EVAPORACIÓN Y EVOTRANSPIRACIÓN INTEGRANTES: CALDERON BURGA LUIS LIÑAN CHAPPA NICK ERICKSON PRAVIA RAMOS LIDER ROJAS MOLINA MIRIAM DR.JOSE ARBULU R.

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1 EVAPORACIÓN Y EVOTRANSPIRACIÓN INTEGRANTES: CALDERON BURGA LUIS LIÑAN CHAPPA NICK ERICKSON PRAVIA RAMOS LIDER ROJAS MOLINA MIRIAM DR.JOSE ARBULU R.

2 INTRODUCCIÓN  Una gran parte del agua que llega a la tierra, vuelve a la atmósfera  En forma de vapor, (evaporación)  A través de las plantas (transpiración);  Más del 70% de la precipitación que llega a la tierra es devuelta a la atmósfera por evapotranspiración, alcanzando este porcentaje en algunos lugares hasta el 90%.

3 INTRODUCCIÓN  Desde el punto de vista de la ingeniería hidrológica es importante conocer:  La cantidad de agua que se pierde por evaporación en grandes depósitos, como:  Presas,  Lagos  Sistemas de conducción  La cantidad de agua que es necesario para:  Los sistemas de riego,  Determinar las fuentes y dimensiones de los sistemas de abastecimiento.

4 DEFINICIONES Uso consuntivo:  Es la cantidad de agua utilizada cada año por el cultivo o la vegetación natural.  aproximadamente representa el 1% de la evapotranspiración), por lo que los términos evapotranspiración y uso consuntivo se usan como sinónimos. 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.

5 DEFINICIONES Sublimación:  Se denomina sublimación cuando el agua en estado sólido (nieve, hielo, etc.) puede pasar directamente a vapor.

6 DEFINICIONES Evapotranspiración potencial:  Cantidad de agua evaporada y transpirada si ha existido en todo momento un exceso de humedad disponible. 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).

7 ríos EVAPORACIÓN Evaporación:  Proceso físico por el cual el agua cambia de estado líquido a gaseoso.  Retorna directamente a la atmósfera en forma de vapor a partir de superficies de agua libre como: Océanos Zonas Pantanosas Suelo Vegetación húmeda. Lagos

8 FACTORES QUE CONTROLAN LA EVAPORACIÓN Meteorológicos Radiación Solar Temperatura del aire Viento Presión Atmosférica Geográficos Volumen de agua Calidad del agua Superficie libre del agua Suelos

9 FACTORES QUE CONTROLAN LA EVAPORACIÓN  FACTORES METEOROLÓGICOS  Radiación solar: Fuente de energía para suministrar el calor latente de vaporización.  Temperatura del aire: aumenta la energía cinética de las moléculas y disminuye la tensión superficial que trata de retenerlas.  Viento: remueve y mezcla las capas húmedas inferiores con las superiores de menor contenido de humedad.  Presión Atmosférica: La evaporación aumenta, al disminuir la presión atmosférica, manteniendo constantes los demás factores. Sin embargo, se ha observado que al aumentar la altitud, decrece la evaporación.

10 FACTORES QUE CONTROLAN LA EVAPORACIÓN  FACTORES GEOGRÁFICOS (NATURALEZA DE LA SUPERFICIE EVAPORANTE)  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.  Calidad del agua: El efecto de la salinidad o la presencia de sólidos disueltos en el agua, reducen la tensión de vapor de la solución, y con ello disminuye la evaporación.

11 FACTORES QUE CONTROLAN LA EVAPORACIÓN  FACTORES GEOGRÁFICOS (NATURALEZA DE LA SUPERFICIE EVAPORANTE)  Evaporación de nieve y hielo: 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 desde los suelos: La taza de evaporación desde un suelo saturado es aproximadamente igual a la evaporación desde una superficie de agua cercana, a la misma temperatura. Al comenzar a secarse el suelo la evaporación disminuye.

