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HIDROLOGIA
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HIDROLOGIA
CIV 231
TEMA Nº 4
EVAPORACION, TRANSPIRACION Y EVAPOTRANSPIRACION
INTRODUCCIÓN
Una gran parte del agua que llega a la tierra,vuelve a la atmósfera en forma de vapor,(evaporación), o a través de las plantas(transpiración); dada la dificultad de medir porseparado ambos términos, se determina con laevapotranspiración. La influencia de estosfenómenos sobre el ciclo hidrológico es muyimportante; en promedio, más del 70% de laprecipitación que llega a la tierra es devuelta a laatmósfera por evapotranspiración, alcanzandoeste porcentaje en algunos lugares hasta el 90%.
INTRODUCCIÓN
Desde el punto de vista de la ingeniería
hidrológica es importante conocer, por un lado,
la cantidad de agua que se pierde por
evaporación en grandes depósitos, como
presas, lagos o en sistemas de conducción, y,
por otro lado, la cantidad de agua que es
necesario a los sistemas de riego, para
determinar las fuentes y dimensiones de los
sistemas de abastecimiento.
DEFINICIONES
Evaporación
Proceso físico por el cual el agua cambia de
estado líquido a gaseoso, retornando
directamente a la atmósfera en forma de vapor,
a partir de superficies de agua libre como
océanos, lagos y ríos, de zonas pantanosas, del
suelo, y de la vegetación húmeda.
DEFINICIONES
Transpiración
Proceso por el cual el agua de la vegetación a
través de las hojas de las plantas pasa a la
atmósfera en forma de vapor. Naturalmente
ésta agua tomada por las plantas es, del suelo.
DEFINICIONES
Evapotranspiración
Cantidad de agua transferida del suelo a la
atmósfera por evaporación y transpiración de
las plantas; dicho de otra forma: es la pérdida
de agua debida a la transpiración de la
vegetación más la evaporación del suelo.
DEFINICIONES
Uso consuntivo
Es la cantidad de agua utilizada cada año por el
cultivo o la vegetación natural en transpirar y
construir sus tejidos conjuntamente con el agua
evaporada desde el suelo adyacente o de la
precipitación interceptada; (aproximadamente
representa el 1% de la evapotranspiración), por lo
que los términos evapotranspiración y uso
consuntivo se usan como sinónimos.
DEFINICIONES
Sublimación
Se denomina sublimación cuando el agua en
estado sólido (nieve, hielo, etc.) puede pasar
directamente a vapor.
DEFINICIONES
Evaporación Potencial (ET0)
Es la cantidad de vapor de agua que puede ser
emitida desde una superficie libre de agua. La
evaporación potencial representa la demanda
evaporativa de la atmósfera.
DEFINICIONES
Evapotranspiración potencial
Cantidad de agua evaporada y transpirada si
ha existido en todo momento un exceso de
humedad disponible.
DEFINICIONES
Evapotranspiración Real
Es la cantidad de agua perdida por el complejo
suelo-planta en las condiciones
meteorológicas, edafológicas (en las que se
incluye el contenido de humedad y la fuerza
con que esta humedad es mantenida).
DEFINICIONES
Déficit de escurrimiento
Diferencia entre la precipitación caída y la
lámina de agua escurrida, expresada en mm.
(Déficit = P – Q).
EVAPORACIÓN
Los fenómenos de evaporación intervienen en elciclo hidrológico desde el momento en que lasprecipitaciones llegan a la superficie del suelo. Enfin, el agua que impregna las capas superficialesdel terreno, procede de las lluvias recientes,infiltradas en pequeña profundidad o sube porcapilaridad de la capa freática, constituyedirectamente por intermedio de la coberturavegetal una fuente importante para laevaporación.
EVAPORACIÓN
Origen de la evaporación
La evaporación se origina básicamente, por el
aumento de energía cinética que experimentan
las moléculas de agua cercanas a la superficie
de un suelo húmedo o una masa de agua,
producido por la radiación solar, el viento y las
diferencias en presión de vapor.
EVAPORACIÓN
Origen de la evaporación
Este aumento de energía cinética provoca quealgunas moléculas de agua “brinquen” de maneracontinua a la atmósfera. Al mismo tiempo, algunasde las moléculas que ya se encuentran en laatmósfera se condensan y regresan al cuerpo deagua. Naturalmente, lo que interesa en laingeniería hidrológica es el flujo neto de partículasa la atmósfera (evaporación).
