Precipitación 2024 Ingeniería civil.pptx

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PRECIPITACIÓN
PROFESORA DALY
ESPINOSA A.
2024

MÓDULO PRECIPITACIÓN
• ¿QUÉ ESTUDIAREMOS EN ESTE MÓDULO?:
1. ¿QUÉ ES PRECIPITACIÓN?, ¿CÓMO SE PRODUCE?, FORMAS, TIPOS DE PRECIPITACIÓN,
UNIDADES DE MEDIDA, A QUE EQUIVALE 1 MM DE LLUVIA. EQUIPOS PARA MEDIR LA LLUVIA.
DIFERENCIA ENTRE PRECIPITACIÓN Y LLUVIA.
2. ANÁLISIS DE LOS DATOS: ¿CÓMO SE VERIFICAN, CORRIGEN, RELLENAN LOS DATOS QUE
FALTAN?
Y CÓMO SE EXTIENDE LA SERIE.
3. MÉTODOS PARA DETERMINAR LA PRECIPITACIÓN MEDIA DE UNA CUENCA EN UN LUGAR O
ÁREA DETERMINADA (PARA ESTIMAR CAUDALES EN CUENCAS NO AFORADAS MEDIANTE EL
MÉTODO DE BALANCE HÍDRICO).
4. ¿A QUÉ LLAMAMOS TORMENTA?, SUS PRINCIPALES ELEMENTOS QUE SE RELACIONAN CON
EL DISEÑO DE OBRAS HIDRÁULICAS, TALES COMO: INTENSIDAD, DURACIÓN, PERIODO DE
DURACIÓN, LA FRECUENCIA, PERIODO DE RETORNO DE LA TORMENTA, HIETOGRAMA, CURVA
MASA
5. CURVAS INTENSIDAD-DURACIÓN-FRECUENCIA (IDF). ¿QUÉ SON LAS CURVAS IDF Y COMO SE

IMPORTANCIA DE LA PRECIPITACIÓN EN LA
INGENIERÍA CIVIL
• LA MAYORÍA DE OBRAS DE INGENIERÍA CIVIL ESTÁN INFLUENCIADAS POR LOS
FACTORES CLIMÁTICOS, ENTRE LOS FACTORES MÁS DESTACADOS SE
ENCUENTRAN LAS PRECIPITACIONES PLUVIALES. DADO QUE UN CORRECTO
DIMENSIONAMIENTO DEL DRENAJE DA GARANTÍA SOBRE EL TIEMPO DE
UTILIDAD DE UNA CARRETERA, VIA FÉRREA, ETC. EL CONOCIMIENTO ACERCA
DE LAS PRECIPITACIONES PLUVIALES GARANTIZA LA SEGURIDAD DE LAS
REPRESAS Y POR ENDE LA SEGURIDAD DE LAS POBLACIONES ALEDAÑAS.

DEFINICIÓN DE PRECIPITACIÓN
• Se considera precipitación a cualquier forma de humedad que se origina en las nubes y
llega hasta la superficie del suelo, la precipitación puede ser en forma:
• de lluvias,
• llovizna
• granizadas y
• nevadas.
• La precipitación 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.

GENERALIDADES
❑El régimen hidrológico de una región es función de las
características físicas, geológicas, topográficas y climatológicas.
❑Los factores climatológicos más relevantes son:
o precipitación,
o evaporación,
o temperatura,
o humedad del aire,
o vientos.

FACTORES CLIMÁTICOS
• LA ATMÓSFERA
• La atmósfera terrestre es la parte gaseosa de la tierra, es la capa más externa
y menos densa del planeta.
• Está constituida por una mezcla de gases que recibe genéricamente el nombre
de aire.
• Los principales gases que la componen son: el oxígeno (21 %) y el nitrógeno
(78 %), seguidos del argón, el dióxido de carbono y el vapor de agua.
• La atmósfera protege la vida sobre la Tierra, absorbiendo gran parte de la
radiación solar ultravioleta en la capa de ozono. Además, actúa como escudo
protector contra los meteoritos, los cuales se desintegran en polvo a causa de
la fricción que sufren al hacer contacto con el aire.
• Su considerable cantidad de oxígeno libre que posee se debe a las plantas,
que convierten el dióxido de carbono en oxígeno, el cual es a su vez es
respirable por las demás formas de vida, tales como los seres humanos y los

FACTORES
CLIMÁTICOS
• LA CIRCULACIÓN DE LA ATMÓSFERA Y
VIENTOS
La circulación atmosférica es factor fundamental en la
formación de precipitaciones y en las características
climáticas. Es un movimiento del aire atmosférico a gran
escala y, junto con la circulación oceánica es el medio por el
que el calor se distribuye sobre la superficie de la tierra.
Existen los vientos planetarios, que obedecen a la
Circulación General de la Atmósfera, los movimientos
constantes de las masas de aire del planeta, y que están en
relación a sus centros de Alta y Baja Presión permanentes:
son los vientos alisios, vientos del oeste y vientos polares.
Los alisios van desde los 30º S y N hacia el ecuador y son
constantes a lo largo del año; solo varía su fuerza, la que es
baja en invierno. En el hemisferio sur, libre de huracanes,
son de buena aptitud para parques eólicos, ya que sus
direcciones son poco cambiantes y son infrecuentes las
velocidades extremas que obliguen a detener los rotores
eólicos.

