El presente trabajo es una pre-informacion a un trabajo de investigacion en las pampas de la Joya-Arequipa, sobre la evapotranspiracion en estos suelos y el tipo de metodologia propicia para nuestra investigacion.

1. Div-WrightLab
EVAPORACION Y EVAPOTRANSPIRACION
CLIMATOLOGIA
RENEE M. CONDORI APAZA, JULIO VALDIVIA SILVA,
EVELYN PAREDES PAREDES

2. Evapotranspiración
La evapotranspiración (ET) es la combinación de dos procesos:
Evaporación y Transpiración. La evaporación es el proceso
físico mediante el cual el agua se convierte a su forma gaseosa.
La evaporación del agua a la atmósfera ocurre en la superficie de
ríos, lagos, suelos y vegetación. La transpiración es el proceso
mediante el cual el agua fluye desde el suelo hacia la atmósfera a
través del tejido de la planta, Martinez Cob, A., J.M. Faci y A.
Bercero (1998).

3. Evapotranspiración
 Terminología
 Evaporación: Proceso por el cual el agua liquida pasa
directamente a la fase vapor.
 Transpiración: Proceso mediante el cual el agua liquida
pasa de liquido avapor atraves del metabolismo de la
planta.
 Sublimación: Proceso por el cual el agua pasa
directamente de la fase solida a la fase de vapor.

4. Evaporación
La evaporación es el proceso por el cual el agua líquida se
convierte en vapor de agua (vaporización) y se retira de la
superficie evaporante (remoción de vapor). El agua se
evapora de una variedad de superficies, tales como lagos,
ríos, caminos, suelos y la vegetación mojada.

5. Factores que Influencian en la
Evaporacion
 Energia necesaria para la
vaporizacion (calor latente)
 Rdiacion Solar
 Forma de transportar el vapor
desde la superficie evaporacion.
 Velocida de viento sobre la
superficie
 Gradiente de la humedad especifica
sobre la superficie.
 Superficie Vegetativa
 Humedad necesaria en la superficie.
 Evapotranspiracion (ET)
 Evapotranspiracion Potencial (PET) –
humedad necesaria no es limiitante.

6. Evaporación desde una Superficie de
Agua
 La evaporacion es la forma mas simple
 Que se da permanentemente del liquido libre de la superficie
saturada.

7. Bandeja o Cilindro de Evaporación
 Servicio Nacional de Meteorología Clase
Tipo A
 Instalado en una plataforma de madera en
una zona cubierta de vegetación.
 Llenado con agua a menos de 2,5 pulgadas
de la parte superior
 La velocidad de evaporación se mide por
lecturas manuales o con un medidor de
salida analógica.

8. Métodos de Estimación de la
Evaporación
 Método Balance de Energía
 Método Aerodinamico
 Método Combinado

9. Metodo Balance de Energia
 CV contiene agua en fase líquida y vapor
 Continuidad - fase líquida
d
− mv = ∫∫∫ ρ w d∀ + ∫∫ ρ wV ⋅ dA

Hs Rn mv
 dt CV CS
ρa dh dh =0
= ρw A = −E
dh
ρw
dt dt No hay flujo de agua
E =−
dt h líquida a través de CS
G mv = ρ w AE


10. Metodo Balance de Energia
 Continuidad – Fase Vapor
d
mv =
 ∫∫∫ qv ρ a d∀ + ∫∫ qv ρ aV ⋅ dA
dt CV CS
=0
mv = ∫∫ qv ρ aV ⋅ dA
 Flujo constante de aire
CS sobre el agua
= ρ w AE
ρ w AE = ∫∫ qv ρ aV ⋅ dA
CS
1
E= ∫∫ qv ρ aV ⋅ dA
ρ w A CS

11. Metodo Balance de Energia
 Ec. Energia dH dW d
− = ∫∫∫ (eu + V 2 / 2 + gz ) ρd∀
dt dt dt CV
2  
+ ∫∫ (eu + V / 2 + gz ) ρV ⋅ dA
CS
=0
≈ 0; V = 0, h ≈ const.
dH d
= ∫∫∫ eu ρ w d∀
dt dt CV
= Rn − H s − G
dH
= Rn − H s − G
dt

12. Metodo Balance de Energia
 Ec. de Energía para el agua en CV
dH
= Rn − H s − G
dt
Hipótesis:
1. Temperatura constante de agua en CV
2. Cambio de calor es el cambio en la energía interna de agua evaporada
dH
= lv mv

dt
lv mv = Rn − H s − G

Recordemos: m = ρ w AE

Descuido razonable y flujos de calor del
1 suelo
E= ( Rn − H s − G ) R
lv ρ w A Er = n
lv ρ w

13. El viento como un Factor en la
Evaporacion
 El viento tiene un gran efecto sobre la evaporación, E
 El viento elimina aire cargado con vapor por convección
 Esto evita el limite de la delgada capa
 Mantiene una alta tasa de transferencia de agua de líquida a la
fase de vapor
 El viento es tambien turbulento
 La difusión convectiva es de varias ordenes de magnitud mayor que
la difusión molecular.

