INTRODUCION

Los fenómenos que ocurren en la atmósfera  se deben fundamentalmente a

variaciones de la temperatura y densidad del aire de unos lugares a otros, para

estudiar y predecir el tiempo, se construyen observatorios o estaciones

meteorológicas necesarias para la comprensión de la actuación de la atmosfera

sobre la naturaleza y la vida cotidiana.

En las estaciones se realizan estudios de las variables atmosféricas:

temperatura, presión, humedad, evaporación, viento, precipitación, radiación y

horas de sol, caudales, nivel de agua y sedimento, cada una de ella necesita

instrumentos específicos para su medición. También es necesaria la recopilación

de información sobre las agua sobre la tierra y su paso por el ciclo hidrológico,

para logar este objetivo también existen área destinadas para este tipo de estudio

y los resultados de sus mediciones se ha convertido en parte fundamental para los

proyectos de ingeniería que tienen que ver con el suministro de agua, drenaje y

protección contra crecidas.

En la ingeniería civil, necesitamos todos los datos posibles para poder

hacer una buena planificación de obra, una buena evaluación de diseño, calcular

los efectos de los diferentes fenómenos atmosféricos y como disminuir sus daños

a las infraestructuras civiles.

En el presente informe se encontraran las definiciones de las estaciones

meteorológicas, climatológicas e hidrológicas, sus objetivos y todos los

parámetros que se observan en dichas áreas así como también los instrumentos

utilizados para realizar dichas mediciones.

ESTACION METEOROLOGICA

Definición. Meteorología

La Meteorología es la ciencia encargada del estudio de la atmósfera, de sus

propiedades y de los fenómenos que en ella tienen lugar, los llamados meteoros.

El estudio de la atmósfera se basa en el conocimiento de una serie de

magnitudes, o variables meteorológicas, como la temperatura, la presión

atmosférica o la humedad, las cuales varían tanto en el espacio como en el

tiempo.

Definición. Estación meteorológica

Es una instalación destinada a medir y registrar regularmente diversas

variables meteorológicas. Estos datos se utilizan tanto para la elaboración de

predicciones meteorológicas a partir de modelos numéricos como para

estudios climáticos. Es un lugar escogido adecuadamente para colocar los

diferentes instrumentos que permiten medir las distintas variables que afectan al

estado de la atmósfera. Es decir, es un lugar que nos permite la observación de

los fenómenos atmosféricos y donde hay aparatos que miden las variables

atmosféricas. Muchos de estos han de estar al aire libre, pero otros, aunque

también han de estar al aire libre, deben estar protegidos de las radicaciones

solares para que estas no les alteren los datos, el aire debe circular por dicho

interior. Los que han de estar protegidos de las inclemencias del tiempo,  se

encuentran dentro de una garita meteorológica.

Parámetros e instrumentos de medición

La temperatura

La temperatura es una de las magnitudes más utilizadas para describir el

estado de la atmósfera. Formalmente, la temperatura es una magnitud relacionada

con la rapidez del movimiento de las partículas que constituyen la materia. Cuanta

mayor agitación presenten éstas, mayor será la temperatura. Para medir la

temperatura, tenemos que basarnos en propiedades de la materia que se ven

alteradas cuando ésta cambia: la resistencia eléctrica de algunos materiales, el

volumen de un cuerpo, el color de un objeto, etc.

Entre los Instrumentos asociados a la medición de la temperatura, tenemos

los siguientes:

El termómetro: Es instrumento que se utiliza para medir la temperatura.

Hay muchos tipos distintos de termómetros. El modelo más sencillo consiste en un

tubo graduado de vidrio con un líquido en su interior que puede ser, por ejemplo,

alcohol o mercurio. Como estos líquidos se expanden más que el vidrio, cuando

aumenta la temperatura, asciende por el tubo y cuando disminuye la temperatura

se contrae y desciende por el tubo.

Para que todos los meteorólogos del mundo puedan comparar sus medidas

entre sí, la Organización Meteorológica Mundial da las pautas sobre cómo se

deben colocar los termómetros: deben estar ventilados, protegidos de la

precipitación y de la radiación solar directa, y a una determinada altura del suelo

(para que la energía que durante el día absorbe la tierra no modifique las

medidas).

Termómetro de máxima: Este termómetro sirve para medir las

temperaturas más altas que se presentan en un lugar determinado. Es un

termómetro común de mercurio en tubo de vidrio con un estrangulamiento cerca

del bulbo, de tal forma que cuando la temperatura baja, la columna no tiene

suficiente fuerza para pasar el estrangulamiento y su extremo libre queda en la

posición más avanzada que haya ocupado durante el período, o sea marcando el

valor de la temperatura más alta que se ha presentado.

