Ingeniera Laura Natalia Garavito Rincón Universidad Santo Tomas
Procesos en el cual, el agua liquida liquida pasa al estado de vapor en condiciones naturales.
Adición de Agua para irrigación
Importancia
Perdida de Agua
Corrientes, Canales, Embalses
Agronomía
Perdidas Perdidas de agua en la superficie
Hidrología
Cultivos
Temperatura de la superficie Temperatura y Humedad del Aire Factores que Influyen
Viento
Radiación Solar Energía cinética
Varia Presión Vapor Gradiente de Concentración de Vapor
Movimiento turbulento
Presión Atmosférica
Superficie Evaporante
Área Superficies limitantes Salinidad Humedad y propiedades físicas suelos.
Evaporación Potencial
Máxima Perdida de Agua hacia la atmosfera.
Tanques de evaporación
Medición Evaporación
Tienen como principio común la medida del agua perdida por evaporación de un depósito de regulares dimensiones.
Evaporímetros de balanza Pequeño depósito de 250 cm2 de sección y 35 mm de profundidad, lleno de agua e instalado sobre una balanza de tipo pesa-cartas, en la que se hacen lecturas sucesivas para medir la
Porcelanas porosas Presentan al aire una esfera (Livingston) o un disco (Bellani) de porcelana porosa, en contacto con un depósito de agua que las alimenta ayudado por la presión atmosférica..
Medición Evaporación
Superficies de papel húmedo Se basa en la idea de humedecer permanentemente un papel expuesto al aire.
Estanques lisimétricos y lisímetros Parcelas experimentales
Balance de Energía
Métodos de Calculo
Aerodinámico
Combinado
Radiación Neta Campo de Flujo de Calor Sensible y del suelo Calor latente Densidad del H2O Humedad Relativa Presión Aire Velocidad Viento Altura Sobre Superficie del H2O Altura Rugosidad Densidad Agua Presión de vapor e y es.
Balance de Energía
=-dmv/dt
Tasa de masa evaporada
Flujo de calor sensible Hs
Rn
.
mv
Fase líquida
-m v=
w d + w V dA t c.v. c.s.
a
Hs
nulo h
A(dh/dt) w
v = w AE m E=-dh/dt : tasa de evaporación
w
Area A G: flujo de calor hacia suelo
Balance de Energía
Si no se consideran variaciones temporales de la temperatura en el interior del fluido, la única variación de calor almacenado en el volumen de control corresponde a la variación de energía interna del agua evaporada= lv dmv/dt l v = 2,501*106 - 2370*T
(Joule/Kg) temperatura en ºC
Rn - H s - G = l v
Balance de Energía
E= Evaporación mm/dia Rn= Radiación Neta W/m² l v= Calor latente J/Kg ρw=Densidad del Agua Hs= Campo de flujo de calor sensible G= Campo de suelo de Calor del Suelo
Aerodinamico
E= Evaporación
Z 2= Altura Por Encima Superficie
u2= Velocidad del Viento
es= Presión de Vapor Saturado
ρa=Densidad del Aire
e= Presión de Vapor
K= Constante de Von Karman
P= Presión del Aire
(0,4)
Zo= Rugosidad Suelo
Aerodinámico R n
z
z z
Flujo de Aire
Evaporación E
v
flujo de vapor dmv/dt que asciende por convección y que pasa a través de plano a cota z
T
qv
Coef. difusión turbulenta de masa
v = - a K w m
dqv dz
Combinado
E= Evaporación (mm/dia)
es= Presión de Vapor Saturado
Er= Evaporación M. Balance
Cp= Calor especifico a P cte 1005
Energía
J/Kg °K
Ea= Evaporación M. Aerodinámico
P= Presión
γc=Cte Psicrométrica (Pa/°C)
Lv= Calor Latente J/Kg
Δ= Gradiente de presión saturación
Kn= Difusividad Vapor
(Pa/°C)
Kh= Difusividad Calor
T= Temperatura (°C)
Kh/ Kn= 1
Calcular la tasa de evaporación, por método combinado, desde una superficie de agua abierta sujeta a una radiación neta de 200 W/m2 , una temperatura de 25°C, una humedad relativa del 40% y una velocidad de viento de 3 m/s, todas registradas a una altura de 2 m, y a una presión atmosférica de 101.3 Kpa, densidad de 997 Kg/m³, uponga una altura de Rugosidad de Zo =0,0 3 cm. Método Balance Hídrico
lv = 2.5 ∗ 10^6 2360 ∗ T lv = 2.5 ∗ 10 2360 ∗ 25°C lv = 2.44 ∗ 10 / =
=
= 8.22 ∗ 10−
200 /² 2.44 ∗ 10 997/³
∗60∗60∗24 ∗1000
= 8.22 ∗ 10− /
= 7,11
Método Aerodinámico
0.622 ∗ ∗ B = 2 ∗
∗
e = 611 ∗ = ∗
∗. .