14. Metodo Aerodinamico
 Incluye la via de transporte del
vapor desde la superficie del
agua como función de:
 Gradiente de Humedad sobre la
superficie
 Velocidad del viento atraves de la
superficie
 Flujo de vapor ascendente
dqv qv1 − qv2
m = −ρa K w
 = ρa K w
dz z 2 − z1
 Flujo del impulso hacia arriba (
K w qv1 − qv2 )
m =τ

K m ( u 2 − u1 )
du u −u
τ = ρa K m = ρa K m 2 1
dz z2 − z1

15. Metodo Aerodinamico
(
K w qv1 − qv2 )
m =τ

K m ( u 2 − u1 )
 Perfil logaritmico de velocidad
u 1  Z 
= ln 
u * k  Zo 
 
 Flujo de Impulso
2
 k(u − u ) 
τ = ρa  2 1 
 ln ( Z 2 Z1 )  ( )
K w k 2 ρ a qv1 − qv2 ( u 2 − u1 )
m=

K m [ ln ( Z 2 Z1 ) ] 2
Ecuación de Thornthwaite-Holzman

16. Metodo Aerodinamico
( )
K w k 2 ρ a qv1 − qv2 ( u 2 − u1 )
m=

K m [ ln ( Z 2 Z1 ) ] 2
qv y u
 Amenudo solamente disponible
en 1 elevación
 Simplificando
0.622k 2 ρ a ( eas − ea ) u 2
Ea = B( eas − ea )
m=

P[ ln( Z 2 Z o ) ] 2
0.622k 2 ρ a u 2
B=
m = ρ w AE
 ea = presion de vapor @ Z 2 Pρ w [ ln ( Z 2 Z o ) ] 2

17. Metodo Combinado
 La Evaporación es calculada por:
 Metodo Aerodinamico
Rn
 El suministro de energia no es limitante E = Er =
lv ρ w
 Metodo de Balance de Energía
 El transporte de vapor no es limitante E = Ea = B( eas − ea )
 Normalmente, ambos son limitantes, entonces use un metodo
de combinación
∆ γ
E= Er + Ea
∆ +γ ∆+γ Priestly & Taylor
∆
C p Kh p E = 1.3 Er
des 4098es ∆ +γ
∆= = γ =
dT (237.3 + T ) 2 0.622lv K w

18. Ejemplo 1
• Use el Metodo Combinado para hallar la
Evaporation
 Elev = 2 m,
 Presión = 101.3 kPa, lv = 2.501x10 6 − 2370T
 Velocidad del viento = 3 m/s,
 Radiación neta = 200 W/m2, = (2500 − 2.36 * 25) x103 = 2441 kJ/kg
 Temp. del Aire = 25 gradC,
 Humidad Relativa = 40%,
Rn 200
Er = = = 7.10 mm/dia
lv ρw 3
2441x10 * 997

19. Ejemplo 2
• Use Metodo Combinado para hallar la
Evaporacion
 Elev = 2 m, eas = 3167 Pa
 Presión = 101.3 kPa,
 Velocidad del viento = 3 m/s, ea = Rh * eas = 0.4 * 3167 = 1267 Pa
 Radiatión neta = 200 W/m2,
 Temp. del Aire = 25 gradC,
 Humidad Relativa = 40%,
0.622k 2 ρ a u 2 0.622 * 0.4 2 *1.19 * 3
B= = = 4.54 x10 −11 m/Pa ⋅ s
[ ( )]
Pρ w [ ln ( Z 2 Z o ) ] 2 101.3 * 997 ln 2 3 x10 − 4 2
Ea = 4.54 x10 −11 ( 3167 − 1267 ) * (1000 mm / 1 m) * (86400 s / 1 dia )
= 7.45 mm/dia

