Evapotranspiracion

Evapotranspiracion

Miguel Armando Lopez Beltran

Universidad Autonoma de SinaloaFacultad de Agronomıa

08 de Septiembre 2014

Definicion Importancia Evaporacion Transpiracion Evapotranspiracion Unidades de medida Determinacion de la evapotranspiracion

Evapotranspiracion

Evapotranspiracion

Es la combinacion de dos procesos separados por los que el agua sepierde a traves de la superficie del suelo por evaporacion y por otraparte mediante la transpiracion del cultivo.

Evaporacion

Proceso por el cual el agua lıquidase convierte en vapor de agua(vaporizacion) y se retira de lasuperficie evaporante (remocionde vapor).

Transpiracion

Consiste en la vaporizacion delagua lıquida contenida en lostejidos de la planta y su posteriorremocion hacia la atmosfera.

Figura : Esquema deevapotranspiracion. Fuente: [14].


Importancia

Importancia

Componente importante en la estimacion del balance hıdrico.

Parametro para definir las necesidades hıdricas del cultivo y porconsiguiente en la programacion de riego de los cultivos.

La evaporacion y transpiracion ocurren simultaneamente y no hayforma sencilla de separar ambos procesos.Sin embargo, se puede tener una estimacion del grado departicipacion de acuerdo con el% de la cubierta del suelo.


Importancia

Etapas del cultivo

En las primeras etapas del cultivo, el agua se pierde principalmentepor evaporacion directa del suelo, pero con el desarrollo del cultivo yla cobertura total del suelo, la transpiracion se convierte en elproceso principal.

Figura : Fuente: [2]


Evaporacion

Evaporacion

1 Resultado del proceso fısico por el cual el agua cambia deestado fısico, del liquido a gaseoso, retornando directamente, ala atmosfera en forma de vapor.

2 Requiere de una fuente de energıa para generar movimiento enlas moleculas para su separacion: radiacion solar.

3 La superficie evaporante debe de tener la capacidad el aire deadmitir vapor de agua: Poder evaporante de la atmosfera .


Evaporacion: Factores que intervienen

Factores

Ordenclimático

- Temperatura- Radiación solar- Precipitación- Humedad del aire- Velocidad del viento

Ordensuelo

Ordenhidrológico

Ordenagrofitológico

- 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 evaporacion.


Evaporacion: Metodos e instrumentacion

Evaporacion en superficie de agua libre: atmometros oevaporımetros

Tanque de evaporacion:mide el agua perdida por evaporacionde un deposito de dimensiones regulares.Las medidas obtenidas son superiores a la evaporacion real.

Tipo A. Deposito de diametro 1.20 m y de 0.254 m de altura(coeficiente de reduccion de 0.7).Tanque enterrado (Tipo Colorado). es rectangular de 0.91 m delado y 0.46 m de alto, se entierra en el suelo (coeficiente dereduccion de 0.75-0.85.Tanque tipo flotante. (Coeficiente de reduccion 0.80).

Figura : Ejemplo de tanque evaporımetro.




Evaporımetros de balanza: Es un deposito de 250 cm2 deseccion y de 35 mm de profundidad que esta unido a unabalanza tipo pesa que unido a un tambor registrador setransforma en evaporımetro.

Porcelanas porosas: se presentan al aire una esfera o un discode porcelana porosa, en contacto con un deposito de agua quelas alimenta ayudado por la presion atmosferica (su uso es eninvestigacion).




Superficies de papel humedo (evaporımetro Piche): sehumedece permanente un papel expuesto al aire, el depositohumedecedor es un tubo graduado que se coloca con la bocalibre hacia abajo, este se tapa con un papel secante y unaseccion de agua del deposito, por lo que se mide el descenso deagua en el tubo. Se utiliza la expresion:

E(Piche) ∗0.80 = E(Tanque) (1)

Evaporacion desde suelos con vegetacion: se utilizanlisımetros o parcelas de experimentacion.


Formulas para estimar evaporacion I

Ecuaciones fısicas: Relacionan las variables fısicas queintervienen. Requieren informacion que en general no sedispone (radiacion neta, gradiente de humedad, viento enaltura, etc.).

