UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
EVAPOTRANSPIRACION
I.
INTRODUCCION
La evapotranspiración tiene gran importancia especialmente respecto al total de agua recibida por una zona la l a importancia cuantitativa de ese proceso es muy grande. La evapotranspiración es la combinación de los fenómenos de evaporación desde la superficie del suelo y la transpiración de la vegetación. La evaporación es una etapa permanente del ciclo hidrológico. Se considera como un fenómeno puramente físico. Una gran parte del agua que llega a la tierra, vuelve a la atmósfera en forma de vapor directamente por evaporación o a través de las plantas por transpiración. Dada la dificultad de medir por separado ambos términos se reúnen frecuentemente bajo el nombre evapotranspiración. La influencia de estos fenómenos sobre el ciclo hidrológico, es importante si consideramos, que en muchos lugares del m undo el 70% de la precipitación que llega a la tierra es devuelta a la atmósfera por evapotranspiración y en algunos otros este porcentaje alcanza el 90%. La evaporación, es un elemento decisivo en el diseño de embalses. II.
OBJETIVOS o o
III.
Determinar la evapotranspiración evapotranspiración mediante fórmulas empíricas Obtener una idea clara de todo lo que refiere a la evapotranspiración.
CONTENIDO
La evapotranspiración está constituida por las pérdidas totales, es decir: evaporación de la superficie evaporante (del suelo y agua) + transpiración de las plantas. El termino evapotranspiracion evapotranspiracion potencial fue introducido por thornwaite, y se define como la pérdida total del agua, que ocurriria si en ningún momento existiera deficiencia de agua en el suelo, para el uso de la vegetación. Se define como el uso consuntivo, la suma de la evapotranspiración y el agua utilizada directamente para construir los tejidos de las plantas. Como el agua para construir los tejidos, comparada con la evapotranspiración es despreciable, se puede tomar: Uso consuntivo ≈ evapotranspiración evapotranspiración
En los proyectos de irrigación, interesa hacer cálculos previos de las necesidades de agua de los cultivos. Estas necesidades de agua, que van a ser satisfechas mediante el riego, viene a constituir la evapotranspiración o el uso consuntivo.
HIDROLOGIA GENERAL
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Para el cálculo de estas cantidades de agua se han desarrolado métodos basados en datos metereologicos, de los cuales los más conocidos son el de Thornwaite y el de Blaney – Blaney – Clidde. Clidde. METODO DE THORNWAITE Fue desarrollada en los estados unidos, se puede aplicar con relativa confianza en regiones húmedas como costa rica. Para su cálculo se requieren datos de las temperaturas medias mensuales. IV.
DESARROLLO Y ANALISIS
EJERICIO N.- 01 La dirección regional de agricultura ha programado la evaluación y díselo de un sistema de riego en la provincia de Azángaro, en el sector yanacocha a 15° 25’ 30’’ latitud sur y 74° 30’ 45’’ longitud oeste, a 3890 msnm ; donde se ubica un área de 1400 Has de las cuales son aptas para riego, para el efecto, previamente debe calcularse la ETo para los datos meteorológicos de todos los meses según SENAMHI. DESCRIPCION Temperatura Media mensual (°c) N° Horas de sol mensual Precipitación dependiente
E 16.5
F 16
M 15.2
A 13.8
M 12.1
J 8.2
J 10.4
A 12
S 12.8
O 13.9
N 14.5
D 15.2
112. 4 112
102. 8 92
122. 6 50
140. 2 40
150. 6 12
16 8 5
152. 8 2
142. 6 18
132. 9 35
130. 4 60
128. 1 75
118. 4 89
SOLUCION: CALCULO DE LA EVAPOTRANSPIRACION MEDIANTE EL METODO DE HARGREAVES AJUSTADO
= . .. .. °. °. Factor de conversión -------->° = °+ TABLA N.- 02: Duración Máxima Media diaria de horas brillo solar para diferentes meses y latitudes.
HIDROLOGIA GENERAL
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TABLA N.- 03: Radiación extraterrestre media diaria (RMD) expresada en equivalente de evapotranspiración (mm/dia) para diferentes latitudes y meses.
MES DE ENERO 1. Calculo de la RMD (Radiación solar diaria al tope de la atmosfera) Latitud sur: 15°25’30’’ = 15.425°
Utilizando la tabla N°03: Radiación extraterrestre media diaria (RMD) expresada en equivalente de evapotranspiración (mm/día) para diferentes latitudes y meses.
