Ministerio del Poder Popular para la Educació

Medición de la evaporación

desde superficies de agua

Profesora:

Ing. Inid Morano

Republica Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria

I.U.P “Santiago Mariño”

Extensión Puerto Ordaz

Ingeniería civil

Medición de la evaporación

desde superficies de agua

Alumno:

Ing. Inid Morano Pastrano Jahn CI: 25.278.658

Ciudad Guayana mayo, 2015

n Universitaria

Medición de la evaporación

desde superficies de agua

Pastrano Jahn CI: 25.278.658

Evaporación desde superficies libres

Los principales factores que inciden en la evaporación desde una superficie libre son la

radiación solar, como fuente de energía para suministrar el calor latente de vaporización,

la velocidad del viento requerida para transportar el vapor lejos de la supe

evaporante y el gradiente de humedad específica del aire sobre la superficie.

La evaporación desde el suelo y la vegetación sumada a la transpiración de las plantas a

través de los estomas de sus hojas, del agua que éstas captan a través de sus ra

llama genéricamente evapotranspiración. Esta depende de los mismos factores indicados

para una superficie libre, además de la disponibilidad de humedad en la superficie

evaporante. Se denomina evapotranspiración potencial a aquella que ocurriría d

cubierta vegetal cuando la disponibilidad de humedad no es limitante y ésta se calcula en

forma similar a la evaporación que ocurre desde una superficie libre. La

evapotranspiración real disminuye por bajo el nivel potencial a medida que el suelo

seca.

Evaporación desde superficies libres

Los principales factores que inciden en la evaporación desde una superficie libre son la

radiación solar, como fuente de energía para suministrar el calor latente de vaporización,

la velocidad del viento requerida para transportar el vapor lejos de la supe

evaporante y el gradiente de humedad específica del aire sobre la superficie.

La evaporación desde el suelo y la vegetación sumada a la transpiración de las plantas a

través de los estomas de sus hojas, del agua que éstas captan a través de sus ra

llama genéricamente evapotranspiración. Esta depende de los mismos factores indicados

para una superficie libre, además de la disponibilidad de humedad en la superficie

evaporante. Se denomina evapotranspiración potencial a aquella que ocurriría d

cubierta vegetal cuando la disponibilidad de humedad no es limitante y ésta se calcula en

forma similar a la evaporación que ocurre desde una superficie libre. La

evapotranspiración real disminuye por bajo el nivel potencial a medida que el suelo

Los principales factores que inciden en la evaporación desde una superficie libre son la

radiación solar, como fuente de energía para suministrar el calor latente de vaporización,

la velocidad del viento requerida para transportar el vapor lejos de la superficie

evaporante y el gradiente de humedad específica del aire sobre la superficie.

La evaporación desde el suelo y la vegetación sumada a la transpiración de las plantas a

través de los estomas de sus hojas, del agua que éstas captan a través de sus raíces, se

llama genéricamente evapotranspiración. Esta depende de los mismos factores indicados

para una superficie libre, además de la disponibilidad de humedad en la superficie

evaporante. Se denomina evapotranspiración potencial a aquella que ocurriría desde una

cubierta vegetal cuando la disponibilidad de humedad no es limitante y ésta se calcula en

forma similar a la evaporación que ocurre desde una superficie libre. La

evapotranspiración real disminuye por bajo el nivel potencial a medida que el suelo se

Tanques de evaporación

Los depósitos o tanques de evaporación utilizados son de formas, dimensiones y

características diferentes. La evaporación diaria se calcula evaluando la diferencia entre

los volúmenes de agua en el tanque en días sucesivos, tenie

precipitaciones durante el período considerado. El volumen de evaporación entre dos

observaciones del nivel del agua en el tanque se estima mediante la fórmula:

Donde:

• P: es la altura de precipitación entre las dos medicione

• ΔD: la altura del agua a

Además del tanque, se emplean los siguientes instrumentos en las estaciones

evaporimétricas: un anemógrafo integrado o anemómetro, situado a uno o dos metros

por encima del tanque para det

pluviómetro o pluviógrafo, termómetros o termógrafos que proporcionan las

temperaturas máxima, mínima y media del agua del tanque, termómetros o termógrafos

de máxima y mínima para medir las temperaturas

conocer la temperatura y humedad del aire. La relación entre valores medidos en una

misma estación con tanques flotantes y evaporímetros está comprendida entre 0.45 y 0.6.

