se desea construir latormenta, funcin a su vez del objeto del diseo hidrolgico o hidrulico bajo estudio.Otra forma indirecta de efectuar el trazado del Patrn de Isoyetas Standard es adoptando una sucesincreciente de superficies, determinando para cada una de ellas la precipitacin que le correspondemediante el empleo de la curva rea/Duracin/Profundidad (que arroja un valor de precipitacin menora medida que aumenta la extensin considerada). Para cada superficie, pueden determinarse lascaractersticas geomtricas de las elipses asociadas, teniendo en cuenta que:/116/b*a*Ssiendo a y b las longitudes de los semiejes mayor y menor, respectivamente.Para efectuar su trazado se requiere conocer como condicin complementaria, la relacin entre a y b, laque puede establecerse mediante la valoracin comparativa de la configuracin de isoyetas construidascon los registros pluviomtricos reales de tormentas producidas sobre el rea. Como valor dereferencia, el Patrn de Isoyetas Standard elaborado para la regin ubicada al este del meridiano 105de los EE.UU. establece como relacin a = 2,5 b.Cabe tener presente que el empleo del Patrn de Isoyetas se torna inaplicable cuando los ncleos sonrelativamente pequeos en comparacin con el rea de la cuenca que se analiza, pues la precipitacinpromedio sobre la misma disminuir rpidamente, invalidando completamente su utilizacin.En tales circunstancias deber optarse por:a)Subdividir el rea total en subcuencas de superficies comparables con la extensin del grupo deelipses centrales de la plantilla, y efectuar luego el traslado de los escurrimientos generados, a lolargo de los cauces principales.b)Considerar como Patrn de Isoyetas Standard dos (o ms) familias de elipses, cuyas distanciasmnimas entre centros e intensidades relativas, debern surgir del anlisis de tormentas realesregistradas por la red pluviomtrica de la regin.