1. Evapotranspiraci ´on
Miguel Armando L ´opez Beltr ´an
Universidad Aut ´onoma de Sinaloa
Facultad de Agronom´ıa
08 de Septiembre 2014
2. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Evapotranspiraci ´on
Evapotranspiraci ´on
Es la combinaci ´on de dos procesos separados por los que el agua se
pierde a trav ´es de la superficie del suelo por evaporaci ´on y por otra
parte mediante la transpiraci ´on del cultivo.
Evaporaci ´on
Proceso por el cual el agua l´ıquida
se convierte en vapor de agua
(vaporizaci ´on) y se retira de la
superficie evaporante (remoci ´on
de vapor).
Transpiraci ´on
Consiste en la vaporizaci ´on del
agua l´ıquida contenida en los
tejidos de la planta y su posterior
remoci ´on hacia la atm´osfera.
Figura : Esquema de
evapotranspiraci ´on. Fuente: [14].
3. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Importancia
Importancia
Componente importante en la estimaci ´on del balance h´ıdrico.
Par ´ametro para definir las necesidades h´ıdricas del cultivo y por
consiguiente en la programaci ´on de riego de los cultivos.
La evaporaci ´on y transpiraci ´on ocurren simult ´aneamente y no hay
forma sencilla de separar ambos procesos.
Sin embargo, se puede tener una estimaci ´on del grado de
participaci ´on de acuerdo con el% de la cubierta del suelo.
4. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Importancia
Etapas del cultivo
En las primeras etapas del cultivo, el agua se pierde principalmente
por evaporaci ´on directa del suelo, pero con el desarrollo del cultivo y
la cobertura total del suelo, la transpiraci ´on se convierte en el
proceso principal.
Figura : Fuente: [2]
5. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Evaporaci ´on
Evaporaci ´on
1 Resultado del proceso f´ısico por el cual el agua cambia de
estado f´ısico, del liquido a gaseoso, retornando directamente, a
la atm´osfera en forma de vapor.
2 Requiere de una fuente de energ´ıa para generar movimiento en
las mol ´eculas para su separaci ´on: radiaci ´on solar.
3 La superficie evaporante debe de tener la capacidad el aire de
admitir vapor de agua: Poder evaporante de la atm´osfera .
6. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Evaporaci ´on: Factores que intervienen
Factores
Orden
climático
- Temperatura
- Radiación solar
- Precipitación
- Humedad del aire
- Velocidad del viento
Orden
suelo
Orden
hidrológico
Orden
agrofitológico
- Textura
- Estructura
-% de materia orgánica
- pH del suelo
- Profundidad de la
capa freática
- Labores de terrenos
- Cobertura vegetal
- Etc.
Figura : Esquema sobre los principales factores que afectan la evaporaci ´on.
7. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Evaporaci ´on: M´etodos e instrumentaci ´on
Evaporaci ´on en superficie de agua libre: atm´ometros o
evapor´ımetros
Tanque de evaporaci ´on: mide el agua p´erdida por evaporaci ´on
de un deposito de dimensiones regulares.
Las medidas obtenidas son superiores a la evaporaci ´on real.
Tipo A. Deposito de di ´ametro 1.20 m y de 0.254 m de altura
(coeficiente de reducci ´on de 0.7).
Tanque enterrado (Tipo Colorado). es rectangular de 0.91 m de
lado y 0.46 m de alto, se entierra en el suelo (coeficiente de
reducci ´on de 0.75-0.85.
Tanque tipo flotante. (Coeficiente de reducci ´on 0.80).
Figura : Ejemplo de tanque evapor´ımetro.
8. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Evaporaci ´on: M´etodos e instrumentaci ´on
Evaporaci ´on en superficie de agua libre: atm´ometros o
evapor´ımetros
Evapor´ımetros de balanza: Es un deposito de 250 cm2 de
secci ´on y de 35 mm de profundidad que est ´a unido a una
balanza tipo pesa que unido a un tambor registrador se
transforma en evapor´ımetro.