HIDROLOGIA GENERAL
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16 15.425 14
16.9 RMD 16.7
1615.425 = 16.9 15.42514 16.7 = 16.8425 2. Calculo de la RMM (Radiación solar mensual al tope de la atmosfera)
= = 16.8425 31 = 522.1 175 3. Calculo de “S” (Porcentaje de horas de sol mensual) Utilizando la tabla N° 02: Duración Máxima Media diaria de horas Brillo Solar para diferentes meses y latitudes.
20 15.425 15
13.2 X 12.9
2015.425 = 13.2 15.42515 12.9 Hallamos el porcentaje de horas por DIAS
= 12.9255 Hallamos el porcentaje de horas por MES
= 12.9255 31 = 400.6905 4. Calculo de la RSM (Radiación solar incidente mensual)
HIDROLOGIA GENERAL
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400.9255 → 112.4 → 400.9255 100 % 112.4 % 100 = 112.4 400.6905 = 28.05 % = 0.075 = 0.075 522.1175 28.05 = 207.39 ⁄ 5. Calculo de la temperatura °F
°= 95 ° + 32 °= 95 16.5 + 32 ° = 61.7 6. Calculo de FA (Factor de altitud)
= 1 + 0.006 = 1 + 0.006 3.89 =1.23 7. Calculo de la ETP (Evapotranspiración potencial mensual)
= 0.0075 ° = 0.0075 207.39 61.7 1.23 = 118.84 ⁄ MES DE FEBRERO: 1. Calculo de la RMD (Radiación solar diaria al tope de la atmosfera)
HIDROLOGIA GENERAL
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Latitud sur: 15°25’30’’ = 15.425° Utilizando la tabla N°03: Radiación extraterrestre media diaria (RMD) expresada en equivalente de evapotranspiración (mm/día) para diferentes latitudes y meses. 16 15.425 14
16.4 RMD 16.4
= 16.4 2. Calculo de la RMM (Radiación solar mensual al tope de la atmosfera)
= = 16.4 28 = 459.2 3. Calculo de “S” (Porcentaje de horas de sol mensual) Utilizando la tabla N° 02: Duración Máxima Media diaria de horas Brillo Solar para diferentes meses y latitudes.
20 15.425 15
12.8 X 12.6
2015.425 = 12.8 15.42515 12.6 Hallamos el porcentaje de horas por DIAS
= 12.617 Hallamos el porcentaje de horas por MES
= 12.617 28 = 353.276 4. Calculo de la RSM (Radiación solar incidente mensual)
353.276 → HIDROLOGIA GENERAL
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102.8 → 353.276 100 % 102.8 % 100 = 102.8 353.276 = 29.10 % = 0.075 = 0.075 353.276 29.10 = 142.93 ⁄ 5. Calculo de la temperatura °F
°= 95 ° + 32 °= 95 16.0 + 32 ° = 60.8 6. Calculo de FA (Factor de altitud)
= 1 + 0.006 = 1 + 0.006 3.89 =1.23 7. Calculo de la ETP (Evapotranspiración potencial mensual)
= 0.0075 ° = 0.0075 142.93 60.8 1.23 = 80.17 ⁄
MES DE MAYO: 1º Cálculo de la Radiación Extraterrestre Media Diaria (RMD):
De la Tabla Nº 03:
14 → 12.1 HIDROLOGIA GENERAL
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15°25′30′′ → 16 → 11.7 Donde interpolamos y hallamos el valor de RMD:
= 11.82 / 2º Cálculo de la RMM:
=∗ =11.82∗31 = 366.4 2 3º Cálculo de Radiación Solar Incidente Mensual: a) Calculamos la Duración Máxima Media Diaria de horas de brillo solar: De la Tabla Nº 02:
15→11.40 15°25′30′′ → 20 → 11.20 Donde interpolamos y hallamos el valor de x:
= 11.38 ℎ Según tabla:
ℎ = 11.38 ∗ 31 = 352.78 ℎ Según SENAMHI:
ℎ = 150.60 ℎ
b) Calculamos el Porcentaje de horas de sol mensual:
= 150.60 352.78 ∗ 100 = 42.69 % ≅ 43%
c) Calculamos la RSM:
=0.075∗∗
= 0.075 ∗ 366.42 ∗ 43
= 180.21 /
HIDROLOGIA GENERAL
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5º Cálculo de la temperatura en grados Farenheit:
°= 95 ∗ (° ) + 32 °= 95 ∗ (12.1°) + 32 ° = 53.78℉ 6º Calculo del Factor Altitud:
= 1 + 0.06 ∗ = 1 + 0.06 ∗ 3.89 = 1.23
7º Calculo de la ETo ó ETP:
=0.0075∗∗℉∗ = 0.0075 ∗ 180.21 ∗ 53.78 ∗ 1.23 = 89.41 / MES DE JUNIO: 1º Cálculo de la Radiación Extraterrestre Media Diaria (RMD):
De la Tabla Nº 03:
14 → 11.2 15°25′30′′ → 16 → 10.8 Donde interpolamos y hallamos el valor de RMD:
= 10.92 /
2º Cálculo de la RMM:
=∗ =10.92∗30 = 327.6 0 HIDROLOGIA GENERAL
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3º Cálculo de Radiación Solar Incidente Mensual: a) Calculamos la Duración Máxima Media Diaria de horas de brillo solar: De la Tabla Nº 02:
15→11.20 15°25′30′′ → 20 → 10.90 Donde interpolamos y hallamos el valor de x:
= 11.17 ℎ Según tabla:
ℎ = 11.17 ∗ 30 = 335.10 ℎ Según SENAMHI:
ℎ = 168.0 ℎ
b) Calculamos el Porcentaje de horas de sol mensual:
168.0 ∗ 100 = 50.13 % ≅ 50% = 335.10
c) Calculamos la RSM:
=0.075∗∗ = 0.075 ∗ 327.6 ∗ 50
= 173.74 /
5º Cálculo de la temperatura en grados Farenheit:
°= 95 ∗ (° ) + 32 °= 95 ∗ (8.2°) + 32 ° = 46.76℉ 6º Calculo del Factor Altitud:
HIDROLOGIA GENERAL
= 1 + 0.06 ∗ = 1 + 0.06 ∗ 3.89 = 1.23 10
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7º Calculo de la ETo ó ETP:
=0.0075∗∗℉∗ = 0.0075 ∗ 173.74 ∗ 46.76 ∗ 1.23 = 74.94 /
MES DE JULIO: 1. Calculo de RMM
Latitud 15° 25’ 30’’ Interpolando según Tablaº3 11.44 x 30dias = 343.2 mensual RMM = 343.2 2. Calculo de RSM Para eso necesitamos hallar RMD Según la Tabla Nº2 es igual a: 11.2 x 30 días = 336 según dato 152.8 según SENAMHI Representando el 45.48% = 46%
=...
= 0.075342.246 = 256.5 3. Conversión de Grados:
º= º + º= 95 10.4 + 32 º = 50.72 4. Calculo de FA:
= + . HIDROLOGIA GENERAL
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= 1 + 0.06 3.89 = 1.23 5. Calculo de ETP.
= . = 0.0075 256 50.72 1.23 = 120.01
MES DE AGOSTO: 1. Calculo de RMM
Latitud 15 25 30 Interpolando 12.7 x 31dias = 393.7 mensual RMM = 393.7 2. Calculo de RSM Para eso necesitamos hallar RMD Según la Tabla Nº2 es igual a: 11.61 x 31 días = 359.91 según dato 152.8 según senami Representando el 42.43% = 43%
=...
= 0.075393.743 = 193.62 3. Conversión de Grados:
º= º + º= 95 12 + 32 º = 53.6 4. Calculo de FA:
HIDROLOGIA GENERAL
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= 1 + 0.06 = 1 + 0.06 3.89 = 1.23 5. Calculo de ETP.
= . = 0.0075 193.62 53.6 1.23 = 95.73 MES DE SEPTIEMBRE Solución: La radiación solar mensual (RMM) calculada por:
RMM=RMD*DM Donde:
RMD =
Radiación solar diaria al tope de la atmosfera o extraterrestre en su equivalente de evaporación (mm), dado cualquier latitud y mes del año según el mapa de radiación solar mundial.
DM =
Número de días del mes.
Interpolando los datos del problema con la tabla N°3:
14
14.3
15°25’30’’
X
16
14.5
− = .−. −°’’’ .−x
=14.44
HIDROLOGIA GENERAL
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Número de días del mes de septiembre:
30
Hallando el RMD: RMM = 14.44*30 RMM = 433.2 La radiación solar incidente mensual (RSM) se calcula por
RSM = 0.075*RMM*
DONDE: RMM = Radiación solar mensual al tope de la atmosfera o extra terrestre en su equivalente de evaporación (mm). S
= Porcentaje de horas de sol mensual, observado, referido al tope probable mensual.