EVAPORACIÓN
Factores que controlan la evaporación
La tasa de evaporación varía dependiendo de
los factores meteorológicos y factores
geográficos (naturaleza de la superficie
evaporante).
EVAPORACIÓN
Factores meteorológicos
Radiación solar
Temperatura del aire
Viento
Presión atmosférica
De todos los factores que intervienen en la evaporación,la radiación solar es el más importante, la evaporaciónvaria con la latitud, época del año, hora del día ycondiciones de nubosidad.
EVAPORACIÓN
Radiación solar
Fuente de energía para suministrar el calorlatente de vaporización.
Temperatura del aire
El papel de la temperatura del aire es doble porque aumenta la energía cinética de lasmoléculas y disminuye la tensión superficialque trata de retenerlas.
EVAPORACIÓN
Viento
La velocidad del viento será necesaria para
remover y mezclar las capas húmedas
inferiores con las superiores de menor
contenido de humedad.
EVAPORACIÓN
Presión Atmosférica
La evaporación aumenta, al disminuir la presiónatmosférica, manteniendo constantes los demásfactores. Sin embargo, se ha observado que alaumentar la altitud, decrece la evaporación.
Es difícil de evaluar el efecto relativo de cada unode los factores meteorológicos mencionados quecontrolan la evaporación, cualquier conclusióndebe estar limitada en términos del periodo detiempo considerado.
EVAPORACIÓN
Factores geográficos (naturaleza de la
superficie evaporante)
Volumen de agua
Calidad del agua
Superficie libre del agua
Hielo, nieve, otros
Suelos
EVAPORACIÓN
Profundidad del volumen de agua.
Los lagos o embalses profundos tienen mayor
capacidad de almacenamiento de calor que los
almacenamientos someros, este hecho tiene
una influencia notoria en las variaciones
estacionales y aun en la fluctuación diaria de la
evaporación.
EVAPORACIÓN
Calidad del agua
El efecto de la salinidad o la presencia de sólidosdisueltos en el agua, reducen la tensión de vaporde la solución, y con ello disminuye laevaporación. Por ejemplo en el agua de mar, laevaporación es del orden de 2 % menor que en elagua dulce, entonces los efectos de la salinidadpueden despreciarse en la estimación de laevaporación de un embalse.
EVAPORACIÓN
Tamaño de la superficie libre
En la Figura siguiente, se muestra
cualitativamente como, para la velocidad del
viento constante, la magnitud de la
evaporación está relacionada con el tamaño de
la superficie evaporante y con la humedad
relativa del aire.
EVAPORACIÓN
EVAPORACIÓN
Evaporación de nieve y hielo
La evaporación a partir de la nieve y del hielo
es un fenómeno aún poco estudiado. Se sabe
únicamente que la evaporación a partir de la
nieve aumenta cuanto mayor contenido tenga
en fase líquida, de allí que las evaporaciones
sean mayores poco antes de los deshielos.
EVAPORACIÓN
Evaporación desde los suelos
La taza de evaporación desde un suelosaturado es aproximadamente igual a laevaporación desde una superficie de aguacercana, a la misma temperatura. Al comenzara secarse el suelo la evaporación disminuye, yfinalmente cesa porque no existe unmecanismo que transporte el agua desde unaprofundidad apreciable.
EVAPORACIÓN
Proceso de la evaporación
Considerando la evaporación desde una superficie de agua (lagos, ríos,etc.) como la forma más simple del proceso, éste puede esquematizarsecomo sigue:
Las moléculas de agua están en continuo movimiento. Cuando llegan a lasuperficie del líquido aumentan su temperatura por efecto de la radiaciónsolar, y en consecuencia su velocidad, creciendo por tanto su energíacinética hasta que algunas consiguen liberarse de la atracción de lasmoléculas adyacentes y atravesar la interface líquido-gas convirtiéndose envapor. De esta manera, la capa de aire inmediatamente por encima de lasuperficie se satura de humedad. Simultáneamente a la evaporación sedesarrolla también el proceso inverso por el cual las moléculas secondensan y vuelven al estado líquido. La diferencia entre la cantidad demoléculas que abandonan el líquido y la cantidad de moléculas que vuelvena él marca el carácter global del fenómeno. Si ésta es positiva se produceevaporación, si es negativa, condensación.
