2016 EVAPORACIÓN
Autor: Darwin Aguilera C.I: 15.045.264 Diana Torre C.I: 25.512.500 Marglys Sarabia C.I: 20.782.368 14/07/2016
ÍNDICE pág. INTRODUCCIÓN DESARROLLO Evaporación........................................................................................................................................04 Métodos de estimación de la evaporación..........................................................................................07 Transpiración......................................................................................................................................14 Tanques de Evaporación.....................................................................................................................19 Balance Hídrico..................................................................................................................................20 Medición de la Evaporación...............................................................................................................28 CONCLUSIÓN BIBLIOGRAFÍA
INTRODUCCIÓN
La evapotranspiración es la combinación de la evaporación desde la superficie de suelo y la transpiración de la vegetación. Los mismos factores que dominan la evaporación desde una superficie de agua abierta también dominan la evapotranspiración, los cuales son: el suministro de energía y el transporte de vapor. Además, el suministro de humedad a la superficie de Evaporación es un tercer factor que se debe tener en cuenta. A medida que el suelo se seca, la tasa de evapotranspiración cae por debajo del nivel que generalmente mantiene en un suelo bien humedecido. Los cálculos de las tasas de evapotranspiración se efectúan utilizando los mismos métodos descritos para la evaporación en superficies de agua abierta, con ajustes que tienen en cuenta las condiciones de vegetación y de suelo (Van Bavel, 1996; Monteith, 1980). Con respecto a la evaporación fisiológica o transpiración, es el resultado del proceso físico y biológico por el cual el agua cambia del estado líquido al gaseoso, a través del metabolismo de la planta y pasa a la atmósfera. Veihmeyer considera dos tipos de procesos de transpiración, el primero se realiza por medio de las estomas de las hojas y el segundo desde las membranas húmedas, a través de la cutícula. Además se debe de incluir en el concepto de transpiración el agua empleada en los procesos de incorporación de tejido vegetal.
DESARROLLO
La
EVAPORACIÓN.
cantidad
de
evaporación
depende
fundamentalmente de la radiación solar Se entiende por evaporación el proceso en virtud del cual el agua pasa del estado líquido o sólido al estado gaseoso mediante la transferencia de energía calórica. (Guía de Prácticas Hidrológicas, 2008).
(disponibilidad
de
energía)
y
de
la
capacidad de la atmósfera de recibir humedad
(poder
evaporan
te
de
la
atmósfera). También están presentes otros factores como la temperatura del aire, la
Se produce una circulación que va de los
humedad, la presión atmosférica, el viento,
cuerpos de agua hacia la atmósfera. A
la profundidad de la masa de agua y la
mayor evaporación la atmósfera estará
salinidad.
más húmeda llegando más rápido a un estado de saturación, lo que eleva la probabilidad de precipitaciones. En climas cálidos, la pérdida de agua por evaporación en
ríos,
canales
y
equipos
de
almacenamiento de agua a cielo abierto (lagos, lagunas, embalses) es de vital importancia, ya que la evaporación detrae una proporción considerable del suministro total
de
agua.
El
agua
perdida
por
evaporación desaparece completamente del suministro aprovechable.
No es lo mismo la evaporación desde superficies
libres
de
agua
que
la
evapotranspiración. La evapotranspiración es el vapor de agua producido en una cuenca fluvial por efecto del crecimiento de su flora. La evapotranspiración es el efecto combinado de la evaporación proveniente del
suelo
y
la
transpiración.
Y
la
transpiración es el proceso fisiológico natural de las plantas, consistente en que el agua almacenada en los suelos en forma de humedad es captada por las raíces, recorre la estructura de las plantas y se evapora por medio de unas células foliares llamadas estomas. La transpiración es insignificante cuando la planta ha dejado de crecer; por lo tanto, la evapotranspiración solo se considera cuando las plantas están creciendo. En esta Unidad se hará hincapié en el
Evaporación
estudio de la evaporación desde superficies
libres de agua como ríos, arroyos, canales,
Las pérdidas de evaporación en una
lagos, lagunas y embalses; los cuales
superficie de agua completamente libre
presentan grandes superficies expuestas a
están, esencialmente, en función de la
evaporación y son, por ello, un factor
velocidad y del déficit de saturación del aire
importante de pérdida de agua.
que sopla sobre la superficie del agua, y de la temperatura de ésta. Para mantener en
Procesos
niveles
Las moléculas de agua en ríos, arroyos, canales, lagos, lagunas y embalses están en continuo movimiento. Las que llegan a la superficie del líquido aumentan su temperatura por efecto de la radiación solar, y en consecuencia su velocidad. Crece su energía cinética hasta que algunas moléculas logran liberarse de la atracción de las moléculas adyacentes y atraviesan
la
interfase
líquido
-
gas
convirtiéndose en vapor. La capa de aire inmediatamente por encima de la superficie se satura de humedad
y
evaporación
simultáneamente se
desarrolla
el
a
la
proceso
inverso por el cual las moléculas se
mínimos
las
pérdidas
de
evaporación puede recurrirse a: a) reducir al mínimo posible la exposición de la superficie del agua. En particular, ello implica que tanto las corrientes fluviales como
los
embalses
deberían
ser
preferentemente profundos y no extensos; b) cubrir la superficie del agua; c) controlar el crecimiento de la flora y fauna acuáticas; d) crear extensiones forestadas en torno a los embalses que interpongan una barrera contra el viento. Sin embargo, este método solo ha sido útil en condiciones restringidas en estanques de pequeño tamaño;
condensan y vuelven al estado líquido. El
e) almacenar agua bajo el terreno en lugar
carácter distintivo del proceso lo establece
de crear un embalse superficial. Para ello
la diferencia entre la cantidad de moléculas
habrá que solventar problemas de orden
que abandonan el líquido y la cantidad de
físico y jurí- dico con el fin de evitar que el
moléculas que vuelven a él. Si esta
agua
diferencia
terceros;
es
positiva
se
produce
evaporación, si es negativa se produce condensación. Reducción de la evaporación En superficies libres
almacenada
sea
extraída
por
f) hacer un uso creciente de aguas subterráneas; g) adoptar una utilización integrada de los embalses; y
h) aplicar un tratamiento de retardadores
contrarrestar las sequías ni a mejorar la
químicos de la evaporación del agua.
productividad. Varios experimentos han
De estos métodos, los siete primeros son directos y fácilmente comprensibles. Sin embargo, el último precisa de ciertas explicaciones. El método consiste en dejar gotear un fluido sobre la superficie del agua para crear una película monomolecular. La película,
sin
embargo,
puede
resultar
dañada por el viento o el polvo, y es demasiado
rígida
para
admitir
reparaciones.
evidenciado también que el método de la cama pulverulenta no solo reduce la cantidad de agua del suelo, sino que induce una pérdida de humedad mayor que en los suelos libres y no alterados. Se ha evidenciado también, mediante pruebas en tanques
y
sobre
terreno,
que
la
aplicación intensiva de este método a intervalos semanales no conseguía retener la humedad del suelo, aunque la capa superficial,
En la superficie del suelo
el
al
secarse
rápidamente,
impedía que las pérdidas de humedad
Existen varios métodos que permiten controlar las pérdidas por evaporación en
siguieran
Desde
estas
primeras investigaciones, se han publicado los
suelos (Chow, 1964):
aumentando.
resultados
de
muchas
otras.
El
problema ha sido estudiado en numerosas a) cama de suelo pulverulenta: se trata de
estaciones agrícolas experimentales, con
una práctica secular de cultivo de los
conclusiones similares a las aquí indicadas.
suelos,
Diversos
que
esponja
éstos
sobre
la
experimentos
han
indicado
superficie. Está basada en la teoría de que
también que esta técnica puede reducir la
el esponjamiento de la capa superficial
pérdida de humedad solo cuando el nivel
permitirá un rápido secado y reducirá el
freático, provisional o permanente, puede
contacto entre las partículas del suelo. Un
ascender por capilaridad a la superficie;
secado
rápido
producirá
una
capa
pulverulenta que suprimirá la evaporación. Al disminuir los puntos de contacto entre las partículas del suelo, disminuirá también el
ascenso
por
capilaridad.
