CAPITULO 4. EVAPORACION Y EVAPOTRANSPIRACION

4.1 EVAPORACIN

La evaporacin es un proceso fsico por el cual determinadas molculas de agua aumentan su nivel de agitacin por aumento de temperatura, y si estn prximas a la superficie libre, escapan a la atmsfera. Inversamente otras molculas de agua existentes en la atmsfera, al perder energa y estar prximas a la superficie libre pueden penetrar en la masa de agua.

Se denomina evaporacin el saldo de este doble proceso que implica el movimiento de agua hacia la atmsfera.

La evaporacin depende de la insolacin, del viento, de la temperatura y del grado de humedad de la atmsfera. Por todo esto la evaporacin contemplada en un perodo corto de tiempo es muy variable, no as cuando el ciclo a considerar es un ao, en el cual la insolacin total es bastante constante. Como magnitud en zonas templadas continentales, la evaporacin diaria en verano es del orden de 6 a 8 mm/da y en invierno puede ser casi despreciable.

4.2 FACTORES QUE DETERMINAN LA EVAPORACIN

a) Radiacin solar. Es el factor determinante de la evaporacin ya que es la fuente de energa de dicho proceso.

b) Temperatura del aire. El aumento de temperatura en el aire facilita la evaporacin ya que: en primer lugar crea una conveccin trmica ascendente, que facilita la aireacin de la superficie del liquido; y por otra parte la presin de vapor de saturacin es ms alta.

c) Humedad atmosfrica. Es un factor determinante en la evaporacin ya que para sta se produzca, es necesario que el aire prximo a la superficie de evaporacin no est saturado (situacin que es facilitada con humedad atmosfrica baja).

d) El viento. Despus de la radiacin es el ms importante, ya que renueva el aire prximo a la superficie de evaporacin que est saturado. La combinacin de humedad atmosfrica baja y viento resulta ser la que produce mayor evaporacin.

El viento tambin produce un efecto secundario que es el enfriamiento de la superficie del lquido y la consiguiente disminucin de la evaporacin.

e) Tamao de la masa de agua. El volumen de la masa de agua y su profundidad son factores que afectan a la evaporacin por el efecto de calentamiento de la masa.

Volmenes pequeos con poca profundidad sufren un calentamiento mayor que facilita la evaporacin.

f) Salinidad. Disminuye la evaporacin, fenmeno que slo es apreciable en el mar.

4.3 MEDIDA DE LA EVAPORACIN

La medida de la evaporacin de una superficie de agua se realiza por medio de unos equipos constituidos a base de unos tanques o bandejas de evaporacin, que tratan de reflejar en la medida de lo posible las caractersticas de inercia trmica, humedad, viento, etc., de la zona que se quiere medir.

Existen varios tipos, todos ellos con una superficie del orden de 1 a 2 112, y que se sitan llenos de agua en la zona a medir. Todos ellos deben disponer de un pluvimetro ya que la evaporacin neta debe excluir el aporte de agua por precipitacin.

La evaporacin se mide como volumen de dficit en el tanque, por lo que deben disponer de una medida precisa para el nivel del agua dentro del tanque.

- de superficie; tienen el problema de recibir mayor radiacin trmica por las paredes as como de tener menos inercia trmica y de perturbar el rgimen de viento en su entorno.

- enterrados; no tienen los problemas anteriores pero por otra parte, es ms fcil que se introduzcan en ellos cuerpos extraos.

- flotantes; se han intentado utilizar en los embalses pero presentan graves dificultades de medida as como problemas con el oleaje.

Todos los tipos deben ser protegidos de los animales y aves por medio de mallas ya que acuden a ellos a beber.

Las medidas en tanque son mayores que las reales definindose un coeficiente del tanque k, tal que k = (evaporacin real / evaporacin en el tanque); k oscila entre 0,7 y 0,9 y es cuasi constante para cada tipo de tanque.

4.4 CLCULO DE LA EVAPORACIN

( MTODO DE BALANCE ENERGTICODetermina la evaporacin por unidad de superficie y segundo, en funcin de la radiacin neta que entra, de la densidad del agua, y del calor latente de evaporacin (calor necesario para que una sustancia cambie de estado):

E = Rn / (Lvfw) mm/da

Donde Lv = (2,501106 2370TH20C) J/Kg.

Ejemplo. Utilizando este mtodo, calcular la tasa de evaporacin del agua desde una superficie abierta, siendo la radiacin neta de 200 W/m2 y la temperatura de 25 C (la densidad del agua es 997 kg/m3).

