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UNIDAD IV.
EVAPORACIÓN Y USOCONSUNTIVOHIDROLOGÍA SUPERFICIAL
Presentan:
EQUIPO 1: “LAS LEONAS”
C. Becerril Martínez Adalert! Mari!
C. S"nc#ez $ern"ndez Uriel de %es&s
C. Cr'z Martínez La'ra C!ns'el!
C. Le!nila
CATEDRÁTICO: DR. ESPINOZA NÁJERA CARLOS16:00 – 17:00 HRS.
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IN(ICEIN)*O(UCCI+N..........................................................................................................
,.1 E-APO*ACI+N / E-O)*ANSPI*ACI+N................................................................
,.0 ME(ICI+N (E LA E-APO*ACI+N............................................................................/
,.0.1 )an'es de e2a3!raci4n.........................................................................................
,.0.0 Lisi5etr!s.............................................................................................................6
,.0.6 Balance $ídric!.....................................................................................................7
,.0., Balance Ener78tic!................................................................................................7
,.6 USO CONSUN)I-O.................................................................................................
,.6.1 act!res 'e a9ectan el 's! c!ns'nti2!....................................................................
,.6.0 (eter5inaci4n del 's!............................................................................................2
BIBLIO*A;A...........................................................................................................11
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IN)*O(UCCI+NEn 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 talescomo presas, abastecimiento de agua y alcantarillado.
,.1 E-APO*ACI+N / E-O)*ANSPI*ACI+N
DESCRIPCIÓN DEL FENÓMENO:
Del latín evaporatĭo, la evaporación es la acción y efecto de evaporar o evaporarse.
Este verbo, por su parte, hace referencia a la conversión de un líquido en vapor.
F#*$3, 1. E4,5%3,'#)
El concepto puede nombrar al proceso físico en sí mismo (una sustancia se separa de
otra en su punto de ebullición) o al paso del estado líquido al gaseoso. La sustancia en estado
líquido adquiere la energía necesaria para vencer la tensión superficial: cuando toda la masaalcanza el punto de ebullición, comienza el proceso de evaporación.
La evaporación es una variable hidrológica que determina los niveles de una cuenca
hidrográfica. La energía intensifica el movimiento de las moléculas y las partículas comienzan
a escaparse en forma de vapor.
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Una parte de lluvia queda en los vegetales, interceptada por las hojas o troncos,
desde donde hay evaporación. Otra parte llega al suelo y lo moja, así habrá también
evaporación desde el suelo húmedo, con variaciones del grado de humedad; una vez saturado
el suelo, el agua corre por la superficie, aunque no por cauces, y también desde ésta se
produce evaporación. Por último, una parte alcanza los cauces y entonces se tendrá
evaporación desde superficies líquidas continuas, es decir, mares, lagos y ríos. Por eso se
puede decir que todo tipo de agua en la superficie terrestre está expuesta a la evaporación.
Considerando la evaporación desde una superficie de agua (lagos, ríos, etc.) como la
forma más simple del proceso, éste puede esquematizarse así: 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. Además, es necesario que el medio que
envuelve la superficie evaporante tenga capacidad para admitir el vapor de agua. Esto último
se conoce como poder evaporante de la atmósfera.
Hay otra forma especial de evaporación, la que se produce a partir de la nieve y de los
hielos, el paso no es del estado líquido al gaseoso, sino del sólido al gaseoso; este fenómeno
se conoce como sublimación o volatilización.
Todos estos lugares donde se acumula el agua dan lugar al fenómeno físico de la
evaporación, pero también existen otros que hay que estudiar, las plantas que toman el aguadel suelo por medio de sus raíces y a través de su ciclo biológico la regresan a la atmósfera
por medio de la transpiración.
La transpiración es el proceso físico-biológico por el cual el agua cambia de estado
líquido a gaseoso a través del metabolismo de las plantas y pasa a la atmósfera.
Esencialmente es el mismo proceso físico que la evaporación, excepto que la superficie desde
la cual se escapan las moléculas del líquido no es de agua libre sino que es la superficie de
las hojas.
Éstas están compuestas por finas capas de células (mesodermo) y poseen unadelgada epidermis de una célula de espesor, la cual posee numerosas estomas. El espacio
intercelular en el mesodermo contiene grandes espacios de aire entre cada estoma. La
humedad entre los espacios intercelulares se vaporiza y escapa de la hoja a través de estos
estomas. El número de estomas por unidad de superficie varía dependiendo de la especie
vegetal y las condiciones ambientales.