Se
ha
evidenciado que los cultivos de arado únicamente serían necesarios para eliminar las malas hierbas y para que el suelo pueda seguir absorbiendo agua, y que la roturación en profundidad no ayuda a
b) cama de papel: el recubrimiento de los suelos
con
papel
para
reducir
la
evaporación fue un método ampliamente utilizado a finales de los años veinte, pero que está actualmente en desuso, ya que se ha evidenciado que sus efectos se limitan a una pequeña superficie del suelo, a causa de la condensación del agua bajo el papel;
c)
alteración
química:
realizados
a
cincuenta
indicaron
experimentos
comienzos
de
que
los
la
años
alteración
V1 A1 = V2 A2 Siendo:
química de las características de humedad
Vi= la velocidad del fluido en la sección de
del suelo podría reducir la evaporación. La
área Ai.
incorporación
de
polielectrolitos
a
los
suelos reduce la tasa de evaporación e incrementa la cantidad de agua disponible para las plantas; y d) cama de gravilla: en China se utiliza este método para controlar parcialmente la evaporación en ciertas áreas secas.
Ecuación de Continuidad
MÉTODOS DE ESTIMACIÓN DE LA EVAPORACIÓN Para estimar la evaporación desde
Métodos indirectos
superficies libres de agua existen métodos directos
(experimentales)
indirectos
(teóricos)
y
métodos
basados
en
la
aplicación de la ecuación de continuidad, como son el Balance Hídrico y el Balance de Energía. La evaporación también puede estimarse
aplicando
semiempíricas,
sobre
fórmulas
todo
usando
la
Debido a los problemas que plantean las mediciones directas de la evaporación en lagos
y
embalses,
frecuentemente basados
en
se
métodos el
utilizan indirectos
balance
hídrico
y
energético, métodos de tipo aerodinámico, o combinaciones de ambos
fórmula de Penman.
Radiación solar
Ecuación de continuidad
La radiación solar total incidente (de onda
En una tubería, en dos secciones de áreas
diferentes,
como
el
flujo
es
estacionario la masa de agua que pasa por ambas
secciones
es
la
misma.
La
expresión matemática de la ecuación de continuidad es:
corta) se medirá en un emplazamiento cercano
al
piranómetro, registrados
embalse y de
los
mediante
resultados
manera
un serán
continua.
La
radiación entrante de onda corta sobre una
superficie horizontal se mide con un
suficiente, sería de desear un registro
piranómetro
continuo,
especialmente
para
las
mediciones de humedad.
Radiación de onda larga La radiación de onda larga se mide
Temperatura de la superficie del agua
indirectamente mediante radiómetros de
Para medir la temperatura del agua se
placa. La radiación de onda larga se
utilizan varios tipos de termómetros, como
calcula en términos de la diferencia entre la
los de mercurio en vidrio o de mercurio en
radiación total recibida del sol y del cielo,
acero (incluidos los de máxima y mínima y
tal como es observada por el radiómetro; la
los de inversión), de resistencia de platino o
radiación solar se mide mediante un
termistor con circuito electrónico y medidor
piranómetro
o
instalado
en
el
mismo
registrador,
emplazamiento. Otro tipo de instrumento, el
termopar
pirradiómetro
registrador
de
valor
neto,
mide
la
diferencia entre la radiación total (de onda corta
y
de
onda
larga)
entrante
y
con
los
termómetros
voltímetro,
con
de
o
sin
Humedad o presión de vapor del aire Las mediciones de humedad se efectúan
(descendente) y saliente (ascendente).
en el mismo lugar que las de temperatura
Temperatura del aire
del aire. Para registrar los valores de
La temperatura del aire se medirá a 2 m de
observación,
altura sobre la superficie del agua, en las
adecuados son psicrómetros provistos de
proximidades del centro del embalse. En
un
embalses
la
termómetros de termopar descritos en la
temperatura del aire podría no alterarse
sección precedente sobre la temperatura
apreciablemente a su paso a través de la
del aire, juntamente con un termó- metro de
superficie del agua, en cuyo caso podrán
termopar
efectuarse mediciones satisfactorias en un
temperaturas
emplazamiento situado en la orilla, viento
proporcionarán
arriba.
adecuados.
de
Aunque
pequeño
la
tamaño,
observación
de
la
temperatura del aire a intervalos de 1, 4 o 6 horas podría ser suficiente, sería de desear
los
termómetro
instrumentos
de
termopar.
adicional de
más
que bulbo
unos
Los
registre húmedo, resultados
Viento
un registro continuo, especialmente para
La velocidad del viento se medirá en las
las mediciones de humedad. Aunque la
proximidades
observación de la temperatura del aire a
embalse, a una altura de 2 m por encima
intervalos de 1, 4 o 6 horas podría ser
de la superficie del agua. En la práctica, se
del
centro
del
lago
o
utiliza una balsa anclada, sobre la que se
mayor en las colisiones neutrónicas con
instalan los instrumentos.
átomos de bajo peso atómico, y es proporcional al número de tales átomos
Métodos cuantitativos
presentes en el suelo. El efecto de las
a) Método gravimétrico (secado en horno y
colisiones
pesado): El método gravimétrico es uno de
neutrones rápidos. El hidrógeno, que es el
los métodos directos utilizados para medir
elemento principal de bajo peso atómico
la humedad del suelo. Consiste en tomar
presente en el suelo, constituye una parte
una muestra del suelo (por lo general, 60
considerable de las moléculas de agua del
cm3), pesar ésta antes y después de su
suelo.
secado,
y
humedad.
calcular La
su
muestra
contenido del
suelo
de se
considera seca cuando su peso permanece constante a 105 °C. Para la aplicación de este método se han desarrollado y utilizado muy
diferentes
tipos
de
equipos
de
muestra, así como hornos de secado y balanzas
especiales.
El
método
gravimétrico constituye la técnica más exacta
para
medir
el
contenido
de
humedad del suelo, y se utiliza como norma para calibrar los equipos utilizados en otros métodos
es
la
ralentización
de
los
c) Métodos dieléctricos [HOMS C60]: Los métodos
basados
en
la
constante
dieléctrica permiten medir la capacidad de un material no conductor (suelo) para transmitir
ondas
o
impulsos
electromagnéticos de alta frecuencia. Los valores obtenidos se correlacionan con el contenido de humedad del suelo mediante calibración. Este tipo de instrumentos está basado en la propiedad de que los suelos secos presentan valores dieléctricos de entre 2 y 5, y el agua, de 80, cuando las mediciones se efectúan a entre 30 MHz y 1
b) Método de dispersión de neutrones: El
GHz. Para medir la constante dieléctrica
método neutrónico permite conocer la
del suelo portador de agua y para estimar
cantidad de agua por unidad de volumen
el contenido de agua volumétrico del suelo
de suelo. El volumen de suelo así medido
se han desarrollado dos tipos de métodos:
presenta forma de ampolla y tiene un radio
a) reflectometría en el dominio del tiempo; y
de 1 a 4 m, a tenor del contenido de
b) reflectometría en el dominio de la
humedad y de la actividad de la fuente.
frecuencia. Ninguno de los dos métodos
Este método está basado en el principio
hace uso de fuentes radiactivas, con lo cual
aplicado para medir la ralentización de los
se reduce el costo de la obtención de
neutrones emitidos hacia el suelo por una
licencias,
fuente de neutrones rápidos (Greacen,
conllevaba
1981). La pérdida de energía es mucho
neutrónicas.