Termómetro de mínima: El termómetro de mínima es un termómetro cuyo

elemento sensible es alcohol y lleva en el interior de su tubo capilar un índice de

vidrio o esmalte, de color oscuro, de unos dos centímetros de longitud siempre

sumergido en alcohol. El termómetro se coloca en la garita sobre un soporte que

lo mantiene ligeramente inclinado, con el depósito hacia abajo. Sí la temperatura

baja, el alcohol se contrae y el índice es arrastrado hacía el depósito del

instrumento. Cuando la temperatura sube, la columna de alcohol se alarga, pero el

índice permanece donde estaba, indicando cual ha sido la temperatura más baja

que se ha presentado.

Termógrafo: Es el instrumento que registra gráficamente la temperatura a

través del tiempo. El elemento sensible de este instrumento está constituido por un

elemento bimetálico circular. Es decir dos metales de diferente coeficiente de

dilatación (invar y bronce o invar y acero).  Cuando varía la temperatura se

produce un cambio en el radio del elemento medidor que se transmite a un

sistema de palancas que accionan un brazo inscriptor. La banda de registro va

colocada sobre un tambor cilíndrico que contiene un mecanismo de relojería. Este

gira una vuelta en 24 horas o en una semana según se seleccione. La escala está

dividida de a 1ºC. La amplitud es de -35 a 45ºC y la precisión es de +-0,5ºC. Se

coloca en el interior del abrigo meteorológico

Presión atmosférica 

Es la fuerza que ejerce el peso del aire sobre cada unidad de superficie

terrestre. Es una presión que depende del peso el aire que hay encima. Esta

columna de aire no es igual de larga si el cuerpo se encuentra al nivel del mar, en

una playa, sobre un barco, que si se encuentra en la cima de una montaña.

Cuanto más elevada esté un cuerpo más corta será la columna de aire que haya

encima; por lo tanto, la presión atmosférica es más baja a medida que aumenta la

altura. Pero la presión atmosférica, además de la altitud, depende de muchas

otras variables. La situación geográfica, la temperatura, la humedad y las

condiciones meteorológicas son sus principales condicionantes. Precisamente la

relación que existe entre la presión atmosférica y el tiempo en un lugar hace de

ésta una variable fundamental en la información meteorológica. En cualquier caso,

para poder comparar todos los valores de presión registrados en distintos puntos

del mundo y extraer conclusiones respecto a las condiciones atmosféricas, las

mediciones directas deben corregirse, al menos respecto a la altitud. Nuevamente,

la Organización Meteorológica Mundial establece las pautas para que todas las

medidas registradas en distintos lugares del mundo se efectúen del mismo modo,

y, por tanto, puedan ser comparables.

Entre los Instrumentos asociados a la medición de la Presión atmosférica,

tenemos los siguientes:

El barómetro: Torricelli, un matemático italiano del siglo XVII, llevó a cabo

un experimento que ha servido de base para la medición y estudio de la presión

atmosférica hasta nuestros tiempos: Torricelli tomó un tubo de vidrio de un metro

de largo y cerrado por un extremo. Lo llenó por completo de mercurio, tapó el

extremo abierto e introdujo dicho extremo así tapado en una cubeta, también llena

de mercurio. Entonces destapó y vio que el tubo empezaba a vaciarse, pasando

parte del mercurio a la cubeta. El tubo dejó de vaciarse cuando el desnivel

alcanzado entre la cubeta y el tubo alcanzó aproximadamente 76 cm (760 mm).

De esto dedujo que tenía que estar actuando una fuerza para impedir que el tubo

se vaciara del todo, y pensó que esta fuerza era debida al aire que se encontraba

por encima del mercurio de la cubeta. Esa fuerza por unidad de superficie es la

llamada Presión atmosférica. La medición tomada por el barómetro es registrada

por un barógrafo y el resultado se expresa en mb (milibares) o en mm hg

(milímetros de mercurio). La presión normal es de 1013mb, que es igual a 760mm.

Hg.

Barógrafo: Mide la presión atmosférica y registra su variación a través del

tiempo - Tendencia barométrica. Este instrumento consiste en un grupo de varias

cápsulas aneroides apiladas, cuya deformación debida a la presión atmosférica,

se traslada a través de un mecanismo a un pluma. Esta pluma grafica sobre una

faja la variación de la presión atmosférica. La faja se coloca sobre un cilindro que

posee un sistema de relojería que gira a razón de una vuelta por día o una vuelta

por semana de acuerdo a la información que se quiera obtener. Debe instalarse a

la sombra, sobre una repisa sin vibraciones. Para evitar la dilatación de las

cápsulas por efecto de la temperatura, se utiliza un bimetálico, es decir dos

metales cuyos coeficientes de dilatación se complementan de manera que la aguja

quede en su lugar y no se vea afectada por los cambios de temperatura. También

se coloca dentro de la cápsula un gas inerte que compensa esas variaciones.

El viento

El viento consiste en el movimiento de aire desde una zona hasta otra.