Lv = (2,501106 237025) = 2441 KJ/Kg;

E = 200 / (2441103997) = 8.2210-8 m/s = 7,10 mm/da.

* Este mtodo se emplea en zonas muy extensas (marismas, pantanos...), donde prcticamente slo se posee el dato de la radiacin solar.

( MTODO DE MEYER

Esta frmula ha sido muy utilizada y considera la accin del viento:

E (mm/da) = c(Pa P)(1 + v/16) Donde c es un coeficiente (0.36 para grandes masas y 0,50 para charcas o pantanos); Pa es la presin del agua de vapor en mm de Hg; P es la presin de vapor del aire en mm de Hg; y v es la velocidad del viento en Km/hora a una altura de 7,64 m. de la superficie del agua.

( MTODO AERODINMICO COMPLETO

Esta forma de clculo tiene en cuenta el viento pero no la altura. La evaporacin se mide en mm/da:

E = B(Pa P) = (0,102v) / [Ln(z/z0)]2Donde B es el coeficiente de transporte de vapor; (z ?); z0 es la altura de rugosidad en superficies naturales (equivale a una resistencia); Pa es la presin del agua de vapor en mm de Hg; P es la presin de vapor del aire en mm de Hg; v es la velocidad del viento en Km/hora a una altura z;

* Este mtodo es bueno, pero a veces los resultados son excesivos debido a que intervienen muchas variables.

( MTODO COMBINADO (aerodinmico y de balance de energa)

Es el mtodo ms preciso para el clculo de la evaporacin:

E = ( / (( + ()EE + ( / (( + ()EA

Donde ( (Pa/C) y ( (Pa/C) son constantes; EE es la evaporacin obtenida por el mtodo de balance de energa; y EA es la evaporacin obtenida por el mtodo aerodinmico.

4.5 PROTECCIN CONTRA LA EVAPORACIN

En climas secos y calurosos la evaporacin en los embalses es muy importante y ello conlleva importantes prdidas de agua almacenada. Por ello se ha tratado de evitar o disminuir esta evaporacin, utilizndose diversos mtodos entre los que destacan:

a) La cubricin. Slo es posible en pequeas superficies.

b) Disminuir la evaporacin protegiendo el embalse del viento por medio de pantallas.

c) Cubrir la superficie del agua con slidos o lquidos flotantes que eviten la evaporacin.

Entre los primeros se han utilizado placas de aislante blanco que aumentan la reflexin de la radiacin solar y entre los segundos productos qumicos que deben de ser estables y no miscibles con el agua ni txicos.

Estos mtodos presentan el problema de que al evitarse la evaporacin se produce un calentamiento de la masa de agua con problemas de contaminacin. Por todo ello, las medidas deben tender a una mejor gestin del agua, almacenndola en embalses altos (poca evaporacin) y aumentando el uso de recursos subterrneos, que s que funcionan como autnticos embalses cubiertos.

4.6 EVAPOTRANSPIRACIN

Se denomina evapotranspiracin a la evaporacin en superficies cubiertas de vegetales junto con la transpiracin de estos vegetales.

La evaporacin del agua por las plantas se debe a la necesidad de agua que tienen las plantas para incorporarla a su estructura celular, adems de utilizarla como elemento de transporte de alimentos y de eliminacin de residuos. La circulacin del agua en la planta no es un circuito cerrado, sino que por el contrario es una circulacin abierta. El agua penetra por la raz, circula por la planta y gran parte de ella se evapora por las hojas.

La transpiracin depende de los siguientes factores:

- Tipo de planta;

- Ciclo de crecimiento de la planta (inicial, vegetativo, medio, maduro);

- Tipo de suelo y humedad del suelo;

- Insolacin, viento, humedad de la atmsfera, etc.

Existe una diferencia entre la cantidad de agua que la planta puede absorber del suelo Qp y la cantidad de agua Ql que la planta transpira.

Qp depende del tipo de suelo, de las condiciones de humedad, as como del tipo y situacin de la planta; mientras que Ql depende de las condiciones de insolacin, humedad y viento, as como de las caractersticas de la propia planta.

Si Q1 > Qp, la planta se marchita o tiene que variar sus condiciones de desarrollo. Si Q1 ( Qp, la planta tiene suficiente circulacin de agua y se desarrolla satisfactoriamente. Por ltimo, los excesos de circulacin de agua con Q1