Hidrologia

HIDROLOGÍA
ING. JOSÉ LUIS MARTINEZ

La Hidrología (del griego hydor-, agua logos
estudios , dotrinas)
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.

Conceptos Básicos:
 Hidráulica: es la ciencia que estudia la transmisión de fuerza y movimiento a
través de un medio líquido. Abarca cualquier estudio de fluido en
movimiento.
 Hidrostática: estudia la mecánica de los fluidos en reposo.
 Hidrodinámica: estudia la mecánica de los fluidos en movimiento.
 Hidrosfera : Parte de la Tierra ocupada por los océanos, mares, ríos, lagos y
demás masas y corrientes de agua.
 Fenómeno de El Niño: Es el calentamiento anómalo de la temperatura del
agua en el Pacifico Oriental, que repercute en el clima mundial
 Fenómeno de La Niña: Lo contrario al niño, es el enfriamiento cíclico de la
temperatura del agua del Pacifico Oriental, que repercute en el clima mundial.

Conceptos Básicos:
 Estructura hidráulicas: son las obras de ingeniería necesarias para lograr el
aprovechamiento de los recursos hídricos y controlar su acción destructiva.
Trabajan en la mayoría de los casos en combinación con elementos y equipos
mecánicos. Se construyen en beneficio del hombre y el desarrollo de la
humanidad.
 Al proyectar una obra hidráulica se debe buscar en lo posible que su
utilización sea de uso múltiple para beneficiar varios sectores de la economía,
entre los cuales están:
 1. Hidroenergía: utilización de la energía de las aguas fluviales o marítimas.
 2. Transporte acuático: utilización de las aguas fluviales, de lagos y mares para
la navegación y flotación de madera.
 3. Mejoramiento hídrico: utilización de aguas para irrigación de tierras y para
la extracción de aguas excesivas de tierras sobresaturadas.
 4. Suministro de agua para el consumo humano
 5. Control de avenidas e inundaciones
 6. Recreación
 7. Utilización de otras reservas hídricas: cría de peces, extracción de
minerales, sales, algas, etc.
 8. Control de contaminación ambiental

¿ Que es la Hidrología ?
Trata la presencia de agua en la tierra :
•Su ocurrencia (existencia), circulación
(movimiento) y distribución (en la atmosfera, en la
superficie del terreno y el subsuelo-suelo y la roca
supra e infrayacentes
•Sus propiedades físicas y Químicas
•Su interacción con el medio ambiente
•Su relación con los seres vivos y en particular con
el hombre

¿Qué es la hidrología?
•Es una ciencia amplia e interdisciplinaria:
-Esta lejos de tener un desarrollo completo
- Se apoya en otras ciencias auxiliares:
Requiere material de otras ciencias para su propias interpretación y uso
Se aplican varios métodos analíticos y estadísticos
•El conocimiento Hidrológico se emplea para:
Uso y control de los recursos hídricos
Diseño de obras de defensa

PROPIEDADES DEL AGUA
Propiedades físicas del agua
•Es un líquido incoloro, inodoro e insípido.
•Se transforma fácilmente en los tres estados de agregación (sólido,
líquido y gaseoso).
•A 100º C se produce su ebullición en condiciones normales de
presión (es decir, al nivel del mar a 760 mm de Hg).
•Se solidifica a 0º C en forma de hielo.
•A 4º C adquiere su mayor densidad, que se considera con valor de 1
(es la base para la densidad). Si su temperatura baja a partir de 4º C
su densidad se eleva, pues la solubilidad decrece inversamente con la
densidad; ésta es la razón por la que el hielo flota, pues ocupa más
volumen.

PROPIEDADES FÍSICAS DEL AGUA
•A 4º C adquiere su mayor densidad, que se considera con valor de 1
(es la base para la densidad). Si su temperatura baja a partir de 4º C su
densidad se eleva, pues la solubilidad decrece inversamente con la
densidad; ésta es la razón por la que el hielo flota, pues ocupa más
volumen.
•Es un compuesto con elevada capacidad calorífica, esto es, requiere
mucho calor para elevar su temperatura.
•Es el disolvente universal por excelencia; todos los gases, así como
numerosos sólidos y líquidos se disuelven en ella.
•En estado químicamente puro, es mala conductora del calor y la
electricidad.
•Su densidad y fluidez permiten que su energía potencial, al ser
almacenada en presas, se aproveche en las caídas de agua para
producir energía eléctrica

