DETERMINACIÓN DE LA

EVAPORACIÓN, BALANCE

ENERGÉTICO E HÍDRICO Y

MÉTODO DE PENMAN

INTRODUCCION

• En el siguiente trabajo se presentará como se lleva a cabo

el fenómeno de evaporización y uso consuntivo del agua,

así como los usos que se le brindan al agua que ya no

regresa al ciclo hidrológico, el objetivo es determinar las

habilidades para la caracterización de los procesos del

ciclo hidrológico y su aplicación al proyecto de obras

hidráulicas tales como presas, abastecimiento de agua y

alcantarillado.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Investigar y explicar los procesos físicos de evaporación

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Definir el proceso de la evaporación.

Explicar los factores que controlan la evaporación.

Dar a conocer los diferentes métodos e instrumentos para la medición de la evaporación. Conceptualizar el proceso de la evapotranspiración.

Explicar los factores que influyen la evapotranspiración.

Dar a conocer los diferentes métodos e instrumentos para la medición de la evapotranspiración.

EVAPORACION

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.

Los fenómenos de evaporación intervienen en el ciclo hidrológico desde

el momento en que las precipitaciones llegan a la superficie del suelo.

Factores que controlan la Evaporación

La tasa de evaporación varía dependiendo de los factores meteorológicos

y factores geográficos (naturaleza de la superficie evaporante).

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 evaporación varia con la latitud, época del

año, hora del día y condiciones de nubosidad.

Factores Geográficos (naturaleza de la superficie evaporante)

Volumen de agua

Calidad del agua

Superficie libre del agua

Hielo, nieve, otros

Suelos

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 laevaporación. Por ejemplo en el agua de mar, la evaporación es del orden de 2% menor que en el agua dulce, entonces los efectos de la salinidad puedendespreciarse en la estimación de la evaporación de un embalse.

Evaporación de nieve y hielo

• La evaporación a partir de la nieve y del hielo es un fenómeno aún pocoestudiado. Se sabe únicamente que la evaporación a partir de la nieveaumenta cuanto mayor contenido tenga en fase líquida, de allí que lasevaporaciones sean mayores poco antes de los deshielos.

Evaporación desde los suelos

• La taza de evaporación desde un suelo saturado es aproximadamente igual ala evaporación desde una superficie de agua cercana, a la misma temperatura.Al comenzar a secarse el suelo la evaporación disminuye, y finalmente cesaporque no existe un mecanismo que transporte el agua desde una profundidadapreciable.

•

Proceso de la evaporación

Considerando la evaporación desde una superficie de agua (lagos, ríos,

etc.) como la forma más simple del proceso, éste puede esquematizarse

como sigue: Las moléculas de agua están en continuo movimiento.

Cuando llegan a la superficie del líquido aumentan su temperatura por

efecto de la radiación solar, y en consecuencia su velocidad, creciendo

por tanto su energía cinética hasta que algunas consiguen liberarse de la

atracción de las moléculas adyacentes y atravesar la interface líquido-gas

convirtiéndose en vapor.

De esta manera, la capa de aire inmediatamente por encima de la

superficie se satura de humedad. Simultáneamente a la evaporación se

desarrolla también el proceso inverso por el cual las moléculas se

condensan y vuelven al estado líquido. La diferencia entre la cantidad de

moléculas que abandonan el líquido y la cantidad de moléculas que

vuelven a él marca el carácter global del fenómeno. Si ésta es positiva se

produce evaporación, si es negativa, condensación.

Medición de la Evaporación

Con el fin de homogeneizar las medidas de las magnitudes que

intervienen en el ciclo hidrológico, la evaporación se mide en milímetros

Por lo general se acompaña el periodo de tiempo considerado en mm/día,

mm/mes, etc.

Cabe observar que el adoptar como unidad de medida el mm es muy

significativo, pues indica que la evaporación es un fenómeno de

superficie. Así por ejemplo, será menor la evaporación de un embalse de

pequeña superficie y muy profundo, que aquélla correspondiente a uno

de gran superficie y escasa profundidad, aunque el volumen de agua

almacenada en ambos sea el mismo.

