El ciclo del agua
Lo que vas a aprender
- Describir las etapas del ciclo del agua y decir en cuáles el agua cambia de estado y en cuáles solo cambia de lugar.
- Plantear y resolver el balance de agua de un terrario o de un recipiente con datos inventados.
- Explicar por qué el agua del ciclo no aparece ni desaparece, sino que cambia de lugar y de estado.
- Relacionar los bosques y los páramos con la infiltración del agua y proponer acciones de uso responsable del agua.
Para qué
¿Para qué sirve esto?
El agua que tomaste hoy no es nueva. Antes de llegar a tu vaso pudo estar en una nube sobre la cordillera, en una quebrada, debajo de la tierra o dentro de la hoja de un árbol. Y cuando salga de tu cuerpo, seguirá su camino. El agua del planeta da vueltas sin parar: eso es el ciclo del agua.
Entender ese recorrido te sirve para responder preguntas muy concretas. ¿Por qué un río sigue corriendo cuando lleva semanas sin llover? ¿Por qué después de talar un bosque vienen las inundaciones en invierno y la sequía en verano? ¿Por qué se dice que los páramos «producen» agua? Y también te sirve para decidir qué hacer en tu casa y en tu colegio para cuidarla.
Antes de empezar recuerda los cambios de estado que estudiaste: la evaporación (de líquido a gas), la condensación (de gas a líquido), la solidificación (de líquido a sólido) y la fusión (de sólido a líquido). En el ciclo del agua vas a ver esos mismos cambios, pero en el tamaño de todo el planeta.
Explicación
El agua siempre está en movimiento
Dos cosas mueven el ciclo. La energía del sol calienta el agua y la sube al aire en forma de vapor, y la fuerza de gravedad la hace caer y correr cuesta abajo. Sigamos una gota.
- Evaporación. El sol calienta el mar, los ríos, los lagos y el suelo húmedo, y parte del agua líquida pasa a vapor, un gas invisible. Cuando el agua del mar se evapora, la sal se queda: por eso la lluvia es agua dulce.
- Transpiración. Las plantas toman agua del suelo por las raíces, la suben por el tallo y una parte sale como vapor por los estomas de las hojas. Un bosque entero devuelve al aire muchísima agua de esta forma.
- Condensación. El aire caliente y húmedo sube, y arriba hace más frío. El vapor se enfría y se convierte en gotitas de agua líquida, tan pequeñas que flotan. Millones de ellas juntas forman una nube. Ojo: una nube no es vapor, porque el vapor no se ve; lo que ves son gotitas líquidas o cristalitos de hielo.
- Precipitación. Dentro de la nube, las gotitas chocan y se unen. Cuando pesan demasiado, caen como lluvia. Si en la nube hace mucho frío, el vapor forma cristalitos de hielo que crecen y caen como nieve (en Colombia solo llega al suelo en las cumbres de los nevados). Si las gotas se congelan en bolitas duras, capa sobre capa, cae granizo.
- Escorrentía. Parte del agua que cae corre sobre el terreno, se junta en quebradas y ríos y termina en un lago o en el mar.
- Infiltración. Otra parte entra en el suelo y baja despacio por los espacios entre los granos de tierra. Así se forma el agua subterránea, que puede salir mucho después en un manantial o alimentar un río en la temporada seca.
Y el recorrido vuelve a empezar. No hay un punto de partida: cualquier etapa sirve para empezar a contarlo.
El agua no se gasta: cambia de lugar y de estado
La idea más importante del ciclo es esta: el agua no aparece ni desaparece. Cuando un charco se seca, su agua no se acabó; pasó al aire como vapor y tarde o temprano se condensará en otra parte. Cuando llueve, no se fabrica agua nueva; cae la que antes se había evaporado. En cada etapa el agua cambia de estado (de líquido a gas, de gas a líquido) o solo cambia de lugar (del cielo al suelo, del suelo al río), pero sigue siendo agua.
Hay un detalle que viste en la unidad anterior: en la fotosíntesis las plantas usan agua y en la respiración los seres vivos producen agua. Con el tiempo, lo uno y lo otro más o menos se compensan, y no cambian la idea central: en el ciclo, el agua se recicla.
Por eso se puede hacer un balance, como el de una cuenta de ahorros. En cualquier lugar que estudies, sea un recipiente, un terrario, un potrero o una cuenca, se cumple:
$$\text{agua que entra} = \text{agua que sale} + \text{cambio en el agua guardada}$$
En un terrario cerrado, por ejemplo, no entra ni sale agua. La que se evapora del suelo o transpiran las plantas se condensa en las paredes y escurre otra vez a la tierra. Cuando el terrario ya está estable, en un día se condensa la misma cantidad de agua que se evaporó. Los ejemplos que siguen usan datos inventados para practicar estas cuentas.