FACTORES
CLIMÁTICOS
• LA HUMEDAD ATMOSFÉRICA
La humedad atmosférica es la cantidad o volumen de vapor de agua que se
encuentra presente en la atmósfera. la principal fuente de humedad en el aire
proviene de la superficie de los océanos y mares. Otras fuentes de humedad,
pero en menor escala, provienen de
lagos, glaciares y ríos, así como de los procesos de evapotranspiración del
suelo, las plantas y los animales.
o La precipitación se deriva del agua atmosférica.
o La humedad tiende a decrecer con el aumento de la latitud y con la
disminución de la temperatura.
o La humedad es mayor sobre áreas con vegetación que sobre suelos
desérticos
o La humedad atmosférica es máxima sobre los océanos y decrece a
medida que avanza hacia el interior de los continentes.
o La humedad es mínima al salir el sol y máxima durante el día.
Humedad relativa o RH: mide la cantidad de agua en el aire en forma
de vapor, comparándolo con la cantidad máxima de agua que puede ser
mantenida a una temperatura dada. Por ejemplo, si la humedad es del
50% a 23 ° C, esto implicaría que el aire contiene 50% del nivel máximo
de vapor de agua que podría mantener a 23 ° C. 100% de humedad
relativa, indica que el aire está en la máxima saturación.
Humedad absoluta: cantidad de vapor de agua (generalmente medida
en gramos) por unidad de volumen de aire ambiente (medido en metros
cúbicos).
Humedad específica: es la cantidad de vapor de agua que se haya
contenido en el aire, pero a diferencia de la humedad absoluta, en esta
el vapor se mide en gramo y el aire en kilogramos.
https://www.ecologiahoy.com/humedad-absoluta-
especifica-y-relativa

FACTORES
CLIMÁTICOS • LA TEMPERATURA
https://www.significados.com/temperatura/
LA TEMPERATURA ES UNA MAGNITUD FÍSICA QUE INDICA
LA ENERGÍA INTERNA DE UN CUERPO, DE UN OBJETO O
DEL MEDIO AMBIENTE EN GENERAL, MEDIDA POR UN
TERMÓMETRO.
❑ VARIACIÓN VERTICAL:
Disminuye en la troposfera (0.65 °C por cada100 m),
constante en la estratosfera.
DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA:
o Máxima en bajas latitudes
o La temperatura decrece con la altitud.
o La temperatura es más elevada en las ciudades
que en el campo.
o Presencia distorsionada por mares, continentes,
topografía y vegetación.
❑ DISTRIBUCIÓN TEMPORAL
o La temperatura es proporcional a la fluctuación de

FACTORES
CLIMÁTICOS • VIENTO
• El viento es el flujo de gases a gran escala. En la atmósfera
terrestre, el viento es el movimiento en masa del aire de
acuerdo con las diferencias de presión atmosférica. Günter
D. Roth lo define como «la compensación de las diferencias
de presión atmosférica entre dos puntos».
• En Meteorología, se suelen denominar los vientos según su
fuerza y la dirección desde la que soplan. Los aumentos
repentinos de la velocidad del viento durante un tiempo corto
reciben el nombre de ráfagas. los vientos fuertes de duración
intermedia (aproximadamente un minuto) se llaman
turbonadas.
• Los vientos de larga duración tienen diversos nombres según
su fuerza media como, por ejemplo, brisa, temporal,
tormenta, huracán o tifón.
• Su dirección se mide con veletas y su velocidad con

PRECIPITACIÓN
❑ DEFINICIÓN
o La precipitación es cualquier producto de la condensación del vapor de agua atmosférico que
se deposita en la superficie de la tierra. Se conoce como precipitación a la caída de agua
de las nubes a la superficie de la tierra en su forma líquida o sólida.
❑ FORMACIÓN
o Cuando el aire en superficie se calienta asciende en altitud. La troposfera desciende su
temperatura con la altitud. Cuando la masa de aire asciende, se enfría y se satura. Al
saturarse, se condensa en pequeñas gotitas de agua o cristales de hielo (dependiendo de la
temperatura a la que se encuentra el aire circundante) y se sitúan alrededor de pequeñas
partículas de un diámetro inferior a dos micras llamados núcleos de condensación
higroscópico.
o Para que el vapor existente en una masa de aire que alcanza la saturación pueda
condensarse en forma de gotitas es preciso que se cumplan dos condiciones: la primera es
que la masa de aire se haya enfriado lo suficiente, y la segunda es que existan en el
aire núcleos de condensación higroscópicos sobre los que puedan formarse gotitas
de agua.
o 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. Sobre cada gotita actúan fundamentalmente dos
fuerzas: la debida al arrastre que la corriente de aire ascendente ejerce sobre ella, y el peso

