¿Qué es La Hidrología y Cuál es Su Relación con la Ingeniería Civil?

La Hidrología es la ciencia que estudia el agua y sus manifestaciones en la atmósfera, sobre y debajo de la superficie terrestre; estudia asimismo sus propiedades y sus interrelaciones naturales.

En el concepto anterior se debe entender que el concepto “agua” comprende el conjunto de fases en las que ésta se encuentra en la naturaleza (sólida, líquida o gaseosa), según se esquematiza en la siguiente figura:

Se puede establecer que, de acuerdo con la terminología estandarizada internacionalmente, la Hidrología se refiere al agua sobre la superficie del terreno (Aguas Continentales), diferenciándose así de la Oceanografía que estudia el agua en los mares (Aguas Marítimas) y de la Meteorología que estudia el Agua en la atmósfera.

Asimismo, podríamos subdividir a la Hidrología en:

  • Hidrología Superficial: la cual estudia las corrientes de agua que riegan la superficie de la tierra y su almacenamiento en depósitos naturales (lagos, lagunas, ciénagas).
  • Hidrología Subterránea: en la que se incluyen los estudios del agua subterránea (acuíferos).

Desde el punto de vista de la Ingeniería Civil, veremos que la Hidrología incluye los métodos para determinar el caudal como elemento de diseño de las obras que tienen relación con el uso y protección del agua, como es el caso de represas, canales, acueductos y drenaje pluvial, entre otros.

En el aspecto más general, un Proyecto Hidráulico está íntimamente ligado a los usos que el hombre hace del agua, pudiendo ser éstos los que la utilizan con fines de aprovechamiento y los que suministran protección contra los posibles efectos dañinos de ésta.

Se acepta que la Ingeniería Hidráulica es la rama de la Ingeniería Civil que se ocupa de planificar, proyectar y construir las obras hidráulicas, entendiéndose que son éstas las que cumplirán la función de captar, conducir, regular y protegernos de las aguas. Cualquier obra civil, cuyas dimensiones y características hayan sido establecidas atendiendo principalmente a criterios y normas hidráulicas e hidrológicas, es una obra o proyecto hidráulico.

De esta forma, el uso de la Hidrología en la Ingeniería Civil, es fundamental para el planeamiento, diseño y operación de los proyectos hidráulicos, pues es el que se orienta hacia los parámetros hidrológicos de diseño. Sin embargo, dada la dependencia de esta ciencia de los aspectos meteorológicos y ambientales, los resultados deberán ser considerados como estimados en muchos casos y por lo tanto será necesario complementar las incertidumbres con métodos probabilísticos.

Si el diseño en Ingeniería Civil se orienta al uso del agua con fines de Aprovechamiento, la Hidrología es empleada, por ejemplo, para estimar la posibilidad o no de realizar el abastecimiento de demandas de agua en una población, desde fuentes superficiales (Ríos, lagos) o Subterráneas.

Entre los usos más comunes del agua con fines de Aprovechamiento se destacan:

  • Abastecimiento Urbano. Es el uso asociado a la satisfacción de los requerimientos futuros de Demanda de agua para consumo doméstico, uso público, comercial, e industrial, principalmente. Una vez que se ha determinado el valor de la Demanda de agua, los métodos de la Hidrología permiten realizar el análisis de la fuente que va a suministrarla. El estudio hidrológico incluye aquí el análisis de Caudales Medios y Mínimos en la fuente, entre otros.
  • Riego Agrícola. Mediante el aprovechamiento del agua se garantiza la oferta de agua necesaria en el suelo para garantizar el crecimiento de las plantas empleadas en la producción agrícola (consumo consuntivo). Los estudios hidrológicos en este uso se centran en el análisis del Clima, Evapotranspiración y Lluvia en períodos cortos.
  • Este es el caso en que se captan caudales de corrientes superficiales (ríos) y se aprovechan las diferencias de cota para generar energía eléctrica a través de la transformación de la energía hidráulica. Para este tipo de Proyectos de Ingeniería Civil, los estudios hidrológicos determinan la capacidad que tiene la fuente para suministrar la demanda de energía, analizan las magnitudes de las crecientes que pueden atacar a las obras civiles y cuantifican los procesos de sedimentación y determinan las condiciones de la descarga.

Otro de los usos del agua es cuando se realizan obras de Protección, entre las que podríamos mencionar:

  • Control de Crecidas. Comprende las obras y acciones encaminadas a impedir los daños que ocasionan los desbordamientos de aguas en los ríos u otros cuerpos superficiales en centros urbanos, plantaciones, etc.
  • Control de Erosión. Consiste en impedir la acción erosiva del agua, tanto en cauces como en el suelo.
Captura

Con las obras de Protección, la Hidrología da a la Ingeniería Civil los métodos que analizan los regímenes de caudales medios y extremos (máximos) de las corrientes de agua en los tramos de influencia de las obras viales, en las zonas que requieren de alcantarillados de aguas lluvias, y en las zonas inundables adyacentes a los cauces.

