2. Evaporación y transpiración
Elementos que afectan la evaporación y
transpiración
Uso consultivo
Instrumentos utilizados para medir la
evaporación
Estimación de la evaporación
3. EVAPORACIÓN
La evaporación es un proceso físico que consiste en el pasaje
lento y gradual de un estado líquido hacia un estado gaseoso,
tras haber adquirido suficiente energía para vencer la tensión
superficial. A diferencia de la ebullición, la evaporación se
produce a cualquier temperatura, siendo más rápido cuanto
más elevada este. No es necesario que toda la masa alcance el
punto de ebullición. Cuando existe un espacio libre encima de
un líquido, una parte de sus moléculas están en forma
gaseosa, al equilibrase, la cantidad de materia gaseosa define
la presión de vapor saturante, la cual no depende del
volumen, pero varía según la naturaleza del líquido y la
temperatura.
Ebullición: Cuando la presión de vapor iguala a la
atmosférica, se produce la ebullición
Evaporación: Si la cantidad de gas es inferior a la presión
de vapor saturante y una parte de las moléculas pasan de la
fase líquida a la gaseosa: eso es la evaporación
4. En hidrología, la
evaporación es una de las
variables hidrológicas
importantes al momento de
establecer el balance hídrico
de una determinada cuenca
hidrográfica o parte de esta.
En este caso, se debe
distinguir entre la
evaporación desde
superficies libres y la
evaporación desde el suelo.
La evaporación de agua es
importante e indispensable
en la vida, ya que el vapor
de agua, al condensarse se
transforma en nubes y
vuelve en forma de lluvia,
nieve, niebla o rocío.
5. TRANSPIRACIÓN
La transpiración es el proceso por el cual el agua es
llevada desde las raíces hasta pequeños poros que se
encuentran en la cara inferior de las hojas, donde se
transforma en vapor de agua y se libera a la
atmósfera. La transpiración, es esencialmente la
evaporación del agua desde las hojas de las plantas.
Se estima que alrededor de un 10% de la humedad de
la atmósfera proviene de la transpiración de las
plantas.
La transpiración de las plantas es un procesos que no
se ve debido a que el agua se evapora de la superficie
de la hoja, durante la estación de crecimiento, una
hoja transpirará una cantidad de agua mucho mayor
a su propio peso. Un acre plantado con maíz, produce
cerca de 11,400 - 15,100 litros (3,000- 4,000 galones)
de agua por día, y un roble grande puede transpirar
alrededor de 151,000 litros (40,000 galones) por año.
6.
7. FACTORES QUE AFECTAN A LA
TRANSPIRACIÓN
Son muchos los factores que afectan la
transpiración. Los mas importantes son los
factores ambientales que afectan directamente la
presión de vapor del agua en las hojas y la
presión de vapor de agua en la atmosfera . Los
mas importantes son. La luz, La temperatura,
humedad y vient.
8. FACTORES QUE AFECTAN A LA
EVAPORACIÓN
La tensión de vapor de la temperatura y por
tanto, la temperatura del aire y el agua influyen
en la evaporación. La velocidad y turbulencia del
viento ayudan a la renovación de la masa del aire
que recibe el vapor y en consecuencia varia su
tensión de vapor afectando a la evaporación.
La evaporación crece al decrece la presión
atmosférica, manteniendo contantes los demás
factores, por el contrario al aumentar la altitud
decrece la evaporación. Este aparente
contradicción se explica por la influencia de otros
factores(temperatura del agua y del aire)
9. USO CONSUNTIVO
Los primeros estudios que abordaron el tema del riego
hablaron de utilización consuntiva, cantidad de agua que se
expresaba en metros cúbicos por hectárea regada. Luego, en
1941, la División de Riegos del Ministerio de Agricultura de
los Estados Unidos y la Oficina Planificadora de Recursos
Nacionales, definieron el concepto de uso consuntivo o
evapotranspiración como “la suma de los volúmenes del agua
utilizada para el crecimiento vegetativo de las plantas en una
superficie dada, tanto en la transpiración como en la formación
de tejidos vegetales y de la evaporada por el terreno adyacente
ya sea proveniente de la nieve o de las precipitaciones caídas
en un tiempo dado”.2 Más tarde, en 1952, H.F. Blaney y W.D.