Se los puede clasificar en dos categorías, s

suelo o enterrados en éste:

a. Los tanques superficiales

sus resultados no corren el riesgo de ser falseados por el rebote de las gotas de lluvia

que caen en el terreno lindante. En cambio, son muy sensibles a las variaciones de la

temperatura del aire y a los efectos de la insolación. Si se aíslan térmicamen

paredes exteriores del tanque para reducir el intercambio de calor con el ambiente, se

observan tasas de evaporación más bajas.

Tanques de evaporación

Los depósitos o tanques de evaporación utilizados son de formas, dimensiones y

características diferentes. La evaporación diaria se calcula evaluando la diferencia entre

los volúmenes de agua en el tanque en días sucesivos, teniendo en cuenta las

precipitaciones durante el período considerado. El volumen de evaporación entre dos

observaciones del nivel del agua en el tanque se estima mediante la fórmula:

E=P ± ΔD

P: es la altura de precipitación entre las dos mediciones

ΔD: la altura del agua añadida (+) o sustraída (-) del tanque.

Además del tanque, se emplean los siguientes instrumentos en las estaciones

evaporimétricas: un anemógrafo integrado o anemómetro, situado a uno o dos metros

por encima del tanque para determinar el movimiento del viento sobre el tanque, un

pluviómetro o pluviógrafo, termómetros o termógrafos que proporcionan las

temperaturas máxima, mínima y media del agua del tanque, termómetros o termógrafos

de máxima y mínima para medir las temperaturas de aire, o un psicrómetro si se desea

conocer la temperatura y humedad del aire. La relación entre valores medidos en una

misma estación con tanques flotantes y evaporímetros está comprendida entre 0.45 y 0.6.

Se los puede clasificar en dos categorías, según que estén dispuestos en la superficie del

suelo o enterrados en éste:

Los tanques superficiales tienen la ventaja de una instalación muy sencilla. Ademá

sus resultados no corren el riesgo de ser falseados por el rebote de las gotas de lluvia

que caen en el terreno lindante. En cambio, son muy sensibles a las variaciones de la

temperatura del aire y a los efectos de la insolación. Si se aíslan térmicamen

paredes exteriores del tanque para reducir el intercambio de calor con el ambiente, se

observan tasas de evaporación más bajas.

Los depósitos o tanques de evaporación utilizados son de formas, dimensiones y

características diferentes. La evaporación diaria se calcula evaluando la diferencia entre

ndo en cuenta las

precipitaciones durante el período considerado. El volumen de evaporación entre dos

observaciones del nivel del agua en el tanque se estima mediante la fórmula:

Además del tanque, se emplean los siguientes instrumentos en las estaciones

evaporimétricas: un anemógrafo integrado o anemómetro, situado a uno o dos metros

erminar el movimiento del viento sobre el tanque, un

pluviómetro o pluviógrafo, termómetros o termógrafos que proporcionan las

temperaturas máxima, mínima y media del agua del tanque, termómetros o termógrafos

de aire, o un psicrómetro si se desea

conocer la temperatura y humedad del aire. La relación entre valores medidos en una

misma estación con tanques flotantes y evaporímetros está comprendida entre 0.45 y 0.6.

egún que estén dispuestos en la superficie del

tienen la ventaja de una instalación muy sencilla. Además,

sus resultados no corren el riesgo de ser falseados por el rebote de las gotas de lluvia

que caen en el terreno lindante. En cambio, son muy sensibles a las variaciones de la

temperatura del aire y a los efectos de la insolación. Si se aíslan térmicamente las

paredes exteriores del tanque para reducir el intercambio de calor con el ambiente, se