EVAPORACIÓN
Atendiendo a la
capacidad de la
atmósfera que envuelve
a la superficie
evaporante para admitir
vapor de agua, y a la
posibilidad de
evaporación de la misma,
Dalton en 1802
estableció la expresión:
)(* as eekEv
EVAPORACIÓN
Esta ecuación señala, que la evaporación es
proporcional al déficit higrométrico (diferencia
entre la tensión de vapor saturante a la
temperatura del agua (es) y la tensión de vapor
existente en el aire circundante (ea); "k" es el
coeficiente de proporcionalidad que se ajusta
según la influencia de los factores que
controlan la evaporación.
EVAPORACIÓN
Medición de la evaporación
Con el fin de homogeneizar las medidas de las magnitudes queintervienen en el ciclo hidrológico, la evaporación se mide enmilímetros Por lo general se acompaña el periodo de tiempoconsiderado en mm/día, mm/mes, etc. Cabe observar que eladoptar como unidad de medida el mm es muy significativo, puesindica que la evaporación es un fenómeno de superficie. Así porejemplo, será menor la evaporación de un embalse de pequeñasuperficie y muy profundo, que aquélla correspondiente a uno degran superficie y escasa profundidad, aunque el volumen de aguaalmacenada en ambos sea el mismo. Para realizar la medición de laevaporación se tienen los siguientes métodos:
Métodos instrumentales (Tanques de Evaporación y evaporímetros)
Métodos teóricos (Balances Hídricos)
Formulas Empíricas (Meyer, Penman,)
EVAPORACIÓN
Tanques de evaporación
Uno de los instrumentos más empleados para la medición de laevaporación está constituido por tanques, tienen como principiocomún la medida del agua perdida por evaporación contenida en undepósito de regulares dimensiones. Generalmente son fabricados dehierro galvanizado, zinc o cobre, diferenciándose los distintosmodelos entre sí, por su tamaño, forma y ubicación en el terreno. Losdepósitos o tanques de evaporación pueden ser de tres tipos:
Exteriores, (colocados sobre la superficie del suelo)
Enterrados
Flotantes, (para efectuar mediciones en grandes masas líquidas, embalses y lagos).
EVAPORACIÓN
Tanques exteriores
Consiste en un depósito cilíndrico construido conchapa de hierro galvanizado Nº 22, sin pintar, conun diámetro interior de 1,22 m y 25,4 cm. dealtura. El fondo está soldado interiormente y debeser plano. La chapa que forma la pared lateral delcilindro no tiene costura, para evitar filtraciones, yel borde superior está reforzado con un aro dehierro galvanizado de 2,5 cm. de alto y 0,25 cm.de espesor.
EVAPORACIÓN
Tanques exteriores
EVAPORACIÓN
Se lo instala sobre una base construida contirantes de madera dura, en forma de enrejado, demodo que su fondo quede a unos 15 cm. delsuelo, a efectos que el aire pueda circularlibremente bajo el tanque. Con el objeto deuniformar las instalaciones se sigue el criterio decolocarlo en un lugar expuesto a la máximainsolación posible. El nivel del agua dentro deltanque debe llegar hasta 5 cm. de su bordesuperior y se agregará o extraerá agua cuando lavariación del nivel, en un sentido u otro, seasuperior a 2,5 cm.
EVAPORACIÓN
Tanques enterrados
Son menos sensibles a las influencias de la temperaturaambiente y de la radiación solar sobre las paredes, peroaunque su borde sobrepasa el nivel del suelo en alrededorde una docena de centímetros, las gotas de lluvia querebotan en el suelo así como los detritos que recogen,pueden causar errores de medida. Son de instalación ymantenimiento más delicados y la altura de la vegetación ensu vecindad inmediata, influye en el valor de las mediciones.Deben ser revisados periódicamente a los efectos deverificar que no existan fugas, que falsearían las lecturas.
Los tipos de tanques enterrados más conocidos son:
EVAPORACIÓN
a) Tanque tipo "B"
Constructivamente reúne las mismas condiciones deltipo "A". Su diámetro interior es de 1,829 m y su alturade 0,61 m. Se instala enterrándolo de modo que suborde sobresalga 10 cm del terreno, conformando almismo alrededor del tanque con un pequeño talud dependiente aproximada del 5%.