e = 611 ∗
= 4,45 10−
∗60∗60∗24 ∗1000
∗. .
B = 4,45 10−
∗ (3217.78 Pa 1287.12 Pa)
= 7,57
= 3217.78 Pa
= 1287.12 Pa
= 0,4 ∗ 3217.78 Pa
= ∗ ( ) = 8,76 ∗ 10−
0.622 ∗ 3 ∗ 1.19 ∗ 0,4 B = 2 101300 997 ∗ 0,0003
Método Combinado
E =
∆ ∆ ∆
4098 ∗ ∆= 237.3 4098 ∗ 1287.12 Pa ∆= 237.3 25 ° ∆= 188.64 Pa
E =
188.64 °
Pa
°
E =
∆ ∆ ∆
=
∗ ℎ ∗ 0,622 ∗ ∗ J
=
1005 ° ∗ 1 ∗ 101300 0,622 ∗ 2.44 ∗ 10 /
= 67.05
Pa
°
Pa
67.05 °
7,11 7,57 Pa Pa 188.64 Pa 67.05 Pa 188.64 ° 67.05 ° ° °
= 7,22
Fórmula de Meyers
E C e s e R * 1 0.06W E= Evaporación (mm/mes) C= Coeficiente Empírico 15 = para tanques de evaporación o charcas poco profundas. 11 =para depósitos y lagos profundos. e S : tensión de vapor saturante correspondiente a la temperatura media mensual del aire en mmHg. e R: vapor medio mensual de la tensión efectiva del vapor de agua en el aire en mmHg. W: Velocidad media del viento a 8 m de la superficie en Km/hora
Fórmula de Meyers - Ejemplo Estime la evaporación media para el mes de Abril, si se tiene la siguiente información: Temperatura media mensual =26.9 °C; Velocidad del Viento a 8 metros sobre la superficie del agua =13,68 km/hora, Insolación =80 %, Número de días de lluvia =26, Humedad Relativa =88%, Coeficiente de reflexión = 30%
e = 611 ∗
,∗. .+,
=
3546 1 mca ∗ ∗ 73,6 mmHg = 26.61 9806 1
= ∗ = 0,88 ∗ 26.61 = 23.42 E C e s e R * 1 0.06W
= 15 26.61 23.42 ∗ 1 0,06 ∗ 13,68 =87,13 mm/mes
Fórmula de Folse: E: mm/día e S - e R en mmHg W: velocidad del viento en nudos
E 0,319 * eS e R 0,358 * W 0,18
Fórmula de Folse - Ejemplo Estime la evaporación media para el mes de Abril, si se tiene la siguiente información: Temperatura media mensual =26.9 °C; Velocidad del Viento a 8 metros sobre la superficie del agua =13,68 km/hora, Insolación =80 %, Número de días de lluvia =26, Humedad Relativa =88%, Coeficiente de reflexión = 30%
e = 611 ∗
,∗. .+,
3546 1 mca = ∗ ∗ 73,6 mmHg = 26.61 9806 1
= ∗ = 0,88 ∗ 26.61 = 23.42
E 0,319 * eS e R 0,358 * W 0,18 = 0.319 26.61 23.42 0.358 ∗ (7.3866 0.18) =3,59 mm/dia
Fórmula de Rohwer
E 1,465 0,0186 * B * 0,44 0,188W * eS e R E: in/día B: Presión barométrica en inHg W: Velocidad del viento en millas por hora eS-eR : inHg
Fórmula de Rohwer - Ejemplo Estime la evaporación media para el mes de Abril, si se tiene la siguiente información: Temperatura media mensual =26.9 °C; Velocidad del Viento a 8 metros sobre la superficie del agua =13,68 km/hora, Insolación =80 %, Número de días de lluvia =26, Humedad Relativa =88%, Coeficiente de reflexión = 30%, presión atmosférica 101,3 MPa
e = 611 ∗
,∗. .+,
3546 1 mca 73,6 mmHg = ∗ ∗ ∗ 1 inHg = 1.05, 9806 1 25,4 mmHg
= ∗ = 0,88 ∗ 1,05 = 0,92
E 1,465 0,0186 * B * 0,44 0,188W * eS e R E 1, 465 0,0186 * 29.3inHg * 0, 44 0,188 * 8.549 mill / h * 1.05 0.92 inHg
=0,245 in/dia
