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Evaporacin
El agua se condensa en gotas visibles despus de evaporarse
fue-ra de una taza de t caliente.
La evaporacin es un proceso fsico que consiste en elpaso lento y
gradual de un estado lquido hacia un estadogaseoso, tras haber
adquirido suficiente energa para ven-cer la tensin superficial. A
diferencia de la ebullicin, laevaporacin se puede producir a
cualquier temperatura,siendo ms rpido cuanto ms elevada sea esta.
No es ne-cesario que toda la masa alcance el punto de
ebullicin.Cuando existe un espacio libre encima de un lquido,
unaparte de sus molculas est en forma gaseosa, al equili-brase, la
cantidad de materia gaseosa define la presin devapor saturante, la
cual no depende del volumen, pero va-ra segn la naturaleza del
lquido y la temperatura. Si lacantidad de gas es inferior a la
presin de vapor saturan-te, una parte de las molculas pasan de la
fase lquida a lagaseosa: eso es la evaporacin. Cuando la presin de
va-por iguala a la atmosfrica, se produce la ebullicin.[1]
Enhidrologa, la evaporacin es una de las variables hidro-lgicas
importantes al momento de establecer el balancehdrico de una
determinada cuenca hidrogrfica o partede esta. En este caso, se
debe distinguir entre la evapo-racin desde superficies libres y la
evaporacin desde elsuelo. La evaporacin de agua es importante e
indispen-sable en la vida, ya que el vapor de agua, al
condensarsese transforma en nubes y vuelve en forma de lluvia,
nieve,niebla o roco.Vista como una operacin unitaria, la evaporacin
es uti-lizada para eliminar el vapor formado por ebullicin deuna
solucin o suspensin lquida.
1 Fenmeno fsico
El movimiento trmico de una molcula de lquido debeser suficiente
para vencer la tensin superficial y evapo-rar, esto es, su energa
cintica debe exceder el trabajo decohesin aplicado por la tensin
superficial a la superficiedel lquido. Por eso, la evaporacin
acontece ms rpi-damente a altas temperaturas, a altos caudales
entre lasfases lquida y vapor y en lquidos con bajas tensiones
su-perficiales (esto es, con presin de vapor ms elevadas).Con
solamente una proporcin pequea de molculas lo-calizada cerca de la
superficie y movindose en la direc-cin correcta para escapar del
lquido en un cierto ins-tante, la tasa de evaporacin es limitada.
Adems, comolas molculas de mayor energa escapan y las que que-dan
tienen menor energa cintica mdia, la temperaturadel lquido se
reduce. Este fenmeno tambin es llama-do de enfriamiento
evaporativo. Un ejemplo para dichofenmeno es la transpiracin
(sudor).
1.1 Equilibrio evaporatorio
Presin del vapor de agua frente a la temperatura. (760 Tor =
1atm.
Si la evaporacin ocurre en un recipiente cerrado, lasmolculas
que escapan del lquido se acumulan en formade vapor arriba del
lquido. Muchas de esas molculas re-gresan al estado lquido. Cuando
el proceso de escape yregreso alcanza un equilibrio, el vapor es
llamado satu-rado y no ocurren cambios adicionales en la presin
devapor o en la temperatura del lquido.