Debe llenarse con agua hasta 10 cm de su borde o seahasta el nivel del terreno exterior circundante, y se leagregará o extraerá agua cuando la variación del nivelera un sentido u otro sea superior a 2.5 cm.
EVAPORACIÓN
b) Tanque enterrado "colorado"
Tiene forma paralelepipédica con sección rectacuadrada de 0,914 m de lado y 0,462 m dealtura. Para instalarlo se lo entierra en elterreno de manera que sus aristas superioresqueden a 10 cm sobre la superficie de aquél.El nivel de agua en el tanque es mantenidoenrasando aproximadamente con el terrenoadyacente.
EVAPORACIÓN
EVAPORACIÓN
Tanques flotantes
Los tanques o evaporímetro flotante es más utilizado por el ServicioGeológico de los EE.UU., es de sección circular, con un área de 0,28 m2 (3pies cuadrados) y 45,7 cm (18 pulgadas) de profundidad. Está soportadopor rodillos flotantes en el centro de una balsa de 4,20 x 4,80 metros. Elnivel del agua en el tanque es el mismo que el del agua circundante. Poseeademás, deflectores diagonales para reducir el efecto de las olas. Este tipode tanques son para estudiar la evaporación de grandes superficies deagua.
Su instalación suele ser difícil por los problemas de amarre y estabilidad;además, las mediciones, aparte de ser mucho menos cómodas que entierra pueden verse falseadas, sobre todo en días de vientos fuertes, por elagua introducida en el tanque por el oleaje o la vertida fuera de aquél bajola acción de los movimientos de balanceo.
EVAPORACIÓN
Métodos de medición en los tanques
Para la medición del agua evaporada en los tanques, se realiza confrecuencia de una medición por día, a igual hora, existen dos métodos:
Método volumétrico, consiste en medir los volúmenes de agua que espreciso añadir (o eventualmente extraer) periódicamente al tanque parareponer en éste el nivel inicial o de referencia, el que se obtiene haciendoque el agua del depósito enrase con la punta metálica de un vástago,soldado al fondo o a la pared del tanque.
Medida de los niveles de agua, consiste en medir la diferencia de laevaporación producida en el tiempo transcurrido entre las mediciones (24hrs.). En este caso, el nivel puede determinarse mediante un tornillomedidor, que consiste en un vástago roscado y graduado que termina en ungancho semicircular de punta afilada (dirigida en consecuencia haciaarriba), la que se enrasa con el nivel del agua.
EVAPORACIÓN
Instrumental complementario
La evaporación depende de las condiciones atmosféricas, por lotanto en cada emplazamiento deben recogerse en forma simultáneadatos meteorológicos, principalmente la velocidad media del viento,temperatura del aire, temperatura de la superficie del agua,humedad del aire y precipitación (ver Cuadro).
Para medir la temperatura del agua del tanque, se utilizantermómetros comunes graduados en grados centígrados. Eltermómetro se lo coloca sobre un flotador de madera o plásticolevemente inclinados, de modo que la parte superior del bulbo quedea 3 ó 4 mm. por debajo de la superficie del agua y provisto de unseparador que evita su contacto con las paredes del tanque. Lalectura se realiza en forma directa, sin sacarlo del agua.
EVAPORACIÓN
Equipamiento de una estación evaporimétrica
INSTRUMENTO PARÁMETRO A MEDIR
Anemógrafo Velocidad del viento
Psicrómetro Humedad
Termómetro Temperatura
Barómetro Presión de Vapor
Pluviómetro Precipitación
EVAPORACIÓN
Evaporímetros
De balanza (tipo Wild) Tipo Livingstone De Piché
EVAPORACIÓN
Balance hídrico (método teórico)
La medida directa de la evaporación en el campono es posible, en el sentido en que se puedemedir la profundidad de un rio, la precipitación,etc. Debido a esto se han desarrollado una seriede técnicas para estimar la evaporación desde lasuperficie de un embalse.
El método del balance hídrico consiste en escribirla ecuación de balance hídrico en términos devolúmenes:
EVAPORACIÓN
Balance hídrico (método teórico)
Donde:
Ev = Evaporación
S = Almacenamiento
I = Caudal de Entrada
P = Precipitación
O = Caudal de Salida
Og = Infiltración Sub superficial
gOOPISSEv 21
EVAPORACIÓN
Fórmulas empíricas (superficies de agua libre)
Muchas expresiones empíricas se han desarrollado para estimar laevaporación desde superficies de agua libre, relacionándola conalgunos factores que influyen en el fenómeno, englobando losdemás en coeficientes empíricos (constantes para cada lugar), quedeben ajustarse según las medidas experimentales obtenidas.