Hallando “S” para esto usamos la tabla de duración Máxima Media diaria de horas Brillo Solar para diferentes meses y Latitudes. Interpolando: 20
12
15°25’30’’
x=12
15
12
12*30 = 360
→100% 132.9 → S = 36.92 ≅%
>
360
Remplazando en la fórmula de RSM:
RSM = 0.075*RMM*
RSM = 0.075*433.2*
HIDROLOGIA GENERAL
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RSM = 197.67(mm/m) Hallando el ETP por el método de Hargreaves ajustado: ETP = 0.0075*RSM*°F*FA DONDE: ETP
= Evapotranspiración potencial mensual.
0.0075
= Constante de interrelación entre ETP y radiación.
RSM (mm/mes)
= Radiación solar incidente mensual eq. De evaporación
°F
= Temperatura media mensual en grados Farenheit.
FA
= Factor de altitud (en miles de metros)
Calculo de la temperatura en °F:
°F = ( )°C + 32
Calculo de factor altitud FA: FA = 1 + 0.06*ALT(en miles de
metros)
°F = ( )*12.8 + 32
FA = 1 + 0.06*3.89
°F = 55.04
FA = 1.23
Hallando la evapotranspiración potencial mensual (ETP ETP = 0.0075*RSM*°F*FA ETP = 0.0075*197.67(mm/m)* 55.04 *1.23 ETP = 100.33 (mm/mes) MES DE OCTUBRE Solución: La radiación solar mensual (RMM) calculada por: RMM=RMD*DM
HIDROLOGIA GENERAL
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Donde: RMD =
Radiación solar diaria al tope de la atmosfera o extraterrestre en su equivalente de evaporación (mm), dado cualquier latitud y mes del año según el mapa de radiación solar mundial.
DM =
Número de días del mes.
Interpolando los datos del problema con la tabla N°3:
14
15.8
15°25’30’’
X=15.8
16
15.8
=15.8
Número de días del mes de septiembre:
31
Hallando el RMD: RMM = 15.8*31 RMM = 489.8 La radiación solar incidente mensual (RSM) se calcula por:
RSM = 0.075*RMM*
DONDE: RMM = Radiación solar mensual al tope de la atmosfera o extra terrestre en su equivalente de evaporación (mm). S
= Porcentaje de horas de sol mensual, observado, referido al tope probable mensual.
HIDROLOGIA GENERAL
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Hallando “S” para esto usamos la tabla de duración Máxima Media diaria de horas Brillo Solar para diferentes meses y Latitudes. Interpolando: 20
12.6
15°25’30’’
x=12.5086
15
12.5
12.5086*31 = 387.77
→100%
>
387.77
→
130.4
S = 33.63
≅%
Remplazando en la fórmula de RSM:
RSM = 0.075*RMM*
RSM = 0.075*489.8*
34
RSM = 214.2 (mm/m) Hallando el ETP por el método de Hargreaves ajustado: ETP = 0.0075*RSM*°F*FA DONDE: ETP
= Evapotranspiración potencial mensual.
0.0075
= Constante de interrelación entre ETP y radiación.
RSM (mm/mes)
= Radiación solar incidente mensual eq. De evaporación
°F
= Temperatura media mensual en grados Farenheit.