1
https://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttps://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidohttps://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_(estado)https://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_superficialhttps://es.wikipedia.org/wiki/Ebullici%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_ebullici%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Gashttps://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_de_vaporhttps://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_de_vaporhttps://es.wikipedia.org/wiki/Volumenhttps://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttps://es.wikipedia.org/wiki/Ebullici%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidrolog%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Variables_hidrometeorol%C3%B3gicashttps://es.wikipedia.org/wiki/Variables_hidrometeorol%C3%B3gicashttps://es.wikipedia.org/wiki/Balance_h%C3%ADdricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Balance_h%C3%ADdricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_de_aguahttps://es.wikipedia.org/wiki/Condensaci%C3%B3n_(cambio_de_estado)https://es.wikipedia.org/wiki/Nubehttps://es.wikipedia.org/wiki/Lluviahttps://es.wikipedia.org/wiki/Nievehttps://es.wikipedia.org/wiki/Nieblahttps://es.wikipedia.org/wiki/Roc%C3%ADo_(fen%C3%B3meno_f%C3%ADsico)https://es.wikipedia.org/wiki/Operaciones_unitariashttps://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_superficialhttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttps://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_de_vaporhttps://es.wikipedia.org/wiki/Sudorhttps://es.wikipedia.org/wiki/Torhttps://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera_(unidad)https://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttps://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_(estado)https://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_de_vaporhttps://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_de_vapor
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2 3 VARIABLE HIDROLGICA
1.2 Dficit higromtrico
Los factores que condicionan la tasa de evaporacin
(ge-neralmente se la expresa en mm/da mm/mes) son, porun lado, los
que caracterizan el estado de la atmsferaen la vecindad de la
superficie evaporante y, por el otro,los factores que caracterizan
la naturaleza y el estado dela superficie evaporante (agua libre,
hielo, suelo desnu-do, vegetacin). Como una forma de correlacin
entre laevaporacin y otros factores meteorolgicos que influyenen
ambos medios (agua y aire), Dalton (1802) propone lasiguiente
formulacin:
E = K (ps pv)
que expresa la tasa de evaporacin E en forma directa-mente
proporcional a la diferencia entre la presin de va-por saturado (p
) a la temperatura del agua, y la presin devapor (p) existente en
el aire circundante. La diferencia(p -p) se denomina dficit
higromtrico. La presin devapor p, y por ende la evaporacin E,
depende entoncestanto de la temperatura del agua como del
aire.[2]
2 Determinacin de la evaporacin
La evaporacin puedemedirse en forma directa desde pe-queas
superficies de agua naturales o artificiales (tanquesde evaporacin)
o a travs de evapormetros o lismetros.Estos ltimos poseen una
superficie porosa embebida enagua y se ubican en condiciones tales
que la medicin escondicionada por las caractersticas meteorolgicas
de laatmsfera, tales como grado higromtrico, temperatura,insolacin,
viento, etc.Las tasas de evaporacin as observadas pueden
general-mente ser consideradas como mximas y dan una
buenaaproximacin del poder evaporante de la atmsfera. Apli-cando a
dichos valores mximos diversos coeficientes dereduccin y comparando
los resultados corregidos con lossuministrados por las frmulas de
evaporacin, se deduci-rn los valores ms probables de las tasas de
evaporacinaplicables a la superficie de inters.El ms utilizado de
los evapormetros es el de tipo Piche.Est constituido por un tubo
cilndrico de vidrio de 25cm de largo y 1.5 cm de dimetro. El tubo
est graduadoy cerrado en su parte superior, mientras que su
abertu-ra inferior est obturada por una hoja circular de
papelfiltro normalizado de 30 mm de dimetro y 0.5 mm deespesor,
fijada por capilaridad y mantenida por un resor-te. Llenado el
aparato de agua destilada, sta se evaporaprogresivamente a travs de
la hoja de papel filtro. Ladisminucin del nivel del agua en el tubo
permite calcu-lar la tasa de evaporacin (en mm por cada 24 hs,
porejemplo). El proceso de evaporacin est ligado esencial-mente al
dficit higromtrico del aire; sin embargo, elaparato no tiene tal
vez en cuenta suficientemente la in-
fluencia de la insolacin. Este aparato, en las
estacioneshidrometeorolgicas se instala bajo abrigo.Los depsitos o
tanques de evaporacin utilizados en dis-tintos pases son de formas,
dimensiones y caractersticasdiferentes, pues los especialistas no
estn de acuerdo so-bre el mejor tipo a emplear.
3 Variable hidrolgica
La razn entre la prdida de calor de una superficie deagua por
evaporacin y la prdida de calor debido a laconveccin, independiente
de la velocidad del viento esdada por
Qc,paQe
=pi0.46(Tp Ta)
Pwp Pap
760
donde Qc,pa es la prdida de calor de una superficie deagua por
conveccinW/(m2K),Qe es la perdida de calorde una superficie de agua
por evaporacin en W/(m2K),Tp y Ta son las temperaturas del agua y
del aire en Kelvin(o Celsius) y Pwp y Pa son las presiones del
vapor de lasuperficie del agua y del aire y p es la presin
baromtrica,con todas presiones en mmHg (Bowen, 1926).La ecuacin de
Bowen fue modificada por Sartori (1987)que introdujo un parmetro
que permite el clculo de lostres casos de flujo demasa que pueden
ocurrir cuando unasuperficie libre de agua es expuesta al aire,
cuyas situacio-nes no pueden ser calculadas solamente con la
ecuacinde Bowen. As, la ecuacin de Bowen-Sartori queda:
Qc,paQe
=0.46(Tp Ta)Pwp (rh.Pa)
p
760
donde rh es la humedad relativa.Referencias:
Sartori, E. A mathematical model for predictingheat and mass
transfer from a free water surface.Proc. ISES SolarWorld Congress,
Germany (1987).