Fórmula de Lugeon 760 273 T E 0,398 * n * e M * 1 H R * * 273 B e M E: mm/mes n : numero de días de un mes dado e M : tensión de vapor saturante en mmHg H R: humedad relativa media mensual del aire, en forma decimal B: presión atmosférica media mensual en mmHg T: temperatura máxima media mensual
Fórmula de Lugeon - Ejemplo Estime la evaporación media para el mes de Abril, si se tiene la siguiente información: Temperatura media mensual =26.9 °C; Velocidad del Viento a 8 metros sobre la superficie del agua =13,68 km/hora, Insolación =80 %, Número de días de lluvia =26, Humedad Relativa =88%, Coeficiente de reflexión = 30%, presión atmosférica 101,3 Mpa, Temperatura Maxima Media de 32 °C.
e = 611 ∗
,∗. .+,
3546 1 mca = ∗ ∗ 73,6 mmHg = 26.61 9806 1
273 T 760 E 0,398 * n * e M * 1 H R * * 273 B e M = 0,398 ∗ 30 ∗ 26.61 ∗ 1 0,88 ∗
273 32° 760 ∗ 273 759,8 26,61
Fórmula de URSS
E 0.15 n 1 0,072V 2 * eS e R Aplicada en áreas entre los 20 y 200 m²
E: mm/mes e S : presión de vapor saturante en milibares e R: presión efectiva del vapor de agua para la temperatura del agua a 2m sobre la superficie del embalse en milibares V2: Velocidad media del viento en m/s a 2 m sobre la superficie del embalse
Fórmula de Lugeon - Ejemplo Estime la evaporación media para el mes de Abril, si se tiene la siguiente información: Temperatura media mensual =26.9 °C; Velocidad del Viento a 8 metros sobre la superficie del agua =13,68 km/hora, Insolación =80 %, Número de días de lluvia =26, Humedad Relativa =88%, Coeficiente de reflexión = 30%, presión atmosférica 101,3 Mpa, Temperatura Maxima Media de 32 °C.
e = 611 ∗
,∗. .,
= 3546 = 35,46
E 0.15 n 1 0,072V 2 * eS e R = 0,15 ∗ 30 ∗ 1 0,072 ∗ 0,88 ∗ (35,46 milBar 31,204milBar) =20,36 mm/mes
Fórmula de Bigelow E 0,133 *
e R eS
* P * H 0,07W
E: mm/mes e S : presión de vapor saturante, en mmHg e R: presión efectiva del vapor de agua, en mmHg P: Incremento de la presión máxima de vapor con la temperatura, en mmHg W: velocidad del viento en KPH H: humedad relativa
Fórmula de Bigelow E 0,133 *
e R eS
* P * H 0,07W
E: mm/mes e S : presión de vapor saturante, en mmHg e R: presión efectiva del vapor de agua, en mmHg P: Incremento de la presión máxima de vapor con la temperatura, en mmHg W: velocidad del viento en KPH H: humedad relativa
Fórmula de Chistianssen y Guillén
= ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗
=
=
2.12 − 1.75
0,53+ 0,784 S
E : Evaporación Sombra en mm/dia
−0,49 + 0,0621 T
=
=
1,15 + 0,015
H= Humedad Relativa
T= Temperatura Media Mensual en °C
= Velocidad Viento 2 m
=número de días de precipitación
K= Constante 2.957
durante el mes considerado
S= Insolación Media mensual
Fórmula de Chistianssen y Guillén
Transpiración
Transpiración Porciones del agua absorbida por las planta que queda en los tejidos de esta, siendo el excedente absorbido devuelto a la atmósfera en forma de vapor a través de las hojas.