La mayor parte de las fórmulas empíricas que se han propuesto sebasan en el planteamiento aproximado de la ley de Dalton (Ev=k(es-ea)).
Existe una gran cantidad de fórmulas de este tipo, pero todas ellasson muy similares, por lo que se mencionaran solamente algunas.
EVAPORACIÓN
Fórmulas empíricas (superficies de agua libre)
Fórmula de Meyer
Propuesta en el año 1915, no toma en cuenta la disponibilidad energética:
Donde:
Em = Evaporación mensual en cm.
es = Presión de vapor de saturación media mensual en pulgadas demercurio
ea = Presión de vapor media mensual en pulgadas de mercurio.
Vw = Velocidad media mensual del viento, medida a 10 m de la superficie,en km/h.
C = Coeficiente empírico, cuyo valor puede tomarse como de 38 paradepósitos pequeños y evaporímetros y de 28 para grandes depósitos.
09.161)( w
asm
VeeCE
EVAPORACIÓN
Fórmulas empíricas (superficies de agua libre)
Fórmula de Meyer
ea y es sedeterminan con baseen la temperatura yla humedad relativamedias mensuales ycon ayuda de laFigura siguiente:
EVAPORACIÓN
Fórmulas empíricas (superficies de agua libre)
Fórmula de Fitzgerald
Fórmula de Rohwer
Fórmula de Lugeon (Francia)
)(*)*449.040.0( aso eeVEv
)(*)*6.01(*)*0005.01(*497.0 aso eeVPEv
)(*760
*273
273**398.0 as
s
eeeP
tdEv
EVAPORACIÓNFórmulas empíricas (superficies de agua libre)
Fórmula de los servicios Hidrológicos de la ex URSS:
En las expresiones anteriores de las formulas empíricas, lasnotaciones empleadas son:
Ev = evaporación diaria, en mm.
es = tensión de vapor saturante para la temperatura superficial delagua, mmHg.
ea = tensión de vapor en el aire, en mmHg.
V2 = velocidad del viento a 2 m de altura
Vo = velocidad del viento sobre la superficie del agua
d = número de días del mes
t = temperatura media mensual de las máximas diarias, en °C
Pat = presión atmosférica, en mmHg
)(*)*072.01(**20.0 2 as eeVdEv
EVAPORACIÓN
Fórmulas empíricas (superficies de agua libre)
Monograma de Penman
En 1948 Penman propuso dos formas de calcular laevaporación diaria (Eo) en mm., a partir de una superficielibre de agua. La primera de ellas es mediante el uso de unnomograma y segunda mediante un balance energético.
Para el uso del nomograma se requiere la siguienteinformación:
EVAPORACIÓN
Fórmulas empíricas (superficies de agua libre)
Monograma de Penman
t = temperatura media del aire.
h = humedad relativa media
u2 = velocidad media del viento a 2m de altura, en m/seg.
n/D = duración relativa de insolación
n = duración de insolación efectiva
D = duración del día astronómico (desde la salida hasta la puesta del sol)
n/D = 0 (cielo completamente cubierto)
n/D = 1 (cielo completamente despejado)
RA = valor de Angot. Es la cantidad de radiación solar, en calorías por día enun plano horizontal de 1 cm2., entrante en los límites exteriores de laatmósfera. Es una función de la posición geográfica y la época del año(Tabla siguiente).
EVAPORACIÓN
Fórmulas empíricas (superficies de agua libre)
Monograma de Penman
En el nomograma se encuentra Eo como la suma de tres términos: Eo = E1 + E2 + E3
EVAPORACIÓNFórmulas empíricas (superficies de agua libre)
Monograma de Penman
TRANSPIRACIÓN
La mayor parte del agua evaporada por las
plantas es agua que ha pasado a través de la
planta, absorbida por las raíces, pasando por
los tejidos vasculares y saliendo por las hojas,
a través de las estomas, aunque a veces
también ocurre a través de la cutícula. Esta
evaporación de agua a través de las plantas es
la denominada transpiración.
