Por: Oscar Arturo Naranjo, Gerente de Innovación y desarrollo de INGEAGUASGracias a la energía solar y a la presencia del agua, el ciclo del agua es el ecosistema mejor diseñado, exacto, perfecto y el más importante creado en el planeta tierra; sin éste, la vida no sería como se conoce hoy.
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Descripción del ciclo del agua
La energía solar calienta las aguas de los océanos y las superficiales presentes en bosques, lagos, ríos, embalses, follajes herbáceos y arbóreos, permitiendo que el agua presente se volatilice hacia el aire como vapor de agua.Las temperaturas son más frías y originan que el vapor de agua se condense y forme las nubes, las corrientes de aire que circulan por la atmósfera, las transportan a sitios muy distantes, donde se precipitan. La mayor parte cae en los océanos.En condiciones favorables de temperatura y presión, las partículas presentes en las nubes colisionan. crecen y caen en forma de precipitación. En las zonas septentrionales y en las altas cumbres montañosas, parte de ésta, desciende en forma de nieve y/o aguanieve y se acumula en capas de hielo como en los glaciares, los cuales pueden almacenar agua congelada por millones de años. En las zonas tropicales, una gran fracción de las precipitaciones caen en forma de lluvia sobre la tierra y circula sobre la superficie como escorrentía superficial, otras, se infiltran en el suelo y una parte importante de la escorrentía, alcanza las quebradas y ríos, donde la corriente transporta el agua y la devuelve a los océanos.El agua de escorrentía y la subterránea que brota hacia la superficie, puede acumularse y almacenarse en acuíferos, represas, terrazas, humedales y lagos. No toda el agua lluvia fluye hacia los ríos, un gran volumen es absorbida por el suelo como infiltración y/o percolación, fenómenos, que vienen disminuyendo aceleradamente a medida que se extinguen los bosques y se incrementan las áreas impermeables para ganadería, la construcción de pueblos, ciudades, carreteras y otros. Una porción del agua permanece en las capas superiores del suelo, vuelve a los cuerpos de agua y a los océanos como descarga de agua subterránea, en ciertas ocasiones, encuentra su salida a la superficie terrestre y emerge como manantiales de agua dulce o afloramientos.El agua subterránea que se encuentra a poca profundidad, es tomada por las raíces de las plantas y transpirada a través de la superficie de las hojas, regresando a la atmósfera; parte de aquella, es utilizada por los seres humanos en los pozos artesanos que normalmente son de poca profundidad. Restos del agua infiltrada alcanza las capas más profundas de suelo y recarga los acuíferos, que almacenan grandes cantidades de agua dulce por largos períodos; con el tiempo, retornará a los océanos, donde el ciclo del agua se «cierra»…y comienza nuevamente.
El ciclo del agua es la «danza de la energía”
Para un observador distraído un día frente al mar es un espectáculo normal, máxime que para muchos esta visión ha sido igual por millones de años. Para un investigador, es la danza de la energía, él percibe como las nubes blancas se cargan con la energía del sol, absorbiendo una porción de ésta para incrementar la energía cinética de sus moléculas de agua y garantizar su permanencia en la atmósfera, radiando al espacio otra parte de esa energía, evitando así que los rayos solares afecten la biosfera del planeta. Cuando no hay oleaje, gran parte de la energía solar es capturada en forma de calor por el agua del océano. El incremento de la temperatura de sus aguas superficiales depende de su color, el cual puede variar por la profundidad, color de las arenas circundantes, presencia de algas y otros factores, afectando así los procesos de evaporación. El calentamiento de la masa de agua permite un control de la temperatura continental, como consecuencia los días son menos calientes y las noches menos frías.Al observar la agitación en las olas o su choque con las rocas continentales, se puede percibir como millones de pequeñas gotas de agua, en forma de aerosol, se desprenden de la gran masa de agua, el vapor producido de esta forma con el apoyo de la presencia del calor reinante en la atmósfera y los vientos que agitan el mar, aceleran el proceso de evaporación.Todo esto parece muy simple; sin embargo, estos fenómenos son la base del ciclo del agua y de él depende la vida del planeta tierra como la conocemos hoy.