Existen diversas causas que pueden provocar la existencia del viento, pero

normalmente se origina cuando entre dos puntos se establece una cierta

diferencia de presión o de temperatura. En el primer caso, cuando entre dos zonas

la presión del aire es distinta, éste tiende a moverse desde la zona de alta presión

a la zona de baja presión. Los meteorólogos dirían que se ha producido un

gradiente o diferencia de presión entre ambos extremos. En el caso de que sea

una diferencia térmica el origen del viento, lo que ocurre es que cuando una masa

de aire adquiere una temperatura superior a la de su entorno, su volumen

aumenta, lo cual hace disminuir su densidad. Por efecto de la flotación, la masa de

aire caliente ascenderá, y su lugar será ocupado por otras masas de aire, que en

su desplazamiento ocasionarán el viento. También éste es el origen de las

tormentas estivales y, a mayor escala, de los vientos predominantes en los

trópicos.

Entre los Instrumentos asociados a la medición del viento, tenemos los

siguientes:

Anemómetro de cazoletas: Mide de la velocidad horizontal del viento, en

el que el giro de las mismas es proporcional a la velocidad del viento. La unidad de

medida es el km/h o el m/s. se registra con el anemógrafo.

Veletas: Mide la dirección, que indican la procedencia geográfica del viento.

Hablamos de viento norte, noreste, suroeste, etc. en función de dónde provenga

éste.

Humedad relativa 

Es la relación entre la masa de vapor de agua que tiene una determinada

masa de aire y la que tendría si estuviese saturada en la misma temperatura. Esta

relación se expresa en porcentaje. Digo en la misma temperatura porque el aire

caliente puede contener más cantidad de vapor que el aire frío. Cuanto más alta

sea temperatura del aire más vapor de agua puede haber.

Existen diversas maneras de referirnos al contenido de humedad en la

atmósfera:

• Humedad absoluta: masa de vapor de agua, en gramos, contenida en 1m3

de aire seco.

• Humedad específica: masa de vapor de agua, en gramos, contenida en 1 kg

de aire.

• Razón de mezcla: masa de vapor de agua, en gramos, que hay en 1 kg de

aire seco.

La humedad absoluta dividida entre la humedad absoluta máxima y

multiplicada por 100. El resultado se expresa en porcentaje. Se mide con el

higrómetro o el psicómetro.

Entre los Instrumentos asociados a la medición de la humedad, tenemos los

siguientes:

Psicrómetro: Este consiste en dos termómetros iguales, uno de los cuales,

llamado “termómetro seco”, sirve sencillamente para obtener la temperatura del

aire. El otro, llamado “termómetro húmedo”, tiene el depósito recubierto con una

telilla humedecida por medio de una mecha que la pone en contacto con un

depósito de agua. El funcionamiento es muy sencillo: el agua que empapa la telilla

se evapora y para ello toma el calor del aire que le rodea, cuya temperatura

comienza a bajar. Dependiendo de la temperatura y el contenido inicial de vapor

de la masa de aire, la cantidad de agua evaporada será mayor o menor y en la

misma medida se producirá un mayor o menor descenso de temperatura del

termómetro húmedo. En función de estos dos valores se calcula la humedad

relativa mediante una fórmula matemática que las relaciona. Para mayor

comodidad, con el termómetro se suministran unas tablas de doble entrada que

dan directamente el valor de la humedad relativa a partir de las temperaturas de

los dos termómetros, sin tener que realizar ningún cálculo. Existe otro instrumento,

más preciso que el anterior, denominado aspiro psicrómetro, en el que mediante

un pequeño motor, se asegura que los termómetros estén ventilados

continuamente.

Hidrógrafo: Registra gráficamente la humedad a través del tiempo. El

sensor es un haz de cabellos que modifica su longitud según las variaciones de

humedad. Esta variación de la longitud del haz de cabellos se transmite mediante

un sistema de palancas a un brazo inscriptor, el cual, con un plomo acoplado en

su extremo registra las variaciones de temperatura sobre una falla arrollada a un

tambor cilíndrico. Este tambor dispone de un sistema de relojería que gira una

vuelta en un día o en una semana según se seleccione.  El alcance de la medida

va de 0 a 100%. La escala se divide cada 5% de humedad relativa. Funciona con

temperaturas de -35 a 70ºC y la precisión es de +- 2%. Se coloca en el interior del

abrigo meteorológico. El haz de cabellos se debe limpiarse con agua destilada.