Tanque de evaporación y sus componentes

El tanque Tipo A tiene un diá

profundidad del agua es mantenida entre 17.5 y 20 cm. Está construido de hierro

galvanizado no pintado y colocado sobre un enrejado a 15 cm sobre el nivel del

terreno. La medición se realiza apoyando en u

micrométrico que tiene un extremo en forma de gancho cuya punta se enrasa con el

nivel del agua. El coeficiente de reducción aconsejado para pasar de las medidas del

estanque a la evaporación real anual es 0,7, variando men

0,6-0,8

Tanque de evaporación y sus componentes

tiene un diámetro de 121.9 cm y una profundidad de 25.4 cm, la

profundidad del agua es mantenida entre 17.5 y 20 cm. Está construido de hierro

galvanizado no pintado y colocado sobre un enrejado a 15 cm sobre el nivel del

terreno. La medición se realiza apoyando en un tubo de nivelación un tornillo

micrométrico que tiene un extremo en forma de gancho cuya punta se enrasa con el

El coeficiente de reducción aconsejado para pasar de las medidas del

estanque a la evaporación real anual es 0,7, variando mensualmente este valor entre

Tanque de evaporación y sus componentes

metro de 121.9 cm y una profundidad de 25.4 cm, la

profundidad del agua es mantenida entre 17.5 y 20 cm. Está construido de hierro

galvanizado no pintado y colocado sobre un enrejado a 15 cm sobre el nivel del

n tubo de nivelación un tornillo

micrométrico que tiene un extremo en forma de gancho cuya punta se enrasa con el

El coeficiente de reducción aconsejado para pasar de las medidas del

sualmente este valor entre

Tanque tipo A Los tanques enterrados son menos sensibles a las influencias de la temperatura y la radiación en las paredes, pero las gotas de lluvia que rebotan en el suelo y los detritos que recogen pueden ser la causa de errores de medición. En general, son de más difícil instalación y mantenimiento. Balance hídrico Este método está basado 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 En el método del balance hídrico se puede utilizar para estimar la evapotranspiración, ET, cuando pueden medirse o estimarse la precipitación P, el escurrimiento Q, y las variaciones del almacenamiento, ∆S. La ecuación utilizada es:

ET = P – Q – Qss ±∆S La estima de la evapotranspiración anual de una cuenca para un año hídrico es la diferencia entre la precipitación y el escurrimiento, si se puede establecer por estudios geo-hidrológicos que la infiltración profunda es relativamente insignificante. Deben coincidir las fechas elegidas para el comienzo y final del año hídrico con la estación seca, cuando la cantidad de agua almacenada es relativamente pequeña y el cambio en almacenamiento de un año a otro es mínimo. Si se desea calcular la evapotranspiración para un período más corto, como una semana o un mes, debe medirse la cantidad de agua almacenada en el suelo y en el canal del curso del agua. Esto es posible solo para cuencas pequeñas, y la aplicación del método de balance hídrico para esos períodos cortos se limita generalmente a parcelas o cuencas experimentales de algunas hectáreas.

Para la evapotranspiración media anual, la variación en el almacenamiento es generalmente mínima, y la evapotranspiración puede ser estimada a partir de la diferencia entre la precipitación media anual y el escurrimiento medio anual. El volumen de precipitación que cae en una cuenca o parcela debe medirse con exactitud por una red de pluviómetros, y el número requerido dependerá de la variabilidad esperada de la precipitación en la cuenca o parcela de que se trate. El escurrimiento deberá ser medido con los instrumentos y métodos para efectuar mediciones continuas del caudal. La variación de almacenamiento de agua en el suelo se mide como dos componentes separados: la zona saturada y la zona no saturada. Se requieren mediciones de nivel de la capa freática en pozos y de la humedad del suelo en la zona no saturada. El nivel de la capa freática puede ser determinado midiendo la distancia que existe entre puntos de referencia determinados y la superficie del agua en pozos, al final de cada período de tiempo para el cual la evapotranspiración va a ser calculada. La variación en el volumen de almacenamiento de agua es igual al cambio medio del nivel de agua en los pozos multiplicado por el rendimiento específico de la formación y por el área de la cuenca o parcela en la que se efectúa la medición. La cantidad de agua que pierde la cuenca por infiltración profunda no puede medirse directamente. Para conocer la magnitud relativa de este flujo, que debe tenerse en cuenta al elegir el área experimental, es preciso hacer un estudio hidrogeológico de las características hidráulicas de las capas adyacentes. Este término, en general es tan insignificante que puede pasarse por alto en estudios del balance hídrico. 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.