Forma como conseguimos el agua en el
ambiente

Distribución de las aguas en el Planeta
Origen del agua Por ciento de agua total
Océanos 97.24 %
Capas de hielo, Glaciares 2.14 %
Agua subterránea 0.61 %
Lagos de agua dulce 0.009 %
Mares tierra adentro 0.008 %
Humedad de la tierra 0.005 %
Atmósfera 0.001 %
Ríos 0.0001 %
Volumen total de agua 100 %

Aplicaciones de la Hidrología
Sistema de Riego
Diseño de obras viales (alcantarillas, puentes, etc.)
Control de Inundaciones
Control de la erosión
Eliminación y tratamientos de agua residuales
Disminución de la contaminación
Uso recreacional del agua
Conservación de los peces y vida silvestre
Generación Hidroeléctrica
Diseño de estructuras Hidráulicas
Drenajes Urbanos
Navegación

Divisiones de la Hidrología
• Hidrología Superficial
• Hidrología Subterránea

Divisiones de La Hidrología
Hidrología Superficial
Estudia la distribución de las corrientes de agua que
rigen la superficie de la tierra y los almacenamientos
en depósitos naturales como lagos o lagunas.
Hidrología Subterráneas
Incluye los estudios de los almacenamientos
subterráneos, o acuíferos, en lo referente a
localización, volumen, capacidad de almacenamiento
y posibilidad de recarga

Sub Divisiones de la Hidrología
Hidrometerología: Se concentra en el agua en la
capa fronteriza inferior de la atmosfera.
Hidrometría: Se encarga de la mediciones de agua
superficiales (Precipitación, flujo de corrientes).
Hidrografía: Descripción y confección de mapas de
los grandes cuerpos de agua.
Hidrología del suelo: estudio de las aguas que se
encuentran en la zona saturada del suelo debajo de la
superficie del suelo y en la zona no saturada

Ciencias auxiliares de la
Hidrología
Geología
Química
Física
Edafología
Meteorología
Fisiología Vegetal
Hidráulica
Oceanografía

Tipos de proyectos Hidráulicos
 Los proyectos hidráulicos son de dos tipos: los
proyectos que se refieren al uso del agua y los que se
refieren a la defensa contra los daños que ocasiona el
agua. Los proyectos típicos de uso del agua son los de
abastecimiento de agua potable, los de irrigación y los de
aprovechamiento hidroeléctrico; comprenden, además,
los de navegación, recreación y otros. Los proyectos
típicos de defensa son los de drenaje urbano, drenaje
vial y drenaje agrícola; comprenden, además, los de
encausamiento de ríos, los de defensa contra las
inundaciones y otros.

ESTUDIOS HIDROLÓGICOS EN PROYECTOS DE
INGENIERÍA
1. Localización
2. Recolección de información Cartografía
Hidrometeorología
Estudios anteriores.
3. Trabajos de campo
4. Análisis de la información hidrológica

Ciclo Hidrológico (DEL AGUA)
 Es la secuencia de fenómenos por medio de
los cuales el agua pasa de la superficie terrestre
en la fase de vapor, a la atmosfera y regresa en
su fase liquida y solida.

Algunos Conceptos Básicos
 La precipitación es el término con el cual se denominan las formas de agua en estado
líquido o sólido que caen directamente sobre la superficie terrestre o de otro planeta.
Esto incluye la lluvia, llovizna, llovizna helada, lluvia helada, granizo, hielo granulado,
nieve, granizo menudo y bolillas de nieve.
 Aguas Superficiales: Él Recurso Hídrico Superficial se corresponde principalmente con
los ríos y arroyos que escurren en superficie y configuran una de las fuentes principales
de vida y desarrollo.
 Aguas Subterráneas: todas las aguas que se encuentran bajo la superficie del suelo en
la zona de saturación y en contacto directo con el suelo o el subsuelo.
Acuífero: acumulación de agua subterránea que impregna una capa de terreno
impermeable. Se suele situar sobre una capa de materiales impermeables (arcilla o
pizarra). Puede estar o cubierto con otra capa impermeable, en cuyo caso se llama
acuífero o manto freático confinado.
 Evaporación: Es cuando un liquido pasa de la fase liquida a gaseosa (Es el proceso que
transfiere agua del suelo de vuelta a la atmosfera)
 Sublimación: proceso mediante el cual un solido pasa directo al estado gaseoso
 Percolación: : Es el proceso de filtración del agua a las capas profundas del terreno a
favor de la gravedad como única fuerza y siguiendo la línea de menor resistencia.