Criddle definieron “uso consumo o evapotranspiración” en
términos muy similares a los anteriores como “la suma de los
volúmenes de agua usados por el crecimiento vegetativo de
una cierta área por conceptos de transpiración y formación de
tejidos vegetales y evaporada desde el suelo adyacente,
proveniente de la nieve o precipitación interceptada en el área
en cualquier tiempo dado, dividido por la superficie del área”.3
10. Evapotranspiración potencial (ETP)
Existe acuerdo entre los diversos autores al
definir la ETP, concepto introducido por
Charles Thornthwaite en 1948, como la máxima
cantidad de agua que puede evaporarse desde un
suelo completamente cubierto de vegetación, que
se desarrolla en óptimas condiciones, y en el
supuesto caso de no existir limitaciones en la
disponibilidad de agua.[4]
Según esta definición, la
magnitud de la ETP está regulada solamente por
las condiciones meteorológicas o climáticas,
según el caso, del momento o período para el cual
se realiza la estimación.
11. Evapotranspiración de referencia o
evapotranspiración del cultivo de referencia (ETo)
La noción de ETo ha sido establecida para reducir las
ambigüedades de interpretación a que da lugar el amplio
concepto de evapotranspiración y para relacionarla de
forma más directa con los requerimientos de agua de los
cultivos. Es similar al de ETP, ya que igualmente depende
exclusivamente de las condiciones climáticas, incluso en
algunos estudios son considerados equivalentes,[7]
pero se
diferencian en que la ETo es aplicada a un cultivo
específico, estándar o de referencia, habitualmente
gramíneas o alfalfa, de 8 a 15 cm de altura uniforme, de
crecimiento activo, que cubre totalmente el suelo y que no
se ve sometido a déficit hídrico.[8]
Es por lo anterior que en
los últimos años está reemplazando al de ETP.
12. INSTRUMENTOS UTILIZADOS PARA
LA MEDIDA DE LA EVAPORACION
Evaporación de superficies de agua
libre. Se mide con los evaporímetros,
también conocidos como atmómetros o
atmidómetros. Son de 4 tipos:
Tanques de evaporación
tienen como principio común la medida
del agua perdida por evaporación de un
depósito de regulares dimensiones. Los
distintos modelos se diferencian entre
sí en tamaño, forma y ubicación en el
terreno. Están concebidos para medir la
evaporación en embalses o grandes
lagos y en general se sitúan próximos a
ellos. Generalmente con ellos se
obtienen medidas superiores a la
evaporación real por lo que precisan de
correctores que dependen del modelo.
13. Tanque clase A: Usado por el U.S. Weather Bureau.
Depósito cilíndrico de chapa galvanizada con un diámetro
de 120 cm y 25,4 cm de altura, instalado sobre un enrejado
de madera, a unos 15 cm del suelo. El agua, previamente
medida, debe mantenerse en días sucesivos entre dos
señales a 20 y 17,5 cm del fondo del recipiente. La medición
se realiza apoyando en un tubo de nivelación un tornillo
micrométrico que tiene un extremo en forma de gancho
cuya punta se enrasa con el nivel del agua.
El coeficiente de reducción aconsejado para pasar de las
medidas del estanque a la evaporación real anual es 0,7,
variando mensualmente este valor entre 0,6-0,8 (para
algunas regiones de EEUU).
14. - Tanque enterrado: Hay varios tipos. El más extendido en EEUU
es el tipo "Colorado". Tiene forma paralelepipédica con sección
recta cuadrada de lado 0,91 m. La altura es de 0,46 m. Para
instalarlo se hunde en el terreno, hasta que la boca queda 10 cm
sobre él. Se procura que el agua de llenado enrase el terreno.
Los coeficientes de paso a evaporación real, en EEUU varían
entre 0,75 y 0,85 con un valor medio anual ligeramente inferior a
0,8. Es decir reproduce algo mejor el fenómeno, pero tiene el
inconveniente de recoger rebotes de gotas de lluvia que falsean
las medidas.
- Tanque flotante: Este tipo de evaporímetro pretende acercarse
más a las condiciones de la superficie evaporante real. El de uso
más corriente en EEUU es el de tipo "Colorado". Se sitúa flotando
sobre el embalse o río en observación, con los consiguientes
problemas de amarraje y estabilidad.