Balance energético La evapotranspiración es uno de los principales flujos de energía en el intercambio energético entre la superficie terrestre y la atmósfera. El cambio de fase requiere una gran cantidad de energía, por lo que está limitada a la cantidad de energía disponible. Debido a esta limitación, es posible predecirla cantidad de evapotranspiración aplicando el principio de conservación de la energía según el cual, la energía que llega a la superficie debe ser iguala la energía que sale de la misma, dentro de un periodo determinado. La ecuación del balance de energía de una superficie, considerando sólo los flujos verticales es la siguiente:

Rn = G + λET + H

dónde: • Rn = Radiación neta en la superficie (W m-2), es la energía intercambiada por radiación. • G = Flujo de energía en forma de calor intercambiado por conducción entre la superficie del cultivo y el suelo (W m-2 ). • λET = Calor latente, es el flujo de energía en forma de calor asociado al flujo de vapor de agua (W m-2). Esta es la energía que se requiere para el proceso de evaporación. Así λ es el calor latente de vaporización, es decir, la energía necesaria para evaporar la unidad de masa. • H = Calor sensible, es el flujo de energía en forma de calor intercambiado por convección entre la superficie y la atmósfera (W m-2), es decir debido a la diferencia de temperaturas entre la superficie y la atmósfera.

En la ecuación del balance de energía se han considerado una serie de simplificaciones, atendiendo en general al valor relativo de los flujos de energía, así como al intervalo temporal en que será aplicada. Así, se ha considerado que flujos como el relativo al proceso de fotosíntesis o el almacenado en el sistema constituyen una porción despreciable del balance de energía (Hillel, 1998). Tampoco se ha tenido en cuenta el flujo de energía horizontal, llamado advección, puesto que su aplicación está indicada en grandes superficies de vegetación.

El flujo de vapor de agua, ET, es la masa de agua transportada por unidad de tiempo y unidad de superficie (kg m-2s-1) en el Sistema Internacional (SI). Es usual considerar en lugar de masa, el volumen de agua transportado. Para una densidad del agua de 1000 kg m-3, la ET puede expresarse en milímetros (l m-2) por unidad de tiempo. Este flujo de vapor de agua se obtiene a partir de la ecuación del balance de energía, dividiendo el calor latente λET (que puede venir expresado también en MJ m-2 día-1) entre el calor latente de vaporización, λ, que es la cantidad de energía necesaria para vaporizar la unidad de masa de agua. El valor de λ depende de la temperatura. La fracción evaporativa queda representada por la ecuación:

Radiación Neta: El balance de radiación en la superficie se lleva a cabo de la forma que se presenta en la figura.Interviene la radiación de onda corta incidente (radiación solar) y reflejada, así como la radiación de onda larga incidente y reflejada. La radiación neta superficial se obtiene con la diferencia de ganancias y pérdidas (balance). Balance de radiación en la superficie

Fórmula De Thornthwaite Thornthwaite utiliza como variable primaria para el cálculo de evapotranspiración potencial la media mensual de las temperaturas medias diarias del aire. Con ella se calcula un índice de calor mensual, según la fórmula:

i= (t/5)1,514 y se halla el valor del índice de calor anual, I:

I= ∑i siendo ∑i la suma de los doce índices mensuales del año considerado. Para meses teóricos de 30 días, con 12 horas diarias de sol, formula la siguiente expresión:

ε= 16(10t/I)a ε= evapotranspiración potencial media en mm/día t= temperatura media diaria del mes en °C I= índice de calor anual a= 675·10-9·I3-771·10-7·I2+1972·10-5·I+0,49239 Finalmente tiene en cuenta la duración real del mes y el número máximo de horas de sol, según la latitud del lugar, y llega a la expresión:

ETP= K·ε donde: ETP= evapotranspiración potencial en mm/mes K= N= número máximo de horas de sol, según la latitud d= número de días del mes ε= valor obtenido con la fórmula

Fórmula de Penman