Publicación Tesis Acomodado

8/17/2019 Publicación Tesis Acomodado

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Título del trabajo: “Análisis del Coeficiente de Evaporación de Priestley-Taylor para las Condiciones Climáticas de Colombia!

"A#$E% A&'%() 'A*A P$&E'A'EA& A&'E%)+& ,+&TAE* T+%%E)

%esumen

Se analizo un modelo matemático para la estimación de la evaporacióndel agua, fenómeno en la vida cotidiana del ser humano. Estainvestigación se centró en comprobar la igualdad del coeficiente αpropuesto por Priestley & Taylor en el ao de !"#$, con las condicionesclimatológicas colombianas ya %ue este factor α fue calculado convariables climatológicas norte americanas. a investigación se basó enla información suministrada por el '(E)* de !+ estacionesmeteorológicas, en un lapso de tiempo de !$ aos $---$-!!/, de

dichas estaciones se obtuvieron datos promedios mensuales detemperatura, temperatura de punto de roció, velocidad del viento, brillosolar, humedad relativa y evaporación. Esta información se tabulo yprogramo por medio de filtros, los cuales permit0an seleccionar y agilizar el desarrollo de los datos ob1etos de esta tesis. legamos aconclusiones interesantes, las cuales consideramos son 2tiles paradiferentes profesionales, como ingenieros civiles, hidrosanitarios,ambientales, forestales, agrónomos, agroindustriales.

Palabras Claves: 3oeficiente de evaporacion, Evaporación, )o 4idrológico.

$ntroducción

5lobalmente, cerca del +6 7 del agua%ue precipita sobre los continentesvuelve a la atmósfera por medio delproceso de evapotranspiración, (e esetotal, cerca de un "# 7 esevapotranspirada desde la superficie y,un 8 7 desde cuerpos de laevapotranspiración del agua (ingman,$--$/. (e all0 la importancia hidrológica

%ue tiene la estimación de laevapotranspiración.

(iferentes autores han sugeridoalgunas formas de estudio o mediciónde la evaporación y esta comocual%uier otra ciencia, tiene el uso dediferentes datos, ya sea la

temperatura, el viento, lascaracter0sticas del entorno. )lgunosm9todos reconocidosinternacionalmente pueden ser los dellis0metro, el de Thornth:aite, el deTurc, el planteado por ;laney y 3riddle,el m9todo aerodinámico y tambi9n elm9todo por radiación, este 2ltimo comosu nombre lo indica, es afectado en sumayor0a por la radiación de cada zonade estudio. E


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modelo 3ombinado o modelo dePenman/, pero %ue re%uiere lacalibración del parámetro α. (ichacalibración no ha sido realizada para elclima colombiano, razón por la cual

algunos estudios se limitan a utilizar elvalor promedio reportado en laliteratura estadounidense α= !.8/,generando una gran incertidumbre enlos resultados de las tasas deevaporación desde un cuerpo de agua.

Entendiendo la importancia %ue dichotema tiene, fue como nació eldesarrollo del mismo. a investigaciónse centró en estudiar cuál era el valor

%ue dicho coeficiente ten0a para lascondiciones climatológicas de3olombia, por%u9 eventos era afectadoy cuáles eran sus tendencias. En esteproyecto se calibro el parámetro α, delmodelo de PriestleyTaylor, para variasestaciones climatológicas operadas por el '(E)* y analizo su variabilidad enaos e


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?Este valor α, propuesto por Priestleyy Taylor, tambi9n es válido para3olombia@ y si no es as0 ?Au9 valor deα se debe emplear@ )dicionalmente,?Este valor será el mismo para los

aos en %ue haya un fenómeno delBio, de la Bia o, un ao normal@

o %ue se pretende con este proyecto,es calcular el coeficiente α para3olombia, con una serie de datos oregistro de un periodo de m0nimo !$aos, en los cuales, se presentaronse%uias ocasionadas por el fenómenodel Bio, as0 como tambi9ninundaciones derivadas del fenómeno

de la Bia y, con algunos aosnormales.

Objetivos

Objetivo General . Cealizar el análisis

del coeficiente de evaporación de

PriestleyTaylor para las condicionesclimáticas de 3olombia

Objetivos Específicos. (eterminar el

coeficiente de Priestley y Taylor paradiferentes regiones en 3olombia.