Radiación solar

La energía transferida por el Sol a la Tierra es lo que se conoce como

energía radiante o radiación. Ésta viaja a través del espacio en forma de ondas

que llevan asociada una determinada cantidad de energía. Las ondas más

energéticas son las correspondientes al rango del ultravioleta, seguidas por la luz

visible, infrarroja y así hasta las menos energéticas que corresponden a las ondas

de radio. En nuestro sistema tierra-atmósfera se producen una serie de procesos

en los que se absorbe, emite y refleja energía, de manera que el balance final

entre la radiación que llega al tope de la atmósfera procedente del Sol y la que

sale al espacio exterior, es cero. Gracias a estos mecanismos, la temperatura

media anual de la atmósfera no cambia de un año a otro, manteniéndose en

valores promedio cercanos a los 15ºC.

Entre los Instrumentos asociados a la medición de la radiación solar,

tenemos los siguientes:

Piranometro: Estos dispositivos utilizan el principio de detección

termoeléctrica, por el que la radiación entrante es absorbida casi en su totalidad

por una superficie horizontal ennegrecida, para una gama de longitudes de onda

muy amplia. El incremento de la temperatura resultante se mide a través de

termopares conectados en serie o en serie/paralelo para conformar la termopila.

Las uniones activas (calientes) se sitúan por debajo de la superficie

ennegrecida del receptor y utilizan la radiación absorbida por el revestimiento

negro para calentarse. Las uniones pasivas (frías) de la termopila mantienen un

contacto térmico con la carcasa del piranómetro, que actúa como disipador

térmico. En los últimos años, los piranómetros de mayor rendimiento utilizan un

módulo Peltier, también termoeléctrico, aunque los distintos metales del

termopar/termopila se sustituyen por distintos semiconductores.

Horas de sol

Es la cantidad de energía en forma de radiación solar que llega a un lugar

de la Tierra en un día concreto (insolación diurna) o en un año (insolación anual).

Entre los Instrumentos asociados a la medición de las horas de sol,

tenemos los siguientes:

Heliógrafo: Éste está formado por una esfera de vidrio orientada hacia el

sur geográfico, que actúa como una gran lupa, concentrando toda la radiación

recibida en un punto incandescente que va quemando una cinta de un papel

especial graduada con las horas del día.

Evaporación

La evaporación es el proceso por el cual las moléculas en estado líquido se

hacen gaseosas. Los líquidos que no parecen evaporarse visiblemente a una

temperatura dada en un gas 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. Sin embargo, estos líquidos se evaporan, pero el proceso es

mucho más lento y considerablemente menos visible.

Entre los Instrumentos asociados a la medición de la evaporación, tenemos

los siguientes:

Evaporímetro de cubeta: Consiste en un tanque con agua colocado

directamente al sol y expuesto a las precipitaciones. La Tina Clase “A” consiste en

un tanque de 1,21 m de diámetro y de 25,5 cm de profundidad. Se construye de

hierro galvanizado y va colocado sobre una reja de madera de tal forma que su

base esté separada del suelo. La variación del nivel del agua dentro del tanque

representa la evaporación, la cual se mide a través de un tornillo micrométrico

cuyo extremo termina en forma de gancho. Posteriormente, el cálculo de la

evaporación se efectúa por la fórmula siguiente:

Evaporación = Lectura de ayer - Lectura de hoy + Precipitación Lo que

significa que la lluvia caída en las últimas 24 horas o en el período considerado,

debe ser agregado a las diferencias de lecturas en ese lapso.

La precipitación

Una nube puede estar formada por una gran cantidad de gotitas minúsculas

y cristalitos de hielo, procedentes del cambio de estado del vapor de agua de una

masa de aire que, al ascender en la atmósfera, se enfría hasta llegar a la

saturación. Una vez que se han formado las nubes, ¿qué es lo que hace que den

o no lugar a la lluvia, el granizo o la nieve, es decir a algún tipo de precipitación?

Las minúsculas gotitas que forman la nube y que se encuentran en suspensión

dentro de ella gracias a la existencia de corrientes ascendentes, empezarán a

crecer a expensas de otras gotitas que encuentran en su caída. Cuando éste es

suficientemente grande como para vencer la fuerza de arrastre, la gotita caerá

hacia el suelo, produciendo la lluvia. Las gotitas alcanzarán mayor tamaño cuanto

más tiempo pasen dentro de la nube ascendiendo y descendiendo y cuanto mayor

sea el contenido de agua líquida de la misma.

Entre los Instrumentos asociados a la medición de la precipitación, tenemos

los siguientes:

Pluviómetro: Es el instrumento que se suele utilizar para medir la

precipitación caída en un lugar y durante un tiempo determinado Este aparato

está formado por una especie de vaso en forma de embudo profundo que envía el

agua recogida a un recipiente graduado donde se va acumulando el total de la

lluvia caída. El volumen de lluvia recogida se mide en litros por metro cuadrado

(l/m2) o lo que es lo mismo, en milímetros (mm.). Esta medida representa la altura,

en milímetros, que alcanzaría una capa de agua que cubriese una superficie

horizontal de un metro cuadrado. Se coloca sobre piso de césped bien cortado

para evitar salpicaduras y la distancia a cualquier objeto cercano debe ser de por

lo menos 4 veces su altura. La observación se hace cada 24 horas. El agua se

trasvasa a una probeta de tipo pirex graduada en mm de precipitación.