12 MEDICIÓN DE LA EVAPORACIÓN  La evaporación se mide en milímetros (mm).  Por lo general se acompaña el periodo de tiempo considerado en:  mm/día  mm/mes  mm/año  METODOS  Métodos instrumentales (Tanques de Evaporación y evaporímetros)  Métodos teóricos (Balance Hídrico – Balance Energético)  Formulas Empíricas (Meyer, Penman, otros,)

13 Métodos instrumentales  Tanques de evaporación:  Tienen como principio común la medida del agua perdida por evaporación contenida en un depósito de regulares dimensiones.  Fabricados de hierro galvanizado, zinc o cobre, diferenciándose los distintos modelos entre sí, por su tamaño, forma y ubicación en el terreno.  Los depósitos o tanques de evaporación pueden ser de tres tipos: ExterioresEnterradosFlotantes

14 Métodos instrumentales : T anques de evaporación 1. Exteriores  Cilindro de hierro galvanizado Nº 22, sin pintar,  Diámetro interior = 1,22 m  Altura =25,4 cm.  Fondo plano soldado interiormente.  Se instala sobre una base construida con tirantes de madera dura, en forma de enrejado, de modo que su fondo quede a unos 15 cm. del suelo.  Colocarlo en un lugar expuesto a la máxima insolación posible. El nivel del agua dentro del tanque debe llegar hasta 5 cm. de su borde superior  Se agregará o extraerá agua cuando la variación del nivel, en un sentido u otro, sea superior a 2,5 cm.

15 Métodos instrumentales: Tanques de evaporación Tanque tipo "B“: Diámetro interior :1,829 m. Altura de 0,61 m. Se instala enterrándolo de modo que su borde sobresalga 10 cm del terreno. Tanque enterrado "colorado": Forma paralelepipédica Sección recta cuadrada de 0,914 m de lado y 0,462 m de altura. 2. Enterrados  Son menos sensibles a las influencias de la temperatura ambiente y de la radiación solar sobre las paredes.

16 Métodos instrumentales: Tanques de evaporación 3. Flotantes  Son particularmente usados cuando se desea estudiar la evaporación de grandes superficies de agua.  Su instalación suele ser difícil por los problemas de amarre y estabilidad.  Sección circular  área de 0,28 m2 (3 pies cuadrados)  Profundidad 45,7 cm (18 pulgadas).  Está soportado por rodillos flotantes en el centro de una balsa de 4,20 x 4,80 metros.  El nivel del agua en el tanque es el mismo que el del agua circundante.  Posee además, deflectores diagonales para reducir el efecto de las olas.

17 MÉTODOS DE MEDICIÓN EN LOS TANQUES Se realiza con frecuencia de una medición por día, a igual hora. Método volumétrico: Medir volúmenes de agua que es preciso añadir periódicamente al tanque para reponer en éste el nivel inicial o de referencia, Medida de los niveles de agua: Medir la diferencia de la evaporación producida en el tiempo transcurrido entre las mediciones (24 hrs.).

18 EQUIPAMIENTO DE UNA ESTACIÓN EVAPORIMÉTRICA

19  Evaporímetros de balanza (Modelo Wild)  Depósito cilíndrico  Área: 200 cm2  profundidad: 35 mm,  Cada día se llena el recipiente hasta que el índice marque cero,  leer directamente en la escala al cabo de 24 horas, el número de milímetros que ha bajado el nivel de agua. Métodos instrumentales : Evaporímetros Evaporímetros de balanza Evaporímetro tipo Livingstone Evaporímetro de Piché

20  Evaporímetro tipo Livingstone  Presentan al aire, una esfera porosa hueca (tipo Livingstone) de porcelana porosa, con agua destilada en su parte interior y en comunicación con un recipiente que asegura la reposición del líquido, ayudado por la presión atmosférica.  La reducción del agua contenida en aquél, indica la cantidad evaporada. Métodos instrumentales : Evaporímetros

21 Evaporímetro de Piché  Formado por un tubo de vidrio,  diámetro interior 1 a 1,24 cm  largo18 a 27,5 cm  graduado en mm, abierto por el extremo inferior, que se cubre con un disco de papel de filtro de tamaño determinado.  Una vez llenado con agua destilada, se invierte con cuidado y se cuelga del extremo superior, siendo frecuente instalarlo dentro del abrigo meteorológico.  El agua se evapora progresivamente a través de la hoja de papel de filtro, leyéndose el descenso de la columna líquida en el tubo graduado cada 24 horas. Métodos instrumentales : Evaporímetros

22 METODOS TEORICOS PARA MEDIR LA EVAPORACION  Este método puede emplearse para estimar la evaporación de masas de agua de cualquier tamaño.  En teoría el método es muy simple, pero en la practica rara vez da resultados confiables.  El método del balance hídrico consiste en escribir la ecuación de balance hídrico en términos de volúmenes:  Ev = (S 1 – S 2 ) + I + P - O – O g  Dónde:  Ev = Evaporación  S = Almacenamiento  I = Caudal de Entrada  P = Precipitación  O = Caudal de Salida  Og = Infiltración Subsuperficial (término mas difícil de evaluar) BALANCE HIDRICO

23 METODOS TEORICOS PARA MEDIR LA EVAPORACION BALANCE ENERGETICO

24 METODOS TEORICOS PARA MEDIR LA EVAPORACION BALANCE ENERGETICO

25 FÓRMULAS EMPÍRICAS (SUPERFICIES DE AGUA LIBRE)  FORMULA DE MEYER Dónde:  E m = Evaporación mensual en cm.  e s = Presión de vapor de saturación media mensual en pulgadas de mercurio  e a = Presión de vapor media mensual en pulgadas de mercurio.  V w = 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 para depósitos pequeños y evaporímetros y de 28 para grandes depósitos.  http://es.slideshare.net/hotii/6-evaporacion pagina 11 http://es.slideshare.net/hotii/6-evaporacion

26 FÓRMULAS EMPÍRICAS (SUPERFICIES DE AGUA LIBRE) E v = evaporación diaria, en mm. e s = tensión de vapor saturante para la temperatura superficial del agua, mmHg. e a = tensión de vapor en el aire, en mmHg. V 2 = velocidad del viento a 2 m de altura V o = 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.

27 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.  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.

28 EVAPOTRANSPIRACIÓN  Combinación de dos procesos independientes por los cuales se pierde agua,  La evaporación del agua de la superficie del suelo  La transpiración del cultivo,  La evapotranspiración o uso consuntivo es un factor determinante en:  diseño de los sistemas de riego,  obras de almacenamiento,  conducción,  distribución  drenaje.  Especialmente el volumen útil de una presa para abastecer a una zona de riego depende en gran medida del uso consuntivo.

29 FACTORES QUE INFLUYEN LA EVAPOTRANSPIRACIÓN Factores climatológicos Factores edáficos Factores de la planta Factores fitotécnicos Factores geográficos Agua disponible en la interface

30 FACTORES QUE INFLUYEN LA EVAPOTRANSPIRACIÓN (ET)  Factores climatológicos (c):  radiación,  temperatura  humedad del aire,  velocidad del viento, etc.

31 FACTORES QUE INFLUYEN LA EVAPOTRANSPIRACIÓN (ET)  Factores edáficos (s):  conductibilidad hídrica,  espesor del estrato activo,  calor superficial,  capacidad hídrica,  rugosidad de la superficie, etc.

32 FACTORES QUE INFLUYEN LA EVAPOTRANSPIRACIÓN (ET)  Factores de la planta (v):  Conductibilidad hídrica de los tejidos,  Estructura de la parte epigea,  Índice LAI,  Profundidad  Densidad del sistema radical, etc.

33 FACTORES QUE INFLUYEN LA EVAPOTRANSPIRACIÓN (ET)  Factores fitotécnicos (f):  Laboreo del suelo,  Rotación de cultivos,  Orientación de las líneas de siembra,  Densidad poblacional,  Tipo e intensidad de la poda, etc.

34  Factores geográficos (g):  Extensión del área,  Variación de las características climáticas en el borde del área considerada, etc. FACTORES QUE INFLUYEN LA EVAPOTRANSPIRACIÓN (ET)  Agua disponible en la interface con la atmósfera (Q):  Cuyo origen es la lluvia,  El riego  El aporte hídrico de la capa freática.

35 MEDICIÓN DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN Evapotranspiración potencial de referencia (Eto). "La tasa de evaporación en mm/día de una extensa superficie de pasto (grama) verde de 8 a 15 cm de altura uniforme, que sombrea completamente la superficie del suelo y que no sufre de escasez de agua". Evapotranspiración real (Etr) Toma en consideración al agua disponible en el suelo y las condiciones ambientales en las cuales se desarrolla un cultivo determinado. Evapotranspiración del cultivo (Etc) Se determina mediante el empleo de coeficientes de cultivo (Kc) que corresponden a la relación entre la evapotranspiración del cultivo de referencia (ETo) y la "de una determinada especie cultivada, exenta de enfermedades Etc=Kc*Eto

36 MÉTODOS PARA ESTIMAR LA EVAPOTRANSPIRACIÓN EN UNA CUENCA En períodos largos de tiempo se calcula utilizando el método del balance hídrico para valores a corto plazo mediante la utilización de relaciones empíricas. Los métodos pueden clasificarse en métodos directos e indirectos. Métodos directos Métodos indirectos Proporcionan directamente el consumo total del agua requerida, utilizando para ello aparatos e instrumentos de medición. Emplean fórmulas empíricas.

37 METODOS DIRECTOS  EVAPOTRANSPIRÓMETROS  La ecuación fundamental del balance hídrico puede escribirse, si se aplica a un suelo cubierto con vegetación: ET=A-G-∆S Donde  A = Aportaciones o ingresos de agua  G = Salidas o gastos de agua (no debidos a evapotranspiración)  ∆S = Incremento en la reserva de agua del suelo utilizable por las plantas (puede ser negativa).  Debe emplearse la misma unidad (en mm) para medir todos los términos.  El evapotranspirómetro está diseñado para obtener medidas directas de evapotranspiración potencial a partir de la ecuación.

38 METODOS DIRECTOS  Lisímetros  Un lisímetro es un depósito enterrado, rectangular (4.25mx1.9m), paredes verticales (2.4m), abierta en su parte superior (8 m 2 )  La evapotranspiración (ET) durante un periodo determinado, pueden ser calculada si se conocen las precipitaciones y demás aportes (A) producidos en ese período, el drenaje correspondiente (G) y la variación de la cantidad de agua acumulada en el lisímetro (∆S), aplicando la ecuación del balance hidrológico.

39 METODOS DIRECTOS  Bastidor Vidriado  Bastidor metálico sin fondo, cuya cubierta está constituida por un vidrio inclinado, ligeramente hundido en el terreno. El agua que se evapore se condensa sobre el vidrio formando una pared fría que se desliza hacia una canaleta que vierte a un recipiente de aforo.

40 Métodos Indirectos o Empíricos (Evapotranspiración Potencial)  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 da ofrece buenos resultados en zonas húmedas con vegetación abundante.  Thornthwaite, empíricamente halló las siguientes expresiones:

41  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.

42 Ejemplo:  Con los datos; temperaturas medias mensuales de la estación meteorológicas, LHUMSS,2000 (Tabla 1), determinar la ETo por el método de Thornthwaite.  Tabla 1. Temperaturas medias mensuales  Nombre estación: LHUMNSS Municipio: Cercado Departamento: Cochabamba  Latitud sur: 17°26´53” Latitud oeste: 66°8´35” Altitud (m.s.n.m): 2570 MesJulAgoSepOctNovDicEneFebMarAbrMayJun Datos 13.616.517.919.220.018.617.7 17.818.516.713.8

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45 Método de Blaney-Criddle  El método considera que la ET es proporcional al producto de la temperatura por el porcentaje de horas de sol diarias anuales durante el período considerado, generalmente un mes.  Con objeto de definir mejor los efectos del clima sobre las necesidades de agua del cultivo, el método de Blaney-Criddle fue modificado por Doorenbos y Pruitt (1974) para obtener la evapotranspiración de referencia (ETgr). Al considerarse los niveles generales de humedad, viento e insolación, la ETgr calculada recoge mejor los efectos del clima sobre la evapotranspiración. De acuerdo a FAO (1986) la ecuación del método Blaney-Criddle es la siguiente:  Eto= p(0.46*T+8.13) Donde:  Eto=evapotranspiración de referencia (mm/dia)  T,=Temperatura media diaria  P=Porcentaje medio diario de las horas luz anuales