Semiempıricas: Toma algunos hechos por formulas fısicas yajustan esas expresiones a valores reales medios.

Empıricas: Relacion matematica por regresion con datosexperimentales.


Formulas para estimar evaporacion II

Ejemplos:

Ecuacion de TURC:

E(mm/dia) =1

16∗ (t +2 ∗ (Rg)0.5) (2)

Donde:

T : Temperatura °C.Rg : Radiacion solar (cal/cm2/min).

PENMANN:

E(mm/dia) =∆Rn +ΥEa)

∆+Υ(3)

Donde:

Rn : Radiacion neta (mm/dıa).Ea : (es −ev) ∗0.35 ∗2.5+0.155 ∗ v2es : Tension de saturacion correspondiente a la temperatura de lasuperficie evaporante.ev : Tension de vapor del aire.v2 : velocidad del viento a 2 metros (m/seg).Υ: es una constante= 0.27 mm de Hg / °C.


Transpiracion

Transpiracion

Es el resultado del proceso fısico - biologico, por el cual el aguacambia de estado lıquido al gaseoso a traves del metabolismo de lasplantas, pasando finalmente a la atmosfera.

Factores

Ordenmeteorológico

Ordenhumedad de suelo

Ordenbiológico

- 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 transpiracion.


Evapotranspiracion

Terminos derivados de evapotranspiracion

Evapotranspiracion potencial: Tasa maxima de evaporacion deuna superficie completamente sombreada por un cultivo verde,sin limitacion en el suministro hıdrico.

Evapotranspiracion real: Evapotranspiracion real que produceen condiciones reales.


Evapotranspiracion y sus variantes

Evapotranspiración

Evapotranspiracióndel cultivo de referencia

Evapotranspiracióndel cultivo bajo

condiciones estanar

Evapotranspiracióndel cultivo bajo

condiciones no estandar

Figura : Variantes de medida de evapotranspiracion.


Evapotranspiracion del cultivo de referencia: ET0

ET0

Una superficie de referencia esta basado en un cultivo hipotetico depasto con caracterısticas especıficas y sin restricciones de agua.

Parametro relacionado con el clima y expresa el poderevaporante de la atmosfera en una localidad y epoca del anoespecificas.

Los unicos factores que afectan al ET0 son los factoresclimaticos.

ET0 tambien es un parametro climatico que puede ser calculadoa partir de datos meteorologicos.

Metodos de determinacion de ET0:

Metodo FAO Penmman-Monteith [2, pag. 7].


Evapotranspiracion del cultivo bajo condiciones

estandar: ETc

ETc

Evapotranspiracion de cualquier cultivo cuando se encuentra exentode enfermedades, con buena fertilizacion y que se desarrolla enparcelas, bajo optimas condiciones de suelo y agua, y alcanza lamaxima produccion de acuerdo a las condiciones climaticas.

Puede ser calculada a partir de datos climaticos e integrandodirectamente factores de la resistencia del cultivo, albedo yresistencia del aire en el enfoque de Penman-Monteith.


Evapotranspiracion del cultivo bajo condiciones no

estandar: ETcaj

ETacj

Evapotranspiracion de cultivos que crecen bajo condicionesambientales y manejos diferentes a las condiciones estandar.Esto puede reducir la tasa de evapotranspiracion como resultado deun reducido crecimiento de las plantas y menor densidad.

La evapotranspiracion en condiciones no estandar se calculautilizando un coeficiente de estres hıdrico Ks o ajustado Kc .


Coeficiente de cultivo: Kc

Representa las diferencias entre la evapotranspiracion entre loscultivos sembrados y la evaporacion de referencia ET0. Integrandolas diferencias fısicas y fisiologicas entre los cultivos y la definicionde cultivo de referencia.

Kc se puede separar en dos coeficientes mas: coeficiente basaldel cultivo (Kbc) y coeficiente de evaporacion del suelo (Ke).

Kc = Kcb +Ke (4)

Kc :

Kc =ETcET0

(5)

Por lo tanto, se relaciona ETca ET0 de manera que:

ETc = Kc ∗ ET0 (6)

El Kc cambia durante los diferentes periodos de crecimiento para undeterminado cultivo.