Pluviógrafo: Registra la cantidad de agua caída y el tiempo durante el que

ha caído. Existen dos sistemas a sifón o flotador y de cangilones. El primero

consiste en un depósito que recibe a través de un tubo de goma el agua de lluvia

recogida por el embudo exterior. Dentro del depósito hay un flotador que sostiene

directamente un brazo que lleva una pluma inscriptora. Casi desde el fondo del

depósito sale un tubo de goma en forma de sifón., en el que la rama ascendente

llega justo al nivel más alto al que se quiere llegar (que corresponde a 10 mm de

precipitación). Cuando el agua del depósito llega a ese nivel, actúa el sifón y el

recipiente se vacía completamente. Si continúa lloviendo vuelve a comenzar la

subida. La curva obtenida tiene forma de zigzag con sus ramas ascendentes

curvas e inclinadas y las descendentes rectas y verticales.

El sistema de cangilones consiste en que al final del embudo, se coloca un

recipiente que tiene dos compartimentos. Este recipiente se columpia y cuando se

llena uno de sus compartimentos se inclina y se empieza a llenar el otro. Cada

vuelco del cangilón representa 0,2 mm de precipitación. Cada vuelco hace girar

una rueda dentada en un ángulo determinado y el movimiento de esa rueda

dentada se transmite por medio de una leva a una palanca con una pluma

inscriptora. Esta registra la cantidad de agua caída en una faja que gira sobre un

cilindro con un sistema de relojería (una vuelta por día). El registro se hace en

forma escalonada. El ancho de los escalones depende de la intensidad de la

lluvia. Las pausas indican que dejó de llover.

Para medir la lluvia sólo deben sumarse las ramas ascendentes del registro

de la faja.

Visibilidad

Medida de la opacidad de la atmósfera, y por lo tanto, es la distancia mayor

desde la que uno puede observar objetos con el uso de la visión normal. Para

obtener el nivel de visibilidad, es preciso fijar un punto de observación, donde se

establece la distancia con los obstáculos más cercanos (casas, árboles, cerros,

etc.), sirviendo como referencia en una situación de reducción de visibilidad.

CUADRO RESUMEN ESTACIÓN METEOROLÓGICA

VariableInstrumento de

medida

Elemento

sensibleUnidad

Temperatura

Termómetro Mercurio °C

De máxima Alcohol °C

De mínima Mercurio °C

Termógrafo Bimetal °C

Presión

atmosférica

Barógrafo Celda aneroide mm hg o hpa

Barómetro Mercurio Mb o en mm hg

Velocidad

de vientoAnemómetro Cazoletas Km/h o m/s

Dirección

de vientoVeletas ------- Rosa de vientos

HumedadHidrógrafo

Haz de

cabellos%

Psicrómetro Mercurio °C

EvaporaciónEvaporímetro de

cubetaAgua

Mm de agua

evaporada

PrecipitaciónPluviógrafo Flotador Mm

Pluviómetro Contenedor L/m2 o mm

Horas de sol Heliógrafo H

Radiación solar Piranometro TermopilaKilovatios por

metro cuadrado

Visibilidad Observador ------ --------

ESTACIÓN CLIMATOLOGÍCA

Definición. Climatología

La climatología al contrario de la meteorología, es una ciencia deductiva

que estudia los promedios de los valores meteorológicos durante el tiempo más

largo posible para establecer los distintos tipos climáticos de cada región de la

superficie terrestre. Aunque utiliza los mismos parámetros que la meteorología su

objetivo es distinto, ya que no pretende hacer previsiones inmediatas, sino

estudiar las características climáticas a largo plazo

Definición. Estación climatológica

Tienen las mismas características que las estaciones meteorológicas

descritas anteriormente pero los datos recopilados de las variables son usados

con un fin diferente. Las estaciones climatológicas suministran datos homogéneos

a largo plazo con objeto de determinar las tendencias climáticas.

Parámetros e instrumentos de medición

Cada elemento meteorológico observado puede también designarse como

un elemento climático. Los elementos más comúnmente utilizados en la

climatología son la temperatura de aire (en particular, la máxima y la mínima), la

precipitación, la humedad, la presión atmosférica, la evaporación, la insolación y el

tiempo reinante, todos estos descritos anteriormente.

ESTACIÓN HIDROLOGÍCA

Definición. Hidrología

Es la disciplina científica dedicada al estudio de las aguas de la Tierra,

incluyendo su presencia, distribución y circulación a través del ciclo hidrológico,

y las interacciones con los seres vivos. También trata de las propiedades

químicas y físicas del agua en todas sus fases.