Tiempo atmosférico
 Indica el estado de la atmósfera en un lugar
específico. Está determinado por factores como la
presión del aire, la cantidad y el tipo de precipitación,
la dirección y la fuerza de los vientos, la temperatura,
la humedad, los tipos de nubes y otros que ocurren en
la troposfera (capa más baja de la atmósfera donde
suceden los fenómenos meteorológicos) y que están
presentes en determinado espacio y lugar;
característicos de las diferentes estaciones anuales,
siendo también uno de los causantes de su continua
variación

Componentes del Tiempo atmosférico
Clima
Temperatura
Humedad
Vientos
Nubosidad
Presión atmosféricas
Precipitación
Radiación Solar

Componentes del Tiempo atmosférico
 Temperatura: componente del clima que indica el grado de calentamiento del aire
atmosférico.
 *Una medida del calor o frío de un objeto o sustancia. Indica la cantidad de energía
térmica contenida en el objeto o sustancia
 Humedad del Aire: La humedad indica la cantidad de vapor de agua presente en el
aire. Depende, en parte, de la temperatura, ya que el aire caliente contiene más
humedad que el frío.
La humedad relativa se expresa en forma de tanto por ciento (%) de agua en el aire.
La humedad absoluta se refiere a la cantidad de vapor de agua presente en una unidad
de volumen de aire y se expresa en gramos por centímetro cúbico (gr/cm3).
Precipitaciones : Es el retorno del agua atmosférica a la superficie en forma líquida o
sólida. Para su registro se emplea el pluviómetro

 Presión atmosférica :Es la fuerza o peso del que ejerce el aire sobre la superficie terrestre. A nivel
mar la presión atmosférica es de 1 013 milibares.
La presión atmosférica tiende a variar por diversos factores, por ejemplo: con la altitud la relación es
inversamente proporcional, igualmente ocurre con la temperatura. El instrumento que mide la
presión atmosférica es el barómetro, considerado la base de todos los pronósticos meteorológicos.
 Vientos: Es entendido como las masas de aire en movimiento horizontal; los movimientos
verticales, o casi verticales, se llaman corrientes. Los vientos se producen por diferencias de presión
atmosférica, atribuidas, sobre todo, a diferencias de temperatura. Las variaciones en la distribución
de presión y temperatura se deben, en gran medida, a la distribución desigual del calentamiento
solar, junto a las diferentes propiedades térmicas de las superficies terrestres y oceánicas.
 Nubosidad: Es la cantidad de vapor de agua condensada en la atmósfera. Las nubes desempeñan
una función muy importante, ya que modifican la distribución del calor solar sobre la superficie
terrestre y en la atmósfera
 La radiación solar: es el conjunto de las radiaciones electromagnéticas que emite el Sol y que
determinan la temperatura en la Tierra.

Radiación Solar
La radiación solar: es el conjunto de las radiaciones electromagnéticas
que emite el Sol y que determinan la temperatura en la Tierra.
FUNCIÓN
Conduce la dinámica de la atmósfera.
Fuente básica de la temperatura de la Tierra.
Fuente de energía para los seres vivos.

Factores que afectan la cantidad de radiación
solarFactores que afectan la cantidad de radiación solar
• Geográficos
– Latitud
– Exposición
– Inclinación del Suelo
• Atmosféricos
– Atmósfera (Nubosidad)
– Partículas en Suspensión (naturales y
antrópicas)
• Otros
– Estación del Año
– Hora del Día

Tipos de Radiación
RADIACIÓN DIFUSA
Radiación que llega luego de la reflexión y dispersión (cielo con
nubes).
RADIACIÓN DIRECTA
Radiación que no se modifica al atravesar la atmósfera.
RADIACIÓN GLOBAL
Difusa + directa. Representa en promedio el 52% del total incidente
en el límite de la atmósfera.
RADIACIÓN TERRESTRE
Radiación de onda larga que emite la tierra hacia la atmósfera
La Rt es absorbida por : -Ozono
-Vapor de agua
-Co2
RADIACIÓN NETA
Diferencia entre el flujo de radiación de onda corta entrante y el de
onda larga saliente.

