ANEJO Nº12: Evapotranspiración y necesidades de riego.

Diseño de un parque periurbano “Las Salinas” Anejo nº12: Evapotranspiración

2 Francisco Javier Fernández Guerrero Universidad de Almería

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN _______________________________________________ 3

2. CÁLCULO DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN DE REFERENCIA ______________ 5

2.1 Método de Blaney-Criddle ______________________________________ 5

2.2 Método de la Radiación ________________________________________ 6

2.3 Método de Penman ___________________________________________ 8

2.4 Media de los tres métodos ______________________________________ 12

3. CÁLCULO DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL PARQUE ________________ 12

4. NECESIDADES NETAS ___________________________________________ 17



1. INTRODUCCIÓN

La determinación de las necesidades de agua de los cultivos es el paso previo

para establecer los volúmenes de agua que será necesario aportar con el riego.

Las necesidades de agua de las especies implantadas dependen del balance

hídrico con respecto a un periodo y a un cultivo dado y se expresa como:

Nr = Perdidas - Ganancias

Nr = [ETPc (cultivo) + F + R] – [Pe + Ge + ∆W]

Donde:

ETPc (cultivo): evapotranspiración del cultivo.

F: Percolación profunda.

R: Perdidas superficiales.

Pe: Lluvia efectiva.

Ge: Aportación aguas subterráneas.

∆W: Variación de humedad en el suelo.

En la práctica en el apartado de las perdidas no consideraremos tanto las

perdidas por percolación y las perdidas superficiales debido a su dificultad para

cuantificarlas; quedando sola como perdida la evapotranspiración.

Las aportaciones o entradas de agua, en sentido estricto, engloban varios

factores: la precipitación efectiva, la contribución de las aguas subterráneas y la

variación del contenido en humedad del suelo. En la práctica, únicamente se considera

la precipitación efectiva, dada la dificultad de cuantificara los restantes términos.

Por tanto las necesidades de riego quedan definidas por:

Nr = ETPc – Pe

Por tanto, la diferencia, calculada para cada mes, entre la evapotranspiración

y la precipitación efectiva nos dará las necesidades netas de riego.



Siempre que ETc sea mayor que la precipitación efectiva el riego es

obligatorio.

Por tanto los dos parámetros principales para calcular las necesidades de

riego serán la evatranspiración y la precipitación efectiva.

La evatranspiracion la obtendremos mediante las diversas formulas y

métodos que existen con el fin de obtener una evotranspiración media.

La precipitación efectiva se calculara mediante la precipitación de cada mes la

cual se tabulará en unas tablas.

La metodología seguida, propuesta por la FAO, para el cálculo de las

necesidades de agua, consta de tres fases:

1. Relacionar las pérdidas por evapotranspiración con las características

climatológicas. Dicha relación viene dada por la evapotranspiración de referencia

(ETPo). Se han utilizado tres métodos para calculara la ETPo: el método de Blaney-

Criddle, el método de la Radiación y el método de Penman. Al objeto de compensar los

errores de los mismos, se tomará como valor de ETPo la media de los tres valores

obtenidos.

2. Relacionar las características morfológicas y fisiológicas del cultivo con la

ETo, calculando la evapotranspiración del cultivo ETc a partir del coeficiente de cultivo

Kc. En nuestro caso, al tratarse de un jardín y no de un cultivo en concreto,

calcularemos el coeficiente de jardín KL.

3. Obtener la precipitación efectiva mensual.



2. CÁLCULO DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN DE

REFERENCIA

2. 1. MÉTODO DE BLANEY-CRIDDLE

Este es uno de los métodos más ampliamente utilizados para calcular las

necesidades de agua de un cultivo.

El método de Blaney-Criddle recurre a la temperatura media, t, y al porcentaje

de horas diurnas, p, como variables climáticas para predecir los efectos del clima sobre

la evapotranspiración. Esto recibe el nombre de factor de uso consuntivo f el cual se

calcula:

f = p (0,46 t + 8,13)

Siendo:

f = factor de uso consuntivo.

p = porcentaje diario medio de horas diurnas (tabulado en función

de la latitud )

t = temperatura media en ºC.

En nuestro caso los valores de p están tabulados para una latitud de 39º Norte

ya que Roquetas de Mar se encuentra a 39º 11´ Norte.

La FAO ha mejorado este método considerando, además del factor de uso

consuntivo los siguientes datos; humedad relativa mínima, velocidad del viento y horas

de insolación diarias (n / N), elaborando gráficas que relacionan f y ETPo, para distintas

condiciones de estos tres factores adicionales.