Definición. Estación hidrológica

Las estaciones hidrológicas o hidrométricas consisten esencialmente en

una o varias reglas graduadas (escalas o limnímetros) colocadas

escalonadamente en una sección de río, arroyo, laguna o embalse, perfectamente

verticales y niveladas entre sí y con referencia a un plano fijo.

Donde es posible (por la topografía del lugar, la existencia de infraestructura

y accesos mínimos) se colocan además instrumentos automáticos de registro

continuo (mareógrafos o limnígrafos).

Esta automatización de las estaciones permite tener una mayor continuidad

de datos y reducir errores por factores humanos, pero en cambio requiere mayor

especialización en la instalación, operación y mantenimiento de los instrumentos.

Además, una falla mecánica o electrónica, o incluso roturas por accidentes o

vandalismo, deja a la estación sin registros como mínimo hasta la siguiente visita y

el período de datos faltantes es irrecuperable.

En algunos lugares la instalación de estaciones automáticas se hace

impracticable o no se justifica el costo de las obras de acondicionamiento

necesarias y la alternativa más conveniente sigue siendo la estación convencional

con observadores locales.

Parámetros e instrumentos de medición

Caudal

Se denomina caudal en  hidrología  al volumen de agua que circula por el

cauce de un río en un lugar y tiempo determinados. Se refiere fundamentalmente

al volumen hidráulico de la escorrentía de una cuenca hidrográfica concentrada en

el río principal de la misma. Suele medirse en m³/seg lo cual genera un valor anual

medido en m³ o en Hm³ (hectómetros cúbicos: un Hm³ equivale a un millón de m³)

que puede emplearse para planificar los recursos hidrológicos y su uso a través de

embalses y obras de canalización. El caudal de un río se mide en los sitios de

aforo. El comportamiento del caudal de un río promediado a lo largo de una serie

de años constituye lo que se denomina régimen fluvial de ese río.

Entre los Instrumentos asociados a la medición del caudal, tenemos los

siguientes:

Los aforos: es la medición del caudal instantáneo de un cauce. El método

más preciso de realizar un aforo es el volumétrico, sin embargo éste sólo puede

realizarse en parcelas muy pequeñas y en laboratorios de hidráulica. En el trabajo

habitual de campo es necesario realizar los aforos mediante métodos indirectos.

Existen varios métodos de medición de la escorrentía los cuales se basan

en diferentes principios físicos. Los métodos existentes se pueden catalogar en

cuatro categorías: aforadores, velocidad – área, aforos químicos y sónicos.

El método de Velocidad – Área: consiste en medir la velocidad del cauce

con un correntómetro o con un flotante y luego se multiplica la velocidad por la

sección o área del cauce.

Los aforos químicos consisten en la utilización de trazadores que son

vertidos aguas arriba del punto de medición y luego en el sitio de medición se

mide la concentración de la sustancia utilizada. El caudal será proporcional a la

dilución experimentada. Este método es utilizado en cauces muy turbulentos

donde otros métodos no funcionan bien.

Los métodos sónicos son utilizados generalmente en tuberías y estiman la

velocidad del flujo, la cual al multiplicarla por el área del conducto proporcional el

caudal.

Los aforadores son estructuras que se colocan dentro del cauce de tal

manera de forzar todo el flujo a través de secciones regulares. El flujo es contraído

por la sección y se produce un aumento del tirante lo cual permite una mayor

precisión en las mediciones. En cauces naturales, los aforadores más populares

son los vertederos. Estos son construidos de tal manera que exista una laguna de

amortiguación, aguas arriba del mismo, la cual sirve para disminuir la velocidad del

flujo y transformarlo de turbulento a laminar. El aforo se realiza mediante la

medición del tirante por 12 encima de la cresta de la sección.

Arrastre de sedimentos

Los sedimentos que transporta una corriente de agua son consecuencia

natural de la degradación del suelo, puesto que el material procedente de la

erosión llega a las corrientes a través de tributarios menores, por la capacidad que

tiene la corriente de agua para transportar sólidos , también por movimientos en

masa, o sea, desprendimientos, deslizamientos y otros.

En un punto cualquiera del río, el material que viene de aguas arriba puede

seguir siendo arrastrado por la corriente y cuando no hay suficiente capacidad de

transporte este se acumula dando lugar a los llamados depósitos de sedimentos.

Las corrientes fluviales forman y ajustan sus propios cauces, la carga de

sedimentos a transportar y la capacidad de transporte tienden a alcanzar un

equilibrio. Cuando un tramo del río consigue el equilibrio, se considera que ha

obtenido su perfil de equilibrio. Sin embargo, puede ser aceptable que existan

tramos o sectores de un río que hayan alcanzado su equilibrio, aunque estén

separados por tramos que no tengan este equilibrio.