TRANSPIRACIÓN
En sentido amplio, en el conceptose incluye también el aguaperdida por la planta en formalíquida (goteo o exudación), quepuede alcanzar valoresrelativamente importantes, enespecial cuando las condicionesambientales para que seproduzca transpiración no sonfavorables. Asimismo debeincluirse el agua que la plantaincorpore a su estructura en elperíodo de crecimiento.
TRANSPIRACIÓN
Según su manera de abastecerse de agua,existen 3 tipos de plantas:
las hidrófilas, que viven total o parcialmentesumergidas en agua.
las mesófitas y xerófitas, que toman el agua de lazona no saturada del suelo.
las freatófitas, que pueden, alternativamente,tomar agua de la zona no saturada o de la zonasaturada del suelo
TRANSPIRACIÓN
Factores que afectan la transpiración
En su aspecto físico, la transpiración está influenciada por losmismos factores que afectan a la evaporación, a los que puedeclasificarse como factores medioambientales, y los factoresfisiológicos, que dependen de la planta propiamente dicha y lavegetación general del lugar.
Básicamente estos últimos son: la especie vegetal (considerando laplanta en forma individual), edad, desarrollo, profundidad radicular,follaje (número, tipo, funcionamiento y estructura de las hojas),cantidad de suelo cubierto por plantas, etc. La especie de la plantareduce su influencia cuando se consideran grandes extensiones decultivo.
TRANSPIRACIÓN
Factores que afectan la transpiración
Los factores esenciales medioambientales son:
La temperatura, influyendo sobre todo la exposición de la hoja al sol.
La radiación solar, dado que la absorción de esta energía por la hoja aumenta su tensión de vapor de agua.
El viento, que al arrastrar las partículas de vapor de agua próximas a la superficie de las hojas aumenta la transpiración.
La humedad del aire
La humedad del suelo, de la que depende la cantidad de agua que puede disponer la planta.
TRANSPIRACIÓN
Unidades de medida
Las cantidades de agua que vuelven a la atmósfera portranspiración, se expresan de dos maneras:
En milímetros de agua, equivalentes a dividir el volumentranspirado por la superficie ocupada por la vegetación.
Mediante un coeficiente de transpiración (transpirationratio), cociente entre el peso de agua consumida y el pesode materia seca producida (excluidas las raíces, por razonesprácticas). Su uso es preferentemente agronómico, puesmide en cierto modo, el rendimiento con que las plantasaprovechan el agua.
TRANSPIRACION
Determinación de la transpiración
Los procedimientos para medir la transpiración, son generalmente enlaboratorio. A continuación se citan algunos, brevemente, por ser mayor suinterés teórico que su interés práctico.
Un primer procedimiento consiste en medir el vapor de agua que recogeuna campana de vidrio, cerrada en su base por una hoja de la planta, por elaumento de peso de una sustancia higroscópica colocada en el interior.
El fitómetro ofrece un método práctico para la medición de la transpiración.Consiste en un recipiente relleno con suelo en el que crecen una o másplantas. La superficie del suelo se cubre con parafina para evitar laevaporación, siendo el único escape de humedad la transpiración, quepuede determinarse por las pérdidas de peso del conjunto. Este métodobrinda resultados satisfactorios, siempre que se ofrezca al experimento lasmismas condiciones medioambientales que se encontrarán en la realidad.
EVAPOTRANSPIRACION (ET)
La Evapotranspiración es la combinación de dos procesosindependientes por los cuales se pierde agua, laevaporación del agua de la superficie del suelo y latranspiración del cultivo, por consiguiente, todos los factoresque inciden en la evaporación y en la transpiración, influiránen la evapotranspiración.
El conocimiento de la evapotranspiración o uso consuntivoes un factor determinante en el diseño de los sistemas deriego, incluyendo las obras de almacenamiento, conducción,distribución y drenaje. Especialmente el volumen útil de unapresa para abastecer a una zona de riego depende en granmedida del uso consuntivo.
EVAPOTRANSPIRACION (ET)
Factores que influyen la evapotranspiración (ET)
La ET es un fenómeno dependiente en buenaparte de las condiciones atmosféricas, del suelo yde la vegetación. Después de una lluvia o de unriego por aspersión, la interface entre el sistematerreno-planta y la atmósfera está saturada, yevidentemente la transpiración y la evaporaciónestán en el valor potencial, siendo entonces laevapotranspiración función de muchos factores(ET = f(c, s, v, f, g, Q)):
EVAPOTRANSPIRACION (ET)
Factores que influyen la evapotranspiración (ET)
Factores climatológicos (c): radiación, temperatura y humedad del aire,velocidad del viento, etc.