PRECIPITACIÓN
❑ DEFINICIÓN
oSe conoce como precipitación a todas las formas de humedad que
cae a la tierra proveniente de las nubes, como agua, nieve o granizo.
Es decir, es la caída de agua de las nubes a la superficie de la
tierra en su forma líquida o sólida.
oPara entender la variación de la humedad del suelo, recarga de
acuíferos y caudal en los ríos, es necesario conocer el
comportamientos y patrones de la lluvia en el tiempo y en el espacio.
La precipitación es el factor principal que controla la hidrología de una
región.
oLa evaporación desde la superficie de los océanos es la principal
fuente de humedad para la precipitación, ya que no más del 10% de
la precipitación continental se puede atribuir a la evaporación en los
continentes. Por otra parte, el 25% de la precipitación total que cae en
áreas continentales regresa al mar como escorrentía directa o flujo de

PRECIPITACIÓN
❑ FORMACIÓN
Para que la precipitación ocurra es necesario que se satisfaga las siguientes condiciones:
o 1. Enfriamiento de las masas de aire.
o 2. Mecanismo para producir la condensación
o 3. Crecimiento de los elementos de las nubes
o El enfriamiento de las masas de aire se logra cuando éstas ascienden a los niveles superiores de la atmósfera, donde
por efecto de la reducción de presión se produce el enfriamiento. Podemos decir entonces que los cambios de presión y
temperatura del aire, junto con los desplazamientos de las masas aire, originan los fenómenos de saturación del vapor
de agua contenida en la atmósfera.
o En un aire saturado o muy cerca de este punto, el vapor de agua se condensa en pequeñas gotitas de agua o cristales
de hielo (dependiendo de la temperatura a la que se encuentra el aire circundante) y se sitúan alrededor de pequeñas
partículas de un diámetro inferior a dos micras llamados núcleos de condensación higroscópico.
o Estos núcleos son partículas muy pequeñas de varias sustancias cuyo tamaño, por lo general varía entre 0.01 y 0.03
mm de diámetro. La mayor parte de estos núcleos de condensación están constituidos por partículas de materia
orgánica, tales como: polen, cenizas volcánicas, diminutos granos de sal procedentes del mar, finísimos granos de
arcilla. En las áreas urbanas, las partículas de humo y polvo producidas por las industrias, el tráfico y las actividades
domésticas, constituyen una fuente importante de núcleos de condensación.
o Para que el vapor existente en una masa de aire que alcanza la saturación pueda condensarse en forma de gotitas es
preciso que se cumplan dos condiciones: la primera es que la masa de aire se haya enfriado lo suficiente, y la
segunda es que existan en el aire núcleos de condensación higroscópicos sobre los que puedan formarse
gotitas de agua.
o 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. Sobre cada gotita
actúan fundamentalmente dos fuerzas: la debida al arrastre que la corriente de aire ascendente ejerce sobre ella, y el
peso de la propia gotita. Cuando las gotitas son lo suficientemente grandes como para poder vencer la fuerza de

PRECIPITACIÓN
❑ FORMACIÓN
Para que se forme la lluvia es
necesario:
oQue exista el mecanismo para
que la masa de aire se enfríe y
alcance la saturación.
oQue exista en el aire pequeñas
partículas llamadas núcleos de
condensación sobre los cuales
puedan formarse las gotitas de
agua.
oPor último, el crecimiento de las
gotas de agua para que, por su
peso, la fuerza de gravedad
supere las fuerzas ascendentes

FORMAS DE PRECIPITACIÓN
• LA LLOVIZNA
o Gotas con diámetros de 0.1 a 0.5 mm
o Velocidades de caídas muy bajas: 1 a 3 m/s.
• LA LLUVIA
• Gotas de agua líquida en su mayoría con un diámetro >0.5 mm.
• Velocidades de caída entre 3 a 7 m/s
• Generalmente, la lluvia se reporta en tres intensidades:
o LIGERA: para tasas de caída hasta de 2.5 mm/h
o MODERADA: desde 2.5 hasta 7.6 mm/h
o FUERTE: por encima de 7.6 mm/h
• LA ESCARCHA:
• Capa de hielo, usualmente contiene bolsas de aire atrapado entre ellas,
• Se forma por un enfriamiento rápido de las partículas de aguas al chocar con objetos fríos.
• LA NIEVE:
• agua sólida,
• está compuesta de cristales de hielo blancos o traslúcidos, principalmente de forma compleja,
• pueden llegar a tener varios centímetros de diámetro.
• CHUBASCO:
• gotas grandes y dispersas con diámetros > 3mm
• Velocidades de caída > 7 m/s
• EL GRANIZO
• Precipitación en forma de bolas o formas irregulares de hielo, y
• Su diámetro varía entre 5 a más de 125 mm.
• El mayor granizo que se ha encontrado en los estados unidos cayó en Coffeyville, el 3 de septiembre de 1970, medía 44
centímetros en la circunferencia y pesaba 1.67 libras.

