El Agua: Propiedades Esenciales, Orígenes y Dinámica del Ciclo Hidrológico

Propiedades Físicas y Fuentes del Agua

Propiedades Físicas del Agua

El agua presenta las siguientes propiedades físicas:

• Estado físico: Puede encontrarse en estado sólido, líquido y gaseoso.
• Color: Es incolora.
• Sabor: Es insípida.
• Olor: Es inodora.
• Densidad: 1 g/cm³ a 4 °C.
• Punto de congelación: 0 °C.
• Punto de ebullición: 100 °C (a presión atmosférica estándar).
• Presión crítica: 217,5 atmósferas (atm).
• Temperatura crítica: 374 °C.

Fuentes de Agua

Fuentes de Agua Líquida Superficial

Incluyen:

• Océanos
• Mares
• Lagos
• Lagunas
• Ríos
• Esteros

Fuentes de Agua Líquida Subterránea

Comprenden:

• Napas subterráneas
• Ríos subterráneos

Fuentes de Agua Sólida Superficial

Se encuentran en:

• Polo Antártico y Polo Ártico
• Ventisqueros
• Glaciares
• Campos de Hielos
• Témpanos o Icebergs

Fuentes de Agua Aéreas

Incluyen:

• Nubes
• Niebla
• Vapor de agua atmosférico

Comportamiento del Agua bajo Presión y Temperatura

A la presión atmosférica de 760 milímetros de mercurio (mmHg), el agua hierve a una temperatura de 100 °C. El punto de ebullición se eleva hasta 374 °C, que es la temperatura crítica, a la cual corresponde una presión crítica de 217,5 atmósferas.

La solidificación del agua va acompañada del desprendimiento de 79,4 calorías por cada gramo de agua que se solidifica. El agua cristaliza en el sistema hexagonal y adopta formas diferentes según las condiciones de cristalización.

Disciplinas Científicas del Estudio del Agua

Hidrometría

La hidrometría es una rama de la hidrología que se encarga de medir el volumen de agua que circula por una sección de un conducto en un tiempo determinado. Su nombre deriva de las palabras griegas hydro (agua) y metron (medida).

Hidrografía

La hidrografía se define como el estudio de todas las masas de agua de la Tierra. En un sentido más estricto, se refiere a la medición, recopilación y representación de datos relativos al fondo oceánico, las costas, las mareas y las corrientes, con el fin de plasmarlos en un mapa o una carta hidrográfica. Está estrechamente relacionada con la hidrología, la cual se dedica al estudio de la distribución y las propiedades del agua presente en la atmósfera y sobre la superficie terrestre.

Acuíferos: Reservorios Subterráneos de Agua

Formación de los Acuíferos

Los acuíferos se forman cuando la diferencia entre la cantidad de precipitación y la cantidad de agua arrastrada por los ríos se filtra bajo el suelo. Esta filtración depende crucialmente de las características físicas de las rocas. Es importante destacar que la porosidad (capacidad de una roca para contener agua en sus poros o huecos) no es sinónimo de permeabilidad (capacidad de una roca para permitir el paso del agua a través de ella). Por ejemplo, rocas como las arcillosas pueden tener una alta porosidad pero ser prácticamente impermeables.

Tipos de Acuíferos

Existen principalmente tres tipos de acuíferos:

• Acuíferos libres
• Acuíferos confinados
• Acuíferos semiconfinados

Cuando una capa permeable está dispuesta entre dos capas impermeables, forma lo que se denomina un acuífero cautivo o confinado.

El Ciclo Hidrológico: Fases Fundamentales

Evaporación

El ciclo hidrológico se inicia principalmente en las grandes superficies líquidas como lagos, mares y océanos. En estos cuerpos de agua, la radiación solar incide y favorece la continua formación de vapor de agua, que asciende a la atmósfera.

Evapotranspiración

Una porción significativa del agua que retorna a la atmósfera como vapor no solo proviene de la evaporación directa de cuerpos de agua, sino también del propio suelo (evaporación) y de las masas vegetales (transpiración). Este proceso combinado se conoce como evapotranspiración.

Contexto Geológico: Zonas de Saturación del Suelo

Para comprender los procesos subsiguientes del ciclo, es útil conocer que en la mayoría de las formaciones geológicas se pueden distinguir dos zonas principales en el subsuelo respecto al contenido de agua:

• La “zona no saturada”: Es la parte más superficial, donde los poros del suelo o roca contienen tanto aire como agua, sin estar completamente llenos de esta última.
• La “zona saturada”: Es la parte inferior, donde todos los poros y fisuras están completamente llenos de agua. El límite superior de esta zona es el nivel freático.

Precipitación

Cuando el vapor de agua en la atmósfera se enfría, se produce la condensación, formando pequeñas partículas de agua o hielo que constituyen las nubes. Si estas partículas crecen y alcanzan un tamaño superior a aproximadamente 0,1 mm, comienza a formarse gotas. Estas gotas (o cristales de hielo) caen por acción de la gravedad, dando lugar a las precipitaciones, que pueden presentarse en diversas formas, como lluvia, granizo o nieve.

Almacenamiento e Interceptación

No toda el agua que precipita llega inmediatamente a la superficie del terreno o a los cuerpos de agua. Una parte considerable puede ser interceptada o almacenada temporalmente:

• Una porción del agua de precipitación puede volver a evaporarse durante su caída, retornando a la atmósfera antes de tocar el suelo.
• Otra parte es retenida por la vegetación (fenómeno conocido como interceptación foliar), así como por superficies urbanas como edificios y carreteras, o por las irregularidades del suelo. Esta agua retenida también puede evaporarse posteriormente.

Escorrentía Superficial

El agua de precipitación que no se infiltra en el suelo ni es interceptada, circula sobre la superficie terrestre. Este flujo se concentra inicialmente en pequeños canales o surcos, que luego se unen para formar arroyos y, finalmente, desembocan en los ríos. Este movimiento del agua sobre la superficie se denomina “escorrentía superficial”.

Infiltración

Una fracción importante de la precipitación logra penetrar la superficie del terreno, un proceso conocido como “infiltración”. El agua se introduce a través de los poros, grietas y fisuras del suelo y las rocas, rellenando los espacios vacíos del medio poroso y recargando la humedad del suelo y, eventualmente, los acuíferos.

Escorrentía Subterránea y Recarga de Acuíferos

El agua que desciende por gravedad-percolación a través de la zona no saturada y alcanza la zona saturada constituye la “recarga de agua subterránea”. Esta agua subterránea fluye lentamente (escorrentía subterránea) hacia puntos de descarga.

El agua subterránea también puede volver a la atmósfera por evapotranspiración cuando el nivel saturado (o nivel freático) está próximo a la superficie del terreno.