Sartori, E. Solar still versus solar evaporator: acomparative
study between their thermal beha-viors. Solar Energy, 56/2
(1996).
Sartori, E. A critical review on equations employedfor the
calculation of the evaporation rate from a freewater surface. Solar
Energy, 68/1 (2000).
Sartori, E. Letter to the Editor, Solar Energy Jour-nal, 73/6,
2003.
Bureau of Plant Industri (BPI); Colorado SunkenPan; 20 m Tank;
M.O. Tank (Symons Tank).
https://es.wikipedia.org/wiki/John_Daltonhttps://es.wikipedia.org/wiki/Tanque_evaporim%C3%A9tricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Lis%C3%ADmetrohttps://es.wikipedia.org/wiki/Evapor%C3%ADmetro_Pich%C3%A9https://es.wikipedia.org/wiki/Tanque_evaporim%C3%A9tricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Metro_cuadrado
-
3
3.1 Evaporacin desde superficies lquidas
Siendo que las condiciones de contorno creadas tienenuna
influencia significativa, los resultados varan segnqu evapormetro
se ha utilizado para la determinacin.Si se tiene en cuenta que los
valores de evaporacin medi-dos en el sitio de inters, para tener
validez desde el pun-to de vista estadstico deben tener una duracin
de por lomenos 15 aos, se comprende la dificultad. Esto ha
im-pulsado a numerosos investigadores a analizar frmulasempricas,
que permitan rpidamente llegar a un resulta-do lo ms aproximado
posible.
3.1.1 Frmulas empricas para determinar la eva-poracin desde un
lago o una laguna
Una de las expresiones ms simples ha sido propuesta
porVisentini, y se aplica para clculos aproximados en su-perficies
lquidas situadas en cotas bajas, donde se puedeconsiderar que la
presin atmosfrica es de aproximada-mente 760 mm de columna de
mercurio. Las frmulasempricas propuestas por Visentini son:E = 75 t
(para lagos o embalses con cota inferior a200 msnm)E = 90 t (para
lagos o embalses con cota entre 200 y500 msnm)E = 90t+300 (para
lagos o embalses con cota superiora 500 msnm)Donde:
E = Evaporacin anual en mm
t = Temperatura media anual en grados celsius
Ntese que para una temperatura media de 10 gradosCelsius, la
evaporacin ser entre 750 mm y 1200 mmpor ao, es decir de
aproximadamente 2 a 3 mm por da.Considerando que en la evaporacin
juegan roles impor-tantes, entre otros, la temperatura del agua, la
tempera-tura del aire, el viento, la insolacin, etc., otros
investiga-dores han propuesto frmulas empricas ms complejasy que,
por lo tanto, son ms difciles de usar.
3.2 Importancia de la variable hidrolgica
El agua se evapora en la superficie ocenica, sobre la
su-perficie terrestre y tambin por los organismos, en el fe-nmeno
de la transpiracin en plantas y sudoracin enanimales. Los seres
vivos, especialmente las plantas, con-tribuyen con un 10 % al agua
que se incorpora a la atms-fera.El agua en forma de vapor sube y se
condensa formandolas nubes, constituidas por agua en pequeas gotas.
Es-tas se enfran acelerndose la condensacin y unindose
a otras gotitas de agua para formar gotas mayores que ter-minan
por precipitarse a la superficie terrestre en razn asu mayor peso.
La precipitacin puede ser slida (nieveo granizo) o lquida (lluvia).
El vapor de agua tambinpuede condensarse en forma de niebla o
roco.Una parte del agua que llega a la superficie terrestre
seraprovechada por los seres vivos. Tarde o temprano, to-da esta
agua volver nuevamente a la atmsfera, debidoprincipalmente a la
evaporacin.