TIPOS DE PRECIPITACIÓN
• El nombre depende del mecanismo responsable del
levantamiento del aire que produce el enfriamiento necesario
para que se produzcan cantidades significativas de
precipitación. Se clasifica en:
oConvectiva
oOrográfica y
oCiclónica

PRECIPITACIÓN
CONVECTIVA
Propias de tiempo caluroso y de
regiones tropicales.
Son acompañadas de rayos y
truenos
Suelen producirse en zonas
llanas o con pequeñas
irregularidades topográficas,
La precipitación se da por los
siguientes procesos:
oEvaporación
oElevación por convección
oEnfriamiento por ascenso
(gradiente)
⮚Adiabático seco (1°
C/100 m
⮚Adiabático húmedo o
saturado (0.5 °C /100 m)

PRECIPITACIÓN
OROGRÁFICA
LA PRECIPITACIÓN SE DA POR LOS
SIGUIENTES PROCESOS:
opor evaporación
oempuje del vapor hacia las
montañas
oenfriamiento por ascenso a lo largo
de la montaña
ocondensación y precipitación.

PRECIPITACIÓN
CICLÓNICA
LA PRECIPITACIÓN SE DA POR LOS
SIGUIENTES PROCESOS:
o CHOQUE DE DOS MASAS DE
AIRES CON DIFERENTE
TEMPERATURA Y HUMEDAD.
o NUBES MÁS CALIENTES
IMPULSADAS A LAS PARTES
ALTAS.
o CONDENSACIÓN Y
PRECIPITACIÓN
ESTÁN ASOCIADAS CON EL PASO DE
CICLONES O ZONAS DE BAJA
PRESIÓN.

MEDICIÓN DE LA
PRECIPITACIÓN
Se mide en función
de la altura de la
lamina de agua que
cae por unidad de
área.
si hp = 1 mm
entonces el volumen
es igual a 0.001 m3 o
igual a un litro.

EQUIPOS PARA
MEDIR LA
PRECIPITACIÓN
PLUVIÓMETRO:
• Aparato que mide 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.
• Cualquier recipiente de boca ancha,
cuya superficie sea conocida puede
servir como pluviómetro; para
efectuar las medidas, se utiliza una
probeta graduada que dará los cc de
precipitación caídos en el
pluviómetro.
• El pluviómetro tipo Hellmann es el
instrumento meteorológico mas

EQUIPOS PARA
MEDIR LA
PRECIPITACIÓN
PLUVIÓGRAFO:
• Es un instrumento registrador que mide
la cantidad de precipitación e indica la
intensidad caída. -litros por metro
cuadrado caídos en una hora-. Hay
que tener mucho cuidado con este
término, significa solamente que, si la
precipitación hubiera continuado con
esa intensidad durante una hora, se
hubieran recogido los litros indicados.
• Construidos por recipientes dobles de
medida conocida (vaciado automático).
• El movimiento se transmite a una
plumilla que inscribe sobre la banda
registradora el numero de vuelcos que
se han producido.
• El gráfico que se genera se conoce
como pluviograma.

INSTALACIÓN DEL
PLUVIÓMETRO O
PLUVIÓGRAFO

EQUIPOS PARA
MEDIR LA
PRECIPITACIÓN
ESTACIONES AUTOMÁTICAS
• Registran parámetros hasta cada
minuto.
• Bajo costo
• Pueden verse los datos en tiempo
real.
• Proceso se hace mediante un
proceso especializado
• ETESA Y ACP mantienen instaladas
estaciones de este tipo.

EQUIPOS PARA
MEDIR LA
PRECIPITACIÓN
RADAR:
• Puede determinar dónde están la lluvia y el
granizo.
• El radar rebota ondas de radio en las gotas de
lluvia de las nubes.
• Una computadora mide cuánto tiempo le toma a
las ondas reflejarse de vuelta y utiliza ese
tiempo para determinar cuán lejos está la lluvia.
• La computadora también mide cuánta energía
se refleja de vuelta hacia el radar y calcula
cuanta lluvia contienen las nubes.
RADAR DOPPLER:
• No sólo puede determinar cuán lejos están las
gotas de lluvia, también pueden calcular si se
están moviendo en dirección o lejos del radar.
• Los meteorólogos saben que si la lluvia se está
moviendo, el viento debe estar empujándola.
Es así como saben hacia dónde sopla el viento
dentro de las nubes.

TÉCNICAS DE ANÁLISIS DE LA
PRECIPITACIÓN
Para evitar conclusiones erróneas, es importante dar la interpretación adecuada a la información sobre
precipitación.
muchas estaciones de precipitación tienen períodos faltantes en sus registros, debido a que el observador se
ausenta, o a fallas instrumentales. a menudo es necesario estimar algunos de estos valores faltantes.
ESTIMACIÓN DE DATOS FALTANTES DE PRECIPITACIÓN.
A) PROMEDIO ARITMÉTICO
B)PROPORCIÓN NORMAL:
:

PRECIPITACIÓN
C) CORRELACIÓN LINEAL Y POTENCIAL.
Estos métodos permiten el cálculo de los datos faltantes estableciendo una relación entre una estación y un grupo de ellas o su
promedio. se requiere trazar la línea que mejor se ajusta a los datos existentes, un período común de registro para ambas
variables.
Y: Dato que se desea verificar o estimar
X: Dato base
N: Número de datos comunes en ambas estaciones
r: Coeficiente de correlación, varía entre -1 y 1.