Sigue una gota por el ciclo: se evapora del mar o sale de las hojas por transpiración como vapor, se condensa en la nube como gotitas, cae con la lluvia y corre por el río o se infiltra en el suelo. El agua no se gasta: cambia de lugar y de estado.
Ejemplo resuelto
El terrario de la clase
En la clase se arma un terrario con tierra y dos plantas pequeñas. Se riega con 500 mL de agua y se sella. Una semana después, con datos inventados, se estima que hay 380 mL de agua en la tierra y 70 mL dentro de las plantas. ¿Cuánta agua está en el aire del frasco y en las gotas de las paredes?
Ver la solución paso a paso
Llamamos $x$ al agua, en mL, que está en el aire y en las paredes. Como el frasco está sellado, el agua que se puso es la misma que hay ahora, repartida en tres lugares:
$$500 = 380 + 70 + x$$
Sumamos lo que está en la tierra y en las plantas:
$$500 = 450 + x$$
Restamos 450 a los dos lados:
$$x = 50$$
El terrario no perdió ni ganó agua: solo la repartió. Si después de un mes otra estimación diera un total menor que 500 mL, habría que buscar una fuga en el sello o un error en la medida, no agua que «desapareció».
Respuesta: Hay 50 mL de agua en el aire y en las paredes del frasco.
Ejemplo resuelto
La bandeja al sol
En el patio se deja al sol una bandeja abierta con 2000 mL de agua. Con datos inventados, durante cinco días se evaporan 150 mL, 210 mL, 180 mL, 90 mL y 170 mL. ¿Cuánta agua queda en la bandeja y qué porcentaje del agua inicial se evaporó?
Ver la solución paso a paso
Sumamos el agua que se evaporó en los cinco días, en mL:
$$150 + 210 + 180 + 90 + 170 = 800$$
Lo que queda es lo que había menos lo que salió, en mL:
$$2000 - 800 = 1200$$
El porcentaje que se evaporó se calcula sobre el agua inicial:
$$\frac{800 \cdot 100}{2000} = 40$$
El cuarto día se evaporó mucho menos. Pudo ser un día nublado o frío: con menos energía del sol hay menos evaporación. Esa agua no se perdió para el planeta; está en el aire y volverá a caer en alguna parte.
Respuesta: Quedan 1200 mL en la bandeja; se evaporó el 40 % del agua.
Agua evaporada cada día de la bandeja al sol, en mL (datos inventados): 150, 210, 180, 90 y 170. El cuarto día, nublado, se evaporó menos.
El ciclo y los ecosistemas
El agua no solo da vueltas: en su recorrido sostiene la vida. Disuelve los nutrientes del suelo para que las raíces los puedan absorber, es el lugar donde viven los peces, las ranas y las algas, y suaviza los cambios de temperatura, porque el agua tarda en calentarse y en enfriarse.
Lo que hay sobre el suelo decide qué camino toma la lluvia. En un bosque, las hojas y la hojarasca frenan las gotas, las raíces abren caminos en la tierra y buena parte del agua se infiltra. En un terreno pelado o pavimentado, casi toda corre por encima: hay más escorrentía, el agua arrastra la tierra fértil (eso es la erosión) y los ríos crecen de golpe. Los páramos colombianos funcionan como una esponja: sus musgos, frailejones y suelos negros guardan el agua de la lluvia y de la niebla y la sueltan poco a poco a las quebradas que abastecen a muchos pueblos y ciudades. El páramo no fabrica agua; la guarda y la reparte.
Ejemplo resuelto
La misma lluvia en un bosque y en un patio de cemento
En un modelo con datos inventados, caen 1000 L de lluvia sobre un pedazo de bosque. De ellos, 700 L se infiltran y 100 L se evaporan desde las hojas. Sobre un patio de cemento del mismo tamaño caen también 1000 L, pero solo 50 L se infiltran por las grietas y 150 L se evaporan. ¿Qué porcentaje de la lluvia se va por escorrentía en cada lugar?
Ver la solución paso a paso
En el bosque, la escorrentía es lo que no se infiltró ni se evaporó, en L:
$$1000 - 700 - 100 = 200$$
Su porcentaje sobre la lluvia que cayó:
$$\frac{200 \cdot 100}{1000} = 20$$
En el patio de cemento, en L:
$$1000 - 50 - 150 = 800$$
Y su porcentaje:
$$\frac{800 \cdot 100}{1000} = 80$$
Con la misma lluvia, el patio manda a las calles y a los ríos cuatro veces más agua de golpe. En el bosque, esa agua quedó bajo el suelo y saldrá despacio en los manantiales.
Respuesta: En el bosque se va por escorrentía el 20 % de la lluvia; en el patio de cemento, el 80 %.