Factores de conversion

Tabla : Factores de conversion para expresar evapotranspıracion. Fuente: [2].

Altura de agua Volumen por unidad de areaEnergıa por uni-dad de area 1

mm/dıa m3/Ha/dıa l/s/ha MJ/m2/dıa

1 mm/dıa 1 10 0.116 2.45

1 m3/ha/dıa 0.1 1 0.012 0.2451 l/s/ha 8.640 86.40 1 21.17

1 MJ/m2/dıa 0.408 4.082 0.047 1

1Para el agua con una densidad de 1,000 kg m3 y a 20°C


Metodo directo

Lisımetros:Recipiente formado por un tanque cilındrico de mas o menos 6metros de diametro por 95 cm de alto.

Evapotranspiracion es determinado por el peso diario delconjunto suelo, planta, agua y por diferencias de pesos seobtiene la humedad consumida.

Ventaja:

Facilidad de mediciones y aplicacion de agua.

Desventaja:

Aparatos caros.Alteracion de las condiciones normales del suelo y crecimiento delas raıces.


Metodo directoLisımetro

Figura : Esquema de un lisımetro: A. Terreno de estudio; B. Balanza; C.Recoleccion de agua de drenaje; D. Recoleccion de agua de escorrentıa.Fuente: [?]


Metodo directoPerfiles de humedad del suelo y Metodo gravimetrico

Perfiles de humedad del suelo

Se toman muestras del suelo a distintos niveles de una misma areavertical en los instantes de T1 y T2 obteniendo valores de R1 y R2 porlo tanto:

ET = R1 −R2

Metodo gravimetrico

Determina diferentes valores de humedad obtenidos en una serie deregistros a traves del ciclo vegetativo, en muestras de suelo,obtenidas a una profundidad igual a la que tienen las raıces.


Ecuaciones de la EvapotranspiracionEcuacion FAO Penman-Monteith

Ecuacion FAO Penman-Monteith

ET0 =0.408∆(Rn −G)+Υ

900

T +273u2(es − ea)

∆+Υ(1+0.34u2)

Donde:

ET0 : Evapotranspiracion de referencia (mm/dıa)

Rn : Radiacion neta en la superficie del cultivo (MJ/m2/dıa)

Ra : Radiacion extraterrestre (mm/dıa)

G : Flujo de calor de suelo (MJ/m2/dıa)

T : Temperatura media del aire a 2 m de altura (°C)

u2 : Velocidad del viento a 2 m de altura (m/s)

es : Presion de vapor de saturacion (kPa)

ea : Presion real de vapor (kPa)

es − ea : Deficit de presion de vapor (kPa)

∆: Pendiente de la curvatura de presion de vapor (kPa/°C)

Υ: Constante psicometrica (kPa/°C)


Ecuaciones de la EvapotranspiracionEcuacion de Canife

Canicafe

ETP = 1017.17exp(−0.0002h)

Donde:

ETP : Evapotranspiracion potencial (mm/ano).

h : elevacion (m).

Ejemplo

Altura de la estacion meteorologica Facultad de agronomıa: 19m.s.n.m.

ETP = 1017.17exp(−0.0002h)

ETP = 1017.17exp(−0.0002 ∗ (19))

ETP = 1013.3120 mm/anual


Ecuaciones de la EvapotranspiracionEcuacion de Budyko

Transforma la ETp a ETr .

Ecuacion de Budyko

ETr = ([ETp ∗ P ∗ tanh(P /ETp)] ∗ [1− cosh(P /ETp)+ senh(ETp /P)])1/2

donde:

ETr : Evapotranspiracion real (mm/ano).

ETp : Evapotranspiracion potencial (mm/ano).

P : Precipitacion media de la cuenca (mm/ano).

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


Ecuaciones de la EvapotranspiracionEcuacion de Turc

Ecuacion de Turc

Basado en un balance de masas en funcion con los elementosmeteorologicos simples como temperatura y precipitacion de lacuenca:

ETr =P

√

0.9+ P2

L2

L = 300+25T +0.05T3

SiP /L < 0.316→ ETr = P

P : Precipitacion media anual.

T : Temperatura promedio anual en °C.