Energía del ciclo del agua
En este ciclo del agua se disipa una gran cantidad de energía, la evaporación como parte importante de este proceso, se genera por el calentamiento solar y se fortalece por la circulación atmosférica producto de las diferencias de temperatura entre los océanos y los continentes. Los cambios de estado del agua requieren o disipan mucha energía, por el elevado valor que toma el calor latente de fusión y el calor latente de vaporización.Esos cambios de estado, contribuyen al calentamiento o enfriamiento de las masas de aire, y al transporte neto de calor desde las latitudes tropicales o templadas hacia las frías y polares. Gracias a estas modificaciones, es más suave en conjunto el clima planetario.
Los movimientos de ascenso que generan nubes, pueden ser producidos por convección en aire inestable, convergencia asociada con ciclones, actividad frontal y elevación del aire por la presencia de montañas. En meteorología se denomina convección a los movimientos del aire, principalmente en dirección vertical.
A medida que la superficie se calienta por acción del Sol, las diferentes superficies absorben distintas cantidades de energía y la convección puede ocurrir cuando la superficie se calienta muy rápidamente. En el momento de la condensación es muy importante que el aire siempre este a 100% de humedad o se cuente con núcleos de condensación.
El movimiento del aire seco y caliente durante el día, es el medio de secado más eficiente y económico que se conoce.
Distribución global del agua
Del total de agua de la Tierra, 1,386 millones de kilómetros cúbicos (332.5 millones de millas cúbicas), alrededor de un 96%, es agua salada, del agua dulce total, un 68% está confinada en los glaciares y la nieve y un 30% del agua dulce está en el suelo.Figura 2: Distribución del agua en el planeta tierra.Las fuentes superficiales de agua dulce, como lagos y ríos, solamente corresponden a kilómetros cúbicos (22,300 millas cúbicas), lo que representa un 1/150 del 1% del total del agua, a pesar de esto, los ríos y lagos son la principal fuente de agua que la población aprovecha a diario. unos 93,100. En el futuro, el crecimiento demográfico va a limitar y disminuir el acceso al preciado líquido desde la perspectiva de agua disponible. Evaluando el problema desde este punto de vista, en muchas regiones su oferta estará muy por debajo de las suposiciones pesimistas que se tienen para su distribución en el globo terráqueo. Muy beneficiadas permanecerán las comunidades que viven cerca de ríos de gran tamaño como el Amazonas y de grandes almacenamientos como el Lago Baikal en Siberia y los Grandes Lagos en Norte América, igualmente, para las comunidades cercanas a los grandes almacenamientos subterráneos como los tiene Suramérica en el Acuífero Guaraní.Acuífero: es una formación geológica capaz de suministrar agua subterránea útil a pozos y manantiales. Todos los acuíferos tienen dos características fundamentales: capacidad para almacenar agua subterránea y permitir su flujo. Pero el grado en que se presentan estas propiedades varía mucho de una formación geológica a otra y su magnitud puede variar con la estructura geológica, de unos cuantos km2 a muchos miles de km2.El denominado Sistema Acuífero Guaraní (SAG) está localizado en el centro este de América del Sur, entre los 12° y 35° de latitud sur y 47° y 65° de longitud oeste. El Acuífero Guaraní es un sistema hidrogeológico de gran extensión que cubre un área de alrededor de 1.190.000 kilómetros cuadrados en Brasil, Paraguay, Uruguay y Argentina distribuidos así:
En Brasil es de 850.000 km2
En Argentina es de 225.500 km2
En Paraguay es de 70.000 km2 y
En Uruguay es de 45.000 km2
Futuros problemas de contaminación
Colombia, por suposición geográfica en el planeta, es igualmente favorecido con este importante recurso. Aprendiendo a manejar sus aguas y a no contaminar sus suelos y fuentes, el problema de carencia de aguas sería mínimo. Es importante tener en cuenta que la relación entre el crecimiento de la población y el consumo de agua no es aritmética, por experiencia se aprecia que cuando se duplica la población, se multiplica por seis el consumo de agua.Se espera que para el 2040 la población mundial se incremente en un 50%, o sea, que habrá de 9.000 a 10.000 millones de personas consumiendo recursos naturales, entre ellos el agua. A futuro, el problema del trópico no será de forma exclusiva la carencia de agua, potencialmente, la mayor complicación será su contaminación.Las civilizaciones modernas, son responsables de la contaminación del suelo con miles de nuevos compuestos, muchos de ellos de alta toxicidad, sin tener en cuenta que el más importante almacenamiento de aguas es el suelo, que absorbe hoy miles de contaminantes diferentes. Vamos en una insólita carrera de contaminación irreversible del almacenamiento del recurso agua.