EI transporte de sedimentos está ligado con la hidrodinámica de los canales

abiertos. La introducción de partículas dentro del flujo altera el comportamiento

hidráulico. Se puede decir que los sedimentos que forman el lecho pueden adoptar

muchas formas entre las que se pueden mencionar las dunas, las rizaduras o

superficies planas, esto depende del proceso de transporte.

Entre los Instrumentos asociados a la medición del Arrastre de sedimentos,

tenemos lo siguiente:

La medición de sedimentos se realiza de diferentes maneras. La forma

clásica y directa consiste en tomar muestras del agua y obtener el peso de los

sedimentos por unidad de volumen; esta medición se transforma a sedimentos

transportados al relacionarla con el caudal aforado en el momento del muestreo.

Recientemente con la aparición de nuevos turbidímetros, la medición se hace más

fácil, económica y práctica. Los turbidímetros miden la turbidez del agua y la

correlacionan con la concentración de sedimentos en la misma.

Nivel de agua

El nivel de agua es la altura de la superficie de un río, lago u otra masa de

agua con relación a una determinada referencia, en el caso de un río será de su

lecho. En general, debe ser medida con una exactitud de un centímetro, mientras

que en las estaciones de aforo que efectúan registros continuos la exactitud debe

ser de tres milímetros.

Entre los Instrumentos asociados a la medición del Nivel de agua, tenemos

lo siguiente:

Limnímetro: Es un instrumento que permite registrar y transmitir la medida

de la altura de agua o de nieve (en un punto determinado) de un río, una cuenca.

Generalmente las alturas se miden en metros o centímetros.  La medida de la

altura se puede convertir en estimación del caudal del río  gracias a una curva de

calibración.

Limnigrafo: Una mejor manera de aforar el agua es empleando un aparato

llamado limnígrafo, el cual tiene la ventaja de poder medir o registrar los niveles de

agua en forma continua en un papel especialmente diseñado, que gira alrededor

de un tambor movido por un mecanismo eléctrico o de relojería. Los limnígrafos

están protegidos dentro de una caseta de obra de fábrica. Vienen acompañados

de las instrucciones precisas para su operación y cuidado, así como de un sistema

de transmisión de datos online por teleproceso.

PARÁMETROS Y SU APOYO EN LA INGENIERIA

La temperatura

Una obra civil está sometida a diferentes factores climáticos dependientes

de la región donde este localizada el conocimiento de dichos factores es

fundamental para garantizar la vida útil de la obra.

Debido a la radiación solar se producen unos cambios importantísimos de

temperatura. Una lluvia después de una fuerte insolación representa un cambio

tan brusco de temperatura que es una verdadera prueba para su resistencia a la

rotura. Debido al fuerte enfriamiento a causa del viento en un cálculo riguroso de

cargas se deberían considerar temperaturas más baja para las vigas que para las

columnas, debido a la mayor exposición.

Las vigas están sometidas no solo a cambios notables de temperatura

anual sino también diaria, e incluso por horas. Es importante conocer los cambios

de temperatura, pues de ello dependen los cambios de longitud, en juntas y

uniones.

El viento

El viento es una unidad vectorial, que tiene magnitud, dirección y sentido.

Para la ingeniería civil es importante estudiar la componente horizontal del viento,

ya que es la que genera la velocidad de viento. Es muy importante el estudio de la

velocidad del viento y la afectación a las estructuras. Para poder analizar y diseñar

las estructuras de un proyecto es importante especificar las propiedades de los

materiales a usar, las cargas que podrían afectar a la estructura, el método de

análisis y diseño estructural. La componente horizontal del vector que describe el

viento es aquel que al chocar con las estructuras produce esfuerzos en dichas

edificaciones.

La precipitación

Muchas obras de ingeniería civil son profundamente influenciadas por

factores climáticos, entre los que se destaca por su regularidad las precipitaciones

pluviales. En efecto, un correcto dimensionamiento del drenaje garantiza la vida

útil de una carretera, una vía férrea, un aeropuerto, etc.

El conocimiento de las lluvias intensas, de corta duración, y de otros

fenómenos meteorológicos comunes en determinada zona o región es muy

importante para la implementación de ciertas técnicas de construcción, para

dimensionar el drenaje urbano, las señalizaciones, tomar las medidas preventivas

necesarias, y así evitar inundaciones y otras catástrofes en los centros poblados.

Nivel de agua

Las mediciones de los niveles de agua de los ríos, lagos o algún cuerpo de

agua, se usan directamente para la predicción de crecidas (máximas alturas de

agua), definir o delinear zonas con riesgo de inundación y para proyectar

estructuras (puentes u otras obras hidráulicas).

EMPRESAS QUE REALIZAN MEDICIONES EN VENEZUELA

Hidrológica de la Región Capital (HIDROCAPITAL), en el Distrito

Capital y los estados Miranda y Vargas.