4 Evaporacin (Mecanismo ex-terno de prdida de calor delcuerpo
humano)
Mediante la evaporacin del sudor se pierde el 22 % delcalor
corporal, ya que el agua tiene un elevado calor es-pecfico, y para
evaporarse necesita absorber calor, y lotoma del cuerpo, el cual se
enfra. Una corriente de aireque reemplace el aire hmedo por el aire
seco, aumentala evaporacin.Para que se evapore 1 g de sudor de la
superficie de lapiel se requieren aproximadamente 0,58 kcal las
cualesse obtienen del tejido cutneo, con lo que la piel se enfray
consecuentemente el organismo.La evaporacin de agua en el organismo
se produce porlos siguientes mecanismos:Evaporacin insensible o
perspiracin: se realiza en todomomento y a travs de los poros de la
piel, siempre quela humedad del aire sea inferior al 100 %. Tambin
sepierde agua a travs de las vas respiratorias.Evaporacin
superficial: formacin del sudor por parte delas glndulas
sudorparas, que estn distribuidas por todoel cuerpo, pero
especialmente en la frente, palmas de ma-nos, pies, axilas y
pubis.
5 Usos industriales y en el labora-torio de qumica
Vista como una operacin unitaria, la evaporacin es uti-lizada
para eliminar el vapor formado por ebullicin deuna solucin o
suspensin lquida para as obtener una so-lucin concentrada. Se puede
hacer por calentamiento oa presin reducida.[3] En la gran mayora de
los casos, laevaporacin vista como operacin unitaria se refiere a
laeliminacin de agua de una solucin acuosa.[4]
La evaporacin en vaco es usada en la industria alimen-taria para
la conservacin de alimentos, y en otras indus-trias, para el
recubrimiento de diversos materiales.
https://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%B3rmula_emp%C3%ADricahttps://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%B3rmula_emp%C3%ADricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Mil%C3%ADmetrohttps://es.wikipedia.org/wiki/Altitudhttps://es.wikipedia.org/wiki/Transpiraci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Sudorhttps://es.wikipedia.org/wiki/Nubehttps://es.wikipedia.org/wiki/Precipitaci%C3%B3n_(meteorolog%C3%ADa)https://es.wikipedia.org/wiki/Nievehttps://es.wikipedia.org/wiki/Granizohttps://es.wikipedia.org/wiki/Lluviahttps://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_de_aguahttps://es.wikipedia.org/wiki/Nieblahttps://es.wikipedia.org/wiki/Roc%C3%ADo_(fen%C3%B3meno_f%C3%ADsico)https://es.wikipedia.org/wiki/Ser_vivohttps://es.wikipedia.org/wiki/Operaciones_unitariashttps://es.wikipedia.org/wiki/Disoluci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Suspensi%C3%B3n_(qu%C3%ADmica)https://es.wikipedia.org/wiki/Evaporaci%C3%B3n_en_vac%C3%ADohttps://es.wikipedia.org/wiki/Industria_alimentariahttps://es.wikipedia.org/wiki/Industria_alimentariahttps://es.wikipedia.org/wiki/Recubrimiento
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4 7 REFERENCIAS
6 Vase tambin Vaporizacin
Ebullicin
Evapotranspiracin
Vapor
Evaporacin en vaco
Evaporacin relmpago
Estado de agregacin de la materia
Operaciones unitarias
7 Referencias[1] Operaciones Bsicas: Evaporacin, fundamento de
la tc-
nica, Universidad de Barcelona.
[2] UNIDAD 3: Evaporacin y Evapotranspiracin. UNI-CEN -
Universidad Nacional del Centro de la Provinciade Buenos Aires Pg.
2.
[3] Operaciones bsicas en el Laboratorio de qumica: Eva-poracin,
Universidad de Barcelona.
[4] Operaciones bsicas: Evaporacin, OpenCourseWare,Universidad
de Sevilla.
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8.1 Text Evaporacin Fuente:
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Fenmeno fsico Equilibrio evaporatorio Dficit higromtrico
Determinacin de la evaporacin Variable hidrolgica Evaporacin
desde superficies lquidas Frmulas empricas para determinar la
evaporacin desde un lago o una laguna
Importancia de la variable hidrolgica
Evaporacin (Mecanismo externo de prdida de calor del cuerpo
humano) Usos industriales y en el laboratorio de qumica Vase tambin
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