El ciclo en tus manos
Si el agua no se gasta, ¿por qué hay que cuidarla? Porque lo que sí se puede acabar es el agua dulce y limpia en el lugar y en el momento en que la necesitas. El agua que se evapora de tu barrio puede llover lejos, y el agua que se ensucia con aceite o basura deja de servir para beber hasta que alguien la limpie, lo que cuesta trabajo y energía. Algunas acciones están a tu alcance:
- En la casa: cerrar la llave mientras te enjabonas o te cepillas, avisar de las fugas y recoger el agua de la lluvia para regar las plantas o lavar el patio.
- En el colegio: revisar con el docente que no haya llaves goteando y no botar restos de comida, pintura ni aceite por los desagües.
- En el entorno: no dejar basura en las quebradas y apoyar la siembra de árboles en las orillas de los ríos, que ayudan a que el agua se infiltre.
Práctica
Otro grupo arma un terrario sellado y lo riega con 600 mL de agua. Con datos inventados, una semana después estiman 450 mL en la tierra y 90 mL dentro de las plantas. ¿Cuántos mililitros de agua hay en el aire y en las paredes del frasco?
El frasco está sellado, así que siguen siendo 600 mL repartidos: 600 − 450 − 90 = 60 mL están como vapor en el aire y como gotas en las paredes.
Un terrario sellado se regó con 500 mL. Una semana después se estiman 380 mL en la tierra, 70 mL en las plantas y 50 mL en el aire y las paredes. ¿Verdadero o falso? El terrario perdió agua: $380 + 70 + 50 < 500$
380 + 70 + 50 = 500 mL: está toda el agua que se puso. En un recipiente cerrado el agua solo cambia de lugar y de estado.
En un terrario cerrado y estable, un día se condensan 95 mL de agua en las paredes. ¿Cuántos mililitros se evaporaron del suelo o salieron por transpiración ese mismo día?
En el terrario estable, el agua que se condensa es la misma que se evaporó o transpiró: 95 mL. Decir 0 sería pensar que en un frasco cerrado no hay evaporación, y sí la hay; solo que el agua no sale del frasco.
Una bandeja abierta empieza con 1200 mL de agua y, días después, tiene 900 mL. ¿Qué porcentaje del agua inicial se evaporó?
Se evaporaron 1200 − 900 = 300 mL, y 300 ÷ 1200 × 100 = 25 %. El 75 % es lo que queda, 300 es la cantidad en mL y 33,3 % saldría de dividir entre 900, lo que quedó, en vez de entre lo que había al principio.
Una bandeja empieza con 1000 mL de agua al sol. Con datos inventados, en cuatro días se evaporan 120 mL, 90 mL, 150 mL y 140 mL. ¿Cuántos mililitros quedan en la bandeja?
En los cuatro días se evaporaron 120 + 90 + 150 + 140 = 500 mL, así que quedan 1000 − 500 = 500 mL.
En un modelo con datos inventados caen 800 L de lluvia sobre un pedazo de bosque. Se infiltran 560 L y se evaporan 120 L. ¿Cuántos litros se van por escorrentía?
La escorrentía es lo que no se infiltró ni se evaporó: 800 − 560 − 120 = 120 L. Las tres partes suman la lluvia que cayó.
En el mismo modelo, caen 800 L sobre una calle pavimentada y 640 L se van por escorrentía. ¿Qué porcentaje de la lluvia es escorrentía?
640 ÷ 800 × 100 = 80 %. El 20 % es la parte que no corre por encima, 640 es la cantidad en litros y 160 es la diferencia 800 − 640 en litros.
En el modelo, el pedazo de bosque infiltraba 560 L. Después de talarlo, solo se infiltran 240 L con la misma lluvia. ¿Verdadero o falso? La infiltración bajó en más de la mitad: $560 - 240 > \frac{560}{2}$
Bajó 560 − 240 = 320 L, y la mitad de 560 es 280 L. Esa agua que ya no entra al suelo corre por encima, arrastra tierra y no alimentará los manantiales en el verano.
¿De qué está hecha una nube?
El vapor de agua es invisible. Las nubes se ven porque el vapor ya se condensó en gotitas o se congeló en cristalitos. Esa agua no es nueva: es la que se evaporó o transpiró antes.
Lleva tres semanas sin llover y el río del pueblo sigue corriendo. ¿De dónde sale su agua?
La escorrentía pasa rápido y se acaba a los pocos días. Lo que sostiene un río en la sequía es el agua subterránea: la que se infiltró y quedó guardada en el suelo, sobre todo en bosques y páramos.
Reto
¿Cuida el agua o la pone en riesgo?