)nalizar las variaciones del modelopara evaporación de PriestleyTaylor,para condiciones climáticas de aonormal, ao Bio y ao Bia.

)nalizar los patrones geográficos del

coeficiente de PriestleyTaylor.

Justificación

El cálculo de la evaporación potencial,resulta un paso fundamental en laelaboración de balances h0dricos %uepermiten estimar, de cuánta agua

dispone una región para satisfacer lasnecesidades de agua potable y paraconsumo agr0cola, pecuario, minero yecosist9mico, entre otros.

Dna de las metodolog0as propuestaspara la determinación de laevaporación, es el modelo de PriestleyTaylor. 3omo todo modelo matemático,este re%uiere de parámetros para suimplementación, en este caso, de un

solo parámetro α/. En su traba1o

original, Priestley & Taylor propusieron

un valor promedio para α, de !.8-.

)hora bien, surge la pregunta, ?Au9tan bien se a1usta este valor de !,8-para el clima colombiano@ más a2n,?3uál es el comportamiento de dichoparámetro para condiciones climáticase


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Marco Teórico

a evapotranspiración es el t9rmino decone


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(onde O a dimensional/, es elparámetro de Priestley y Taylor PT/.Para superficies e


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Fi%ura &. 'epresentación de lascondiciones en el oc(ano Pacificotropical a nivel superficial # en

profundidad sobre la re%ión dedesarrollo del ENO.)&*

En resumen, el fenómeno con sus dosfases es conocido como ElBinoJRscilación del Sur y se refiere aun cambio de temperatura, nivel delmar y presión entre las zonasoccidental y suroriental del oc9anoPacifico. Esta oscilación afectavariables climáticas a escala mundialHpor e1emplo, se ha relacionado alEBSR con precipitaciones y

temperaturas e

Estación Meteoroló%ica

Dna estación meteorológica es unainstalación destinada a medir yregistrar regularmente diversasvariables meteorológicas. Estos datosse utilizan tanto para la elaboración depredicciones meteorológicas a partir de

modelos num9ricos como paraestudios climáticos.

os instrumentos comunes y variables%ue se miden en una estación

meteorológica incluyen>• Termómetro> 'nstrumento %ue mide

la temperatura en diversas horasdel d0a.

• Termómetros de subsuelogeotermómetro/> Para medir latemperatura a V, !-, $-, V- y !--cm de profundidad.

• Termógrafo> Cegistra de maneraautomática las fluctuaciones de la

temperatura.• ;arómetro> *edida de presión

atmosf9rica en la superficie.• Pluviómetro> *edida de la cantidad

de agua ca0da sobre el suelo enforma de lluvia, nieve o granizo.

• Psicrómetro o higrómetro> *edidade la humedad relativa del aire y latemperatura del punto de roc0o.

• Piranómetro> *edida de laradiación solar global directa Wdifusa/.

• 4eliógrafo> *edida de las horas deluz solar.

• )nemómetro> *edida de lavelocidad del viento

• Xeleta> 'nstrumento %ue indica ladirección del viento.

• Befobas0metro> *edida de la alturade las nubes, pero sólo en el puntodonde 9ste se encuentre colocado.

a mayor parte de las estacionesmeteorológicas están automatizadasE.*.)./ re%uiriendo un mantenimientoocasional. )demás, e


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forma %ue además de los datosanteriormente sealados, se puedenrecoger a%uellos relativos a nubescantidad, altura, tipo/, visibilidad ytiempo presente y pasado. a recogida

de estos datos se denominaobservación sinóptica.

Para la medida de variables en maresy oc9anos se utilizan sistemasespeciales dispuestos en boyasmeteorológicas. Rtras instalacionesmeteorológicas menos comunesdisponen de instrumental de sondeoremoto como radar meteorológico paramedir la turbulencia atmosf9rica y laactividad de tormentas.

F+G,'- . Estación meteoroló%ica

)/* 0lasificación

!. Rbservatorio sinóptico desuperficie

$. Rbservatorio meteorológicoaeronáutico

8. Estación termopluviom9trica6. Estación pluviom9tricaV. Estación meteorológica automática+. Estación evaporimetricas 6U.