Porcelanas porosas: se presentan al aire una esfera o un disco
de porcelana porosa, en contacto con un dep ´osito de agua que
las alimenta ayudado por la presi ´on atmosf ´erica (su uso es en
investigaci ´on).
9. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Evaporaci ´on: M´etodos e instrumentaci ´on
Evaporaci ´on en superficie de agua libre: atm´ometros o
evapor´ımetros
Superficies de papel h ´umedo (evapor´ımetro Piche): se
humedece permanente un papel expuesto al aire, el deposito
humedecedor es un tubo graduado que se coloca con la boca
libre hacia abajo, este se tapa con un papel secante y una
secci ´on de agua del dep ´osito, por lo que se mide el descenso de
agua en el tubo. Se utiliza la expresi ´on:
E (Piche) 0.80 =E (Tanque) (1)
Evaporaci ´on desde suelos con vegetaci ´on: se utilizan
lis´ımetros o parcelas de experimentaci ´on.
10. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
F ´ormulas para estimar evaporaci ´on I
Ecuaciones f´ısicas: Relacionan las variables f´ısicas que
intervienen. Requieren informaci ´on que en general no se
dispone (radiaci ´on neta, gradiente de humedad, viento en
altura, etc.).
Semiemp´ıricas: Toma algunos hechos por f ´ormulas f´ısicas y
ajustan esas expresiones a valores reales medios.
Emp´ıricas: Relaci ´on matem´atica por regresi ´on con datos
experimentales.
11. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
F ´ormulas para estimar evaporaci ´on II
Ejemplos:
Ecuaci ´on de TURC:
E (mm/dia) =
1
16
(t +2 (Rg)0.5) (2)
Donde:
T: Temperatura °C.
Rg: Radiaci ´on solar (cal/cm2/min).
PENMANN:
E (mm/dia) =
Rn +Ea)
+
(3)
Donde:
Rn: Radiaci ´on neta (mm/d´ıa).
Ea: (es −ev) 0.35 2.5+0.155 v2
es : Tensi ´on de saturaci ´on correspondiente a la temperatura de la
superficie evaporante.
ev : Tensi ´on de vapor del aire.
v2: velocidad del viento a 2 metros (m/seg).
: es una constante = 0.27 mm de Hg / °C.
12. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Transpiraci ´on
Transpiraci ´on
Es el resultado del proceso f´ısico - biol ´ogico, por el cual el agua
cambia de estado l´ıquido al gaseoso a trav ´es del metabolismo de las
plantas, pasando finalmente a la atm´osfera.
Factores
Orden
meteorológico
Orden
humedad de suelo
Orden
biológico
- Iluminación
- Temperatura
- Humedad del aire
- Punto de
marchitez permanente
- Capacidad de campo
- Especie vegetal
- Edad y desarrollo
- Tipos de follaje
- Profundidad radicular
- Número de estomas
Figura : Factores que interviene en la transpiraci ´on.
13. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Evapotranspiraci ´on
T´erminos derivados de evapotranspiraci ´on
Evapotranspiraci ´on potencial: Tasa m´axima de evaporaci ´on de
una superficie completamente sombreada por un cultivo verde,
sin limitaci ´on en el suministro h´ıdrico.
Evapotranspiraci ´on real: Evapotranspiraci ´on real que produce
en condiciones reales.
14. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Evapotranspiraci ´on y sus variantes
Evapotranspiración
Evapotranspiración
del cultivo de referencia
Evapotranspiración
del cultivo bajo
condiciones estanar
Evapotranspiración
del cultivo bajo
condiciones no estandar
Figura : Variantes de medida de evapotranspiraci ´on.
15. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Evapotranspiraci ´on del cultivo de referencia: ET0
ET0
Una superficie de referencia esta basado en un cultivo hipot ´etico de
pasto con caracter´ısticas espec´ıficas y sin restricciones de agua.
Par ´ametro relacionado con el clima y expresa el poder
evaporante de la atm´osfera en una localidad y ´epoca del a˜no
especificas.
