La evaporación es el proceso físico por el cual una sustancia en estado líquido pasa al estado gaseoso, tras haber adquirido energía suficiente para vencer.

Presentación del tema: "La evaporación es el proceso físico por el cual una sustancia en estado líquido pasa al estado gaseoso, tras haber adquirido energía suficiente para vencer."— Transcripción de la presentación:

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2 La evaporación es el proceso físico por el cual una sustancia en estado líquido pasa al estado gaseoso, tras haber adquirido energía suficiente para vencer la tensión superficial

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4 Una vez que las partículas de agua llegan a la superficie, su energía cinética crece hasta que algunas consiguen liberarse de la atracción de las moléculas adyacentes y atravesar la interface líquido-gas convirtiéndose en vapor

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6 FORMAS EMPIRICAS PARA MADIR LA EVAPORACION Evaporímetro Piché

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8 Aunque existen varios tipos de evaporímetro, el más utilizado es el de Piché, por ser el más sencillo y fiable.

9 Tanque evaporímetro

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11 EVAPORÍMETRO DE BALANZA

12 PORCELANAS POROSAS

13 EVAPOTRANSPIRACION

14  LA EVAPOTRANSPIRACIÓN ES LA COMBINACIÓN DE LOS FENÓMENOS DE EVAPORACIÓN DESDE LA SUPERFICIE DEL SUELO Y LA TRANSPIRACIÓN DE LA VEGETACIÓN TRANSPIRACIÓN Es el proceso físico-biológico por el cual el agua cambia de estado líquido a gaseoso a través del metabolismo de las plantas y pasa a la atmósfera.

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16  METODO DEL BALANCE HIDRICO  METODOS BASADOS EN EL BALANCE DE ENERGIA  METODO AERODINAMICO  METODO COMBINADO DE AERODINAMICO Y DE BALANCE DE ENERGIA

17 METODO DEL BALANCE HIDRICO  Estos métodos están basados en el principio de conservación de la masa aplicado a una parte del ciclo hidrológico. La evaporación en un cuerpo de agua natural o artificial queda determinada por la diferencia entre las variables de entrada, precipitación P y caudal de entrada I, y las variables de salida: almacenamiento en las orillas Vs, caudal de salida O y la variación en el volumen de almacenamiento DS.  E = P + I -Vs -O± DS (3.2)  Este método no es el más recomendado, debido a que los errores en las mediciones de las variables de entrada, salida y almacenamiento son a menudo grandes comparados con la evaporación calculada.

18 METODO AERODINAMICO  Además del suministro de energía calórica, el segundo factor que controla la tasa de evaporación desde una superficie abierta de agua es la habilidad para transportar el vapor lejos de la superficie. La tasa de transporte se determina por el gradiente de humedad en el aire cercano a la superficie y la velocidad del viento a través de dicha superficie, y estos dos procesos pueden analizarse utilizando simultáneamente las ecuaciones de transporte de masa y de cantidad de movimiento en el aire. En el volumen de control que se muestra en la Fig. 2, se puede considerar un plano horizontal de área unitaria localizado a una altura z por encima de la superficie.

19 Fig. 2: Evaporación desde una superficie abierta de agua.

20  El campo de flujo de vapor v m& que pasa hacia arriba por convección a través de este plano está dado por la ecuación·:  donde Kw es la difusividad de 'eddy' (remolino) del vapor. El campo de flujo de cantidad de movimiento (esfuerzo de corte promedio) hacia arriba a través del plano está dado por:

21  Suponiendo que a una elevación z1 se miden la velocidad del viento u1, y la humedad específica qv1, y que a la elevación z2 se miden u2 y qv2, y si estas elevaciones están suficientemente cerca una de la otra, las tasas de transporte v m& y t son constantes entre ellas.  Luego, las sustituciones dqv/dz=(qv2-qv1)/(z2-z1) y du/dz=(u2-u1)/(z2-z1) pueden hacerse en (3.29) y (3.30), respectivamente, y dividiendo las ecuaciones resultantes entre si: · De ahora en más v m& se refiere al área unitaria, es decir A=1.

22  La velocidad del viento en la capa límite cercana a la superficie de la Tierra (hasta unos 50 m) está descripta por el perfil logarítmico:  donde u*= es la velocidad de corte, k es la constante de von Karman, que usualmente se establece igual a 0.4 y z0 es la altura de la rugosidad de la superficie. Luego, puede escribirse,

23  que es la ecuación de Thornthwaite-Holzman para transporte de vapor, desarrollada por primera vez por estos autores en 1939. En la práctica usualmente se supone que la relación Kw/Km=1. Estos autores construyeron torres para medir qv y u a diferentes alturas y calcularon las tasas de evaporación correspondientes. Muchos investigadores posteriores han hecho experimentos similares.  Para aplicaciones operacionales donde no hay posibilidad de tales aparatos y las mediciones de qv y u se hacen para una sola altura en una estación climática estándar, la ec. (3.35) se simplifica suponiendo que la velocidad del viento u1 es nula a una altura de rugosidad z1=z0 y que el aire se satura con humedad en ese punto. Usando la expresión para la humedad específica,

24  donde pv es la presión de vapor y p es la presión del aire ambiente (la misma para ambas alturas), pueden sustituirse los valores de qv2 y qv1. A la altura z2 la presión de vapor es pva, la presión de vapor ambiental en el aire, y la presión de vapor en la superficie se toma como psa, la presión de saturación del vapor correspondiente a la temperatura ambiental del aire. Bajo estas suposiciones (3.35) se reescribe como

25  Recordando que v m& se define para una superficie de área unitaria, una tasa de evaporación equivalente Ea, que se expresa en dimensiones de [L/T], puede establecerse haciendo v m&=rwEa en la ec. (3.37) y reordenando:  La ec. (3.38) es una base común para muchas ecuaciones de evaporación, en las cuales el coeficiente de transferencia de vapor B varía de un lugar a otro. Este tipo de ecuación fue propuesta por primera vez por Dalton en 1802.

26 INFILTRACION

27 es el proceso por el cual el agua penetra en los estratos de la superficie del suelo y se mueve hacia el manto freático por la acción de las fuerzas gravitacionales y capilares. El agua primero satisface la deficiencia de humedad del suelo y, después, cualquier exceso pasa a formar parte del agua subterránea.

28  La infiltración es el movimiento del agua de la superficie hacia el interior del suelo. La infiltración es un proceso de gran importancia económica, es vista por el ingeniero como un proceso de pérdida y por el agricultor como una ganancia. Del agua infiltrada se proveen casi todas las plantas terrestres y muchos animales; alimenta al agua subterránea y a la vez a la mayoría de las corrientes en el período de estiaje; reduce las inundaciones y la erosión del suelo.

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32  La cantidad máxima de agua que puede absorber un suelo en determinadas condiciones se llama capacidad de infiltración.  La infiltración juega un papel de primer orden en la relación lluvia- escurrimiento y, por lo tanto, en los problemas de diseño y predicción asociados a la dimensión y operación de obras hidráulicas.  el volumen de infiltración es varia veces mayor que el de escurrimiento durante una tormenta dada, especialmente en cuencas con un grado de urbanización relativamente bajo.  la infiltración recibe poca atención por parte de los ingenieros proyectistas, quizá por la falta de herramientas adecuadas para su tratamiento

33 DESCRIPCION DEL PROCESO

34  Considérese un área de suelo suficientemente pequeña, de modo que sus características (tipo de suelo, cobertura vegetal, etc.), así como la intensidad de la lluvia en el espacio puedan considerarse uniformes.  Supóngase que, al inicio de una tormenta, el suelo está de tal manera seco que la cantidad de agua que puede absorber en la unidad de tiempo (es decir, su capacidad de infiltración) es mayor que la intensidad de la lluvia en esos primeros instantes de la tormenta. Bajo estas condiciones, se infiltraría toda la lluvia, es decir: si i < f p, f = i Donde: f = infiltración, expresada como lámina por unidad de tiempo, por ejemplo, mm/h. f p = capacidad de infiltración, en las mismas unidades. i = intensidad de la lluvia.

35  Al avanzar el tiempo, si la lluvia es suficientemente intensa, el contenido de humedad del suelo aumenta hasta que su superficie alcanza la saturación.  En este momento se empiezan a llenar las depresiones del terreno, es decir, se originan charcos y comienza a producir flujo sobre la superficie. A este instante se le llama tiempo de encharcamiento y se denota como t p.  Después del tiempo de encharcamiento, si la lluvia sigue siendo intensa,

36 pues el contenido de humedad del suelo aumenta y la capacidad de infiltración disminuye con el tiempo. Además, bajo estas condiciones, la infiltración se hace independiente de la variación en el tiempo de la intensidad de la lluvia, en tanto que ésta sea mayor que la capacidad de transmisión del suelo, de manera que: Si i > f p, t > t p, f = f p Donde f p decrece con el tiempo. Nótese que las dos primeras desigualdades de son interdependientes.

37  Bajo las condiciones anteriores, la capa saturada que en el tiempo de encharcamiento era muy delgada y estaba situada en la superficie del suelo se ensancha a medida que su límite inferior, denominado frente húmedo, baja.  Si después del tiempo de encharcamiento la tormenta entra en un periodo de calma, es decir, su intensidad disminuye hasta hacerse menor que la capacidad de infiltración, el tirante de agua existente sobre la superficie del suelo, de haberlo, disminuye hasta desaparecer y el agua contenida en los charcos también se infiltra y, en menor grado, se evapora.  Cuando ya no hay agua sobre la superficie del terreno, el contenido de humedad de las capas de suelo cercanas al frente húmedo se difunde, haciendo que dicho frente avance hacia arriba hasta que la superficie deja de estar saturada.

38 FACTORES QUE AFECTAN LA CAPACIDAD DE INFILTRACION

39  Entrada en la superficie La superficie del suelo puede obstruirse por el lavado de finos y el impacto de gotas de agua, lo cual evita o retarda la entrada del agua dentro del suelo.  Trasmisión a través del suelo La rapidez con que el agua penetra en un suelo depende de su capacidad de transmisión, la cual varía para los diferentes horizontes del perfil del suelo; una vez que este se ha saturado, la capacidad de infiltración está limitada por la menor transmisión del agua infiltrada que tenga el suelo.  Agotamiento de la capacidad de almacenaje del suelo El almacenaje disponible en cualquier horizonte depende de su porosidad, espesor y contenido de humedad. La naturaleza y magnitud de la porosidad del horizonte del suelo depende de su textura, estructura, contenido de materia orgánica, penetración de las raíces y muchos otros factores.

40  la forma precisa en que se realiza el proceso descrito depende de un gran número de factores, entre los que destacan:  a) Textura del suelo.  b) Contenido de humedad inicial.  c) Contenido de humedad de saturación.  d) Cobertura vegetal.  e) Uso del suelo.  f) Aire atrapado.  g) Lavado de material fino.  h) Compactación.  i) Temperatura, sus cambios y diferencias