20. Ejemplo 3
• Use Metodo Combinado para hallar la Evaporación
 Elev = 2 m,
Cp Kh p 1005 *101.3x103
 Presión = 101.3 kPa, γ= = = 67.1 Pa/gradC
 Velocidad del Viento = 3 m/s, 0.622lv K w 0.622 * 2441x103
 Radiación neta = 200 W/m2, 4098 * 3167
 Temp del Aire = 25 gradC, ∆= = 188.7 Pa/gradC
(237.3 + 25) 2
 Humedad relativa = 40%,
∆ γ
= 0.738 = 0.262
∆ +γ ∆ +γ
∆ γ
E= Er + Ea = 0.738 * 7.10 + 0.262 * 7.45 = 7.2 mm/dia
∆ +γ ∆ +γ

21. Ejemplo 4
• Use Metodo Priestly-Taylor para hallar la
Evaporacion rate for a water body
 Radiacion neta = 200 W/m2, ∆
 Temp. de Aire = 25 gradC, E = 1.3 Er Priestly & Taylor
∆ +γ
∆
= 0.738
Er = 7.10 mm/day ∆+γ
E = 1.3 * 0.738 * 7.10 = 6.80 mm/dia

22. Evapotranspiración

23. Evapotranspiración
 Evapotranspiración
 Combinación de evaporación desde la superficie del suelo y
transpiracion desde la vegetación
 Factores de los que se rige:
 Suministro de Energia y transporte de vapor
 Suministro de humedad en las superficies de evaporación
 Referencia del cultivo
 8-15 cm de grass verde que crece saludable con abundante agua
 Metodo combinado funciona bien si B se calibra a las
condiciones locales

24. Factores Ambientales en la
Evapotranspiración
La evapotranspiración se debe a los principales factores
medio ambientales presentes en cada zona de estudio,
Megh R. Goyal y A. González Fuentes (1990), Faci, J.M., A.
Martinez Cob (1994).
Radiación solar
Humedad relativa
Temperatura
Viento.

25. Diferentes Tipos de
Evapotranspiración
 Evapotranspiración potencial del cultivo de referencia (ETo)
La evapotranspiración potencial de un cultivo de referencia (ETo) en
mm/día, fue definida por Doorembos y Pruit (FAO, 1975) como: “La
tasa de evaporación en mm/día de una extensa superficie de pasto
(grama) verde de 8 a 15 cm de altura, en crecimiento activo, que
sombrea completamente la superficie del suelo y que no sufre de
escasez de agua”.
 Evapotranspiración real (ETR)
En la práctica, los cultivos se desarrollan en condiciones de humedad
muy lejanas de las óptimas. Por este motivo para calcular por ejemplo
la demanda de riego se ha de basar en la evapotranspiración real
(ETR), la cual toma en consideración al agua disponible en el suelo y
las condiciones ambientales en las cuales se desarrolla un cultivo
determinado.

26. La ETR nunca será mayor que ET. Al aumentar la tensión del
agua en el suelo, disminuye la capacidad de las plantas para
obtener el volumen de agua requerido al ritmo impuesto por las
condiciones del ambiente. Bajo estas condiciones disminuye la
transpiración del cultivo por lo tanto ETR es inferior a ET y
también inferior a ETo.
La evapotranspiración real de un cultivo, en cierto momento de
su ciclo vegetativo, puede expresarse como:
Donde:
k : Coeficiente que corrige por la fase vegetativa del cultivo y por el
nivel de humedad en el suelo.

27. En un suelo sin limitación alguna para la producción, en lo
que respecta a condiciones físicas, fertilidad y salinidad, k
puede discriminarse así:
Donde:
kc : Coeficiente de cultivo
kh : coeficiente de humedad del suelo
El coeficiente de cultivo kc, depende de las características
anatomorfológicas y fisiológicas dela especie y expresa la variación
de su capacidad para extraer agua del suelo durante el ciclo
vegetativo.

28.  Evapotranspiración Potencial (PET)
La evapotranspiración potencial es la pérdida de agua de una superficie
cubierta completamente de vegetación. La evapotranspiración de
una cosecha es determinada por los procesos meteorológicos. El
cierre de las estomas y la reducción en transpiración usualmente
son importantes sólo bajo condiciones de escasez de agua o
condiciones de estrés de la planta, De la Peña, Idelfonso (1987),
Goyal, M. R. (1988).
Este concepto clásico de evapotranspiración potencial (ETP) ha sido
criticado por diversos autores, especialmente en las zonas
semiáridas y áridas. Así Perrier (1984) propone abandonar el
concepto de ETP y propone como alternativa el concepto de
evaporación potencial EP, que define la evaporación cuando toda la
superficie está saturada de agua, de manera que no haya ninguna
restricción de humedad.