Los ´unicos factores que afectan al ET0 son los factores
clim´aticos.
ET0 tambi ´en es un par ´ametro clim´atico que puede ser calculado
a partir de datos meteorol ´ogicos.
M´etodos de determinaci ´on de ET0:
M´etodo FAO Penmman-Monteith [2, p´ag. 7].
16. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Evapotranspiraci ´on del cultivo bajo condiciones
est ´andar: ETc
ETc
Evapotranspiraci ´on de cualquier cultivo cuando se encuentra exento
de enfermedades, con buena fertilizaci ´on y que se desarrolla en
parcelas, bajo ´optimas condiciones de suelo y agua, y alcanza la
m´axima producci ´on de acuerdo a las condiciones clim´aticas.
Puede ser calculada a partir de datos clim´aticos e integrando
directamente factores de la resistencia del cultivo, albedo y
resistencia del aire en el enfoque de Penman-Monteith.
17. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Evapotranspiraci ´on del cultivo bajo condiciones no
est ´andar: ETcaj
ETacj
Evapotranspiraci ´on de cultivos que crecen bajo condiciones
ambientales y manejos diferentes a las condiciones est ´andar.
Esto puede reducir la tasa de evapotranspiraci ´on como resultado de
un reducido crecimiento de las plantas y menor densidad.
La evapotranspiraci ´on en condiciones no est ´andar se calcula
utilizando un coeficiente de estr ´es h´ıdrico Ks o ajustado Kc .
18. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Coeficiente de cultivo: Kc
Representa las diferencias entre la evapotranspiraci ´on entre los
cultivos sembrados y la evaporaci ´on de referencia ET0. Integrando
las diferencias f´ısicas y fisiol ´ogicas entre los cultivos y la definici ´on
de cultivo de referencia.
Kc se puede separar en dos coeficientes m´as: coeficiente basal
del cultivo (Kbc) y coeficiente de evaporaci ´on del suelo (Ke).
Kc =Kcb +Ke (4)
Kc :
Kc =
ETc
ET0
(5)
Por lo tanto, se relaciona ETc
a ET0 de manera que:
ETc =Kc ET0 (6)
El Kc cambia durante los diferentes periodos de crecimiento para un
determinado cultivo.
19. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Factores de conversi ´on
Tabla : Factores de conversi ´on para expresar evapotransp´ıraci ´on. Fuente: [2].
Altura de agua Volumen por unidad de ´area
Energ´ıa por uni-dad
de ´area 1
mm/d´ıa m3/Ha/d´ıa l/s/ha MJ/m2/d´ıa
1 mm/d´ıa 1 10 0.116 2.45
1 m3/ha/d´ıa 0.1 1 0.012 0.245
1 l/s/ha 8.640 86.40 1 21.17
1 MJ/m2/d´ıa 0.408 4.082 0.047 1
1Para el agua con una densidad de 1,000 kg m3 y a 20°C
20. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
M´etodo directo
Lis´ımetros:
Recipiente formado por un tanque cil´ındrico de m´as o menos 6
metros de di ´ametro por 95 cm de alto.
Evapotranspiraci ´on es determinado por el peso diario del
conjunto suelo, planta, agua y por diferencias de pesos se
obtiene la humedad consumida.
Ventaja:
Facilidad de mediciones y aplicaci ´on de agua.
Desventaja:
Aparatos caros.
Alteraci ´on de las condiciones normales del suelo y crecimiento de
las ra´ıces.
21. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
M´etodo directo
Lis´ımetro
Figura : Esquema de un lis´ımetro: A. Terreno de estudio; B. Balanza; C.
Recolecci ´on de agua de drenaje; D. Recolecci ´on de agua de escorrent´ıa.
Fuente: [?]
22. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
M´etodo directo
Perfiles de humedad del suelo y M´etodo gravim´etrico
Perfiles de humedad del suelo
Se toman muestras del suelo a distintos niveles de una misma ´area
vertical en los instantes de T1 y T2 obteniendo valores de R1 y R2 por
lo tanto:
ET =R1 −R2
M´etodo gravim´etrico
Determina diferentes valores de humedad obtenidos en una serie de
registros a trav ´es del ciclo vegetativo, en muestras de suelo,
obtenidas a una profundidad igual a la que tienen las ra´ıces.
23. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Ecuaciones de la Evapotranspiraci ´on
Ecuacion FAO Penman-Monteith
Ecuacion FAO Penman-Monteith
ET0 =
0.408(Rn −G)+
900
T +273
u2(es −ea )
+(1+0.34u2)
Donde:
ET0: Evapotranspiraci ´on de referencia (mm/d´ıa)
Rn : Radiaci ´on neta en la superficie del cultivo (MJ/m2/d´ıa)
Ra : Radiaci ´on extraterrestre (mm/d´ıa)
G: Flujo de calor de suelo (MJ/m2/d´ıa)
T: Temperatura media del aire a 2 m de altura (°C)
u2: Velocidad del viento a 2 m de altura (m/s)
es : Presi ´on de vapor de saturaci ´on (kPa)
ea : Presi ´on real de vapor (kPa)
es −ea : D´eficit de presi ´on de vapor (kPa)
: Pendiente de la curvatura de presi ´on de vapor (kPa/°C)
: Constante psicom´etrica (kPa/°C)
24. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Ecuaciones de la Evapotranspiraci ´on
Ecuaci ´on de Canif ´e
Canicaf ´e
ETP = 1017.17exp(−0.0002h )
Donde:
ETP : Evapotranspiraci ´on potencial (mm/a˜no).
h : elevaci ´on (m).
Ejemplo
Altura de la estaci ´on meteorol ´ogica Facultad de agronom´ıa: 19
m.s.n.m.
ETP = 1017.17exp(−0.0002h )
ETP = 1017.17exp(−0.0002 (19))
ETP = 1013.3120 mm/anual
25. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Ecuaciones de la Evapotranspiraci ´on
Ecuaci ´on de Budyko
Transforma la ETp a ETr .
Ecuaci ´on de Budyko
ETr = ([ETp P tanh(P /ETp )] [1 − cosh(P /ETp )+senh(ETp /P )])1/2
donde:
ETr : Evapotranspiraci ´on real (mm/a˜no).
ETp : Evapotranspiraci ´on potencial (mm/a˜no).
P : Precipitaci ´on media de la cuenca (mm/a˜no).
Ejemplo
ETr = ([ETp P tanh(P /ETp )] [1 − cosh(P /ETp )+senh(ETp /P )])1/2
P = 603.4 mm/anual (2012).
ETr = 681.1492 mm/anual
26. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Ecuaciones de la Evapotranspiraci ´on
Ecuaci ´on de Turc
Ecuaci ´on de Turc
Basado en un balance de masas en funci ´on con los elementos
meteorol ´ogicos simples como temperatura y precipitaci ´on de la
cuenca:
ETr =
P q
0.9+ P 2
L 2
L = 300+25T +0.05T 3
Si
P /L 0.316!ETr =P
P : Precipitaci ´on media anual.
T : Temperatura promedio anual en °C.
27. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Ecuaciones de la Evapotranspiraci ´on
Ecuaci ´on de Turc
Ejemplo
T = 24°C
P = 603.4 mm/anual
L = 1670.96
Por lo tanto se aplica la ecuaci ´on:
ETr =
603.4 q
0.9+ 603.42
1670.962
ETr = 509.0912 mm/anual
28. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Ecuaciones de la Evapotranspiraci ´on
Ecuaci ´on de Thornthwaite
Ecuaci ´on de Thornthwaite
ETp = 1.6(10
T
I
)a
Donde:
ETp : Evapotranspiraci ´on en cm/mensual.
T : Temperatura media mensual.