Observatorio Meteoroló%icoSe encuentra situado en aeródromos,cuyo principal fin es la obtención devariables meteorológicas 2tiles para lanavegación a9rea, facilitando datossobre la situación del propio aeródromoy elaborando informes sobre las zonas%ue componen las rutas aeronáuticas.Para ello, se instala cerca de la pistade aterriza1e un 1ard0n meteorológicoaeronáutico con la instrumentaciónelectrónica necesaria. 3ompleta elobservatorio una oficina, a la %uellegan los datos del 1ard0n mediantecableado. En la oficina se encuentranlos dispositivos necesarios para larecepción de estos datos, su cifrado enpartes *ET)C o SPE3' y env0o. Todolo referente a meteorolog0a aeronáuticaestá sometido al dictado de laRrganización de )viación 3ivil'nternacional, R)3' VU.

as estaciones meteorológicas %ue seusaron en esta investigación no fueronlas esperadas, pues en el pa0s hayescases de estacionesevaporimetricas, no tienen un buenregistro de datos históricos o en lamayor0a de los casos dichasestaciones son privadas. Por esousamos la información suministradapor e '(E)* de las estaciones %ue seubican en los principales !+aeropuertos de 3olombia, los cualesson>

• Estación )pto. 3amilo (aza• Estación )pto. Cafael B2ez• Estación )pto. Simón ;ol0var

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• Estación )pto. )lmirante Padilla• Estación )pto. El (orado• Estación )pto. Yos9 *ar0a 3órdova• Estación )pto. Palonegro• Estación )pto. )lfonso ;onilla• Estación )pto. El Ed9n• Estación )pto. *atecaa• Estación )pto. a Bubia• Estación )pto. Rlaya 4errera• Estación )pto. )lfonso ópez• Estación )pto. Ernesto 3ortissoz• Estación )pto. a Xanguardia• Estación )pto. )ntonio Bario

Fi%ura 1. ,bicación de lasEstaciones de Estudio.

%esultados y 'iscusión

os resultados obtenidos seránpresentados en tablas y graficas deE


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)PTR. P)RBE5CR !.8$ )PTR. ). ;RB') !.-G

)PTR. E E(EB )PTR. *)TE3)[) !.$+ )PTR. ) BD;')

)PTR. R)) 4ECCEC) !.V# )PTR. )BTRB'R B)C'[R !.8$

P%+,! .!23

Tabla 2! Coeficiente Priestley yTaylor %e/ión Caribe!

%E0$1& CA%$4EE)TAC$+&E)

)PTR. C)F)E BD[EZ !.$+ )PTR. S'*RB ;R'X)C !.8+

)PTR. ). P)(') !.6$ )PTR. )FRBSR RPEZ !.V+

)PTR. E. 3RT'SSRZ !.8P%+,! .!56

Tabla 5! Coeficiente Priestley y

Taylor %e/ión Pacifica!%E0$1& PAC$7$CA

E)TAC$+&E)

)PTR. Y. *. 3RC(RX) !.88 )PTR. R)) 4ECCEC) !.V#

)PTR. ;RB') !.-G )PTR. )BTRB'R B)C'[R !.8$

P%+,! .!55

Tabla 8! Coeficiente Priestley yTaylor %e/ión Ama9ónica!

%E0$1& A,A*1&$CA

E)TAC$+&E) )PTR. X)B5D)C(') !.!G

Tabla ! Coeficiente Priestley yTaylor %e/ión +rino;uía!

%E0$1& +%$&+AE)TAC$+&E)

)PTR. X)B5D)C(') !.!G

Fi%ura 5. 0oeficiente de Priestle# # Ta#lor para cada re%ión del país.

Tabla 3. 0onsenso para clasificación de diferentes fases del ENO se%6níndices ON+7 ME+ # O+. )3*

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Tabla 5. Promedio 0oeficiente Priestle# # Ta#lor -8O N+8O7 -8O N+8- 9 -8O NE,T'O .

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Tabla : 0oeficiente Priestle# # Ta#lor para cada Elevación. Grafica &. 0oeficiente Priestle# #

Ta#lor para cada Elevación.

T-;$-


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condiciones más fuertes al resto de lasregiones, como desiertos en eldepartamento de a 5ua1ira, lamayor0a de ciudades costeras ybos%ues tropicales muy h2medos.