Finalmente, sean Obras de Aprovechamiento o de Protección, podremos pensar que los métodos de la Hidrología recolectan y procesan información histórica, programan y ejecutan actividades de campo en topografía, batimetrías, aforos líquidos y sólidos, toma y análisis de muestras de sedimentos, entre otros. Los resultados de éstos producen información sobre los siguientes aspectos:

  • Características climatológicas y morfométricas de las zonas que tienen influencia sobre el área del proyecto Civil.
  • Selección y capacidad de la fuente que suministrará el caudal que se entregará a los beneficiarios del proyecto.
  • Magnitud de los eventos extremos (Crecientes y Sequías), que pueden poner en peligro la estabilidad de las obras civiles, o a los procesos de navegación o el suministro confiable de agua a los usuarios.
  • Transporte de sedimentos hacia las obras de captación y almacenamiento, o erosión de cauces naturales.

SERVICIO DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE EQUIPOS DE MEDICIÓN HIDROLOGICA PARA ESTACIONES CIENTÍFICAS DE LA ACADEMIA

MANTENIMIENTO DE DISDROMETROS

  • Se limpió las carcasas de los sensores usando guaipe y agua para retirar las impurezas y basuras que se encuentren en su alrededor.
  • También se comprobó la emisión y/o recepción de señales de las salidas analógicas y digitales.
  • Un punto importante fue la limpieza de los vidrios de los lentes ópticos, (se evitó dejar impurezas o huellas para minimizar mediciones erróneas.
  • Se verificó que dentro del gabinete no exista humedad para evitar daños en los diferentes dispositivos de almacenamiento y posterior a eso de descargo los datos obtenidos.

MANTENIMIENTO DE LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN

  • El suministro de energía eléctrica es necesario en todas las estaciones. En las revisiones periódicas que ha realizado el cliente se comprueba la ausencia de humedades, y el estado de las baterías. Se revisará todos los detalles en cuanto al sistema de energía.
  • Se verificó el estado del vidrio del panel solar y se realizó su limpieza usando guaipe y agua limpia.
  • Se midió los valores de voltajes del panel solar, regulador y batería comprobando que estén dentro de sus valores nominales.
  • Se comprobó la correcta orientación del panel solar para el óptimo aprovechamiento de energía.
  • Se verificó las conexiones entre dispositivos y se realizó la limpieza de los contactos usando limpia contactos, así como el ajuste necesario de las conexiones para evitar problemas en un futuro.

MANTENIMIENTO DEL SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS

  • Se comprobó que los voltajes de las baterías internas del datalogger se encuentren correctos.
  • Se verificó la conexión y calibración de medida de presión y/o corriente.
  • En la carcasa se visualizó y comprobó que no existe fisuras u oxidación.
  • Se comprobó la correcta comunicación y almacenamiento de datos de los sensores.
  • Se descargó y revisó la programación de cada datalogger, para comprobar que no existan errores al momento de la recolección de datos.
  • De igual manera se descargó los datos de las estaciones para descartar mediciones erróneas o a su vez el fallo de algún sensor.
  • Se descargó la información de todas las estaciones.

Los mantenimientos en cada estación entre otras, sirvieron para comprobar que los equipos estén adquiriendo y transmitiendo correctamente datos, evitar que la oxidación la afecte, como rociando con spray antioxidante a los accesorios de fijación, para mantener los cristales limpios de los paneles solares, limpieza de los conectores con limpia contactos evitando cualquier proceso de sulfatación, valores de tensión correctos, la hermeticidad de las cajas y la comunicación de equipos.

  • Las estaciones intervenidas se encuentran funcionando con normalidad y sus estructuras se encuentran en buen estado.
  • Se realizó la limpieza correspondiente de los vidrios de los lentes ópticos para evitar problemas de medición en el futuro.
  • Como en todas las estaciones de medición, se revisó el estado de cada cable tanto de sensores, paneles solares y de alimentación; comprobando que no se encontraron deteriorados.
  • En los paneles solares, para aprovechar la radiación solar al máximo se retiró la suciedad que se encontraron en los vidrios.
  • Se comprobó que las tensiones de voltaje, transmisión de datos, mediciones de los sensores se encuentran operativos.

Se recomienda continuar con los mantenimientos preventivos para mantener las estaciones en buen estado y evitar la acumulación de suciedad y polvos en los sensores.

Mantenimiento Equipos y Accesorios