I :´Indice cal ´orico anual
I =
(
Tanual
5
1.514)
a: Exponente dado en funci ´on de I :
a = (675 10−9)I 3 − (771 10−7)I 2 +(179 10−4)I +0.492
29. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Ecuaciones de la Evapotranspiraci ´on
Ecuaci ´on de Thornthwaite
Ejemplo
T : 20.9°C
P : 2.5 mm
I =
(
24.7
5
1.514)
= 11.2280
a = (67510−9)11.22803−(77110−7)11.22802+(17910−4)11.2280+0.492
a = 0.6842
ETp = 1.6(10
20.9
11.2280
)0.6842
ETp = 13.2620 cm/marzo.
30. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Ecuaciones de la Evapotranspiraci ´on
M´etodo del evapor´ımetro clase A
M´etodo del evapor´ımetro clase A
ET =Fc Epan
Donde:
Fc: Factor de correcci ´on = 0.7
Epan: Lectura del tanque en mm/d´ıa
Ejemplo
Fc = 0.7
Epan = 14 mm/d´ıa
ET = 0.7 14 = 9.80 mm/dia
31. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Ecuaciones de la Evapotranspiraci ´on
Ecuaci ´on de Blaney-Criddle
Ecuaci ´on de Blaney-Criddle
ET0 =P (0.46Tm +8)
Donde:
ET0: Evapotranspiraci ´on de referencia (mm/d´ıa)(media
mensual).
Tm: Temperatura media diaria.
P :% diario de luz del mes, con respecto al anual.
Ejemplo
Tm = 20.9 °C
P = 8.22%
ET0 = 8.22(0.46 20.9+8)
ET0 = 144.78 mm/dia
32. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Ecuaciones de la Evapotranspiraci ´on
Ecuaci ´on de Ivanov y Ecuaci ´on Hargreaves
M´etodo de Ivanov
ET0 = 0.018 (25+Tm )2 100 −HR (7)
donde:
ET0: evapotranspiraci ´on de referencia, expresada en mm/d´ıa.
Tm: Temperatura media del aire en C.
HR : Humedad relativa del aire, expresada en porcentaje.
M´etodo de Hargreaves
ET0 = 0.0023 Ra (Tm +17.8) Tmax −Tmin )1/2 (8)
Donde:
Ra : radiaci ´on solar extraterrestre, expresada en mm/d´ıa.
Tm: temperatura media diaria (promedio temp. m´ax. y temp. m´ın.
en °C).
Tmax y Tmin : temperatura m´aximas y m´ınimas diarias.
33. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Ecuaciones de la Evapotranspiraci ´on
Ecuaci ´on Jensen-Haise y ecuaci ´on Priestley-Taylor
M´etodo Jensen-Haise
ET0 =Rs (0.025 Tm +0.08) (9)
Donde:
Rs : Radiaci ´on global incidente (mm/d´ıa).
Tm: Temperatura media diaria (°C).
M´etodo de Priestley-Taylor
ET0 = 1.26 (
+
) (Rn −G) (10)
Donde:
: Pendiente de la curva de saturaci ´on de vapor/temperatura
(kPa/°C).
: Constante psicom´etrica (kPa/°C).
Rn : Radiaci ´on neta (mm/d´ıa).
G: Flujo de calor del suelo (mm/d´ıa).
34. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Ecuaciones de la Evapotranspiraci ´on
Otros m´etodos
T´ecnica Raman-LIDAR
Radiaci ´on l ´aser ultravioleta y mide la dispersi ´on producida por las
mol ´eculas de agua presentes en el aire.
Redes neuronales artificiales y Percepci ´on Remota
35. Definici ´on Importancia Evaporaci ´on Transpiraci ´on Evapotranspiraci ´on Unidades de medida Determinaci ´on de la evapotranspiraci ´on
Bibliograf´ıa I
Cap´ıtulo 1. La evapotranspiraci ´on: concepto y m´etodos para su determinaci ´on.
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´O
scar Jerez.
http://vocabulariogeografico.blogspot.mx/2011/09/evapotranspiracion.html.
Acceso: 04 de Septiembre de 2014.