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F#*$3,
La evapotranspiración es la combinación de los fenómenos de evaporación desde la
superficie del suelo y la transpiración de la vegetación. La dificultad de la medición en forma
separada de ambos fenómenos (el contenido de humedad del suelo y el desarrollo vegetal de
la planta) obliga a introducir el concepto de evapotranspiración como pérdida conjunta de un
sistema determinado.
La cantidad de agua que realmente vuelve a la atmósfera por evaporación y
transpiración se conoce con el nombre de evapotranspiración real. Ésta es la suma de las
cantidades de vapor de agua evaporadas por el suelo y transpiradas por las plantas durante
un período determinado, bajo las condiciones meteorológicas y de humedad de sueloexistentes.
El principal factor que determina la evapotranspiración real es la humedad del suelo, el
cual puede retener agua conforme con la capacidad de retención específica de cada tipo de
terreno. La humedad del suelo es generalmente alimentada por la infiltración, y constituye una
reserva de agua a ser consumida por la evaporación del suelo y las plantas.
La evaporación y la transpiración son un proceso importante en el ciclo del agua.
Cuando el sol calienta la superficie de una masa de agua, el líquido se evapora y se
transforma en una nube. Al producirse las precipitaciones (rocío, lluvia, nieve), el agua vuelve
a la cuenca y se completa el ciclo. Existen, por supuesto, otras condiciones atmosféricas que
inciden en este tipo de procesos, como la presencia de viento.
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,.0 ME(ICI+N (E LA E-APO*ACI+N
La evaporación natural puede ser medida como la pérdida de agua desde la superficie
o como la ganancia de vapor de agua por la atmósfera. Las mediciones en la fase líquida
asumen o crean un sistema cerrado, como un tanque de evaporación o un lisímetro, y deduce
la evaporación como la pérdida neta de agua desde el sistema cerrado en un tiempo dado. La
medida en la fase de vapor muy comúnmente asume que la atmósfera es un sistema abierto, y
determina la evaporación como una integración del coeficiente de flujo de vapor de agua (o
equivalente al calor latente) en el sistema abierto a través de la frontera turbulenta, en la capa
cercana a la superficie de la tierra.
La medición de la evaporación de extensiones libres de agua o de superficies
terrestres, así como de la transpiración de la vegetación, es de gran importancia para los
estudios hidrológicos. La evaporación y la evapotranspiración son también elementos
importantes en cualquier estudio del balance hídrico.En la actualidad es difícil medir directamente la evaporación o la evapotranspiración de
grandes superficies; sin embargo, existen diferentes métodos indirectos que dan resultados
aceptables. En los embalses existentes, las parcelas y las cuencas pequeñas, las
estimaciones pueden realizarse basándose en el balance hídrico, en el balance energético y
en métodos aerodinámicos.
,.0.1 )an'es de e2a3!raci4n
Por su aparente simplicidad, los tanques de evaporación son los instrumentos másutilizados para estimar la evaporación potencial. Existen numerosos modelos de tanques de
evaporación: unos son cuadrados y otros circulares; unos están instalados por encima del
nivel del suelo, y otros están enterrados de forma que el nivel de agua coincida
aproximadamente con la del terreno.
Los tanques enterrados tienden a eliminar los efectos perjudiciales de los límites, como la
radiación sobre las paredes laterales y el intercambio de calor entre la atmósfera y el tanque,
pero presentan dificultades para la observación, captan fácilmente basura, son difíciles de
instalar, limpiar y reparar; además, las fugas no se detectan con facilidad y la vegetación que
circunda al tanque puede tener ciertos efectos nocivos, y más aún, puede existir unintercambio apreciable de calor entre el tanque y el suelo.
La evaporación en un tanque flotante en un embalse o lago es más aproximada a la
evaporación del vaso, que la de los evaporímetros instalados en su orilla. Sin embargo, se
tienen dificultades para efectuar las mediciones, las salpicaduras distorsionan los cálculos y en
general los costos de instalación y mantenimiento son elevados.
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Entre los variados tipos de tanques de evaporación utilizados, la Organización
Meteorológica Mundial (OMM), recomienda el tanque tipo A de los Estados Unidos como
instrumento de referencia. Este es un tanque circular de 121 centímetros de diámetro y 25.4
centímetros de altura, montado sobre un enrejado de madera de forma que su base está 5 ó
10 centímetros encima del suelo, permitiendo la circulación del aire por debajo.Está construido de fierro galvanizado y es llenado hasta 5.1 centímetros bajo su borde.