PRECIPITACIÓN
ANÁLISIS DOBLEMENTE ACUMULATIVO (CURVAS DOBLE MASA).
El análisis doblemente acumulativo o la curva doblemente másica, es un método usado
en datos hidrometeorológicos para:
• Determinar la consistencia de los datos, mediante la comparación de los datos de la
estación bajo estudio, con aquellos de otra estación o grupos de estaciones que se
toman como patrón.
• Detectar cambios en el proceso de recolección de la información por:
- Cambios de exposición y ubicación del instrumento
- Modificaciones de la técnica de observación
- Errores instrumentales y de la lectura.
• Corregir datos malos
• Rellenar datos faltantes
• Extender datos para homogeneizar la serie.
La teoría de la curva de dobles acumulaciones se basa en el hecho de que,
representando en unos ejes de coordenadas las parejas de puntos definidos por las
acumulaciones sucesivas de dos series de valores en el mismo período, la curva

PRECIPITACIÓN
Se pueden presentar los siguientes casos:
• Una línea recta, significa que los datos
en estudios son consistentes con los datos base.
• Se produce cambio de pendiente
significa que hay una inconsistencia en los datos.

PRECIPITACIÓN
Se pueden presentar los siguientes casos:
• Se produce dos rectas paralelas.
En este caso solo se corrige solo el año en
que ocurrió el desplazamiento.
• Se produce una mezcla de las dos, cambio de pendiente
y líneas paralelas.
• Por ultimo, no se presenta ninguno de los casos anteriores
Es posible que los datos están todos malos o las estaciones no son comparables.

CÁLCULO DE LA PRECIPITACIÓN MEDIA
• MÉTODOS UTILIZADOS PARA CALCULAR LA PRECIPITACIÓN
MEDIA ANUAL O DE UNA TORMENTA EN UN ÁREA
DETERMINADA.
METODOLOGÍAS:
oPROMEDIO ARITMÉTICO
oPOLÍGONOS DE THIESSEN
oISOYETAS

• PROMEDIO ARITMÉTICO
LA PRECISIÓN DEPENDE DE
oCANTIDAD DE ESTACIONES
oDISTRIBUCIÓN DE LAS ESTACIONES
oDISTRIBUCIÓN DE LLUVIAS
oÁREA NO MUY ACCIDENTADA
ES UN MÉTODO BUENO SI HAY UN
GRAN NÚMERO DE PLUVIÓMETRO.

• POLÍGONOS DE THIESSEN
EN ESTE CASO SE NECESITA UBICAR
LAS ESTACIONES DENTRO Y FUERA DE
LA CUENCA.
A CADA ESTACIÓN SE LE ASIGNA UN
COEFICIENTE DE PONDERACIÓN QUE ES
EL ÁREA DE INFLUENCIA DE LA ESTACIÓN
DENTRO DE LA CUENCA

• ISOYETAS
SON LÍNEAS DE IGUAL PRECIPITACIÓN
SE NECESITA DE UN BUEN CRITERIO PARA
EL TRAZADO DE LAS ISOYETAS
DISPONER DE UN PLANO TOPOGRÁFICO
Y CONOCER LA DIRECCIÓN DE LOS VIENTOS
EN EL ÁREA.
EN GENERAL, LA PRECIPITACIÓN
OROGRÁFICA SIGUE EL PATRÓN DE
LAS CURVAS DE NIVEL

• INTERPOLACIÓN ESPACIAL
PROCEDIMIENTO MATEMÁTICO UTILIZADO PARA
PREDECIR EL VALOR DE UN ATRIBUTO EN UN LUGAR
PRECISO A PARTIR DE VALORES DE ATRIBUTO
OBTENIDOS DE PUNTOS VECINOS UBICADOS AL
INTERIOR DE LA MISMA REGIÓN. A LA PREDICCIÓN DEL
VALOR DE UN ATRIBUTO EN LUGARES FUERA DE LA
REGIÓN CUBIERTA POR LAS OBSERVACIONES SE LE
LLAMA EXTRAPOLACIÓN.

ESTUDIO DE TORMENTAS
• CONCEPTO
• PERIODO DE RETORNO
• FRECUENCIA
• ANÁLISIS DE INTENSIDAD-DURACION-FRECUENCIA
• AJUSTE A DISTRIBUCIONES PROBABILISTICAS EXTREMAS

INTRODUCCION
• EL ESTUDIO DE FENÓMENOS NATURALES SON DE SUMA IMPORTANCIA PARA LA INGENIERÍA,
YA QUE SU FUERZA DEVASTADORA PUEDE SER PERJUDICIAL PARA UNA OBRA DE
INGENIERÍA,.
• PERO TAMBIÉN, EL ESTUDIO DE ESTOS FENÓMENOS NOS AYUDAN A ANALIZAR CÓMO
APROVECHAR ESTOS FENÓMENOS A FAVOR DE LA INGENIERÍA, TAL ES EL CASO POR
EJEMPLO:
LA POSIBILIDAD DE ESTABLECER UNA HIDROELÉCTRICA,
EL DISEÑO DE UN PUENTE,
DISEÑAR UN SISTEMA DE DRENAJE, ETC.;
EN EL DESARROLLO DE ESTE TEMA VEREMOS CÓMO SE REALIZA EL ANÁLISIS DE UN
FENÓMENO ATMOSFÉRICO MUY FRECUENTE, UNA TORMENTA, CALCULANDO INTENSIDADES
MÁXIMAS PARA DISTINTOS PERIODOS DE DURACIÓN.