formación la
y
utilización
control de
que
sondas
d) Método basado en el tubo de acceso: En
suficientemente
este método, se introduce en el orificio de
impedir el paso del aire. Para conectar la
acceso un tubo de PVC similar al utilizado
cazoleta del tensiómetro al sensor de
con la sonda neutrónica, conjuntamente
presión se utiliza un tubo de conexión
con los electrodos, y seguidamente se
semirrígido y/o un tubo troncal rígido. El
efectúan
varias
sistema se rellena de agua hasta que ésta
profundidades. Habrá que asegurarse de
está en equilibrio con la humedad del suelo
que las paredes del tubo de acceso se
circundante. A medida que se seca éste, el
ajustan perfectamente al suelo, ya que los
agua
valores obtenidos no serán fiables cuando
incrementando la tensión, o retorna a
la
al
aquélla cuando el suelo es más húmedo,
desplazamiento de la señal a través del
con lo que disminuye la tensión. Estos
suelo. Para conseguir unos valores exactos
cambios de presión o de tensión aparecen
será necesario efectuar una calibración con
indicados en el dispositivo de medición. La
arreglo al contenido de agua volumétrico
instalación
del
distintas profundidades permite calcular un
mediciones
presencia
suelo
de
a
huecos
(especialmente
afecte
en
suelos
arcillosos y otros de elevada densidad total). Si la calibración y la instalación son adecuadas, la exactitud de la sonda podrá ser satisfactoria. Este sistema presenta muchas de las ventajas de la sonda neutrónica, y en particular la posibilidad de efectuar mediciones rápidas en los mismos lugares y a las mismas profundidades a lo largo del tiempo.
de
varios
la
para
cazoleta
tensiómetros
e
a
perfil de humedad del suelo. Los tensiómetros proporcionan datos sobre el potencial hídrico del suelo (componentes de
presión).
Cuando
se
utiliza
un
tensiómetro para determinar la humedad, es necesaria una curva de calibración. La curva de calibración puede formar parte de la curva de retención de humedad del
utilizar datos obtenidos sobre el terreno
a) Método tensiométrico [HOMS C62]: Un tensiómetro está básicamente constituido por una cazoleta porosa, un tubo de conexión y/o el tubo troncal y el sensor de presión. La cazoleta porosa suele estar hecha de un material rígido y poroso, generalmente de cerámica. Los poros de paredes
abandonando
como
suelo, aunque en su lugar se recomienda
Métodos cualitativos
las
va
pequeños
de
la
cazoleta
son
mediante el método gravimétrico (sección 4.5.2.1) y lecturas tensiométricas. Aún así, los datos de humedad serán únicamente aproximados, debido a la histéresis entre las ramas de humidificación y secado de la curva de retención de la humedad del suelo. La utilización de estos dispositivos está limitada a entre 0 y 0,8 baras (de 0 a 8 m
de
altura
piezométrica).
Por
consiguiente, este método será adecuado
erróneas, ya que las sales influyen en la
únicamente en regiones húmedas.
conductividad y resistencia del suelo. Los
b)
Bloques
porosos/bloques
de
resistencia eléctrica [HOMS C60]: Los bloques porosos están constituidos por yeso, una matriz de vidrio/yeso, cerámica, nilón y fibra de vidrio. Se introducen en el suelo
a
la
profundidad
de
medición
deseada. Al cabo de un tiempo, los bloques entran en equilibrio con el contenido de humedad
del
suelo
circundante.
Por
consiguiente, la medición que se efectúe a continuación estará relacionada con la tensión de agua del suelo. En el caso de los bloques de resistencia eléctrica, se
bloques de yeso son los más adecuados para los suelos de textura fina, ya que no suelen ser sensibles por debajo de 1 000 hPa. En la mayoría de suelos arenosos, este valor excedería de los niveles de agua disponible.
Métodos experimentales Usando
tanques de
evaporación,
el
evaporímetro tipo Piché o lisímetros. El método recomendado
para
estimar la
evaporación es el uso de los tanques de evaporación.
insertan dos electrodos en el bloque,
Según la Guía de Prácticas Hidrológicas
dejando un cable que llega hasta la
(2008) de la Organización Meteorológica
superficie. Se mide la resistencia eléctrica
Mundial
entre los electrodos mediante un dispositivo
determinar la evaporación en superficies de
acoplado
agua pueden utilizarse diversos métodos,
al
cable.
Las
lecturas
de
resistencia altas revelan contenidos de agua bajos en el bloque y elevados valores de la tensión del agua del suelo. Los bloques porosos han de ser instalados con las
mismas
precauciones
que
los
tensiómetros, y es importante un contacto adecuado con el suelo. Las operaciones de mantenimiento son escasas, y mucho
(OMM),
Evaporacion_2
para
entre ellos los siguientes: a) balance hídrico; b) balance energético; c) métodos de transferencia de masas; d) métodos combinados; y e) fórmulas empíricas. Cualquiera de estos métodos permite
los
determinar la evaporación. Por lo general,
tensiómetros. Se ha constatado que los
los instrumentos necesarios para aplicar los
bloques de yeso se disgregan en suelos
métodos de balance energético y de
alcalinos y terminan disolviéndose, por lo
transferencia
que han de ser abandonados o sustituidos.
costosos.
menores
que
en
el
caso
de
Los suelos con alto contenido de sales solubles pueden dar lugar a lecturas
de
masas
son
bastante
Son más habituales el método del balance hídrico y la utilización de tanques de evaporación. La utilización de tanques es el método menos costoso, y en muchos
evaporación y la presión de vapor: E = k (es – ea) Método del balance hídrico
casos proporcionará unas estimaciones
La metodología del balance hídrico permite
adecuadas de la evaporación anual. El
estimar la evapotranspiración, ET, en los
método a seleccionar dependerá del grado
casos en que es posible medir o estimar la
de exactitud requerido. A medida que
precipitación, P, la escorrentía fluvial, Q, las
mejore la capacidad para evaluar los
infiltraciones
parámetros del balance hídrico y del
variaciones del almacenamiento, ΔS. La
balance
ecuación correspondiente es:
energético,
mejorarán
las
estimaciones de la evaporación desde
profundas,
Qss,
y
las
ET = P – Q – Qss ± ΔS
superficies libres. La Método de transferencia de masas
evapotranspiración
anual
en
una
cuenca durante un año hidráulico puede
Como su propio nombre indica, el método
estimarse
considerándola
de transferencia de masas está basado en
diferencia
entre
la determinación de la masa del vapor de
escorrentía, siempre que se haya podido
agua transferida de la superficie del agua a
establecer,
la atmósfera. Antes de profundizar en este
hidrogeológicos,
concepto, es conveniente describir la física
profundas son relativamente insignificantes.
del movimiento del aire. Cuando el aire pasa sobre superficies de tierra o agua, la altura ocupada por aquél en la atmósfera inferior puede dividirse en tres capas:
la
igual
a
la
y
la
precipitación
mediante que
las
estudios filtraciones
La fecha escogida para el comienzo y finalización del año hidráulico debería coincidir con la temporada seca, en que la cantidad
de
agua
almacenada
es
relativamente pequeña y las variaciones del
a) una capa laminar próxima la superficie
almacenamiento de un año a otro son
b) una capa turbulenta
desdeñables. Si se desea estimar la
c) una capa externa que influye en forma
evapotranspiración durante un período más
de rozamiento.
breve, por ejemplo, una semana o un mes,
El método de transferencia de masas está basado en la ley aerodinámica de Dalton, que
proporciona
la
relación
entre
la
deberá medirse la cantidad de agua almacenada en el terreno y en el cauce fluvial. Ello solamente será viable en cuencas pequeñas, y durante períodos de tal
brevedad
la
aplicación
de
la
metodología del balance hídrico se limitará
intento de elaborar un modelo manejable
generalmente a parcelas experimentales o
para
a cuencas receptoras de un pequeño
evapotranspiración.
número de acres de extensión. Para
operativos
calcular
la
principalmente de la formulación original de
evapotranspiración anual, la variación del
Penman, que es una combinación de los
almacenamiento suele ser desdeñable, y la
métodos
evapotranspiración
estimarse
energético (Bailey, 1990). Posteriormente,
identificándola a la diferencia entre la
se ha evaluado el modelo de Jackson
precipitación
(Jackson
el
promedio
anual
puede
de
promedio
y
la
escorrentía anual promedio.
la
estimación Estos
modernos
de
otros,
y
la
métodos
se
difusión
y
de
obtienen
de
1977)
balance
mediante
resultados empíricos y teóricos (Seguin y Itier, 1983).