Las mediciones se realizan apoyando en un tubo de nivelado un tornillo micrométrico cuya
punta se enrasa con el nivel del agua.
i7'ra 6
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 períodoconsiderado. El volumen de evaporación entre dos observaciones del nivel del agua en el
tanque se estima mediante la fórmula:
E=P ± D∆
Donde P es la altura de precipitación entre las dos mediciones y D la altura del agua∆
añadida (+) o sustraída (-) del tanque.
,.0.0 Lisi5etr!s
La evapotranspiración se puede estimar por medio de lisímetros, mediante métodos de
balance hídrico o balance térmico, con ayuda del método de difusión turbulenta o mediante
fórmulas empíricas basadas en datos meteorológicos observados. El uso de evaporímetros y
lisímetros permite una medición directa de la evapotranspiración de superficies de terreno
diferentes y la evaporación del suelo situado entre espacios cultivados. Estos instrumentos
han demostrado ser suficientemente sencillos y exactos, siempre que satisfagan todos los
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requisitos concernientes a su instalación y técnicas de observación. La transpiración de
la vegetación se estima como la diferencia entre los valores de evapotranspiración y de
evaporación del terreno medidos al mismo tiempo.
i7'ra ,
,.0.6 Balance $ídric!
El método del balance hídrico puede utilizarse 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 evapotranspiración anual de una cuenca para un año hídrico puede ser estimada como
la diferencia entre la precipitación y el escurrimiento, si se puede establecer por estudios
geohidrológicos que la infiltración profunda es relativamente insignificante. Las fechas elegidas
para el comienzo y final del año hídrico deben coincidir 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 debe 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 delagua. 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.
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,.0., Balance Ener78tic!
El método de balance energético puede aplicarse a la estimación de la evapotranspiración
cuando la diferencia entre el balance de radiación y el flujo de calor en el suelo es importante y
excede los errores de medición. La evapotranspiración real es la cantidad de agua, expresada
en mm/d, que es efectivamente evaporada desde la superficie del suelo y transpirada por la
cubierta vegetal.
,.6 USO CONSUN)I-O
Es el uso del agua que no se devuelve en forma inmediata al ciclo del agua. Por ejemplo,
el riego es un uso consuntivo, mientras que la generación de energía eléctrica mediante el
turbinado del agua de un río, si la descarga es en el mismo río no es un uso consuntivo.
En agricultura, el uso consuntivo es el agua que se evapora del suelo, el agua que
transpiran las plantas y el agua que constituye el tejido de las plantas. Es la cantidad de agua
que debe aplicarse a un cultivo para que económicamente sea rentable, se expresa en
mm/día.
,.6.1 act!res 'e a9ectan el 's! c!ns'nti2! Los principales factores que influyen en el valor del uso consuntivo son:
El clima: Temperatura, humedad relativa, vientos, latitud, luminosidad y precipitación.
Los cultivos: Superficie, variedad, ciclo vegetativo y hábitos radiculares.
Agua: Calidad y disponibilidad practica de riego.
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i7'ra <
i7'ra =. act!res 'e a9ectan el 's! c!ns'nti2!
,.6.0 (eter5inaci4n del 's!
Uso doméstico
El uso para abastecimiento público incluye la totalidad del agua entregada a través de
las redes de agua potable, las cuales abastecen a los usuarios domésticos, así como a las
diversas industrias y servicios conectados a dichas redes.
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Figura 7. Uso en la generación de energía térmica
El porcentaje que representa el agua utilizada para usos consuntivos respecto al agua
renovable es un indicador del grado de presión que se ejerce sobre el recurso hídrico en un
país, cuenca o región. Se considera que si el porcentaje es mayor al 40% se ejerce una fuerte
presión sobre el recurso.
BIBLIO*A;A
http://www.conagua.gob.mx/CONAGUA07/Contenido/Documentos/Capitulo_3.pdf
http://www.fertitec.com/PDF/Clasificacion%20y%20Uso%20de%20las%20Aguas%
20de%20Riego.pdf
Evaluación de los recursos hídricos, Elaboración del balance hídrico integrado por
cuencas hidrográficas,programa hidrológico internacional de la UNESCO para Américalatina y el caribe. DOCUMENTO TECNICO DEL PHI – LAC Nº 4.
Demanda de agua por parte de los cultivos, Oscar Reckmann A, M. Sc. INIA La
Platina.
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