OBJETIVOS
• ANALIZAR UNA TORMENTA A PARTIR DE UNA BANDA PLUVIOGRÁFICA Y
REALIZAR EL GRAFICO DE LA CURVA MASA DE PRECIPITACIÓN.
• GRAFICAR EL HIETOGRAMA DE PRECIPITACIÓN.
• DETERMINAR LA INTENSIDAD MÁXIMA Y SU PERIODO DE DURACIÓN.
• CALCULAR LAS INTENSIDADES MÁXIMAS PARA DISTINTOS PERIODOS DE
DURACIÓN.
• GRAFICAR LA CURVA INTENSIDAD – DURACIÓN – FRECUENCIA (IDF)

CONCEPTO DE TORMENTA
TORMENTA ES EL CONJUNTO DE
LLUVIAS QUE OBEDECEN A UNA
MISMA PERTURBACIÓN
METEOROLÓGICA Y DE
CARACTERÍSTICAS BIEN
DEFINIDAS.
o DURA DESDE MINUTOS, HORAS
O DÍAS.
o PUEDE ABARCA EXTENSIONES
DE TERRENOS MUY VARIABLES
(DESDE PEQUEÑAS ZONAS
HASTA REGIONES MUY
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IMPORTANCIA DEL ANÁLISIS DE TORMENTAS
• EL ANÁLISIS DE LAS TORMENTAS ESTÁ ÍNTIMAMENTE RELACIONADO CON
LOS CÁLCULOS O ESTUDIOS PREVIOS, AL DISEÑO DE OBRAS DE
INGENIERÍA HIDRÁULICA, COMO SON:
• ESTUDIO DE DRENAJE.
• DETERMINACIÓN DE CAUDALES MÁXIMOS, QUE DEBEN PASAR POR EL
ALIVIADERO DE UNA REPRESA, O QUE DEBEN ENCAUSARSE, PARA IMPEDIR
LAS INUNDACIONES.
• DETERMINACIÓN DE LA LUZ DE UN PUENTE.
• CONSERVACIÓN DE SUELOS.
• CÁLCULO DEL DIÁMETRO DE ALCANTARILLAS.
• LAS DIMENSIONES DE ESTAS OBRAS DEPENDEN PRINCIPALMENTE DE LA
MAGNITUD QUE TENGAN LAS TORMENTAS, Y DE LA FRECUENCIA O
PERIODO DE RETORNO, ESTO A SU VEZ DETERMINA EL COEFICIENTE DE

IMPORTANCIA DEL ANÁLISIS DE TORMENTA
SE COMPRENDE QUE LO MEJOR SERÍA DISEÑAR UNA OBRA PAR LA TORMENTA
DE MÁXIMA
INTENSIDAD Y DE DURACIÓN INDEFINIDA, PERO ESTO SIGNIFICA GRANDES
DIMENSIONES DE LA
MISMA Y LÓGICAMENTE HAY UN LÍMITE, DESPUÉS DEL CUAL, LOS GASTOS YA
NO COMPENSAN
EL RIESGO QUE SE PRETENDE CUBRIR. ENTONCES, EN LA PRÁCTICA, NO SE
BUSCA UNA
PROTECCIÓN ABSOLUTA, SINO LA DEFENSA CONTRA UNA TORMENTA DE
CARACTERÍSTICAS BIEN

ELEMENTOS FUNDAMENTALES EN EL ANALISIS DE UNA
TORMENTAS
DURANTE EL ANÁLISIS DE UNA TORMENTA DEBEMOS
CONSIDERAR:
• INTENSIDAD: ES LA CANTIDAD DE AGUA CAÍDA POR UNIDAD DE
TIEMPO. LO
QUE INTERESA PARTICULARMENTE DE CADA TORMENTA, ES LA
INTENSIDAD MÁXIMA
QUE HAYA PRESENTADO, QUE ES LA ALTURA MÁXIMA DE AGUA CAÍDA
POR UNIDAD DE TIEMPO.
oCANTIDAD DE AGUA CAÍDA POR UNIDAD DE TIEMPO
oSE MIDE EN mm/hora.
oLO MÁS IMPORTANTE ES LA INTENSIDAD MÁXIMA
oLA INTENSIDAD SE EXPRESA ASÍ:

ESTUDIO DE UNA TORMENTA,
ELEMENTOS DEL ANÁLISIS
• DURACIÓN
oES EL TIEMPO TRANSCURRIDO ENTRE EL COMIENZO Y EL
FIN DE LA TORMENTA
oSE MIDE EN MINUTOS U HORAS.
• PERIODO DE DURACIÓN (PD) ES UN PERIODO DE TIEMPO
DENTRO DE LA DURACIÓN DE LA TORMENTA. SE ESCOGEN
PERIODOS DE DURACIÓN TIPOS. POR EJEMPLO: 10 MIN, 30
MIN, 60 MIN, 120 MIN, 240 MIN. LO QUE SE BUSCA SON LAS
INTENSIDADES MÁXIMAS PARA ESTOS PERIODOS DE
DURACIÓN.
o EL PERIODO DE DURACIÓN TIENE IMPORTANCIA EN LA
DETERMINACIÓN DE LA INTENSIDADES MÁXIMAS.
o TANTO LA INTENSIDAD COMO LA DURACIÓN SE OBTIENEN DEL

ELEMENTOS DEL ANÁLISIS
• Frecuencia (f)
oNumero de veces que se repite una tormenta de características de
intensidad y duración definidas en un periodo de tiempo expresado en
años, es decir, una tormenta de frecuencia 1/15 significa que es
probable que se presente, como un término medio, una vez cada 15
años. Los 15 años viene a constituir el tiempo de retorno o periodo de
retorno de dicha tormenta.
• Periodo o tiempo de retorno (Tr)
oIntervalo de tiempo promedio, dentro del cual un evento de magnitud X
puede ser igualado o excedido por lo menos una ves en promedio.
⮚Es el inverso de la frecuencia o probabilidad
⮚Se representa como Tr=1/P
⮚Ejemplo: Tormenta de intensidad máxima igual a 50 mm/h, para

EL HIETOGRAMA Y LA CURVA MASA
•Es necesario determinar las variaciones de las
tormentas en el tiempo.
⮚De esas variaciones depende el diseño de
obras hidráulicas
•Estas variaciones se estudian mediante el
hietograma y la curva masa de precipitación.

•

1. LA CURVA MASA ACUMULADA
o Representa la precipitación acumulada versus
el tiempo.
oSe extrae directamente del pluviograma
oLa pendiente de la tangente en cualquier punto,
representa la intensidad instantánea en ese
tiempo.
oLa curva masa es la integral del hietograma.

CURVA INTENSIDAD-DURACIÓN-FRECUENCIA
(IDF)
EL ESTUDIAR LAS PRECIPITACIONES Y
CONOCER SU DISTRIBUCIÓN TEMPORAL
ES MOTIVO DE INTERÉS PARA DIVERSOS
FINES, POR EJEMPLO:
• REALIZAR ESTUDIOS DE CRECIDAS O
• PERMITIR LA ALIMENTACIÓN DE
MODELOS PRECIPITACIÓN-
ESCORRENTÍA QUE PERMITAN
MEJORAR LA INFORMACIÓN
DISPONIBLE, PARA UN ADECUADO
DISEÑO Y DIMENSIONAMIENTO DE LAS
OBRAS CIVILES.
PARA ESTO, ES NECESARIO CONOCER
LAS INTENSIDADES DE PRECIPITACIÓN,
PARA DISTINTOS PERÍODOS DE
• LA DISPONIBILIDAD DE DATOS DE CAUDAL
ES IMPRESCINDIBLE PARA EL DISEÑO Y
FUNCIONAMIENTO DE OBRAS HIDRÁULICAS.
• MUCHAS VECES NO SE DISPONE DE
REGISTROS DE CAUDALES, O ÉSTOS NO
TIENEN LA SUFICIENTE DURACIÓN COMO
PARA HACER LOS ANÁLISIS DE
FRECUENCIA REQUERIDOS; DEBE
ENTONCES USARSE LA INFORMACIÓN
PLUVIOMÉTRICA PARA ESTIMAR CRECIDAS
DE CIERTA FRECUENCIA.
• POR CONSIGUIENTE, ES NECESARIO
PRESENTAR LA INFORMACIÓN
PLUVIOMÉTRICA CORRESPONDIENTE A UNA
TORMENTA O LLUVIA EN FORMAS DE
INTENSIDADES, A PARTIR DE LOS
REGISTROS DE LAS ESTACIONES

ELABORACIÓN DE LA CURVA IDF EN
LA ESTACIÓN AUTOMÁTICA PEDRO MIGUEL
• EL PROYECTO DE HIDROLOGIA PRETENDE ANALIZAR EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN
DE LAS CURVAS INTENSIDAD-DURACIÓN-FRECUENCIA (IDF).
• PARA ELLO, SE NECESITARÁ CONOCER EL COMPORTAMIENTO DE LAS
PRECIPITACIONES A TRAVÉS DE UNA CURVA QUE ENTREGA LA INTENSIDAD MEDIA
EN FUNCIÓN DE LA DURACIÓN Y LA FRECUENCIA, Y CUYA ÚNICA FINALIDAD SERÁ LA
DE APORTAR PATRONES DE CONDUCTAS DE LAS LLUVIAS, TAL QUE PERMITAN
DISEÑOS CONFIABLES Y EFECTIVOS PARA LA INGENIERÍA HIDRÁULICA.
• LAS CURVAS INTENSIDAD – DURACIÓN – FRECUENCIA (IDF) SON CURVAS QUE
RESULTAN DE UNIR LOS PUNTOS REPRESENTATIVOS DE LA INTENSIDAD MEDIA EN
INTERVALOS DE DIFERENTE DURACIÓN, Y CORRESPONDIENTES TODOS ELLOS A
UNA MISMA FRECUENCIA O PERÍODO DE RETORNO (TÉMEZ, 1978).