FA
= Factor de altitud (en miles de metros)
Calculo de la temperatura en °F:
HIDROLOGIA GENERAL
Calculo de factor altitud FA:
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°F = ( )°C + 32
FA = 1 + 0.06*ALT(en miles de
metros)
°F = ( )*13.9 + 32
FA = 1 + 0.06*3.89
°F = 57.02
FA = 1.23
Hallando la evapotranspiración potencial mensual (ETP): ETP = 0.0075*RSM*°F*FA ETP = 0.0075*214.2 (mm/m)* 57.02*1.23 ETP = 112.67 (mm/mes) MES DE NOVIEMBRE: 1º Cálculo de la Radiación Extraterrestre Media Diaria (RMD):
De la Tabla Nº 03:
14 → 16.5 15°25′30′′ → 16 → 16.7 Donde interpolamos y hallamos el valor de RMD:
= 16.64 / 2º Cálculo de la RMM:
=∗ =16.64∗30 = 499.2 0 3º Cálculo de Radiación Solar Incidente Mensual: a) Calculamos la Duración Máxima Media Diaria de horas de brillo solar: De la Tabla Nº 02:
15→12.80 HIDROLOGIA GENERAL
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15°25′30′′ → 20 → 13.10 Donde interpolamos y hallamos el valor de x:
= 12.83 ℎ Según tabla:
ℎ = 12.83 ∗ 30 = 384.9 ℎ Según SENAMHI:
ℎ = 128.1 ℎ
b) Calculamos el Porcentaje de horas de sol mensual:
= 128.1 384.9 ∗ 100 = 33.28 % ≅ 33%
c) Calculamos la RSM:
=0.075∗∗ = 0.075 ∗ 499.20 ∗ 33 = 215.08 / 5º Cálculo de la temperatura en grados Farenheit:
°= 95 ∗ (°) + 32 °= 95 ∗ (14.5°) + 32 ° = 58.10℉ 6º Calculo del Factor Altitud:
= 1 + 0.06 ∗ = 1 + 0.06 ∗ 3.89 = 1.23
7º Calculo de la ETo ó ETP:
=0.0075∗∗℉∗ HIDROLOGIA GENERAL
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= 0.0075 ∗ 215.08 ∗ 58.10 ∗ 1.23 = 115.28 / MES DE DICIEMBRE: 1º Cálculo de la Radiación Extraterrestre Media Diaria (RMD):
De la Tabla Nº 03:
14 → 16.6 15°25′30′′ → 16 → 16.8 Donde interpolamos y hallamos el valor de RMD:
= 16.74 / 2º Cálculo de la RMM:
=∗ =16.74∗31 = 518.9 4 3º Cálculo de Radiación Solar Incidente Mensual: d) Calculamos la Duración Máxima Media Diaria de horas de brillo solar: De la Tabla Nº 02:
15→13.00 15°25′30′′ → 20 → 13.30 Donde interpolamos y hallamos el valor de x:
= 13.03 ℎ Según tabla:
ℎ = 13.03 ∗ 31 = 403.93 ℎ Según SENAMHI:
ℎ = 118.40 ℎ
HIDROLOGIA GENERAL
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e) Calculamos el Porcentaje de horas de sol mensual:
= 118.40 403.93 ∗ 100 = 29.31 % ≅ 29%
f) Calculamos la RSM:
=0.075∗∗
= 0.075 ∗ 518.94 ∗ 29
= 209.59 /
5º Cálculo de la temperatura en grados Farenheit:
°= 95 ∗ (° ) + 32 °= 95 ∗ (15.2°) + 32 ° = 59.36℉ 6º Calculo del Factor Altitud:
= 1 + 0.06 ∗ = 1 + 0.06 ∗ 3.89 = 1.23
7º Calculo de la ETo ó ETP:
=0.0075∗∗℉∗ = 0.0075 ∗ 209.59 ∗ 59.36 ∗ 1.23 = 114.77 /
HIDROLOGIA GENERAL
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RESULTADOS FINALES PARA CADA MES
MESES
118.84
459.2
142.93
80.17
MARZO
423.78
137.7
84.56
ABRIL
345.67
178.9
85.34
MAYO
366.42
180.21
89.41
JUNIO
327.6
173.74
74.94
JULIO
256.5
120.01
AGOSTO
343.2 393.7
193.62
95.73
SETIEMBRE
433.2
197.67
100.33
OCTUBRE
489.8
214.2
112.67
NOVIEMBRE
499.2
215.08
115.28
518.94
209.59
114.77
DICIEMBRE
o o o
VI.
ETP
207.39
FEBRERO
o
RSM
522.12
ENERO
V.
RMM
CONCLUSIONES Se logró determinar la evapotranspiración mediante fórmulas empíricas. Identificamos los factores que afectan a la evapotranspiración. Se tuvo una idea clara de todo lo que concierne a la evapotranspiración. Se recomienda seguir realizando trabajos como esto puesto que es de suma importancia para el estudiantado, su formación profesional.
REFERENCIA BIBLIOGRAFICA
https://prezi.com/wntid5wz25my/evapotranspiracion/ o http://www.monografias.com/trabajos82/movimiento-del-aguasuelo/movimiento-del-agua-suelo2.shtml#ixzz4CPTC0V8t Manual de Hidrología – GIOVENE PEREZ CAMPOMANES o o http://civilgeeks.com/2014/08/31/libro-de-hidrologia-maximo-villon/ o
HIDROLOGIA GENERAL
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