La velocidad de calentamiento de las tierras
es diferente a la de las aguas
Esto se debe a:
Océanos Suelos
-Superficie en movimiento - Sup. Inmóvil
-Superficie transparente -Sup. Opaca
-Mayor penetración de Rg -Rg solo en sup.
-Transmisión de calor -Transmisión de calor
de advectiva y convectiva por conducción
-Mayor calor especifico -Menor calor especifico

A nivel planetario la energía se redistribuye desde los
trópicos a los polos
Los vientos juegan un rol fundamental
TRANSMISIÓN DEL CALOR
Advección: Es la transmisión del calor por el movimiento horizontal
de la masa de aire.
Convección Es la transmisión de calor por medio de corrientes
verticales ascendentes.
Conducción :Es la transmisión de calor por contacto

Meteorología
 Meteorología: Es la ciencia que estudia los fenómenos meteorológicos que se
desarrollan en la atmósfera.
Se divide en tres partes:
 1. Meteorología descriptiva. Estudia las variaciones meteorológicas (presión
temperatura, vientos, humedad, etc.) y los aparatos para medirlas.
 2. Meteorología climatológica. Estudia los factores citados en su aspecto estático
(evaporación, condensación, precipitación y fenómenos acústico y eléctrico).
 3. Meteorología dinámica o de previsión del tiempo. Estudia los fenómenos en
función del tiempo y del espacio.
 Clima: Es el conjunto de fenómenos meteorológicos que caracterizan el estado medio
de la atmósfera en una región de la superficie terrestre.
 Fenómenos Hidrometeorológicos: son los que se generan por la acción violenta de
los fenómenos atmosféricos, siguiendo los procesos de la climatología y del ciclo
hidrológico.

Tipos de Clima
 a) Climas cálidos de clima intertropical
1. Régimen ecuatorial. Llueve todo el año, presentando dos máximos al año.
2. Régimen sub-ecuatorial. Presenta dos períodos secos al año.
3. Régimen tropical. Presenta un solo período de lluvia.
 b) Climas templados
1. Régimen de climas templados. Presenta lluvia todo el año, casi uniformemente
repartida.
2. Régimen mediterráneo. Presenta un período frío y otro caluroso y seco.
c) Clima frío y polar. Corresponde a las altas latitudes.
d) Régimen de zonas desérticas. Las zonas desérticas se encuentran repartidas en
casi todas las latitudes y su presencia se explica generalmente por causas
locales que determinan la ausencia de lluvias.

Fenómenos Hidrológicos
 Inundaciones.- Invasión lenta o violenta de aguas de río, lagunas o lagos, debido a fuertes
precipitaciones fluviales o rupturas de embalses, causando daños considerables. Se pueden
presentar en forma lenta o gradual en llanuras y de forma violenta o súbita en regiones
montañosas de alta pendiente.
 Sequías.- Deficiencia de humedad en la atmósfera por precipitaciones pluviales irregulares o
insuficientes, inadecuado uso de la aguas subterráneas, depósitos de agua o sistemas de
irrigación.
 Heladas.- Producidas por las bajas temperaturas, causando daño a las plantas y animales.
 Tormentas.- Fenómenos atmosféricos producidos por descargas eléctricas en la atmósfera.
 Granizadas.- Precipitación de agua en forma de gotas sólidas de hielo.
 Tornados.- Vientos huracanados que se producen en forma giratoria a grandes velocidades.
 Huracanes.- Son vientos que sobrepasan más 24 Km./h como consecuencia de la interacción del
aire caliente y húmedo que viene del océano Pacífico con el aire frío.

La precipitación es una parte importante del ciclo
hidrológico y es responsable por depositar agua fresca en
el planeta. La precipitación es generada por las nubes,
cuando alcanzan un punto de saturación; en este punto
las gotas de agua creciente (o pedazos de hielo) se
forman, que caen a la Tierra por gravedad. Es posible
inseminar nubes para inducir la precipitación rociando
un polvo fino o un químico apropiado (como el nitrato de
plata) dentro de la nube, generando las gotas de agua e
incrementando la probabilidad de precipitación.