Es la empresa hidrológica de la región capital, desde su fundación el 11 de

abril de 1991, es la encargada de administrar, operar, mantener, ampliar y

rehabilitar los sistemas de distribución de aguas servidas, en el distrito capital y en

los estados Miranda y Vargas. Hidrocapital opera como una empresa adscrita al

ministerio del ambiente y de los recursos naturales, bajo los lineamientos de

Hidroven, la casa matriz del sector agua potable y saneamiento.

INAMEH: Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología.

Tiene como principal objetivo regular y coordinar la actividad

hidrometeorológica nacional, siendo además el ente oficial en la divulgación de

información hidrológica y meteorológica de manera confiable y oportuna, a fin de

contribuir tanto a la preservación de vidas y bienes como al desarrollo

socioeconómico del país, mediante talento humano especializado y tecnología de

vanguardia.

Instituto Municipal Aguas de Sucre (IMAS), en el estado Miranda.

Es la encargada de satisfacer a los suscriptores y usuarios del Municipio

Sucre Estado Miranda, a través de la distribución y suministro de agua potable con

parámetros de calidad aprovechando los recursos disponibles a su alcance.

Visión

CONCLUSIÓN

Al haber realizado la investigación sobre las diversas ciencias asociadas al

estudio atmosférico, climatológico he hidrológico llegamos a la conclusión de que

en la atmósfera están presentes diferentes elementos como la temperatura, la

presión atmosférica, la humedad entre muchos otros, los cuales nos marcan pauta

y por ende son los agentes causales de los cambios ocurridos en el medio

ambiente, haciéndolos objeto de estudio constante, es allí donde hacen presencia

las estaciones meteorológicas las cuales son las encargadas de medir y registrar

las variables atmosféricas como la temperatura, evaporación, humedad,

precipitación, presión, radiación, viento, caudales y nivel de agua, todo esto a

través de los instrumentos de medición pertinentes y aptos para dicha tarea.

Con la elaboración de esta práctica se logra entender que a pesar de que

la meteorología utiliza los mismos parámetros que la climatología, la misma

estudia los promedios de valores meteorológicos, es decir, se apoya en la

meteorología buscando hacer estudios a largo plazo del clima.

Por otro lado la hidrología siendo una de las ramas de la ciencia de la tierra

que estudia las diferentes propiedades del agua, su distribución y circulación

sobre la corteza terrestre y en la atmósfera, nos provee con su estación, de

información vital para la ingeniería civil por ser la encargada de construir y

proyectar las obras hidráulicas, lo que nos permite predecir el comportamiento

hidrológico de ríos, arroyos o lagos.

Con el estudio de los parámetros en las diferentes estaciones

específicamente los que elegimos temperatura, viento, precipitación y nivel del

mar queda en evidencia que las estaciones son de suma importancia para la

ingeniería, ya que muchos de los materiales así como elementos estructurales se

pueden ver afectados por diversos factores climáticos, hidrológicos y atmosféricos,

gracias a las lecturas que nos aportan los instrumentos para cada parámetro

podemos considerar y por consiguiente evitar sobre todo a largo plazo daños que

nos produzcan no solo pérdidas humanas si no materiales cuando hablamos de

construcción, lo cual va más allá de la pérdida inmediata de una edificación por

motivo de una inundación que es el problema más común; con solo una variación

agresiva de temperatura la estructura se puede ver comprometida en lo que

respecta a las vigas, juntas y uniones, por lo que la temperatura es un agente a

considerar al momento de hacer los cálculos estructurales, y este es solo un

ejemplo de muchos que se nos pueden presentar día a día.

Estudios como los elaborados en esta práctica más que nutrirnos

teóricamente nos llevan a la reflexión, sobre todo porque hoy en día los

parámetros que aquí estudiamos han quedado en desuso, es decir, no se les da la

importancia que realmente tienen y en un futuro las obras se verán afectadas no

precisamente por la variabilidad del ambiente si no por la negligencia humana por

el simple hecho de no haber elaborado un estudio previo, aun contando con las

estaciones e instrumentos requeridos, lo que nos lleva directamente a analizarnos

como futuros ingenieros, tomando como imagen las catástrofes ingenieriles que se

están sucediendo en nuestro país a lo largo de estos últimos anos, para no seguir

comprometiendo nuestra ingeniería en un futuro con problemas que se pudieron

haber evitado al inicio de la obra.

BIBLIOGRAFÍA

Jiménez, R., Capa, A., Lozano, A., (2004) Meteoróloga y climatología,

España, editor FECYT (Fundación Española para la Ciencia y la

Tecnología).

Campomanes, G., Manual de Hidrología Aplicada (2015), lima, libro

electrónico

Red Bioclimática del Estado Mérida disponible en

http://www.cecalc.ula.ve/redbc/

Organización Meteorológica Mundial, (2011): Guía de prácticas

climatológicas (OMM-Nº 100),