Hidrology Clase S08 CPyM

Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO

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FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZÁN

HUÁNUCO - PERÚ

Curso:

Código:

Condición:

Pre - requisitos:

HIDROLOGÍA GENERAL

4105

OBLIGATORIO

ESTADISTICA Y MECANICA DE FLUIDOS II

CLASES S08 - CICLO 2015.1

Responsable de cátedra :

C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú

Huánuco. Mayo del 2015

Evaporación y Evapotranspiración

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Curso: HIDROLOGÍA GENERAL – CICLO 2015 - 1

Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú

Intr

od

ucció

n

IMPORTANCIA

Meteorólogos, climatólogos:

La evaporación condiciona la característica energética de la

atmósfera y altera las características de las masas de aire en

ella existentes.

Hidrólogos:

Interés en conocer las pérdidas de agua en las corrientes,

canales, embalses, así como la cantidad de agua que debe ser

adicionada para irrigación.

Agrónomos, forestales, botánicos:

Interés en conocer las pérdidas de agua de la superficie del

suelo cuando se trabajan diferentes cultivos

Fuente: HIDROLOGÍA EN LA INGENIERÍA – Germán Monsalve Sáenz, 2da.Edic. , 3era Reimpresión Set. 2002,

Escuela Colombiana de Ingeniería .Bogotá-Colombia

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DEFINICIONES Y FACTORES FÍSICOS Definición:

La evaporación es el proceso por el cual el agua líquida pasa al estado de vapor en

condiciones naturales

Se expresa como:

dt

dmE

Donde:

dm/dt = Masa por unidad de

área que pasa al

estado de vapor en

un intervalo de

tiempo.

E = Tasa de evaporación

por unidad de área DUNNE & LEOPOLD (1978)




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DEFINICIONES Y FACTORES FÍSICOS… Interpretación de los procesos:

En sólidos y líquidos predominan las fuerzas de atracción entre las partículas del cuerpo

En los sólidos cada partícula tiene oscilaciones de muy pequeña amplitud, con una posición

media casi permanente

En los líquidos la energía cinética media de las partículas es mayor que en los sólidos, pero

una partícula que se libera de la atracción de aquellas que la rodean es luego capturada por

un grupo de partículas vecinas.

En los gases la energía cinética media de las partículas es aun mayor y suficiente para

liberar unas de otras




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El cambio del estado sólido o líquido al gaseoso corresponde a un aumento de energía

cinética de las partículas de la substancia, y esto exige, para mantenerse a temperatura

constante, el consumo de una cantidad de energía que, por unidad de masa de la

substancia, es igual al calor latente de evaporación o sublimación, según sea el paso del

estado líquido al gaseosos o del sólido al gaseoso, respectivamente. El cambio del estado

en sentido contrario corresponde a una liberación de una cantidad de energía que es

consumida en la transformación bajo las mismas condiciones mencionadas.

Simultáneamente con el escape de partículas de agua hacia la atmósfera se da el fenómeno

inverso: partículas de agua en la fase gaseosa que existen en la atmósfera chocan con la

superficie de separación entre estado líquido y gaseoso, y son capturadas por el cuerpo de

agua evaporante.

La evaporación se mantiene hasta alcanzar un estado de equilibrio que corresponde a la

saturación del aire en vapor de agua: el número de partículas que escapan del cuerpo

evaporante es igual al número de partículas de agua en la fase gaseosa que son capturadas

por el cuerpo en el mismo intervalo de tiempo




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DEFINICIONES Y FACTORES FÍSICOS… Explicación de los procesos:

Considérese un recipiente cerrado, parcialmente lleno con agua a temperatura t. Si el

espacio por encima del líquido está inicialmente al vacío, se alcanzará un estado de

equilibrio en el que la tasa en la cual las moléculas de agua dejan el líquido es igual a la en

que en ellas vuelven a él. Consecuentemente, la concentración de moléculas de vapor llega

a ser constante y también la presión que ejercen sobre las paredes del recipiente. Esta es la

presión que ejercen sobre las paredes del recipiente. Esta es la presión de vaor de

saturación y depende solamente de cierta temperatura para cada líquido.