Origen de la Precipitación
En esencia toda precipitación de agua en la
atmósfera, sea cual sea su estado (sólido o líquido) se
produce por la condensación del vapor de agua
contenido en las masas de aire, que se produce
cuando dichas masas de aire son forzadas a elevarse y
a enfriarse. Cuando el agua condensada alcanza una
masa crítica, se hace más pesado que el aire que la
circunda y "precipita". Según el mecanismo por el cual
dichas masas de aire son obligadas a ascender se
pueden clasificar las precipitaciones según sean:
frontales, convectivas u orográficas.

Cuando una masa de aire húmedo circula hacia una masa montañosa,
se eleva hasta llegar a la cima de la montaña. Al ascender se enfría y el
agua que contiene se condensa por lo que se producen las
precipitaciones y la masa de aire pierde humedad. Al pasar a la otra
ladera de la montaña, el aire seco desciende y se calienta. Se genera un
viento seco y cálido que puede producir deshielo .
Precipitación Orográfica
barlovento
Sotavento

Precipitación Frontal
 Ocurre cuando 2 masas de aire de distintas presiones, tales como la
fría (más pesado) y la cálida (mas liviana) chocan una con la otra.

Precipitación Convectiva
Se produce generalmente en regiones cálidas y húmedas, cuando
masas de aire cálidas, al ascender en altura, se enfrían, generándose de
esta manera la precipitación.

Importancia de las precipitaciones en la
ingeniería
 Muchas obras de ingeniería civil son profundamente
influenciadas por factores climáticos, entre los que se
destaca por su importancia las precipitaciones pluviales.
En efecto, un correcto dimensionamiento del drenaje
garantizarla la vida útil de una carretera, una vía férrea, un
aeropuerto. El conocimiento de las precipitaciones
pluviales extremas y el consecuente dimensionamiento
adecuado de los órganos extravasores de las represas
garantizarán su seguridad y la seguridad de las
poblaciones y demás estructuras que se sitúan aguas abajo
de la misma. El conocimiento de las lluvias intensas, de
corta duración, es muy importante para dimensionar
el drenaje urbano, y así evitar inundaciones en los
centros poblados.

Estaciones en el estado Aragua
Capusito Castano - Cabecera
Choroni – Cabeceras Colonia Tovar
El Consejo El Mirador
El Palmar – Cagua Embalse Tiguaiguay
Gonzalito Guayabita
La Pereya La Urbina - Quebrada Seca
Las Cenizas Las Tejerias
Maracay - Base Aerea Sucre Maracay – CENIAP
Maracay - Providencia Ocumare de la Costa
Pie del Cerro Rancho Grande
San Francisco Pao San Mateo - Hacienda El Palmar
Santa Teresa Tejerias - GFV
Tiara Tocoron - Caserio

LA MEDICIÓN DE LA PRECIPITACIÓN
 La Precipitación pluvial se mide en mm, que equivale al espesor de la
lámina de agua que se formaría, a causa de la precipitación sobre una
superficie plana e impermeable
 Qué es el milímetro de precipitación : El milímetro de precipitación es
la caída de 1 litro de precipitación en un área de 1 metro cuadrado
Instrumentos de Medición
 Pluviómetro
El pluviómetro es un aparato destinado a medir la cantidad de agua caída,
ya sea en forma de lluvia, nieve o granizo, expresada a través de la
cantidad de litros o milímetros caídos por metro cuadrado.
 Pluviógrafo
Es un instrumento registrador que mide la cantidad de precipitación e
indica la intensidad caída. En general están constituidos por recipientes
dobles de medida conocida; cuando uno de los semi-depósitos se llena de
agua, se produce un vaciado que lleva el agua recogida al otro semi-
depósito y así sucesivamente. Este movimiento se transmite a una
plumilla que inscribe sobre la banda registradora el número de vuelcos
que se han producido; conocida la capacidad que posee cada uno de los
semi-depósitos se puede obtener la cantidad de precipitación caída a
través de una simple multiplicación.

PRINCIPALES EQUIPOS DE UNA ESTACIÓN
METEOROLÓGICA
Termómetros:
El termómetro es el instrumento que mide la
temperatura según una escala térmica previamente
determinada
Termometro de maxima
y minima

TINA DE EVAPORACIÓN
HELIOGRAFO

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