29. El concepto de evapotranspiración potencial fue definido por
Thornthwaite (1948). Thornthwaite definió el concepto de
evapotranspiración potencial como el máximo de evapotranspiración
que depende únicamente del clima. Según Thornthwaite no hay
ninguna restricción de agua en el suelo y su magnitud depende
exclusivamente del clima, para su evaluación no se definió la superficie
evaporante.

30. Evapotranspiracion Potencial
 Multiplique ET de referencia del cultivo por un Coeficiente
de cultivo y un Coeficiente de Suelo.
ET = k s k c ETr
ET = Actual ET
Maiz
1
ETr = Referenccia de Cultivo ET 0,9
0,8
0,7
k c = Coeficiente de cultivo;
0,6
0.2 ≤ kc ≤ 1.3 0,5
0,4
k s = Coeficiente de Suelo; 0,3
0 ≤ ks ≤ 1 0,2
C
u
d
n
o
k
v
c
e
t
f
,
l
i
0,1
0
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Tiempo dede la siembra (dias)

31. Métodos para Determinar la
Evapotranspiración Potencial
Métodos Directos
Método del lisímetro. Consiste en un recipiente de
lámina galvanizada formado por un tanque cilíndrico de más
o menos 6 m de diámetro por 95 cm de alto, en el que se
coloca el suelo y el cultivo en estudio. El consumo de agua
por evapotranspiración se determina pesando diariamente
el conjunto del suelo, plantas, agua y aparato, y por
diferencia de pesadas se obtiene la humedad consumida. La
reposición de agua se efectúa por medio de tanques de
alimentación en forma automática.

32.  Evapotranspirómetro de Thornthwaite. Consta de :
a) Tanque evapotranspirador de fierro galvanizado, con área rectangular de 4
m2 y 90 cm de profundidad. Este tanque va hundido hasta el nivel del
suelo. Se llena de tierra y se siembran las plantas. En el fondo tiene un
lecho de grava que ayuda a eliminar el exceso de agua.
b) Tubería subterránea ramificada y perforada para conducir el agua al suelo.
c) Tanque alimentador en donde se mide y agrega diariamente el agua
consumida
d) Tanque regulador en donde se mide y agrega diariamente el agua
consumida.
e) Tanque de excedentes, que recoge los excesos de agua, generalmente
provocados por lluvias.
f) Junto a los tanques de excedentes y de alimentación se colocan
higrómetros que permiten tener las medidas exactas del agua.
g) Tubería que conecta a todo el sistema.

33. La cantidad de agua consumida (Uc) será la que se agrega al
tanque alimentador (va) más la lluvia (vll), menos la cantidad
medida en el tanque de excedentes (ve).
Uc = va + vll – ve
 Atmómetro de Livingstone. Consta de una esfera de cerámica
porosa, que tiene un vástago barnizado del mismo material que se
introduce dentro de un recipiente graduado que contiene agua; la
esfera se encuentra pintada de blanco o de negro. Al recibir energía
de la atmósfera, se produce una evaporación en la superficie de la
esfera que se traduce en una succión en el depósito graduado, el cual
mide la cantidad de agua evaporada.
Se ha visto que existe mayor correlación entre la evapotranspiración y
las lecturas de los atmómetros si se utilizan dos, uno negro y otro
blanco. El valor se obtiene con la diferencia de lecturas.

34.  Método gravimétrico. Se basa en la determinación en los
diferentes valores de humedad registrados en una serie de pesadas
que se efectúan a través del ciclo vegetativo, en muestras de suelo,
obtenidas a una profundidad igual a la que tienen las raíces de las
plantas del cultivo considerado.
En función de estas diferencias y de las características del suelo,
se obtienen las láminas de agua consumidas por evaporación,
en un periodo de tiempo determinado.
La suma total de las láminas consumidas en los intervalos entre
riegos, es igual a la “lámina total consumida” o “uso
consuntivo” del cultivo estudiado.

35. Métodos Indirectos o Climatológicos
También conocido como métodos climáticos; para lo cual se han
propuesto numerosas ecuaciones que requieren datos
meteorológicos. Además, se han hecho numerosas modificaciones a las
fórmulas que sean aplicables a diferentes regiones, Mohawesh, O.E.
(2011). Por tanto los métodos más comunes para estimar la
evapotranspiración son:
Thornthwaite
Turc
Blaney y Criddle
Racional utilizando la curva de Hansen
Grassi y Christensen
Tanque evaporímetro tipo A
Penman simplificado
Hargreaves y Samani
Jensen – Haise
Metodo de radiacion, entre otros.