Factores edáficos (s): conductibilidad hídrica, espesor del estrato activo,calor superficial, capacidad hídrica, rugosidad de la superficie, etc.
Factores de la planta (v): conductibilidad hídrica de los tejidos,estructura de la parte epigea, índice LAI, profundidad y densidad delsistema radical, etc.
Factores fitotécnicos (f): laboreo del suelo, rotación de cultivos,orientación de las líneas de siembra, densidad poblacional, tipo eintensidad de la poda, etc.
Factores geográficos (g): extensión del área, variación de lascaracterísticas climáticas en el borde del área considerada, etc.
Agua disponible en la interface con la atmósfera (Q): cuyo origen es lalluvia, el riego y/o el aporte hídrico de la capa freática.
EVAPOTRANSPIRACION (ET)
Medición de la evapotranspiración
Desde el punto de vista práctico, dado que laevapotranspiración depende, entre otros, dedos factores muy variables y difíciles de medir,tales como el contenido de humedad del sueloy el desarrollo vegetativo de la planta,Thornthwaite introdujo un nuevo concepto,optimizando ambos factores laevapotranspiración potencial Eto.
EVAPOTRANSPIRACION (ET)
Medición de la evapotranspiración
Evapotranspiración potencial de referencia (Eto).
La evapotranspiración potencial de un cultivo dereferencia (Eto) en mm/día, fue definida porDoorembos y Pruit (FAO, 1975) como: "La tasa deevaporación en mm/día de una extensa superficiede pasto (grama) verde de 8 a 15 cm de alturauniforme, en crecimiento activo, que sombreacompletamente la superficie del suelo y que nosufre de escasez de agua".
EVAPOTRANSPIRACION (ET)
Medición de la evapotranspiración
Evapotranspiración real (Etr)
En la práctica, los cultivos se desarrollan encondiciones de humedad muy lejanas de lasóptimas. Por este motivo para calcular por ejemplola demanda de riego se ha de basar en laevapotranspiración real (Etr), la cual toma enconsideración al agua disponible en el suelo y lascondiciones ambientales en las cuales sedesarrolla un cultivo determinado.
EVAPOTRANSPIRACION (ET)
La evapotranspiración real de un cultivo, en ciertomomento de su ciclo vegetativo, puede expresarsecomo: Etr = Eto * Kc * kh
Donde:
Eto = Evapotranspiración potencial del cultivo de referencia
Kc = Coeficiente de cultivo
Kh = Coeficiente de humedad del suelo
EVAPOTRANSPIRACION (ET)
Evapotranspiración del cultivo (Etc)
Se determina mediante el empleo de coeficientesde cultivo (Kc) que corresponden a la relaciónentre la evapotranspiración del cultivo dereferencia (ETo) y la "de una determinada especiecultivada, exenta de enfermedades, que crece enun campo extenso, en condiciones óptimas desuelo, en el que se ha llegado a un potencial demáxima producción " (FAO 1976). Etc=Kc*Eto
EVAPOTRANSPIRACION (ET)
Métodos para estimar la evapotranspiración en una cuenca
La evapotranspiración en una cuenca es considerada como laevaporación procedente de la superficie del agua, el suelo, la nieve,el hielo, la vegetación y de otras superficies, más la transpiración. Noes posible medir la evapotranspiración directamente de una regiónde dimensiones importantes en condiciones naturales. Por estarazón, la estimación de la evapotranspiración para períodos largosde tiempo se calcula utilizando el método del balance hídrico y paravalores a corto plazo mediante la utilización de relaciones empíricas.
Los métodos pueden clasificarse en métodos directos e indirectos.Los métodos directos proporcionan directamente el consumo totaldel agua requerida, utilizando para ello aparatos e instrumentos demedición. En los métodos indirectos se emplean fórmulas empíricas.