¿QUÉ SON LAS CURVAS IDF?
• LAS CURVAS INTENSIDAD – DURACIÓN – FRECUENCIA (IDF) SON CURVAS QUE
RESULTAN DE UNIR LOS PUNTOS REPRESENTATIVOS DE LA INTENSIDAD MEDIA EN
INTERVALOS DE DIFERENTE DURACIÓN, Y CORRESPONDIENTES TODOS ELLOS A UNA
MISMA FRECUENCIA O PERÍODO DE RETORNO (TÉMEZ, 1978).
• INTENSIDAD DE PRECIPITACIÓN, SEGÚN CHOW ET AL (1994), SE DEFINE COMO LA TASA
TEMPORAL DE PRECIPITACIÓN, O SEA, LA PROFUNDIDAD POR UNIDAD DE TIEMPO
(MM/HR), Y ÉSTA SE EXPRESA COMO:
• DONDE P ES LA PROFUNDIDAD DE LLUVIA EN mm O PULG, Y TD ES LA DURACIÓN, DADA
USUALMENTE EN HR.
• LA FRECUENCIA O PERIODO DE RETORNO, QUE ES LA PROBABILIDAD DE EXCEDENCIA
DE UN DETERMINADO EVENTO.

ELABORACIÓN DE LA CURVA IDF EN
LA ESTACIÓN AUTOMÁTICA PEDRO MIGUEL
CURVA IDF PARA EL PARA EL ÁREA DE
CLAYTON
1. CURVA INTENSIDAD – DURACIÓN –
FRECUENCIA
o Utilizar la estación de Pedro Miguel
oTiene información de lluvia cada 15 minutos,
desde 1980 en adelante,
oTrabajar con periodos de duraciones de 15, 30,
60, 120, 240, minutos.
oY periodos de retorno de 2, 20, 50 y 100 años.
oPara el análisis probabilístico utilizar la

CURVAS IDF RECOMENDADAS POR EL MOP EN
LA CIUDAD DE PANAMÁ
• EN DONDE i ES LA INTENSIDAD DE LA LLUVIA EN PULG/HORA Y TC ES EL TIEMPO DE
CONCENTRACIÓN EN MINUTOS
Periodo de Retorno Ecuación
Periodo de retorno = 1
cada 2 años
cada 5 años
cada 10 años
cada20 años
cada 25 años
cada 30 años
cada 50 años

PARA EL ÁREA CERCANA A LA CIUDAD DE PANAMÁ (CLAYTON)
HTTP://WWW.IDEAM.GOV.CO/CURVAS-IDF
Se desea realizar el diseño de una alcantarilla en Clayton,
para lo cual, se requiere calcular la intensidad máxima de
diseño, para un periodo de retorno de 20 años.

CONSTRUCCIÓN DE LA CURVA IDF
• A PARTIR DE LAS BANDAS DE REGISTRO DE LOS PLUVIÓGRAFOS, SELECCIONAR PARA
CADA AÑO LOS VALORES EXTREMOS DE PRECIPITACIÓN ASOCIADOS A DIFERENTES
DURACIONES.
• TOMAR LOS VALORES DE CADA UNA DE LAS SERIES Y DIVIDIRLOS POR SU DURACIÓN (EN
HORAS), OBTENIÉNDOSE ASÍ LAS INTENSIDADES EN mm/h.
• AJUSTAR, PARA CADA DURACIÓN, LOS VALORES DE INTENSIDAD DE PRECIPITACIÓN A
UNA FUNCIÓN DE DISTRIBUCIÓN DE PROBABILIDAD (GUMBEL, LOGPEARSON III)
• EFECTUAR PRUEBAS DE BONDAD DE AJUSTE (CHI-CUADRADO; KOLMOGOROV SMIRNOV)
CONLA FINALIDAD DE DETERMINAR CUÁL DE LAS DISTRIBUCIONES PROBABILÍSTICAS
CONSIDERADAS SE AJUSTA MEJOR A LA SERIE HISTÓRICA DE DATOS. ELLO PERMITIRÁ
SELECCIONAR LA DISTRIBUCIÓN CON LA CUAL SE EFECTUARÁ LAS PROYECCIONES DE
INTENSIDADES MÁXIMAS PARA DIFERENTES PERIODOS DE RETORNO.
• SELECCIONADA LA DISTRIBUCIÓN PROBABILÍSTICA DE MEJOR AJUSTE, PROCEDER A
ESTIMAR, PARA CADA DURACIÓN, LOS VALORES DE LAS INTENSIDADES MÁXIMAS
CORRESPONDIENTES A DIFERENTES PERIODOS DE RETORNO (TR = 2, 5, 10, 25, 50, 100 Y
200 AÑOS).

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