0onclusión por el Fenómeno ENO

(espu9s de identificar y definir cualesaos eran de condiciones hidrológicasBio, Bia o Bormales dentro delrango de aos de estudio del proyecto,se observó %ue el coeficiente no tienening2n tipo de variación con respectoentre uno fenómeno y el otro o con unao normal. Tambi9n se encontró %uea pesar de cambiar el estudio de unao calendario o gregoriano ! deenero al 8! de diciembre/ al aohidrológico colombiano ! de 1unio al8! de mayo/ no se encuentrandiferencias entre los resultados de unoy otro. El anterior sugiere %ue auncuando las condiciones hidroclimáticasson bastante dis0miles entre aos Bioy Bia, la proporción de los efectos deevaporación por radiación y por condiciones aerodinámicas no sufremayores cambios, lo cual hace %ue elvalor del coeficiente α no sufravariaciones.

0onclusión por Niveles +%uales

Rbservados los resultado obtenidos yorganizándolos por similitud respecto ala elevación msnm/, construyendo unagráfica de elevación vs α, se detalla

%ue los valores se encuentran en elrango de !.8!.6, por tanto se podr0adecir %ue el coeficiente α no tienerelación con la elevación. E1emplo deesto es %ue estaciones como elaeropuerto Rlaya 4errera de *edell0n!V-V msnm/ y el aeropuerto )lfonsoópez de la ciudad de Xalledupar !6G

msnm/ tiene como resultado un rangopara el coeficiente de !.V!.+ durantelos once aos de estudio y enpromedio un coeficientes de !.V# y!.V+ respectivamente, mientras

estaciones ubicadas como en ;ogotá a$ V6G msnm y 3ali a "+$ msnmpresentan coeficientes de !.8 y !.-G, locual demuestra %ue no e


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Buestros agradecimientos van enprimera medida para el director de latesis, el seor 5ustavo )dolfo 3arrilloSoto, Ph( en hidrolog0a, el cual desdeel primer d0a nos ha guiado e instruido

acerca de todo lo necesario para poder tener hoy por hoy los resultados deeste traba1o.

Tambi9n %ueremos dar nuestrosagradecimientos a nuestras madres,por ser esa fortaleza y motivación paraser cada d0a me1ores. Para Bubia3onsuelo Pineda, *artha PatriciaPineda A.E.P.(./ y *ar0a 'von TorresPabón. (e igual formas tambi9n%ueremos dar las gracias a nuestrospadres Yulio 3esar de Pablos ara,Yavier Yoel (aza Xergara y EvelioRrtega como a%uellas personas %uenos han apoyado incondicionalmenteen todo lo %ue nos hemos propuesto.

Por 2ltimo %uiero dar las gracias aCony )le Estudio Bacional del )gua$-!-, 3apitulo # )TEC)3'RBES (EC\5'*EB4'(CR]5'3R (E )

RFECT) 4^(C'3) PRCX)C');''()( 3)*;'R3'*T'3R, *)DC'3'R ;E(R),3)D(') 3RBTCEC)S, FC)B_'BCD'Z. Páginas $G$ a la $G+. 8 de Yulio

de $-!6.$U Estudio Bacional del )gua $-!-,3apitulo # )TEC)3'RBES (EC\5'*EB4'(CR]5'3R (E )RFECT)4^(C'3) PRCX)C');''()( 3)*;'R3'*T'3R, *)DC'3'R ;E(R),3)D(') 3RBTCEC)S, FC)B_'BCD'Z. Páginas $G$ a la $G+. 8 de Yuliode $-!6.8UFDEBTE>http>JJ:::.oni.escuelas.edu.arJ$--GJ3RC(R;)J!8$6Jtraba1oJestacionmeteorologica.html, !- de Yulio de$-!6.6Uhttp>JJes.:iLipedia.orgJ:iLiJEstaci7387;8n`meteorol7387;8gica, "de Yulio de $-!6.VUhttp>JJes.:iLipedia.orgJ:iLiJRbservatorio`meteorol7387;8gico`aeron7387)!utico, " de Yulio de $-!6.+U Fuente> Estudio Bacional del )gua$-!-, 3apitulo # )TEC)3'RBES (EC\5'*EB4'(CR]5'3R (E )RFECT)4^(C'3) PRCX)C');''()( 3)*;'R3'*T'3R, *)DC'3'R ;E(R),3)D(') 3RBTCEC)S, FC)B_'BCD'Z. Páginas $G$ a la $G+. 8 de Yuliode $-!6.

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