Ecuaciones de la EvapotranspiracionEcuacion de Turc

Ejemplo

T = 24°CP = 603.4 mm/anualL = 1670.96Por lo tanto se aplica la ecuacion:

ETr =603.4

√

0.9+ 603.42

1670.962

ETr = 509.0912 mm/anual


Ecuaciones de la EvapotranspiracionEcuacion de Thornthwaite

Ecuacion de Thornthwaite

ETp = 1.6(10T

I)a

Donde:

ETp : Evapotranspiracion en cm/mensual.

T : Temperatura media mensual.

I : Indice calorico anual

I =

{

⟨

Tanual5

⟩1.514}

a: Exponente dado en funcion de I :

a = (675 ∗10−9)I3 − (771 ∗10−7)I2 +(179 ∗10−4)I +0.492


Ecuaciones de la EvapotranspiracionEcuacion de Thornthwaite

Ejemplo

T : 20.9°CP : 2.5 mm

I =

{

⟨

24.7

5

⟩1.514}

= 11.2280

a = (675∗10−9)11.22803−(771∗10−7)11.22802+(179∗10−4)11.2280+0.492

a = 0.6842

ETp = 1.6(1020.9

11.2280)0.6842

ETp = 13.2620 cm/marzo.


Ecuaciones de la EvapotranspiracionMetodo del evaporımetro clase A

Metodo del evaporımetro clase A

ET = Fc ∗ Epan

Donde:

Fc: Factor de correccion = 0.7

Epan: Lectura del tanque en mm/dıa

Ejemplo

Fc = 0.7Epan = 14 mm/dıa

ET = 0.7 ∗14 = 9.80 mm/dia


Ecuaciones de la EvapotranspiracionEcuacion de Blaney-Criddle

Ecuacion de Blaney-Criddle

ET0 = P(0.46Tm +8)

Donde:

ET0: Evapotranspiracion de referencia (mm/dıa)(mediamensual).

Tm : Temperatura media diaria.

P :% diario de luz del mes, con respecto al anual.

Ejemplo

Tm = 20.9 °CP = 8.22%

ET0 = 8.22(0.46 ∗20.9+8)

ET0 = 144.78 mm/dia


Ecuaciones de la EvapotranspiracionEcuacion de Ivanov y Ecuacion Hargreaves

Metodo de Ivanov

ET0 = 0.018 ∗ (25+Tm )2 ∗100−HR (7)

donde:

ET0: evapotranspiracion de referencia, expresada en mm/dıa.

Tm : Temperatura media del aire en C .

HR : Humedad relativa del aire, expresada en porcentaje.

Metodo de Hargreaves

ET0 = 0.0023 ∗Ra ∗ (Tm +17.8) ∗Tmax −Tmin)1/2 (8)

Donde:

Ra : radiacion solar extraterrestre, expresada en mm/dıa.

Tm : temperatura media diaria (promedio temp. max. y temp. mın.en °C).

Tmax y Tmin : temperatura maximas y mınimas diarias.


Ecuaciones de la EvapotranspiracionEcuacion Jensen-Haise y ecuacion Priestley-Taylor

Metodo Jensen-Haise

ET0 = Rs ∗ (0.025 ∗Tm +0.08) (9)

Donde:

Rs : Radiacion global incidente (mm/dıa).

Tm : Temperatura media diaria (°C).

Metodo de Priestley-Taylor

ET0 = 1.26 ∗ (∆

∆+Υ) ∗ (Rn −G) (10)

Donde:

∆: Pendiente de la curva de saturacion de vapor/temperatura(kPa/°C).

Υ: Constante psicometrica (kPa/°C).

Rn : Radiacion neta (mm/dıa).

G : Flujo de calor del suelo (mm/dıa).


Ecuaciones de la EvapotranspiracionOtros metodos

Tecnica Raman-LIDAR

Radiacion laser ultravioleta y mide la dispersion producida por lasmoleculas de agua presentes en el aire.

Redes neuronales artificiales y Percepcion Remota


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Capıtulo 1. La evapotranspiracion: concepto y metodos para su determinacion.•, •.

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http://vocabulariogeografico.blogspot.mx/2011/09/evapotranspiracion.html.Acceso: 04 de Septiembre de 2014.

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