Este método en condiciones normales predice la ETPo con un error de ± 25%.



Tabla 1: Cálculo de la ETPo por el método de Blaney-Criddle

2. 2. MÉTODO DE LA RADIACIÓN

El método de la radiación es una adaptación de la fórmula de Makkink (1957).

Emplea como datos climáticos medios la temperatura y la radiación solar, y se precisa,

además, datos generales de humedad relativa media y de velocidad media del viento

diurno. Este método predice los efectos del clima sobre las necesidades de agua de los

cultivos. La relación que se sugiere para calcular la evapotranspiración del cultivo de

referencia, ETPo, a partir de datos de temperatura y de radiación es la siguiente.

ETPo (mm/día) = a + b (W x Rs)

Donde:

W = es un índice de ponderación, tabulado en función de la

temperatura y de la altitud.

MESES T p F HRmin n / N V2

ETPo

(mm/d)

ETPo

(mm/mes)

E 11.3 0,22 2.93 57 0,54 5,22 1.3 40.3

F 12.3 0,24 3.30 54 0,55 5,29 1.8 50.4

M 14 0,27 3.93 53 0,63 5,8 2.9 89.9

Ab 15.7 0,3 4.6 48 0,66 5,67 5.2 156

My 19 0,32 5.39 51 0,69 5,37 4.8 148.8

Jn 23.5 0.34 6.43 50 0.78 4.75 5.8 179.8

Jl 25.3 0,33 6.52 50 0,78 4,75 5.8 179.8

Ag 26.3 0,31 6.27 54 0,75 4,53 5.4 167.4

S 20.1 0,28 4.86 55 0,68 4,26 4 120

O 19.7 0,25 4.29 56 0,62 4,12 3.8 117.8

N 14.9 0,22 3.29 54 0,57 4,63 1.6 48

D 11.7 0,21 2.83 57 0,53 4,57 1.2 37.2



Rs = es la radiación solar, o fracción de la radiación extraterrestre

que llega a la superficie del suelo, expresada en equivalentes de evaporación en

mm/día. Los datos de estos parámetros han sido estimados por la aplicación de la

fórmula:

Rs (mm/día) = (0,25 + 0,50 n/N) x Ra

Siendo:

n = insolación real en horas/día.

N = insolación máxima posible (tabulada en función de la

latitud y de la época del año).

Ra = radiación solar extraterrestre (tabulada en función de la

época del año y de la latitud).

a y b = son los coeficientes de ajuste de la ETPo con W x Rs, que vienen dados

en función de la humedad y de la velocidad del viento.

Los resultados que se obtienen con este método son normalmente más

fiables que los obtenidos por el método de Blaney-Criddle.

MESES n/N HRm t V2 Rs Ra W ETPo

(mm/d)

ETPo

(mm/mes)

E 0,54 71.1 11.3 5,22 3.3 6.7 0.56 1.5 46.5

F 0,55 68.3 12.3 5,29 4.6 8.8 0.58 2.4 67.2

Mz 0,63 60.6 14 5,8 6.5 11.6 0.61 3.9 120.9

Ab 0,66 58.2 15.7 5,67 8.3 14.4 0.62 4.8 144

My 0,69 59.6 19 5,37 9.7 16.4 0.67 6.2 192.2

Jn 0,72 60.4 23.5 4,98 10.5 17.3 0.72 6.8 204

Jl 0,78 64.1 25.3 4,75 10.6 16.7 0.74 7.4 229.4

Ag 0,75 61.2 26.3 4,53 9.5 15.3 0.75 6.6 204.6

S 0,68 65.6 20.1 4,26 7.4 12.7 0.68 4.6 138

O 0,62 67.3 19.7 4,12 5.4 9.8 0.68 3.4 105.4

N 0,57 70.2 14.9 4,63 3.9 7.3 0.62 2.1 63



D 0,53 70.5 11.7 4,57 3.1 5.9 0.58 1.6 49.6

Tabla 2: Cálculo de la ETPo por el método de la Radiación

2. 3. MÉTODO DE PENMAN

La FAO ha modificado la fórmula original de Penman introduciendo una

corrección para las condiciones diurnas y nocturnas revisando la función del viento. La

nueva ecuación queda de la siguiente forma:

ETPo = [W x Rn + (1 – W) x (ea – ed) x f(V2) ] x c

Siendo:

W = es un factor de ponderación que depende de la temperatura y de la

latitud (tabulado en función de esos dos parámetros).

