INGENIERÍA CIVIL - CURSO DE PAVIMENTOS

1. Presentación 09:
Evapotranspiración
HIDROLOGIA

2. Transpiración

3.  Pasaje de agua presente
en vegetales, en estado
líquido hacia atmósfera,
en estado de vapor.
Transpiración

4. Mayor parte del agua que
plantas absorben es
transpirada (por lo general
99%).
Transpiración

5. • Flujo de transpiración depende de varios aspectos que
ofrecen resistencia, entre ellos los relacionados con
difusión y con anatomía de hoja.
• Factor que más influye en transpiración (flujo
transpiratorio) es abertura de estomas.
• En mayoría de plantas, estomas se abre generalmente
en mañanas y se cierra en tardes.
Transpiración

6. Estomas
• Estomas: aberturas
intercelulares ubicadas
por debajo de hojas, y
que están abiertas
durante el día, para
permitir ingreso de
dióxido de carbono.

7. Factores que Afectan Transpiración

8. Factores que Afectan Transpiración

9. 9
Medición de Transpiración
• Existen ciertas técnicas estándar como son: métodos
gravimétricos, medición del vapor de agua, métodos
volumétricos y de conductancia estomática.
1. Pesada de plantas en potes.
2. Cambios en volumen de una solución o del agua.
3. Se puede recolectar agua transpirada, introduciendo una
rama en una bolsa transparente de plástico, que se ata al
tallo; agua transpirada se condensa en interior de bolsa;
luego se mide volumen de agua o se pesa bolsa con liquido.

10. Evapotranspiración
• Evapotranspiración: suma de
cantidades de agua que se
pierden por evaporación y por
transpiración.
• Se puede determinar por
factores físicos (radiación
solar, temperatura, velocidad
del viento y humedad) y
biológicos (cobertura vegetal
y conductancia estomática).

11. Proceso conjunto de pérdida de agua, desde suelo y desde plantas. Depende de
demanda evaporativa de atmósfera, en razón del clima (temperatura, humedad del
aire y viento).
Evapotranspiración

12. Evapotranspiración depende de condiciones del clima,
cultivos y de humedad del suelo

13. Temperatura
Radiación solar
Vientos
Humedad atmosférica
Vegetación
Uso de la tierra y cobertura vegetal
Condiciones locales y regionales
– Topografía (pendientes, elevación)
– Incidencia de radiación solar
Factores que Afectan Evapotranspiración

14. Período del cultivo: en un cultivo recién sembrado, casi todo el
suelo permanece descubierto, por lo que rayos del sol caen
directamente sobre superficie, calentando el suelo.
 Se pierde más agua por evaporación que por transpiración. A
medida que plantas crecen, logran cubrir cada vez más superficie
del suelo.
 En ese momento, rayos del sol ya no caen directamente al suelo
sino más bien en cultivo.
 Así se producen más pérdidas de agua por transpiración, que por
evaporación.
Factores que afectan …

15. Factores que afectan …
Tiempo y clima: cuanto más sol haga o más viento
sople, mayor será evaporación de agua del suelo.

16. Evapotranspiración
 Depende de mismos factores que
controlan evaporación:
disponibilidad de energía y
transporte de vapor aunque;
además incide disponibilidad de
humedad en superficie
evaporante.
 A medida que suelo se seca, tasa
de evapotranspiración disminuye
en relación a la que existiría si
suelo continuara mojado

17. Evapotranspiración del Cultivo de referencia, Eto:
Máxima ET que podrá ocurrir, considerando un cultivo de
referencia, si existe una reserva de agua suficiente en el suelo
en todo momento.

18. Evapotranspiración del cultivo (ETc) puede
determinarse a partir de evapotranspiración del
cultivo de referencia, ETo, según expresión:
ETc = ETo * Kc
Evapotranspiración del Cultivo, ETc

19. Evapotranspiración del cultivo, ETc
 Kc es un coeficiente de
cultivo adimensional que
varía con cultivo y su
desarrollo vegetativo.
 Unidades comunes de
medida de ETo y ETc suelen
ser mm/día, mm/mes o
mm/temporada.

20. Kc de Cultivos

21. Evapotranspiración del Cultivo (ETc)
 ETo para una determinada
condición de clima; tipo y estado
de desarrollo de planta y
condiciones de humedad del
suelo.
 ETc se determina multiplicando
ETo por coeficiente de cultivo
(Kc), que depende de etapa de
desarrollo de planta, altura de
planta y superficie foliar.

22. Evapotranspiración del cultivo (ETc)
 ETc representa demandas netas de
agua de cultivos; cantidad de agua
necesaria para reponer pérdidas de
agua por evapotranspiración y
mantener equilibrio hidrológico del
sistema suelo-planta.
 De no reponerse agua perdida por
evapotranspiración plantas se
marchitan y mueren.