36. MÉTODO DE THORNTHWAITE:

37. MÉTODO DE BLANEY – CRIDDLE:

38. MÉTODO DE HARGREAVES:

39. MÉTODO DE MAKKINK:

40. MÉTODO DE JENSEN – HAISE

41. MÉTODO DE PENMAN – FAO

42. MÉTODO PENMAN – MONTEITH:

43. MÉTODO DE PRIESTLEY – TAYLOR:

44. MÉTODO DE EVAPORACIÓN (PAN):

45. Comparación de métodos de estimación de la
evapotranspiración con datos obtenidos de lisímetros.
Zonas áridas Zonas húmedas
Método (r ) Método (r )
Fuente ASCE, 1989 1. Penman-Monteith (0,99) 1. Penman-Monteith (0,97)
2. Kimberly-Penman 1982 (0,99) 2.Turc (0,93)
3. FAO-24 Radiation (0,98) 3. Penman 1963 (0,94)
4. Penman 1963 VPD-3 (0,97) 4. FAO-17 Penman (0,93)
5. FAO-17 Penman (0,97) 5. Priestley-Taylor (0,88)
6. FAO-24 Penman (0,97) 6 .Penman 1963 VPD 3 (0,94)
7. Penman 1963 (0,98) 7 .Kimberly-Penman 1982 (0,93)
8. Kimberley-Penman 1972 (0,96) 8 .Kimberley-Penman 1972 (0,89)
9. FAO 24 Blaney-Criddle (0,97) 9 .FAO 24 Blaney-Criddle (0,91)
10. FAO 24 Penman corregido (0,97) 10. Hargreaves 1985 (0,92)
11.Businger-Van Bavel (0,93) 11. FAO-24 Radiation (0,93)
12. Jensen-Haise (0,96) 12 .Jensen-Haise (0,84)
13. Hargreaves 1985 (0,96) 13. Thornthwaite (0,77)
14. FAO 24 Pan (0,94) 14 .FAO-24 Penman (0,90)
15. SCS Balney-Criddle (0,89) 15. SCS Balney-Criddle (0,80)
16.Cristiansen pan (0,93) 16 .Businger-Van Bavel (0,87)
17. Pan evaporation (0,94) 17 FAO 24 pan (0,67)
18.Turc (0,93) 18 .Cristiansen pan (0,64)
19. Priestley-Taylor (0,94) 19. FAO 24 Penman corregido (0,92)
20. Thornthwaite (0,76) 20 Pan evaporation (0,70)

46. UNIDADES
La evapotranspiración se expresa normalmente en milímetros (mm)
por unidad de tiempo. Esta unidad expresa la cantidad de agua perdida
de una superficie cultivada en unidades de altura de agua. La unidad de
tiempo puede ser una hora, día, 10 días, mes o incluso un completo
período de cultivo o un año.

48. Referencias Bibliograficas
 Allen, R. G. and W. O. Pruitt (1986). Rational use of the FAO Blaney- Criddle
formula. J. Irrig. and Drain. Div., 112 (2): 139 – 155.
 De la Peña, Idelfonso (1987). Manual del uso y manejo del agua de riego. Patronato
para la producción y extensión agrícola y ganadera. Cd. Obregón, Sonora, México.
186 p.
 Doorenbos J. y W.O. Pruitt (1977): Guidelines for predicting crop water
requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper 24, 2nd ed., Rome, 156 p.
 Martinez Cob, A., J.M. Faciy A. Bercero (1998): Evapotranspiración y necesidades
de riego de los principales cultivos en las comarcas de Aragón. Institución
Fernando el Católico, CSIC (ed.), Zaragoza, 223 pp.
 Megh R. Goyal y Eladio A. González Fuentes (1990). Manejo de Riego por Goteo,
Cap. Evapotranspiración – Libro de Ingeniería Agrícola y Biomédica, Universidad de
Puerto Rico – Recinto de Mayagüez, P.O. Box 5984.
 Evaporation maps from NWS climate prediction center
 http://www.cpc.ncep.noaa.gov/soilmst/e.shtml
 Climate maps from NCDC
 http://www.nndc.noaa.gov/cgi-bin/climaps/climaps.pl

49. "There is only one good, that is knowledge; there is
only one evil, that is ignorance."
Socrates