EVAPOTRANSPIRACION (ET)
Métodos indirectos o empíricos (Evapotranspiración potencial)
La mayor parte de estos métodos son demasiadoteóricos ya que han sido deducidos bajo condicionesdefinidas entre regiones y su aplicación precisa de unaserie de datos que generalmente no se tienen a ladisposición. Por ejemplo el método de Thornthwaitecalcula la evapotranspiración potencial mediante losdatos existentes de las temperaturas mediasmensuales, el de Turc utiliza la precipitación ytemperatura medias de una cuenca, y los de Blaney yCriddle y Grassi y Christensen hacen uso de la radiaciónsolar.
EVAPOTRANSPIRACION (ET)
Método de Thornthwaite
La fórmula se basa en la temperatura y en la
latitud, útil para estimar la evapotranspiración
potencial y tiene la ventaja de que la fórmula usa
datos climatológicos accesibles (temperatura
medias mensuales). El método ofrece buenos
resultados en zonas húmedas con vegetación
abundante. Thornthwaite, empíricamente halló las
siguientes expresiones:
EVAPOTRANSPIRACION (ET)
Donde:
ETo, evapotranspiración potencial mensual, en mm/mes
i, índice térmico mensual
I, índice térmico anual
t, temperatura media mensual del mes, en °C
a, constantes a determinar, que dependen de cada lugar.
N, número máximo de horas sol para el mes considerado, según la latitud
d, el número de días del mes.
EVAPOTRANSPIRACION (ET)
Método de Blaney-Criddle
El método considera que la ET es proporcional alproducto de la temperatura por el porcentaje de horasde sol diarias anuales durante el período considerado,generalmente un mes. Con objeto de definir mejor losefectos del clima sobre las necesidades de agua delcultivo, el método de Blaney-Criddle fue modificado porDoorenbos y Pruitt (1974) para obtener laevapotranspiración de referencia (ETgr). Al considerarselos niveles generales de humedad, viento e insolación,la ETgr calculada recoge mejor los efectos del climasobre la evapotranspiración.
EVAPOTRANSPIRACION (ET)
De acuerdo a FAO (1986) la ecuación del métodoBlaney-Criddle es la siguiente:
Donde:
Eto, evapotranspiración de referencia (mm/dia)
T, Temperatura media diaria
p, Porcentaje medio diario de las horas luz anuales
Aplicación: Se recomienda utilizar en zonas en lascuales se cuentan con datos de temperatura Estafórmula debe ser empleada especialmente en zonasáridas a semiáridas.
EVAPOTRANSPIRACION (ET)
Método de Hargreaves
De acuerdo al método de Hargreaves, latemperatura y la radiación pueden ser utilizadasjuntas para predecir efectivamente la variación dela ETo. Hargreaves y Ryley (1985), publicaron unaecuación para la ETo, desarrollada en base amediciones de varios lisímetros, y encomparaciones con otros métodos se calibró enbase a 8 años de valores de ET medidos para elpasto Alta Festuca y a datos climáticoscorrespondientes a Davis (California, EEUU).
EVAPOTRANSPIRACION (ET)
Hargreaves y Samani (1991), la ecuación deHargreaves se expresa de la siguiente manera:
Donde:
Eto, Evapotranspiración de referencia (mm/día). RA, Radiación extraterrestre expresada en mm/día de evaporación
TºC, Temperatura media (Tmax+Tmin)/2 (ºC).
TD, Amplitud térmica Tmax-Tmin (ºc)
EVAPOTRANSPIRACION (ET)
Método de Penman - Monteith
El panel de expertos, organizado por la FAO (1990),recomendó la adopción de la ecuación PenmanMonteith como un nuevo estándar de laEvapotranspiración de referencia y sugiereprocedimientos para el cálculo de los diferentesparámetros de la ecuación. Se define el cultivo dereferencia como un cultivo hipotético con una altura de0.12 m, una resistencia de la superficie de 70 s/m y unalbedo de 0,23, que cercanamente reproduce laevapotranspiración de una superficie extensa de pastoverde de altura uniforme, que crece activamente sinrestricciones de suelo y agua.
EVAPOTRANSPIRACION (ET)
Donde:
ETo, Evapotranspiración de referencia (mm/dia)
Rn, Radiación neta en la superficie del cultivo (MJ/m2d) G, Flujo de calor del suelo (MJ/m2d)
T, Temperatura media del aire (ºC)
U2, Velocidad del viento a 2 m de altura (m/s)
(es-es), Déficit de presión de vapor (Kpa)
D, Pendiente de la curva de presión de vapor (KPa/ºC)
g, Constante psicométrica (KPa/ºC)