Fisiológicos
Factores que Afectan Ambientales
Numero Estomas Tipos de Estomas Características de la Hoja Temperatura Humedad Atm. Velocidad Viento Insolación Humedad Suelo
Planta
Evapotranspiración Pérdidas de vapor de agua a partir de los suelos, representada por el fenómeno de evaporación directa del suelo y el de la transpiración a partir de la superficie de las hojas de las plantas.
Evapotranspiración Potencial Evapotranspiración que ocurriría si existiese siempre un suministro adecuado de humedad.
Evapotranspiración Real Evaporación del suelo más transpiración de las plantas en condiciones reales, teniendo en cuenta que la cobertura vegetal no siempre es completa y que los niveles de humedad en el suelo son variables.
Evapotranspiración Lisímetros
Medición Evaporación
Depósito que se encuentra enterrado, de paredes verticales, abierto en su parte superior y relleno del terreno que se quiere estudiar hasta una decena de centímetros del borde superior
Evapotranspiración n ó i c a r i p s n a r t o p a v E
Máxima
Mínimo
Balance de radiación es positivo, Máximo el déficit de saturación Frecuentemente viento máximo. Horas de La Noche
Evapotranspiración Fórmula Penman Evaporación de una superficie libre de agua y Evapotranspiración de un suelo cubierto de vegetación. ∆: gradiente de tensión de
∆ . = ∆
saturación en función de la temperatura en mb/ ºC γ : coeficiente psicrométrico. Qn: radiación neta. Ea: término advectivo.
la
Evapotranspiración Fórmula Thornwaite U i 1,6
l 1 N 10T i
12 30 l
a
l
12
i i 1
i
T i ii 5
1, 514
Ui: Uso consuntivo para el mes elegido, en cm. Ti: Temperatura media en el mes elegido, en ºC I: Constante índice de eficiencia de temperatura, suma 12 meses a: Constante l1: Numero de horas reales de sol al día
Evapotranspiración Fórmula BLANEY-CRIDDLE
Et = Kg * F*n
F
n
i 1
f i
f i P i *
T i 17,8
21,8
Et: Evapotranspiración durante el ciclo vegetativo, cm. F: Factor de temperatura y luminosidad Kg: Coeficiente global de desarrollo, varía entre 0,5 y 0,12 Donde n es el número de meses que dura el ciclo vegetativo, Pi: Porcentaje de horas de sol del mes i con respecto al año Ti: temperatura media del mes i, en °C
Evapotranspiración Fórmula Hargreaves
= , ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ = , = , – , ²
: = , ,
: = , ,
: = , , ∗
d: coeficiente mensual duración del
Hn: humedad relativo media
día
mensual
p el porcentaje mensual de horas luz.
U: velocidad del viento en KPH
t: temperatura media mensual en °C
Rs: el porcentaje de brillo solar
Evapotranspiración Fórmula Frere Evaporación de una superficie libre de agua y Evapotranspiración de un suelo cubierto de vegetación.
la
∆ . [. (. . ) (. – . √) . . ] . ( ) (, .) = ∆ ( . ) , Po : Presión atmosférica media a nivel del mar (expresada en mb) P: Presión atmosférica media en mb en función de la altura de la estación. ∆: gradiente de la tensión de saturación del vapor en función de la temperatura en mb por cada °C γ: Coeficiente psicrométrico = 0,00066 vent. forz; 0,0008 para vent natural Ra: Radiación neta expresada en mm de agua evaporable 1mm/ 59 cal ea: Tensión de saturación del vapor en mb
Evapotranspiración Fórmula Frere U: Velocidad media del viento a 2 metros de altura expresada en km/h. n : horas de insolación N: horas de insolación extraterrestre
∆ . [. (. . ) (. – . √) . . ] . ( ) (, .) = ∆ ( . ) ,
