Las precipitaciones

Las precipitaciones son una parte fundamental del ciclo hidrológico de nuestro planeta. Sin ellas sería prácticamente imposible que las masas terrestres contaran con agua. Desde el punto de vista climático, el índice de precipitaciones de un sitio influye de manera determinante en sus niveles de humedad. Es obvio que los lugares con precipitaciones frecuentes suelen presentar humedades relativas elevadas.

Generación de las precipitaciones

Cuando una masa de aire que contiene cierta cantidad de vapor de agua asciende, se produce una reducción de presión que provoca su enfriamiento. Este enfriamiento se puede considerar adiabático, ya que al ser el aire un elemento muy aislante se produce prácticamente sin intercambios de calor entre la masa ascendente y las masas adyacentes.

Si la masa de aire continúa ascendiendo, el enfriamiento es cada vez mayor. A determinada altura, la temperatura de la masa de aire alcanza el punto de rocío y se satura, es decir, llega al 100% de humedad relativa. Al elevarse por encima de este punto, el vapor de agua contenido en la masa de aire se condensa, ahora cediendo calor latente. Esta condensación generalmente produce gotas de agua de diámetro muy pequeño, aunque si la temperatura es lo suficientemente baja se pueden generar minúsculos cristales de hielo, ya sea por congelamiento de las partículas de agua o por sublimación directa del vapor.

Este es el proceso que explica en términos generales la formación de las nubes, las cuales generalmente están compuestas por una enorme cantidad de partículas de agua cuyo diámetro oscila entre 5 y 10 micromilímetros. Cuando se dan las condiciones adecuadas, las partículas de agua se fusionan a partir de un complejo proceso de colisiones y aglutinamientos, produciendo gotas de aproximadamente 1mm de diámetro. Debido a su propio peso dichas gotas caen, generando entonces lo que conocemos como precipitación, o lluvia. Sin embargo no todas las gotas de agua o las partículas de hielo llegan hasta la superficie, ya que muchas se vuelven a evaporar o se subliman durante el trayecto.

Como se ve con más detalle líneas abajo, la formación de las nubes y las consecuentes precipitaciones tienen diversos orígenes, entre los que se encuentran la elevación de masas de aire sobre amplias zonas de baja presión, los fenómenos convectivos locales y la elevación debida a barreras orográficas. De acuerdo a su altitud, las nubes se clasifican como sigue:

  • Nubes bajas (estratos y nimboestratos, cúmulos y cumulonimbos), cuando la altura de su base esta por debajo de los 2 kilómetros.
  • Nubes medias (altocúmulos, altoestratos), cuando la altura de su base se encuentra entre 2 y 6 kilómetros.
  • Nubes altas (cirros, cirrocúmulos, cirroestratos), cuando la altura de su base esta a más de 6 kilómetros.

Como en el caso de las nubes, la niebla se forma a partir de la acumulación de partículas de agua suspendidas. En cierta manera la niebla puede considerarse como nubes bajas. Sin embargo, debido a la cercanía con la superficie terrestre, los procesos de enfriamiento que originan la niebla pueden estar ligados también a fenómenos de conducción y radiación. Esto sucede sobre todo cuando la superficie terrestre se enfría de manera importante debido a la radiación nocturna, generalmente con temperaturas relativamente bajas, cielo despejado y viento escaso.

Tipos de precipitaciones

Como se ha señalado, las nubes se forman por el enfriamiento de las masas de aire más allá del punto de rocío. Este enfriamiento se debe a diversos procesos que provocan el ascenso adiabático de las masas de aire, con el consiguiente descenso de la presión y la temperatura. En términos generales la intensidad y duración de la precipitación depende del contenido de humedad del aire y de la velocidad con la que se desplaza verticalmente. De acuerdo a estos procesos, los tipos de precipitación se pueden clasificar de la siguiente manera:

Precipitaciones ciclónicas

Estas precipitaciones se relacionan estrechamente con determinadas alteraciones ciclónicas, y se dividen en dos tipos básicos: frontales y no frontales.

Las precipitaciones frontales son provocadas por frentes fríos o cálidos. En los frentes fríos el aire calido es empujado con fuerza hacia arriba por el aire frío, lo que suele generar nubes de gran desarrollo vertical y consecuentemente lluvias intensas, que pueden convertirse en verdaderas tormentas. En los frentes cálidos el aire cálido asciende con mayor suavidad sobre la cuña que suele formar el aire frío, generando nubosidades estratiformes que suelen provocar lluvias menos intensas pero más prolongadas.

Las precipitaciones no frontales pueden ser generadas por cualquier depresión barométrica. El ascenso del aire cálido se acompaña de la convergencia de masas de aire que tienden a ocupar la zona de baja presión.

Precipitaciones convectivas

Las precipitaciones convectivas se originan por el asenso de masas de aire que se han calentado más que las circundantes, volviéndose inestables, generalmente debido a la incidencia de la radiación solar sobre la superficie. Cuando el aire caliente asciende se enfría y, al alcanzar el punto de rocío, se condensa y genera nubosidades cumuliformes, provocando chubascos o tormentas. Las nubes generadas por este fenómeno pueden crecer considerablemente si al desplazarse se encuentran con otras masas de aire ascendentes.

Precipitaciones orográficas

Estas precipitaciones se generan cuando una masa de aire relativamente cálida y húmeda choca con una formación orográfica que la obliga a ascender. En ocasiones, en el caso de las masas de aire inestables, el efecto de la formación orográfica es simplemente detonar la inestabilidad convectiva.

Las precipitaciones suelen ser más frecuentes a barlovento (en las laderas que enfrentan las masas de aire) y disminuir significativamente a sotavento (en las laderas contrarias). En las cadenas montañosas muy elevadas el máximo de precipitación se produce casi siempre antes del parteaguas, pero en las más bajas a veces se produce después de este, ya que la masa de aire continúa su trayectoria ascendente.

Nota sobre los procesos adiabáticos

En termodinámica se conoce como proceso adiabático a aquel en el cual el sistema (generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no intercambia calor con su entorno. El término adiabático también hace referencia a elementos que impiden la transferencia de calor con el entorno. Un muro extremadamente aislado se aproxima bastante a un límite adiabático. En climatización los procesos de humidificación (aporte de vapor de agua) son adiabáticos, puesto que no hay transferencia de calor, a pesar de que se consiga variar la temperatura y la humedad relativa del aire. El calentamiento y enfriamiento adiabático son procesos que comúnmente ocurren debido al cambio en la presión de un gas.

 

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