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Evaporación - Coggle Diagram
Evaporación
Conceptos y Definiciones Básicas
Evaporación: Proceso físico por el cual el agua pasa de estado líquido a gaseoso desde almacenamientos, conducciones o el suelo somero hacia la atmósfera.
Transpiración: Vapor de agua emitido por las hojas de las plantas, la cual es tomada previamente del suelo.
Evapotranspiración: La combinación de los procesos de evaporación y transpiración.
Uso Consuntivo: Suma de la evapotranspiración y el agua que las plantas retienen para su nutrición (aprox. 1%); en ingeniería se usan como sinónimos.
Importancia en Ingeniería: Fundamental para calcular pérdidas en presas, diseñar distritos de riego y sistemas de abastecimiento.
Cálculo de la Evapotranspiración (Uso Consuntivo)
Método de Thornthwaite: Estima el uso mensual basándose únicamente en temperaturas medias mensuales; útil para estudios preliminares.
Método de Blaney-Criddle: Más específico; utiliza temperatura, horas de sol, tipo de cultivo y su ciclo vegetativo.
Ciclo Vegetativo: Tiempo transcurrido entre la siembra y la cosecha.
Coeficientes de Desarrollo (Kg y Kc):
Kg (Global): Varía entre 0.5 y 1.2 según el cultivo.
Kci (Parcial): Determinado para etapas específicas del crecimiento (inicial, desarrollo, media, final).
Factor de Corrección por Aridez (Kt): Ajuste necesario cuando el cultivo se encuentra en zonas áridas.
Física del Proceso de Evaporación
Mecanismo: Aumento de la energía cinética de las moléculas de agua por radiación solar, viento y diferenciales de presión de vapor.
Zona de Intercambio: Pequeña zona situada junto a la superficie del agua donde ocurre el movimiento de moléculas hacia la atmósfera y viceversa.
Presiones de Vapor Clave:
ew: Presión de vapor en la zona de intercambio.
ea: Presión de vapor del aire en un momento dado.
es: Presión de vapor de saturación.
Condiciones:
Se produce evaporación si ea < ew.
Se produce condensación si ea > es.
Métodos para Determinar la Evaporación
Ley de Dalton: La evaporación es proporcional al gradiente de presión de vapor entre la zona de intercambio y la atmósfera (E = k(ew - ea)) .
Fórmulas Empíricas:
Método de Lugeon (Francia): Utiliza temperatura máxima, humedad relativa y presión barométrica.
Método de Mayer (Inglaterra): Considera la velocidad del viento y distingue entre tanques poco profundos y lagos profundos mediante coeficientes.
Método de la USSR: Basado en el número de días del mes y velocidad del viento a 2m.
Balance de Energía (Teoría de Penman): Combina el balance energético con el cálculo de transferencia de masa para mayor precisión .
Nomograma de Wilson: Requiere temperatura del aire, horas de sol (reales vs. despejado), radiación solar y humedad .
Balance de Agua (Método Indirecto): Basado en la ecuación de continuidad (E = I - O - Delta V), donde se consideran entradas, salidas y cambio de almacenamiento .
Medición e Instrumentación
Evaporímetros: Recipientes para medir el cambio en el tirante de agua en un intervalo de tiempo.
Evaporímetro Clase A: Recipiente de fierro galvanizado de 1.20 m de diámetro y 0.26 m de altura.
Componentes: Tubo aquietador y regla graduada para lecturas precisas.
Factores de Corrección: Las mediciones en tanques pequeños deben multiplicarse por un factor (típicamente 0.7) para estimar la evaporación en grandes almacenamientos.
Factores que Influyen en el Proceso
Climáticos: Radiación solar (fuente de energía), temperatura del aire, humedad relativa y velocidad del viento.
Geográficos: Latitud (determina horas de sol) y altitud (afecta la presión barométrica).
Agronómicos: Tipo de cultivo, etapa de desarrollo y densidad de cobertura vegetal.
Demandas para Riego y Extracción
Volumen de Extracción (Di): Cantidad de agua que debe salir de la presa considerando:
Evapotranspiración del área de riego.
Precipitación efectiva (que disminuye la necesidad de extracción).
Evaporación en canales y conducciones.
Volumen de desperdicio e infiltración.
Eficiencia del Sistema: Relación porcentual entre el agua aprovechada por la planta y el volumen total extraído; en México oscila entre el 30% y 70%.