Como coeficiente medio anual de paso a evaporación real, se
emplea 0,8 (en EEUU). También en este tipo, puede haber falseo
en las medidas debido al salpicado de gotas al interior por el
oleaje de la superficie líquida real, especialmente en río y grandes
lagos.
15. •Evaporímetros de balanza
Es un pequeño depósito de 250 cm2 de sección y 35
mm de profundidad, lleno de agua e instalado sobre
una balanza de tipo pesa-cartas, en la que se hacen
lecturas sucesivas para medir la pérdida de peso. La
pequeña dimensión del depósito hace que sus paredes
influyan demasiado en la evaporación. Como ventaja
principal tiene el hecho de que se puede usar como
evaporígrafo, que permite llevar un registro continuo
de la variación de la evaporación, si se le adaptan los
adecuados elementos registradores.
•Porcelanas porosas
Presentan al aire una esfera (Livingston) o un disco
(Bellani) de porcelana porosa, en contacto con un
depósito de agua que las alimenta ayudado por la
presión atmosférica. Se utilizan fundamentalmente
como aparatos de investigación, empleándose
frecuentemente en estudios de transpiración.
•
16. Superficies de papel húmedo
Juegan un papel similar a las porcelanas porosas. El modelo más usado es
el evaporímetro de Piché que se basa en la idea de humedecer
permanentemente un papel expuesto al aire. El depósito humedecido es
un tubo graduado, que se coloca invertido con la boca libre hacia abajo.
Esta se tapa con un papel secante sujeto por medio de una arandela
metálica. La evaporación produce el secado del papel y una succión de
agua del depósito. Se medie el descenso de agua en el tubo.
Evaporímetro de Piché.
Normalmente, el evaporímetro de Piché se coloca en el interior de la garita
meteorológica. Algunas correlaciones entre medidas en un evaporímetro
Piché y en un estanque flotante, obligan a multiplicar las medidas Piché
por 0,8 para igualar las del estanque. Otros autores dan valores entre 0,45
y 0,60 para el mismo coeficiente. Realmente, este tipo de evaporímetro da
grandes errores.
Medida de la evaporación desde suelos sin vegetación
O Estanques bisimétricos y lisímetros Parcelas experimentales
Ambos tipos se utilizan también para medir evapotranspiración cuando el
suelo esté cubierto por vegetación.
Lisímetro
17. Medida de la evaporación desde suelos sin vegetación
18. Modelo esquemático de un lisímetro de balanza
Leyenda:
A) Terreno en estudio
B) Balanza
C) Recolección del agua de drenaje
D) Recolección del agua de escorrentía
Un lisímetro es un dispositivo introducido en el suelo,
rellenado con el mismo terreno del lugar y con vegetación.
Es utilizado para medir la evapotranspiración de referencia
(ETo) o del cultivo (ETc). También se
denomina evapotranspirómetro dependiendo de que manera
se ha hecho el procedimiento de medida.
La medida de la evapotranspiración es determinada por
el balance hídrico de los dispositivos. Normalmente hay
una balanza en el fondo del lisímetro donde se puede
determinar la cantidad de agua que se va
evapotranspirando en el sistema. Otro tipo de lisímetro
utiliza en lugar de una balanza un sistema de drenaje del
agua donde la cantidad drenada de la misma equivale
exactamente a la cantidad de agua evapotranpirada que es
igual a la capacidad de campo
19. ESTIMACIÓN DE LA EVAPORACIÓN
La evaporación se puede calcular mediante fórmulas
empíricas y semi-teóricas, mediante la
realización de un balancee energético de la masa de
agua o bien aplicando la ecuación de
Penman, que es el método más preciso. No obstante,
es recomendable utilizar métodos
experimentales, a pesar de los inconvenientes que
presentan.
Las fórmulas empíricas no tienen en cuenta la
disponibilidad energética y sólo dan una idea de
la capacidad evaporante de la atmósfera, al contrario
que el método del balance energético, de
difícil aplicación, que ignora el poder evaporante de la
atmósfera.
20. FACTORES QUE DETERMINAN LA
EVAPORACIÓN
Radiación solar.
Temperatura del aire.
Humedad atmosférica.
El viento.
Tamaño de la masa de agua
Salinidad