Método del balance energético Este método (OMM, 1966) puede utilizarse
Método aerodinámico
para estimar la evapotranspiración cuando
La estimación de la evapotranspiración
la diferencia entre el balance de radiación y
mediante este método (OMM, 1966) es
el flujo de calor hacia el suelo sea
dificultosa,
apreciable y exceda en magnitud a los
métodos
errores de medición . Este método se utiliza
coeficiente
para estimar la evapotranspiración en
(sección 4.2). Por ello, se utiliza raramente.
períodos no inferiores a 10 días. Para
Se
períodos más breves, la estimación de la
estimaciones
evapotranspiración mediante el método del
evaporación.
balance energético es bastante difícil. En el
evapotranspiración se estima mediante
supuesto de que la ecuación de balance
métodos empíricos, y también mediante el
energético en superficie sea la principal
método de Penman y la fórmula de
condición de contorno que haya que
Thornthwaite. El método de Penman se
satisfacer
utiliza
para
calcular
la
debido fiables
utiliza
en
de
a
la
para
ausencia
de
determinar
el
intercambio
únicamente
para
aproximadas En
algunos
condiciones
turbulento
de
obtener de
países,
la la
humedad
evapotranspiración, existen tres técnicas
suficiente, y la fórmula de Thornthwaite
que permiten resolver la ecuación del
(Thornthwaite y Holzman, 1941) se utiliza
balance de energía. La primera técnica
en regiones cuyas condiciones climáticas
hace uso de métodos semiempíricos, la
son similares a las de la costa atlántica
segunda utiliza métodos analíticos, y la
media de Estados Unidos, en cuyas
tercera está basada en modelos numéricos.
características está basada dicha fórmula.
Los métodos semiempíricos representan un
Teledetección [HOMS D]
por las raíces, recorre la estructura de la
La técnica de teledetección es el medio más
recientemente
introducido
para
estimar las propiedades de la humedad del suelo
en
la
superficie
o
en
sus
proximidades. Esta información puede ser utilizada
para
inferir
los
perfiles
de
humedad del suelo hasta una profundidad de varios metros. La teledetección de la humedad
del
suelo
puede
efectuarse
planta y se evapora a través de unas células foliares denominadas estomas. La cantidad de agua almacenada en una planta representa menos del 1 por ciento de la que pierde durante la estación de crecimiento. Desde un punto de vista hidrológico las plantas son, pues, como dispositivos de bombeo que extraen agua del suelo y la elevan hasta la atmósfera.
mediante datos de las regiones visible, infrarroja
(próxima
y
térmica),
de
microondas y de rayos gamma del espectro (Engman
y
Gurney,
1991;
Schultz
y
Engman, 2000). Sin embargo, las técnicas más prometedoras están basadas en datos de microondas pasivas y activas. Las técnicas visible y cerca del infrarrojo, Transpiración
basadas en la medición de la radiación solar reflejada, no son particularmente viables, ya que hay demasiados elementos
Evapotranspiración (ET)
de ruido que dificultan la interpretación de los datos. Las técnicas de infrarrojo térmico
En condiciones naturales evaporación y
están basadas en la relación entre el ciclo
transpiración
son
de temperatura diurna y la humedad del
interdependientes.
suelo, que dependen del tipo de suelo y
Evapotranspiración se introdujo debido a la
están en gran medida circunscritos a los
dificultad de discriminar evaporación y
suelos desnudos.
transpiración.
El
fenómenos concepto
de
La importancia cuantitativa de este
TRANSPIRACIÓN
proceso es muy grande. Como promedio La transpiración se define como un proceso
global, el 57% de la precipitación anual es
fisioló-
devuelta
gico
natural
de
las
plantas,
a
la
atmósfera
por
consistente en que el agua almacenada en
evapotranspiración alcanzando del 90% y
el suelo en forma de humedad es captada
hasta
del
100%
en
zonas
áridas
y
desiérticas. Las cantidades de agua que
El
término
sólo
es
aplicable
por este proceso vuelven a la atmósfera y
correctamente a una determinada área de
la energía necesaria para ello, alcanzan
terreno cubierta por vegetación. Ante la
cifras realmente notables. En un día cálido,
ausencia de vegetación, sólo se puede
es frecuente que en algunas zonas los
hablar de evaporación.
valores de evapotranspiración oscilen entre 3-4 mm/día, lo que viene a equivaler a 3040 Tm/Ha/día, requiriendo una energía del orden de 18-24M de KCal. La
evapotranspiración
La evapotranspiración (ET) es el proceso por el cual el agua es transferida desde la superficie terrestre hacia la atmósfera. Incluye tanto la evaporación de agua en
tiene
gran
forma sólida como líquida directamente del
importancia, especialmente respecto al
suelo o desde las superficies vegetales
total de agua recibida por una zona, que
vivas o muertas (rocío, escarcha, lluvia
muy frecuentemente, es del orden del 70%
interceptada por la vegetación), como las
de ésta, llegando en algunos lugares al
pérdidas
90%. En la España peninsular, las pérdidas
superficies vegetales, particularmente las
totales por evapotranspiración son unas 3
hojas.
veces superiores a las pérdidas al mar por los ríos.
La
de
agua
a
través
evapotranspiración
de
constituye
las
la
transferencia total de agua desde una
Concepto
superficie vegetada a la atmósfera.
Evapotranspiración es el resultado del
La evapotranspiración depende, entre
proceso por el cual, el agua cambia de
otros, de dos factores muy variables y
estado líquido a gaseoso, y directamente, o
difíciles de medir: el contenido de humedad
a través de las plantas, vuelve a la
de suelo y el desarrollo vegetal de la
atmósfera en forma de vapor.
planta. Por esta razón Thornthwaite (1948) introdujo el término de evapotranspiración potencial
o
pérdidas
por
evapotranspiración, en el doble supuesto de un desarrollo vegetal óptimo y una capacidad de campo permanentemente completa. En
torno
evapotranspiración, Evapotranspiración
al
concepto existen
términos a tener en cuenta:
de
algunos
Uso consuntivo del agua: cantidad de
m3/Ha. La medida siempre se refiere a un
agua consumida en una zona, al satisfacer,
determinado intervalo de tiempo.
total o parcialmente. Para el caso de demanda
agrícola,
los
términos
uso
EVAPOTRANSPIRACIÓN POTENCIAL El término Evapotranspiración Potencial
consuntivo y evapotranspiración pueden
(ETP) fue acuñado por primera vez y de
considerarse como sinónimos. Demanda
riego:
forma independiente por Penman (1948) y
estrechamente relacionada con el concepto
Thornthwaite (1948) en un intento de
de
son
optimizar el contenido en el suelo y en el
equivalente, pues tienen como base de
desarrollo vegetal. Definieron ETP como la
cálculo
entre
tasa máxima de evaporación de una
y
superficie completamente sombreada por
de
agua
evapotranspiración,
la
para
pero
no
diferencia
evapotranspiración
potencial
un cultivo verde, sin limitación en el
evapotranspiración real.
suministro hídrico. Tampoco son sinónimos uso consuntivo agrícola y demanda de agua para riego.