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DEFINICIONES Y FACTORES FÍSICOS… Explicación de los procesos..

En caso de que el espacio por encima del líquido no esté al vacío ocurre el mismo

fenómeno. Si la presión de vapor de agua (e) es menor que la presión de vapor de

saturación (es) entonces hay intercambio de partículas entre la fase líquida y la gaseosa; en

caso de que dichas presiones (e) y (es) sean iguales, no hay intercambio de partículas.

Se debe tener en cuenta que la presión de equilibrio parcial del vapor de agua a una

temperatura, dada es la misma, sea que haya otros gases o no.


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DEFINICIONES Y FACTORES FÍSICOS… Explicación de los procesos..

Por consiguiente, si se tiene una superficie expuesta a condiciones ambientales, que posea un

cierto contenido de vapor de agua, se va a notar un intercambio de moléculas entre las fases

de vapor y líquida, que envuelve los fenómenos de condensación y evaporación.


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DEFINICIONES Y FACTORES FÍSICOS… Condiciones básicas para la ocurrencia del mecanismo de evaporación:

Existencia de una fuente de energía, que en condiciones naturales es la radiación solar,

transformada en calor sensible de la atmósfera o de la superficie evaporante. En general, la

radiación solar es la fuente principal de la evaporación. Para evaporar un gramo de agua se

requieren 540 calorías a 100° C ó 600 calorías a 0° C.


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DEFINICIONES Y FACTORES FÍSICOS… Condiciones básicas para la ocurrencia del mecanismo de evaporación..

Existencia de un gradiente de concentración de vapor, es decir, una diferencia entre la

presión de saturación de vapor existente en la cara que limita el agua y el aire, y la presión

de vapor existente en la capa que limita el agua y el aire, y la presión de vapor de aire actual

a la temperatura del aire.


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DEFINICIONES Y FACTORES FÍSICOS… Condiciones básicas para la ocurrencia del mecanismo de evaporación..

FIGURA: Línea de presión de saturación de vapor de agua

Donde:

ea : Es la presión actual de vapor de la temperatura ta del aire

e´s : Es la presión de saturación de vapor a la temperatura t´s de la capa limitante entre el

agua y el aire

t´s : Es diferente de ta (temperatura del aire). Es diferente de la temperatura de la capa

superficial unos pocos centímetros por encima de la superficie del agua. Es desconocida y

no conocible


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DEFINICIONES Y FACTORES FÍSICOS… Línea de presión de saturación de vapor de agua

Debido a esto se puede expresar la tasa

de evaporación por unidad de área como:

En donde:

K :Coeficiente de transporte de

vapor de agua

de/dz :Gradiente de concentración o

presión de vapor de agua en

relación con la altura

dz

deKE


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Co

nclu

sio

nes

CONCLUSIONES

1) La presencia de agua en la atmósfera está estrechamente relacionada con

los procesos de evaporación, transpiración y evapotranspiración, a la vez

que constituye una “pérdida” para los almacenamientos subterráneos o

superficiales de agua

2) La fuente primordial de toda el agua que se precipita en las zonas

continentales y uno de los factores vitales de la transferencia en gran

escala del agua y su vapor, entre océanos y continentes, es la

evaporación que ocurre en los mares y océanos. Por otra parte, debido a

las significativas pérdidas que por este fenómeno se tienen, sus

estimación es necesaria en todos los estudios hidrológicos relativos a la

distribución de las aguas y en los estudios de balance y operación de

almacenamientos.


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Tra

bajo

escalo

nad

o

ACTIVIDADES A DESARROLLAR PARA EL TRABAJO ESCALONADO

En el Expediente Técnico del proyecto que evalúa, determinar:

1) Considera UD. que en el ámbito del Proyecto cuyo Expediente Técnico evalúa,

se hace necesario calcular la evaporación. ¿Explique el por qué? y describa la

información que adicionaría, indicando la fuente de procedencia, proceso de

adquisición, usos y aplicaciones. Comente los resultados en comparación con

los que inicialmente se consideraron en el Expediente Técnico.


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