Lleva cada acción a su canasta. Pregúntate si deja más agua limpia donde se necesita (porque ahorra, no ensucia o ayuda a que la lluvia se infiltre) o si la desperdicia, la ensucia o la hace correr de golpe.
Reto
¿Cambia de estado o solo cambia de lugar?
Lleva cada parte del ciclo a su canasta. Pregúntate si el agua pasa de líquido a gas, de gas a líquido o de sólido a líquido, o si sigue igual y solo se mueve.
Reto
¿Qué informe de terrario tiene un error?
Cada tarjeta es la cuenta de un terrario sellado: agua con que se regó − agua en la tierra − agua en las plantas − agua en el aire y las paredes. Si el agua se conserva, da cero. Toca el informe que no cumple.
Reto
El crucigrama del ciclo del agua.
Lee cada pista y escribe la palabra. No lleva tildes.
Cierre
En resumen
En el ciclo del agua, el sol evapora el agua y las plantas la transpiran; el vapor se condensa en nubes, cae como precipitación y vuelve al mar por escorrentía o se guarda bajo el suelo por infiltración.
En el ciclo el agua no aparece ni desaparece; cambia de estado o de lugar.
Por eso se puede hacer un balance, en el que el agua que entra es igual a la que sale más el cambio en la que se guarda; en un terrario cerrado, toda el agua sigue adentro.
Los bosques y los páramos favorecen la infiltración y sostienen los ríos en la sequía; un suelo pelado o pavimentado aumenta la escorrentía y la erosión.
El agua del planeta no se gasta, pero sí se puede acabar el agua dulce y limpia donde se necesita, y por eso se cuida en la casa, en el colegio y en el entorno.
Vocabulario
- Evaporación
Paso del agua líquida a vapor, sobre todo por el calor del sol, en mares, ríos, lagos y suelos húmedos.
- Transpiración
Salida de vapor de agua por los poros diminutos de las hojas, los estomas. Es agua que la planta tomó del suelo por sus raíces.
- Condensación
Paso del vapor de agua a gotitas líquidas cuando se enfría. Así se forman las nubes, la niebla y el rocío.
- Precipitación
Caída del agua de las nubes al suelo, como lluvia, granizo o nieve.
- Escorrentía
Agua de lluvia que corre por la superficie del terreno hacia las quebradas, los ríos y el mar.
- Infiltración
Entrada del agua en el suelo, por los espacios entre los granos de tierra y las grietas de las rocas.
- Agua subterránea
Agua que se infiltró y quedó guardada bajo el suelo. Alimenta los manantiales y los ríos en la temporada seca.
Guía para el docente
Tiempos
- Inicio · 5 min — Pregunte a dónde se va el agua de un charco cuando se seca, y anote las respuestas sin corregirlas. Si es posible, tenga listo un frasco de vidrio con tierra húmeda y una planta pequeña, sellado desde el día anterior, para que vean las gotas en las paredes.
- Explicación · 15 min — Recorra las etapas en un esquema del tablero preguntando en cuál hay cambio de estado. Resuelva los balances del terrario y de la bandeja, y comente la figura de barras.
- Práctica · 20 min — Preguntas en parejas; las canastas y el intruso se pueden proyectar y discutir en grupo. Pida que justifiquen en voz alta por qué un informe de terrario no puede dar distinto de cero.
- Cierre · 5 min — Vuelva a la pregunta del charco y pida a cada grupo una acción concreta de cuidado del agua para el colegio.
Preguntas para el salón
- Si el agua no se gasta, ¿por qué hay pueblos que se quedan sin agua en el verano?
- ¿Por qué la lluvia es dulce si buena parte del agua que se evapora viene del mar?
- ¿Qué cambiaría en el ciclo del agua de una vereda si se tala el bosque de la parte alta?
Errores típicos
- Creer que las nubes son vapor de agua. Muestre el vapor invisible justo sobre el pico de una olla hirviendo y la «nubecita» blanca que aparece un poco más arriba, donde el vapor ya se condensó. No deje que acerquen la mano.
- Decir que el agua que se evapora se pierde o se acaba. Use el terrario sellado: el agua se evapora y sin embargo sigue adentro. Pida que nombren dónde está el agua en cada momento.
- Pensar que los páramos o los bosques fabrican agua. Insista en que la guardan y la sueltan despacio; pregunte de dónde llegó primero esa agua.
- Calcular el porcentaje evaporado dividiendo entre lo que quedó. Pida que escriban primero «de cuánto» es el porcentaje: siempre del agua que había al principio.
Tarea sugerida
Con ayuda de un adulto, medir durante una semana cuánta agua se evapora de un vaso destapado puesto en la ventana (marcando el nivel cada día), y proponer por escrito dos acciones para ahorrar agua en la casa, explicando qué parte del ciclo protege cada una.