La ETP sería la evaporación que se
Esta debe considerar las pérdidas por
produciría si la humedad del suelo y la
aplicación y conducción del agua además
cobertera
de las necesidades estrictas y aquel debe
condiciones óptimas.
incluir la parte de precipitación que se pierde por evapotranspiración. La
evapotranspiración
componente hidrológico
fundamental y
un
factor
Pero
vegetal
como
la
estuvieran
definición
en
de
ETP
resultaba poco útil, desde el punto de vista es
del
un
balance
clave
en
la
de
su
aplicación,
dando
lugar
a
interpretaciones diversas, se desarrolló a nivel
agronómico
el
concepto
de
interacción entre la superficie terrestre y la
Evapotranspiración de referencia (ETr),
atmósfera.
hace
llegándose a la conclusión que para
necesaria en contextos tan diferentes como
obtener valores razonables de ETP, la
la producción vegetal, la planificación y la
cubierta vegetal debería quedar explícita en
gestión de recursos hídricos o estudios
la definición de ETP.
Su
cuantificación
se
ambientales y ecológicos. Unidades La unidad más usual para expresar las
Se desarrollaron dos definiciones de ETP según el cultivo de referencia: ETP
sobre
gramíneas
(ETo).
pérdidas por evapotranspiración es, el mm
Desarrollada por Doorembos y Pruitt (1977)
de altura de agua, lo que equivale a 10
para la FAO.
ETP
sobre
alfafa.
Desarrollada
por
Jensen et al (1971).
El método más conocido es el de Penman-Monteith (1965) derivado de la
La ETP que da la alfafa es diferente a la de las gramíneas, ya que ésta desarrolla una superficie aerodinámicamente más rugosa que las gramíneas.
ecuación de combinación. Combina la ecuación del balance de energía y los gradientes de humedad, temperatura y velocidad del viento. Con ella se elimina la necesidad de medidas en la superficie
Como la definición de ERr seguía sin dar
evaporante y medidas a diversas alturas
lugar a un auténtico método estándar,
sobre la superficie como requieren los
Smith et al. (1990) propusieron una nueva
métodos del "gradiente" y del "perfil del
definición basada en la combinación de la
viento" respectivamente, como se venía
ecuación de Penman-Monteith, según la
haciendo hasta la introducción de esta
cual la ET de referencia (ETo) sería la tasa
ecuación.
de ET de un cultivo hipotético con valores
meteorológica y fisiológica y asume que las
fijos de altura (12 cm), resistencia de la
copas vegetales pueden asimilarse a una
cubierta vegetal (70 s/m) y albedo (0,23),
superficie uniforme como una única fuente
que representa la ET de una superficie
de evaporación (big-leaf), lo que supone
extensa cubierta de gramíneas verdes, de
una
altura uniforme y crecimiento activo, que
realidad, particularmente cuando se aplica
cubre totalmente el terreno y no padece de
a cubiertas estratificadas (multicapas) o
falta de agua.
con
Una vez conocido la evapotranspiración
Combina
considerable
distintas
información
simplificación
superficies
de
la
evaporantes
(multifuentes).
de referencia (ETr) de un cultivo o región,
La distribución dispersa y agrupada en
ésta se multiplica por un factor corrector
mosaicos de vegetación típica de regiones
específico,
de
semiáridas constituye un ejemplo de dónde
cultivo, obteniéndose así la ETP de un
no se satisface la fórmula de Penman-
cultivo concreto.
Monteith, por lo que trabajos posteriores
denominado
coeficiente
EVAPOTRANSPIRACIÓN
REAL
(suelo)
existentes.
La interacción entre fuentes se estudia como combinación de resistencias en serie
Es la evapotranspiración real que se produce
extendieron el modelo a dos o más fuentes.
en
las
condiciones
reales
y paralelo hasta una altura de referencia, por encima de la vegetación donde los efectos de la heterogeneidad espacial ya no son perceptibles.
En general, los modelos que toman de
supone la parametrización sobre todo en
partida la ecuación de combinación, se
suelo; la no consideración de la variabilidad
basan en la teoría de la difusión turbulenta
espacial; y las premisas de condiciones de
(teoría de la K, K-Theroy), para describir los
estado
flujos de calor, vapor de agua y momento a
vegetación.
través de las copas. El uso de esta teoría para
vegetación
dispersa
ha
sido
cuestionado tanto desde el punto de vista teórico como observacional., ya que asume que
la
longitud
característica
de
los
remolinos dominantes sea menor que la distancia sobre la cual los gradientes cambian apreciablemente. Esto no siempre ocurre
en
los
rodales
de
vegetación
estacionario
Otras aproximaciones son los modelos
suelo
y
Diferentes trabajos han demostrado que las predicciones de ET obtenidas con modelos
tipo
SVAT
significativamente
no
diferentes
son
de
las
obtenidas por modelos basados en la ecuación de combinación, por lo que la teoría de la K, sigue siendo ampliamente aceptada. Evaporación,
dispersa.
entre
evapotranspiración
e
intercepción
que describen el sistema físico formado por
La evaporación y la transpiración son las
el conjunto suelo-planta-atmósfera (SVAT)
vías de abstracción hídrica básicas del ciclo
en un perfil unidimensional desde una
hidrológico.
profundidad de suelo determinada hasta la
cuantía
copa vegetal. El sistema considera tanto
desdeñable.
los flujos de agua como de energía y
evaporación y de la transpiración se
establece que el suelo y la vegetación
produce entre episodios de escorrentía,
actúan como almacén de agua que se llena
que suelen ser de duración prolongada. Por
y vacía por diferentes entradas y salidas.
ello, las abstracciones son especialmente
Los
flujos
gradientes resistencias.
están de
regulados
concentración
Se
establecen
mayor
la
unas
intermedios. El efecto combinado de la
diferentes
evaporación y de la transpiración se
capas
considerado.
esfuerzos
de
Los estas
aproximaciones radican en: el esfuerzo que
esos
de
y
más complejos cuanto mayor sea el
durante
parte
es
importantes
diferencia distintos modelos SVAT, siendo
mayores
La
abstracciones
la
unos
siendo este uno de los aspectos que
de
las
escorrentía,
por
capas, tanto en suelo como en vegetación,
número
de
Durante la
períodos
denomina evapotranspiración.
TANQUES DE EVAPORACIÓN Permiten medir la evaporación en forma experimental. Los tanques de evaporación pueden ser superficiales y enterrados.
a) Los tanques dispuestos por encima del
Siendo E la evaporación; P la altura de
nivel del suelo son fáciles de instalar y los
las precipitaciones producidas durante las
resultados no son falseados por el rebote
dos mediciones de los niveles; y delta d la
de las gotas de lluvia en los terrenos
altura de agua añadida o sustraída del
colindantes;
tanque.
pero
son
sensibles a
la
temperatura del aire y a la insolación. Algunas veces las paredes exteriores del tanque se aislan térmicamente para reducir el intercambio de calor con el ambiente.
El valor estimado de la evaporación diaria deberá ajustarse por medio de un Coeficiente del Tanque para tomar en cuenta la radiación de calor por las paredes y el fondo del tanque; así como la
b) Los tanques enterrados son menos sensibles a la temperatura del aire y a la radiación de calor por las paredes; pero son más difíciles de instalar y mantener, además recogen detritos y el efecto del rebote de las gotas de lluvia que caen en los terrenos colindantes introduce errores en la medición.
diferencia de escala entre el tanque y un lago, embalse o cuenca fluvial. Este coeficiente es 0.7 cuando la temperatura del agua y del aire es igual. En estaciones ubicadas en zonas áridas la temperatura del agua es menor que la del aire, y el Coeficiente del Tanque puede ser 0.6 o menos. En estaciones ubicadas en zonas húmedas la temperatura del agua es mayor que la del aire, y el Coeficiente del Tanque es de 0.8 o más. En general, los tanques de evaporación presentan problemas de mantenimiento y es necesario protegerlos con redes.