Rn = radiación neta, en mm/día. La radiación neta puede ser

medida, pero por no disponer de este dato, voy a estimarla a partir de los siguientes

datos: Rs, insolación, temperatura y humedad. La radiación neta total (Rn) es igual a la

diferencia entre la radiación solar neta de ondas cortas y la radiación neta de ondas

largas:

Rn = Rns – Rnl

La radiación solar neta de onda corta es la diferencia entre la radiación solar

que llega a la superficie de la tierra y la reflejada directamente por el suelo y los

cultivos que se pierde en la atmósfera y en el espacio exterior. Considerando que la

reflexión o albedo es el 25% del total de la radiación que llega a la superficie del suelo;

Rns = 0,75 x Rs



La radiación solar neta de onda larga es función de la temperatura, humedad

y nubosidad. Su expresión es:

Rnl = f (t) x f (ed) x f (n/N)

Siendo:

f(t) = función de la temperatura, f(t) = σ T4

σ: constante de Stefan-Boltzman

T: temperatura media en ºK

f(ed)= función de la humedad;

f(ed) = 0,34 –0,044 √ ed

f(n/N) = 0,1 + 0,9 n/N

(está tabulada para distintas relaciones entre la insolación real y la máxima

posible).

ea = presión de vapor saturante, en mb, a la temperatura media del

aire (tabulada en función de ella).

ed = presión real media del vapor en el aire, también en mb, la cual

puede ser estimada a partir de la expresión:

ed = ea x HRm (%) / 100

f (V2) = función del viento;

f(V2) = 0,27x(1 + V2/100)



V2 = velocidad del viento, en Km/día, a una altura de dos metros.

c = factor de ajuste para compensar los efectos del clima durante el día y

durante la noche.

En la siguiente tabla aparecen los valores de la ETPo por el método de

Penman:



MESES t HRm V2 f(u) n/N HRmax ea ed 1-w Ra Rs Rns f(t) F(ed) f(n/N) Rnl Rn C ETPo

E 11.3 70 5,22 0.28 0,54 84 13.2 9.1 0.44 6.7 3.3 2.5 12.8 0.21 0.58 1.5 1 0.97 1.05

F 12.3 66.3 5,29 0.28 0,55 78 14.2 9.3 0.42 8.8 4.6 3.5 13.1 0.21 0.6 1.65 2.95 1.05 2.41

Mz 14 62.6 5,8 0.29 0,63 77 16.1 10 0.39 11.6 6.5 4.9 13.5 0.20 0.71 1.9 3 1.13 2.81

Ab 15.7 58.2 5,67 0.28 0,66 68 18.2 10.6 0.38 14.4 8.3 6.3 13.8 0.20 0.73 2 4.3 1.05 3.91

My 19 59.6 5,37 0.28 0,69 72 22 13.1 0.33 16.4 9.7 7.3 14.2 0.19 0.78 2.1 5.2 1.11 4.57

Jn 23.5 60.4 4,98 0.28 0,72 73 28.4 17.1 0.28 17.3 10.5 7.9 15.2 0.15 0.80 1.82 6.08 1.15 6.05

Jl 25.3 62.1 4,75 0.28 0,78 73 31.9 19.7 0.26 16.7 10.6 8 15.7 0.14 0.86 1.89 6.11 1.16 6.27

Ag 26.3 61.2 4,53 0.28 0,75 78 33.9 20.6 0.25 15.3 9.5 7.2 15.9 0.14 0.82 1.82 5.38 1.11 5.51

S 20.1 65.6 4,26 0.28 0,68 79 23.5 15.4 0.32 12.7 7.4 5.6 14.6 0.16 0.75 1.75 3.85 0.98 3.27

O 19.7 67.3 4,12 0.28 0,62 80 23.4 15.8 0.32 9.8 5.4 4 14.6 0.16 0.70 1.63 2.37 0.96 2.19

N 14.9 70.2 4,63 0.28 0,57 82 17 11.9 0.38 7.3 3.9 3 13.6 0.19 0.64 1.65 1.35 0.98 1.35

D 11.7 70.5 4,57 0.28 0,53 84 14 9.9 0.42 5.9 3.1 2.4 13.1 0.2 0.57 1.5 0.9 0.97 0.97

Tabla 3: Cálculo de la ETPo por el método de Penman



2. 4. MEDIA DE LOS TRES MÉTODOS

MESES ETPo

(mm/día)