Para realizar la medición de la evaporación se tienen los

siguientes métodos:

Métodos instrumentales (Tanques de Evaporación y

evaporímetros)

Métodos teóricos (Balances Hídricos)

Formulas Empíricas (Meyer, Penman)

Tanques de Evaporación

Uno de los instrumentos más empleados para la medición de la

evaporación está constituido por tanques, tienen como principio

común la medida del agua perdida por evaporación contenida en un

depósito de regulares dimensiones.

Los depósitos 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)

Métodos de medición en los tanques

Para la medición del agua evaporada en los tanques, se realiza con frecuencia de

una medición por día, a igual hora, existen dos métodos:

Método volumétrico, consiste en medir los volúmenes de agua que es preciso

añadir (o eventualmente extraer) periódicamente al tanque para reponer en éste

el nivel inicial o de referencia, el que se obtiene haciendo que 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 la evaporación

producida en el tiempo transcurrido entre las mediciones (24 hrs.).

Balance Hídrico (método teórico)

La medida directa de la evaporación en el campo no es posible, en el sentido en

que se puede medir la profundidad de un rio, la precipitación, etc. Debido a esto

se han desarrollado una serie de técnicas para estimar la evaporación desde la

superficie de un embalse.

El método del balance hídrico consiste en escribir la ecuación de balance hídrico

en términos de volúmenes:

• 𝐸𝑣 = (𝑆1 − 𝑆2) + 𝐼 + 𝑃 − 𝑂 − 𝑂𝑔 Dónde:

• Ev = Evaporación

• S = Almacenamiento

• I = Caudal de Entrada

• P = Precipitación

• Q= Caudal de Salida

• Og = Infiltración Subsuperficial

En teoría el método es muy simple, pero en la práctica rara

vez da resultados confiables. La razón está en que los errores

en la medición de los volúmenes que intervienen y de los

almacenamientos repercuten directamente en el cálculo de la

evaporación. De todos los términos que entran en la

ecuación, el más difícil de evaluar es la infiltración (Og),

porque debe ser estimada indirectamente a partir de niveles

de agua subterránea.

Balance energético

En este método, se considera el balance total de energía

correspondiente a un elemento de volumen con base a la

superficie, que contiene cobertura vegetal y la atmósfera

circundante. Una parte de la energía que recibe se empleará

en producir evapotranspiración y es la que interesa evaluar,

traduciendo el resultado a unidades de agua evaporada.

RN el flujo de radiación neta

- Ca el flujo de calor almacenado en el suelo

- Cs el flujo de calor sensible. El calor sensible, representa tanto el calor

que es emitido desde las superficies al aire por conducción o por

convección (H), como el calor que pasa por conducción al suelo (G).

- CL el flujo de calor latente

El método de Penman – Monteith

puede considerarse como el método estandar de todos los métodos

combinados para estimar la evapotranspiración (ET) del cultivo de

referencia. La mayoría de los métodos combinados presentan ligeras

dependiendo del tipo de cultivo y de la localización de los instrumentos

meteorológicos. Por esta razón, el método de Penman – Monteith utiliza

términos como la resistencia aerodinámica del follaje para relacionar la

altura de los instrumentos meteorológicos con la altura del cultivo y la

resistencia estomática a la transpiración mínima que dependerá del tipo

de cultivo y de su altura.

En 1948 Penman propuso dos formas de calcular la evaporación diaria (Eo)

en mm., a partir de una superficie libre de agua. La primera de ellas es

mediante el uso de un nomograma y segunda mediante un balance

energético.

Para el uso del nomograma se requiere la siguiente información:

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)

CONCLUSIONES

Se definió el proceso de la evaporación.

Se explicó los diversos factores que controlan la

evaporación.

Dimos a conocer los diferentes métodos e instrumentos para

la medición de la evaporación.