Tanques de Evaporación
BALANCE HÍDRICO
La evaporación diaria se calcula por medio
Consiste en establecer una igualdad
de la diferencia de los niveles del agua en
entre las entradas y salidas de agua en una
el tanque en días sucesivos durante el
zona concreta. La concepción responde
período considerado.
exactamente al proceso real, aunque existe gran posibilidad de error en la medida de los términos que intervienen en el balance,
con lo cual, los resultados se pueden alejar
sea un valor similar o exceda del que
bastante de los verdaderos.
resulte para la evaporación.
En un intervalo de tiempo determinado,
Balance
hídrico:
Consiste
en
la ecuación del balance hídrico de un
determinar el balance de agua en el suelo a
embalse, lago o superficie de agua libre es:
lo largo de un año, conociendo los datos de las precipitaciones medias mensuales y la
E = A -G –ΔR
evaporación mensual estimada. Consiste Siendo:
en establecer una igualdad entre las entradas y salidas de agua en una zona
E = evaporación.
concreta. A = aportaciones o ingresos de agua. G = salidas o gastos de agua (no debidos a
En
determinado,
un la
intervalo ecuación
de del
tiempo balance
hídrico de un embalse, lago o superficie de agua libre es:
evaporación).
E = A - G - ΔR
ΔR = incremento en el almacenaje o
Siendo:
reserva de agua (puede ser negativo) y
E= la evaporación.
estando todos los términos expresados en
A= las aportaciones de agua.
las mismas unidades.
G= las salidas de agua (diferentes a la
Las aportaciones (A) generalmente se deben a la precipitación, por lo que son fáciles
de
medir
con
bastante
evaporación). ΔR= el incremento en el almacenaje de agua (puede ser negativo).
aproximación. Las salidas (G), deben incluir
El planteamiento de un balance hídrico
también las que se deban a infiltración, que
es un procedimiento indirecto para estimar
precisamente, son las más difíciles de
las extracciones de agua subterránea
medir, debiendo recurrirse a estimaciones
especialmente indicados para acuíferos de
indirectas: niveles en pozos de la zona,
gran extensión y abundante explotación ya
permeabilidad, coeficiente de infiltración,
que es menos costoso y más fácil de
etc.
aplicar que los métodos directos.
La posibilidad de aplicación de este
El balance hídrico se basa en el axioma
método, depende de la precisión con que
de conservación de masas de Lavoisier,
puedan determinarse cada miembro de la
que en dinámica de fluidos se conoce como
ecuación. No será aplicable cuando la
"ecuación de la continuidad". Este axioma
estimación de las pérdidas por infiltración,
se basa en que la diferencia que se produce entre las entradas y las salidas de
agua en un acuífero entre dos fechas se
que tienen que ser tenidos en cuenta a la
traduce en la variación que se produce en
hora de calcular la recarga.
el almacenamiento.
No obstante si se quiere mejorar la
entradas - salidas = variación en el
precisión de los resultados, éstos se deben
almacenamiento
contrastar con otros métodos indirectos,
El balance hídrico se debe aplicar en aquellas zonas donde el volumen y las condiciones de contorno sean más o menos conocidos.
tales
como
estudios
de
calidad
hidroquímica de las aguas y su evolución, posibles afecciones a otros acuíferos y puntos de descarga naturales.
El establecimiento de un balance hídrico supone medir flujos de agua (caudales) y
Balance de energía: La energía total de
almacenamientos
un sistema corresponde a la sumatoria de
(niveles).
Pero
el
problema se complica cuando existen flujos
tres tipos de energía:
o transferencias de volumen de agua a
2. Energía cinética: Debida al movimiento
través de las divisorias o de los límites del
traslacional del sistema considerado como
acuífero.
un todo, respecto a una referencia; o la
Los términos de la ecuación general del balance hídrico están sujetos a errores de medición,
interpretación,
estimación
y
evaluación, por lo que es lógico obtener un "error de cierre". El valor que cierra el balance resulta difícil de obtener por otros métodos y representa "el fundamento del método tradicional de obtención de la recarga a partir del balance de agua en un acuífero entre dos fechas determinadas en las cuales se conocen los restantes flujos de entrada y salida" (Samper, 1997).
rotación del sistema alrededor de un eje. 3. Energía potencial: Debida a la posición del sistema en un campo gravitatorio o magnético. 4. Energía interna: Tal como la energía debida
al movimiento
relativo
de
las
moléculas respecto al centro de masas del sistema; o la energía debida a la vibración de las moléculas; o la energía producto de las interacciones electromagnéticas de las moléculas e interacciones entre los átomos y/o partículas subatómicas que constituyen las moléculas. 5. Energía cinética: Debida al movimiento
Además hay existen errores en la evaluación del resto de los componentes
traslacional del sistema considerado como un todo, respecto a una referencia; o la rotación del sistema alrededor de un eje.
6. Energía potencial: Debida a la posición
Ri = radiación global incidente sobre una
del sistema en un campo gravitatorio o
superficie horizontal (en cal/cm2)
magnético. 7. Energía interna: Tal como la energía debida
al movimiento
relativo
de
las
Rr = radiación reflejada y devuelta al espacio (en cal/cm2)
moléculas respecto al centro de masas del
Ca = calor almacenado en el agua (en
sistema; o la energía debida a la vibración
cal/cm2)
de las moléculas; o la energía producto de las interacciones electromagnéticas de las
C = pérdidas de calor hacia el terreno circundante o por otras causas (en cal/cm2)
moléculas e interacciones entre los átomos y/o partículas subatómicas que constituyen
c1 = calor latente de vaporización del agua
las moléculas.
a la temperatura ordinaria (en cal/cm2). Su valor es del orden de 585 cal/cm3 para un
Rn = evaporación (en mm/día);
agua de densidad 1 a 15º de temperatura.
RN = radiación neta (en cal/cm2) C1 = el calor de vaporización preciso para evaporar 1 mm de agua por cada cm2 de superficie. Donde:
Balance energético La
cantidad
de
agua
que
puede
evaporarse, depende fundamentalmente de la energía disponible para efectuar el cambio de estado. Siguiendo a Meinzer (1942), la evaporación en un determinado
Ts = temperatura del agua (en ºC) T = temperatura del aire (en ºC)
es = tensión saturante para la temperatura t (en mm de Hg)
intervalo de tiempo será:
ed = tensión de vapor en el aire (en mm de Hg) Pa = presión atmosférica (en mm de Hg) La aplicación del método está muy Siendo: E = evaporación (en cm)
limitada ya que exige una serie de medidas difíciles de obtener con precisión, como la
radiación reflejada (Rr) y las pérdidas de calor hacia el terreno (C).
Siendo: E = evaporación (en mm/hora).
u2-u1 Medida de gradientes de humedad y velocidad del viento
"transferencia
intercambio de masa"
o
y "de difusión
la
evaporación
e1 - e2
= diferencia de tensión de vapor
en
aire
el
a
alturas
z2
y
z1,
respectivamente (en mm de Hg).
turbulenta del vapor". Relaciona
viento a alturas z2 y z1, respectivamente (en m/sg).
Este método también se conoce como "aerodinámico",
= diferencia de las velocidades del
con
los
gradientes de humedad y de velocidad del
t
= temperatura media del aire entre los
niveles de z1 y z2 (en ºC).
viento, pues, por una parte, el vapor tenderá a pasar de puntos de mayor
Z1 y Z2 = alturas sobre el suelo (en
contenido de humedad a puntos con menor
cualquier unidad) de las dos capas en las
contenido, y por otra, la turbulencia en el
se toman las medidas.
aire facilita la evaporación.
Aplicabilidad del método del balance
Thornthwaite y Holzman propusieron una
energético
ecuación inicial que posteriormente fue
Antes de aplicar el método del balance
modificada por Pasquill y Rider, que
energético para estimar la evaporación en
supone unos perfiles adiabáticos para el
superficies libres deberían tenerse en
viento y distribuciones logarítmicas de la
cuenta las consideraciones siguientes:
velocidad del viento y de la humedad para la misma vertical:
a) no se ha contabilizado el flujo de calor desde el fondo del lago. Este componente es, sin embargo, importante cuando los lagos son poco profundos b) se ha supuesto que el cociente de Bowen
proporciona
una
estimación
suficientemente exacta de Qh c) se ha ignorado el efecto producido por la difusividad radiativa, la estabilidad del aire y las partículas en aspersión;
d) la posibilidad de aplicar este método
DV = variación en el almacenamiento
dependerá en gran medida de la posibilidad
(diferencia entre el volumen inicial y el final
de evaluar los componentes de la energía
considerando la reserva en el acuífero,
advectiva.
suelo, zona saturada, cauces, etc.).
La aplicación de este método no es fácil,
La fiabilidad de la estimación de las
puede deben tomarse medidas de tensión
extracciones depende de la fiabilidad de
de vapor y velocidad del viento, a dos
todos y cada uno de los componentes de la
alturas diferentes sobre el suelo. En la
ecuación del balance.
práctica, las condiciones reales para un perfil
adiabático,
se
aproximan
a
la
existencia de un fuerte viento y cielo nublado.
Las posibles entradas y salidas de un acuífero en régimen de explotación pueden deberse a numerosas causas:
Ecuación general del balance hídrico En el balance hídrico global de una zona determinada, en general la diferencia entre las entradas y salidas de agua no es exactamente igual a la variación en el almacenamiento debido a la existencia de La evaluación de los componentes de un
un error de cierre del balance.
balance P + Qse + Qpe - ETR - Qss - Qps
DV
Siendo:
=e
presenta
siempre
ciertas
dificultades, muy especialmente en el caso de
la
recarga.
La
recarga
comporta
considerables incertidumbres que solo se P = aportación pluviométrica. Qse = caudal superficial entrante. Qpe = caudal subterráneo entrante.
pueden minimizar si se dispone de una adecuada caracterización hidrogeológica de la zona y de una buena base de datos históricos sobre la evolución hidrodinámica e hidroquímica del sistema.
ETR = evapotranspiración real. Qss = caudal superficial saliente.
Cálculo
de
la
evapotranspiración
potencial (ETo) mediante el método de Thornthwaite
Qps = caudal subterráneo saliente.
Thornthwaite relaciona la temperatura media mensual y la evapotranspiración
potencial para un mes de 30 días y 12
que se genera es grande. No obstante
horas de luz mediante la expresión:
cuenta con la ventaja de que se puede
a
E=c*t
aplicar cuando no se tienen nada más que datos de temperatura y se carece de datos de insolación, viento y humedad relativa
Siendo:
impidiendo la aplicación de otros métodos E = evapotranspiración potencial mensual.
como el de Blaney-Criddle, Radiación o
t = temperatura media mensual.
Penman modificado.
c ya
= coeficientes que varían de un lugar
Cálculo de la precipitación efectiva (Po)
a otro. La El valor de a se calcula mediante la expresión:
a
precipitación
efectiva
es
la
precipitación total minorada en la parte que corresponde con la evapotranspiración. No
= 0,000000675*I2 + 0,01792I + 0,49239
tiene en cuenta las variaciones en las tasas de infiltración del suelo y de la intensidad
siendo.
de lluvia.
I
= suma de los valores de i (índice
Partiendo de los datos de precipitación
mensual de calor) para los doce meses del
total (mm), evapotranspiración (mm) y
año.
capacidad de almacenamiento del suelo
i = (t/5)1,514.
(ds en mm) se calcula el factor de corrección
de
la
capacidad
de
almacenamiento del suelo (K) y la lluvia
Siendo:
efectiva (Pe en mm/mes).
t = temperatura.
Cálculo del factor de corrección de la El coeficiente c varía inversamente con I.
capacidad de almacenamiento de agua en el suelo (K).
El
valor
de
la
evapotranspiración
potencial mensual se corrige en función del número de días del mes y del número de
K = 0,531747 + 0,011621 * Ds - 8,9 * 10 2
Ds + 2,3 * 10
-7
3
* Ds
horas de insolación teórica. El número de factores meteorológicos que se tienen en cuenta con este método es muy reducido por lo cual el empirismo
Cálculo de la lluvia efectiva (Pe).
-5
*
Pe = K * (1,25247 * P 10
0,82416
- 2,93522) *
Se
considera
el
año
hidrológico,
comenzando por tanto en el mes de
(0,00095 *ET)
octubre.
Resolución de la ecuación general del
Método Directo
balance hídrico Para la zona del acuífero de El Carracillo
Pasos a seguir:
TRAGSA (2001) calculó el balance hídrico aplicando dos métodos:
Cálculo de P-ETP.
el método Directo. el método de Agotamiento Exponencial.
Cálculo de la reserva: se empieza a calcular el último mes de estación seca para el cual R= 0 y para el resto de los
En ambos casos el cálculo del balance hídrico requiere los siguientes datos de
meses R1 = (P-ETP)i + Ri+1. Cálculo de la variación de la reserva: se
entrada:
empieza a calcular en el último mes de la
precipitación mensual (mm/mes).
reserva máxima (R0 en mm).
la
evapotranspiración
potencial
mensual (ETo en mm/mes).
estación seca. Cálculo de la evapotranspiración real (ETA): ETA = ETP si P-ETP ³ 0. ETA = P + VR (incremento de la reserva)
El valor de la precipitación puede ser el
cuando la P-ETP < 0.
año medio, la precipitación efectiva, un
Cálculo del déficit de agua (F): F = ETP-
decil o un cuartil. El valor de la ETo según
ETA.
los métodos de Blaney-Criddle, Radiación,
Cálculo del exceso de agua (Ex): se
Thornthwaite o Penman modificado puede
empieza a calcular el primer mes en que R
ser el año medio, un decil o un cuartil.
= R0 de modo que Ex = (P- ETP) - VR si
Se considera como periodo seco los
Ex < 0 Þ Ex = 0.
meses en los que la Precipitación es menor
Cálculo del desagüe (D): sólo se calcula
que la ETP, mientras que se considera
el mes en que Ex > 0.
como periodo húmedo los meses en los
el primer mes D = Ex/2.
que la Precipitación es mayor o igual a la
el resto de los meses: Di = Di-1 + Exi)/2.
ETP.
Calcular la PPA'0. PPA'0 = -R0 * Ln (Rh0/R0). Se recalcula PPA en los meses de periodo seco y el último del periodo. húmedo. Cálculo de la reserva: si PPA¹0 se calcula Ri = R0 * e-PPA/R. si PPA = 0 se calcula Ri = (Pi - ETPi) + Ri+1. si Ri>R0 Þ Ri= R0. Método del Agotamiento Exponencial
VR = Ri - Ri-1.
Cálculo de P-ETP. de
empieza a calcular en el último mes de la estación seca.
Pasos a seguir:
Cálculo
Cálculo de la variación de la reserva: se
la
Cálculo de la evapotranspiración real pérdida
acumulada siendo Rh =
s
potencial
(P-ETP) para
todos los meses en los que P>ETP. Para ello es necesario:
(ETA): ETA = ETP si P-ETP ³ 0. ETA = P + VR (incremento de la reserva) cuando la P-ETP < 0.
Calcular la PPA0: PPA para el último mes de la estación húmeda:
Cálculo del déficit de agua (F): F = ETPETA.
PPA = 0 si Rh ³R0 y PPA'0 si Rh<R0.
Cálculo del exceso de agua (Ex): se
Para calcular la PPA'0 primero hay que
empieza a calcular el primer mes en que R
calcular PPA para el resto de los meses:
= R0 de modo que:
PPA = (ETP-P)i + PPAi-1 si (P-ETP) < 0 y
Ex = (P- ETP) - VR si Ex < 0 Þ Ex = 0.
PPA = 0 si (ETP-P)³0. Para calcular PPA'0
Cálculo del desagüe (D): sólo se calcula
se aplica la fórmula de la reserva R = R0 *
el mes en que Ex > 0.
e-PPA/R
el primer mes D = Ex/2.
siendo
Rh = s (P-ETP) para
todos los meses en que P>ETP. Rh = reserva en el último mes del periodo húmedo y PPAs = PPA en el último mes del periodo seco. Calcular la RH0. RH0 = Rh/1-e-PPA/R.
el resto de los meses: Di = Di-1 + Exi/2.
la evaporación del suelo en terrenos con plantas cultivadas. Estos instrumentos son sencillos
y
exactos,
siempre
que
se
respeten todos los requisitos relativos a su instalación y a las técnicas de observación. Medición de variables de evaporación y evapotranspiración
mediante
teledetección Se han utilizado observaciones mediante teledetección,
combinadas
con
datos
meteorológicos auxiliares, para obtener estimaciones
MEDICIÓN DE LA EVAPORACIÓN Métodos
directos:
Aunque
indirectas
de
la
evapotranspiración en una horquilla de
existen
escalas temporales y espaciales (Schulz y Engman,
2000).Recientemente,
se
ha
medición de la evaporación y de la
avanzado
considerablemente
en
la
evapotranspiración mediante tanques de
teledetección de parámetros tales como:
evaporación y pequeñas masas de agua y
a) la radiación solar entrante;
métodos
razonablemente
exactos
de
de suelo, no es actualmente posible medir de manera directa cualquiera de esos
b) el albedo superficial;
fenómenos en grandes superficies de agua
c) la cubierta vegetal;
o de tierra. d) la temperatura superficial; y Medición de la evapotranspiración e) la humedad superficial del suelo. Para estimar la evapotranspiración pueden utilizarse lisímetros,
evaporímetros métodos
de
basados
suelo
y
en
el
presupuesto hídrico o térmico, métodos de difusión turbulenta, o diversas fórmulas empíricas
basadas
meteorológicos.
La
en utilización
datos de
evaporímetros de suelo y lisímetros permite medir directamente la evapotranspiración en diferentes superficies de tierra, así como
Las mediciones de radiación y temperatura del aire suelen efectuarse en un mismo lugar, o bien en el centro del lago o embalse, o en una estación situada en la orilla, viento arriba. Ello permite registrar varios valores secuenciales en un único registrador multicanal
Estimación
de
la
evaporación
en
superficies libres Para
determinar
superficies diversos
de
diferente, en el cual los valores extremos se alcanzan en fechas más tempranas.
la
evaporación
agua
métodos,
pueden entre
en
utilizarse ellos
los
siguientes:
Evapotranspiración
en
cuencas
de
drenaje Los
procesos
de
evapotranspiración
abarcan los de evaporación en superficies
a) balance hídrico
naturales, tanto si el agua se encuentra en el suelo como en las plantas, o en ambos.
b) balance energético
Con
c) métodos de transferencia de masas;
respecto al área
consumo
evaporante,
el
denota
la
fitonutriente
evaporación total en una superficie más el
d) métodos combinados;
agua utilizada por los tejidos vegetales, por e) fórmulas empíricas.
lo que su significado es el mismo que el de
Extrapolación de las mediciones en
la evapotranspiración. La determinación de la evaporación y de la transpiración como
tanque
elementos independientes en una cuenca La evaporación en tanques encastrados o
de drenaje no arroja resultados fiables.
instalados sobre el terreno está influida por
Además, en la mayoría de los estudios no
las características del tanque. Los tanques
será necesario evaluarlas por separado.
encastrados están expuestos a fugas no detectadas, a la acumulación de residuos sobre la superficie del agua y a unas condiciones de contorno diferentes de las de un gran lago. Los tanques situados sobre
el
terreno
están
expuestos
al
Con el fin de estimar la evapotranspiración se
han
desarrollado
numerosos
procedimientos, que pueden clasificarse en: a) métodos de balance hídrico, como los
intercambio de calor lateral y a otros
basados
efectos que no están presentes en los
evapotranspirómetros, en el balance hídrico
lagos.
de parcelas de terreno o en el agotamiento
Los
tanques
flotantes
están
expuestos a salpicaduras, tanto hacia el
en
la
utilización
de
de la humedad del suelo
exterior como hacia el interior, y su instalación y utilización es costosa. Los
b) método del balance energético
tanques almacenan mucho menos calor
c) métodos de transferencia de masas,
que los lagos, y experimentan por lo
como los basados en la velocidad del
general un ciclo anual de evaporación
viento, en el flujo turbulento o en la
puntos más elevados puede incrementar la
utilización de recintos
humedad
d) una
combinación
de métodos de
balance energético y de transferencia de masas, como el método Penman
del
suelo,
mientras
que
la
escorrentía superficial puede reducir la cantidad de agua presente. Otros factores que disminuyen la humedad del suelo son los
procesos
de
evaporación,
e) métodos de predicción, como las
evapotranspiración y percolación profunda
ecuaciones
más allá del alcance de las raíces
empíricas
o
los
índices
aplicados a los datos de evaporación en tanque f)
métodos
dos métodos netamente diferentes: uno, vinculados
a
cultivos
específicos.
partículas del suelo.
La humedad del suelo puede definirse como el agua retenida en el suelo en virtud de la atracción molecular. Las fuerzas que operan en la retención de agua por el suelo son de tipo adhesivo y cohesivo. Estas fuerzas contrarrestan la fuerza de la gravedad, así como la evaporación y la Así,
en
un
momento
cualquiera la cantidad de humedad del suelo estará determinada por la intensidad y duración de las fuerzas que actúan sobre la humedad y por la cantidad de humedad inicialmente presente. Durante una sequía, las fuentes naturales de agua del suelo (por ejemplo, lluvia o nieve fundida) suelen disminuir considerablemente. La forma de la pendiente, el gradiente y la rugosidad de la
superficie
cuantitativo, y otro, cualitativo, que denotan el grado de retención de agua por las
Medición de la humedad del suelo
transpiración.
Para medir la humedad del suelo se utilizan
del
suelo
afectarán
al
contenido de agua de éste, ya que el agua superficial o subsuperficial proveniente de
CONCLUSIÓN
Nos deja claro que el agua es el elemento más importante en el planeta, ya que si no hubiera agua, el globo terráqueo sería un lugar inhóspito.
La Evaporación es el fenómeno climático más importante al momento de definir con cuánta agua regar en las zonas tropicales, dependiendo del cultivo y su fase de desarrollo se llega a estimar otro parámetro más importante para el cálculo del agua de riego el cual se conoce como evapotranspiración que será extensamente discutido en otro capítulo. En este documento se disertará sobre las variables desde el punto de vista agrícola y exclusivamente para las zonas tropicales que inciden en la evaporación como son el viento, contenido de humedad del aire, temperatura y disponibilidad de agua para evaporar, finalmente discutiremos sobre métodos para medir la evaporación en el suelo de forma práctica.
BIBLIOGRAFÍA Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Argentina. Evaporación y transpiración. Disponible en: http://users.exa.unicen.edu.ar/~jdiez/files/cstierra/apuntes/unidad3.pdf. [Consulta: 2013, Mayo 5] Universidad Jaime I. España. Evaporación. Disponible en: http://www.agua.uji.es/pdf/leccionRH04.pdf. [Consulta: 2013, Mayo 5] Universidad Tecnológica Nacional. Argentina. Fuentes de abastecimiento de aguas. Disponible en: http://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/catedras/civil/ing_sanitaria/Ingenieria_Sanitaria_A4_ Capitulo_05_Abastecimiento_de_Agua_Potable.pdf [Consulta: 2013, Mayo 20] Organización Meteorológica Mundial. Guía de Prácticas Hidrológicas (2011). Volumen I, Hidrología, de la medición a la información hidrología. Disponible en: http://www.whycos.org/chy/guide/168_Vol_I_es.pdf [Consulta: 2013, mayo 5]