23. Métodos para determinar ET
 ET es un fenómeno complejo en que interactúan
factores o variables del clima, planta, suelo y
eventualmente manejo.
 Métodos desarrollados se pueden clasificar en:
a) medición directa;
b) medición indirecta (balance hídrico);
c) formulaciones teóricas (ec. de Bowen) y
d) formulaciones empíricas.

24. Medición directa de ET
A través del lisímetro, o tanque de evapotranspiración, que
consiste en aislar una porción del terreno, incluyendo
vegetación, en donde se pueda medir exactamente agua que
ingresa (por precipitación o riego) y agua que sale (por
drenaje) en un determinado tiempo en que se considera que
no hay variación en almacenamiento de
agua dentro del sistema (lisímetro).

25. ET = lluvia + riego – drenaje
Lisímetros
Diferencia entre cantidad de agua que ingresa y que sale del
lisímetro será igual a evapotranspiración:
a) de drenaje b) de pesada

26. Lisímetros
Esquemas de lisímetros:
a) de pesada
b) de drenaje

27. Medición de ETo
Lisímetro: tanque rectangular
(l = 3 m; d = 75 cm; h = 0,7 a 3 m) o
cilíndricos, dentro del que se hace
crecer pasto o grass.

28. Medición de ETc
Lisímetros instalados
en diferentes cultivos

29. Método del
Evaporímetro
Eto = Kp Ep
Depende de condiciones de instalación de
cubeta, tipo de cubeta y condiciones
meteorológicas (HR, v)

30. Estimación de ETo
 Para estimación de evapotranspiración del cultivo
de referencia (ETo), existen gran cantidad de
fórmulas empíricas, establecidas en base a trabajos
de investigación, para diferentes condiciones
climáticas.
 Existen muchas fórmulas, de ellas, Penman y
Hargreaves, se adaptan mejor a condiciones de clima
y cantidad de información existente en el Perú.

31. Estimación de Eto - Hargreaves
 ETo = 0.023 Ra(Tmax – Tmin)1/2 (Tmed + 17.8)
Eto = Evapotranspiración de referencia. mm/dia
Ra = Radiación Extraterrestre, mm/dia (Ver Tabla)
Tmax = Temperatura máxima media °C
Tmin = Temperatura mínima media °C
Tmed = (Tmax + Tmin) / 2. temperatura media,°C

32. Radiación Extraterrestre Ra (mm/dia) Hemisferio Sur

33. Estimación de ETc - Hargreaves
 ETc = Kc X ETo
ETc = Evapotranspiración de cultivo, mm/dia
Kc = Coeficiente de cultivo (Ver Tabla)
ETo = Evapotranspiración de referencia. mm/dia

34. Coeficiente Kc

35. Método de Penman
Climate and ETo (grass) Data (CropWat 4 Windows Ver 4.2)
Country : La Molina Station : A. Von Humboldt Altitude: 238 msnm.
Latitude: 12.08 Deg. (North) Longitude: -76.95 Deg. (West)
Month MaxTemp MinTemp Humidity Wind Spd. SunShine Solar Rad. ETo
(°C) (°C) (%) (km/d) (hours) (MJ/m2
/d)
(mm/d)
January 26.6 18.6 80.0 112.8 6.0 15.9 3.12
February 27.4 19.4 78.0 115.2 6.8 18.3 3.65
March 27.0 19.1 79.0 105.6 7.2 20.1 3.93
April 25.7 17.2 82.0 96.0 7.5 21.1 3.90
May 22.7 15.3 85.0 91.2 5.4 17.7 3.13
June 20.1 14.3 87.0 86.4 3.0 13.8 2.44
July 19.0 13.8 87.0 88.8 2.6 13.3 2.31
August 18.8 13.7 88.0 93.6 2.6 13.4 2.30
September 19.4 13.7 88.0 100.8 3.3 14.3 2.41
October 20.7 14.3 86.0 105.6 4.3 14.9 2.55
November 22.3 15.4 83.0 108.0 4.9 14.6 2.59
December 24.7 17.0 82.0 112.8 5.7 15.0 2.78
Average 22.9 16.0 83.8 101.4 4.9 16.0 2.93

36. ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC
Estación Antabamba
TM (°C) 11,09 11,03 10,74 11,18 10,99 10,12 10,14 11,23 11,93 12,58 12,94 11,73
TM (°F) 51,97 51,85 51,34 52,12 51,79 50,21 50,26 52,22 53,48 54,65 55,29 53,11
HRM (%) 72,8 75,8 77,8 71,7 64,5 58,4 58,9 59,6 59,6 61,6 64,4 67,9
CH 0,87 0,82 0,78 0,88 0,99 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,99 0,94
MF 2,68 2,32 2,34 1,96 1,73 1,54 1,65 1,90 2,14 2,49 2,57 2,71
CE 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07
ETP (mm/mes) 129,46 105,34 100,91 96,78 95,22 82,74 88,85 106,16 123,01 145,98 150,73 144,98
Estación: Von Humbolt
TM (°C) 21,70 22,50 22,10 20,50 18,00 16,40 15,50 15,20 15,40 16,30 17,80 19,80
TM (°F) 71,06 72,50 71,78 68,90 64,40 61,52 59,90 59,36 59,72 61,34 64,04 67,64
HRM (%) 81 80 80 82 86 87 87 88 88 87 84 82
CH 0,72 0,74 0,74 0,70 0,62 0,60 0,60 0,58 0,58 0,60 0,66 0,70
MF 2,63 2,29 2,35 2,00 1,80 1,61 1,72 1,95 2,17 2,48 2,52 2,64
CE 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
ETP (mm/mes) 135,61 123,95 125,82 97,61 72,30 59,49 61,92 66,88 74,84 91,37 107,67 126,50
Aplicación método de Hargreaves

37. Variación temporal y espacial de ETo

38. Demanda de Agua
• Demanda: requerimiento de diversos grupos de usuarios
para satisfacer sus necesidades, en cantidad y calidad;
presentes o futuras.
• Demandas en sistemas hidráulicos: cantidad de agua
que llega a lugares de consumo, considerando pérdidas
en sistema y pérdidas que ocurren durante consumo.
• Demanda neta: cantidad de agua que llega a lugar de
consumo. Demanda bruta: demanda neta más pérdidas.
Relación entre demanda neta y demanda bruta es
Eficiencia del sistema (Ef).

39. Pérdidas de Agua de Riego
 Gravedad: surcos Ef = 55 a 70%
 Aspersión Ef = 60 a 80% (clima)
 Goteo Ef = 85 a 95%
 Infiltración Subterránea Ef = 80%
Pérdidas en canales:
 no revestidos
10% en suelos arcillosos
25% en suelos arenosos
 de tierra en mal estado de conservación:
50%
 revestidos: 5 a 10%

40. Demandas de Agua
Usos doméstico, municipal, industrial; Caudal ecológico; Irrigación
Demandas de agua pueden ser: poblacionales,
agropecuarias, ecológicas, para generación de energía,
uso turístico-recreativo, flujo de dilución, usos piscícolas,
uso industrial y minero.

41. ET y Demandas de Agua de Riego
Demandas agrícolas: Necesidades de agua de cultivos, que
dependen de condiciones climáticas y tipo de cultivos.

42. Demanda de Agua de Cultivos
 Cultivos presentan diferentes características, que se
reflejan en coeficientes de cultivo (kc), que varían mes a
mes de acuerdo a cobertura (tipo o grado de desarrollo)
que presente el cultivo en ese momento.
 Existe metodología de FAO para estimación de kc (Manual
Necesidades de Agua de Cultivos, 1976).
 Coeficientes de cultivo (kc), multiplicados por ETo mensual
dan como resultado evapotranspiración actual (ETc).
ETc = Kc * ETo

43. Demanda de Agua de Cultivos
• ETA menos precipitación efectiva (PE), dan demanda
neta (DN), que afectada por eficiencia de riego (Ef), da
demanda bruta (DB), en mm/mes.
DN = ETc – PE
• Demanda bruta se convierte en demanda unitaria (DU),
en m3/ha.
• Demanda unitaria puede convertirse en módulo de riego
(MR), en l/s/ha, transformando volumen a caudal.

44. Demanda de Agua de Cultivos
• Demanda o volumen total (DT) y caudal (Q) mensual
necesario para satisfacer demandas totales del cultivo o
cédula de cultivos del proyecto de riego.
• Relaciones a usarse son:
DU = 10 DB
DT = DU * A
Q = MR * A = DT * FACTOR
• Factor usado para determinar módulo de riego o caudal, es
factor de conversión de unidades de m3/mes/ha a l/s/ha ó
m3/mes a m3/s, respectivamente.

45. Coeficientes de Cultivo
• Se obtienen experimentalmente y resumen
comportamiento de cultivos en sistema suelo-planta-
atmósfera, integrando factores tales como: características
propias de cultivos, época de plantación, siembra y período
vegetativo, condiciones climáticas predominantes y
frecuencias de riego o de ocurrencia de lluvias.
• Kc, establece relación entre ETo y evapotranspiración real,
ETc, de acuerdo a siguiente expresión:
(mm/día)
Kc = ETc/ETo

46. Germinación y
establecimiento Crecimiento Pleno desarrollo Maduración
Cobertura 80%
Cobertura 10%
Inicio amarillamiento
Y caída foliar
0
1
Ciclo de vida de cultivos

47. ETo (mm/día)
Kc
Frecuencia de riego o lluvia
2 días
10 días
20 días
Coeficiente…

48. Kc para Cultivos Herbáceos y Hortícolas

49. Demandas de Agua de Cultivos

50. GRACIAS