Las temperaturas son más frías y originan que el vapor de agua se condense y forme las nubes, las corrientes de aire que circulan por la atmósfera, las transportan a sitios muy distantes, donde se precipitan. La mayor parte cae en los océanos.En condiciones favorables de temperatura y presión, las partículas presentes en las nubes colisionan. crecen y caen en forma de precipitación. En las zonas septentrionales y en las altas cumbres montañosas, parte de ésta, desciende en forma de nieve y/o aguanieve y se acumula en capas de hielo como en los glaciares, los cuales pueden almacenar agua congelada por millones de años. En las zonas tropicales, una gran fracción de las precipitaciones caen en forma de lluvia sobre la tierra y circula sobre la superficie como escorrentía superficial, otras, se infiltran en el suelo y una parte importante de la escorrentía, alcanza las quebradas y ríos, donde la corriente transporta el agua y la devuelve a los océanos.El agua de escorrentía y la subterránea que brota hacia la superficie, puede acumularse y almacenarse en acuíferos, represas, terrazas, humedales y lagos. No toda el agua lluvia fluye hacia los ríos, un gran volumen es absorbida por el suelo como infiltración y/o percolación, fenómenos, que vienen disminuyendo aceleradamente a medida que se extinguen los bosques y se incrementan las áreas impermeables para ganadería, la construcción de pueblos, ciudades, carreteras y otros. Una porción del agua permanece en las capas superiores del suelo, vuelve a los cuerpos de agua y a los océanos como descarga de agua subterránea, en ciertas ocasiones, encuentra su salida a la superficie terrestre y emerge como manantiales de agua dulce o afloramientos.El agua subterránea que se encuentra a poca profundidad, es tomada por las raíces de las plantas y transpirada a través de la superficie de las hojas, regresando a la atmósfera; parte de aquella, es utilizada por los seres humanos en los pozos artesanos que normalmente son de poca profundidad. Restos del agua infiltrada alcanza las capas más profundas de suelo y recarga los acuíferos, que almacenan grandes cantidades de agua dulce por largos períodos; con el tiempo, retornará a los océanos, donde el ciclo del agua se «cierra»…y comienza nuevamente.
Figura 2: Distribución del agua en el planeta tierra.Las fuentes superficiales de agua dulce, como lagos y ríos, solamente corresponden a kilómetros cúbicos (22,300 millas cúbicas), lo que representa un 1/150 del 1% del total del agua, a pesar de esto, los ríos y lagos son la principal fuente de agua que la población aprovecha a diario. unos 93,100. En el futuro, el crecimiento demográfico va a limitar y disminuir el acceso al preciado líquido desde la perspectiva de agua disponible. Evaluando el problema desde este punto de vista, en muchas regiones su oferta estará muy por debajo de las suposiciones pesimistas que se tienen para su distribución en el globo terráqueo. Muy beneficiadas permanecerán las comunidades que viven cerca de ríos de gran tamaño como el Amazonas y de grandes almacenamientos como el Lago Baikal en Siberia y los Grandes Lagos en Norte América, igualmente, para las comunidades cercanas a los grandes almacenamientos subterráneos como los tiene Suramérica en el Acuífero Guaraní.Acuífero: es una formación geológica capaz de suministrar agua subterránea útil a pozos y manantiales. Todos los acuíferos tienen dos características fundamentales: capacidad para almacenar agua subterránea y permitir su flujo. Pero el grado en que se presentan estas propiedades varía mucho de una formación geológica a otra y su magnitud puede variar con la estructura geológica, de unos cuantos km2 a muchos miles de km2.El denominado Sistema Acuífero Guaraní (SAG) está localizado en el centro este de América del Sur, entre los 12° y 35° de latitud sur y 47° y 65° de longitud oeste. El Acuífero Guaraní es un sistema hidrogeológico de gran extensión que cubre un área de alrededor de 1.190.000 kilómetros cuadrados en Brasil, Paraguay, Uruguay y Argentina distribuidos así: