4 HIDROLOGIA - EVAPOTRANSPIRACION

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


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


Fórmula de Meyer

ea y es sedeterminan con baseen la temperatura yla humedad relativamedias mensuales ycon ayuda de laFigura siguiente:

EVAPORACIÓN


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


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


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


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.


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)):


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.


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.



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".



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.


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


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


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.


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.


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:


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.


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.


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.


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).


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)


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.


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)

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4 HIDROLOGIA - EVAPOTRANSPIRACION