(B-Criddle)

ETPo

(mm/día)

(Radiación)

ETPo

(mm/día)

(Penman)

ETPo

(mm/día)

ETPo

(mm/mes)

E 1.3 1.5 1.05 1.28 39.7

F 1.8 2.4 2.41 2.2 61.6

Mz 2.9 3.9 2.81 3.2 99.2

Ab 5.2 4.8 3.91 4.64 139.2

My 4.8 6.2 4.57 5.19 160.9

Jn 5.5 6.8 6.05 6.12 183.6

Jl 5.8 7.4 6.27 6.49 201.2

Ag 5.4 6.6 5.51 5.84 181.0

S 4 4.6 3.27 3.96 118.8

O 3.8 3.4 2.19 3.13 97.0

N 1.6 2.1 1.35 1.69 50.7

D 1.2 1.6 0.97 1.26 39.1

Tabla 4: Cálculo de la ETPo como media de los tres métodos.

3. CÁLCULO DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL PARQUE

La evapotranspiración de cultivo, ETPc, se relaciona con la ETPo a través de la

siguiente expresión:

ETPc = ETPo x Kc

Donde:

ETPo se define como “la tasa de evapotranspiración de una

superficie verde de hierba de altura uniforme, en crecimiento activo en condiciones

óptimas, que sombrea totalmente la superficie del suelo y siempre bien provista de

agua”.



Kc es el coeficiente de cultivo, que estima el efecto de las

características del cultivo en las necesidades de agua.

Como el objeto de este proyecto es el diseño de un parque no podemos

emplear este método, ya que un jardín esta compuesto por numerosas especies

vegetales y una mezcla de tipos de vegetación (árboles, arbustos, tapizantes, etc...) y

resulta prácticamente imposible medir la ETPc y establecer la Kc para cada especie

vegetal utilizada en el jardín, por haber demasiadas.

La cantidad de agua perdida por un jardín a causa de la evapotranspiración,

varía en función de; la especie plantada, la densidad de la vegetación y las condiciones

micro climáticas. Por lo tanto, la evapotranspiración del jardín se determinará

mediante un coeficiente de jardín (KL) que es producto de tres factores:

KL = ks x kd x kmc

Siendo:

ks = factor especie.

kd = factor densidad.

kmc = factor microclima.

El coeficiente de jardín KL, es una aproximación de la cantidad de agua

necesaria para mantener una cierta estética en un jardín.

En la siguiente tabla se muestran los valores estimados para los factores

especie, densidad y microclima, utilizados para determinar el coeficiente de jardín (KL)

para algunos tipos de vegetación:



Tabla 5: Valores estimados de los coeficientes ks, kd, kmc.

(a = alto, m = medio, b = bajo)

Esta aproximación tiene en cuenta las variaciones que afectan al uso del agua

y los planes de riego pueden adaptarse a las condiciones de cada zona de riego. Es

decir, en función del tipo de especies, de la densidad de plantación y del microclima

que las envuelve surgen zonas diferenciadas dentro de un mismo jardín

Calcularemos las KL por zonas del jardín con el fin de obtener mejores

resultados y más fiables.

Dividiremos el jardín en hidrozonas según las especies de las zonas:

Hidrozona 1: Zonas de arbolado, cupresáceas, alineaciones de palmeras, etc.

Esta hidrozona la formarán todas las zonas en las que predomina el arbolado,

siendo: alineaciones de palmeras de la zona de palmeras, la zona deportiva, zona de la

tercera edad, zona citrícola, avenida principal, alineaciones de cupresáceas de la zona

de la música y las alineaciones laterales de arbolado de la zona de aromáticas.

Elegiremos como coeficientes:

Ks

Esta hidrozona está formada sobretodo por árboles por tanto Ks: 0.8

Kd

En esta variable escogeremos un valor medio de Ks: 1

TIPO DE

VEGETACIÓN

FACTOR ESPECIE

(ks)

FACTOR DENSIDAD

(kd)

FACTOR

MICROCLIMA

(kmc)

a m b a m b a m b

Árboles 0,9 0,5 0,2 1,3 1,0 0,5 1,4 1,0 0,5

Arbustos 0,7 0,5 0,2 1,1 1,0 0,5 1,3 1,0 0,5

Tapizantes 0,7 0,5 0,2 1,1 1,0 0,5 1,2 1,0 0,5

Plantación mixta 0,9 0,5 0,2 1,1 1,1 0,6 1,4 1,0 0,5

Césped 0,8 0,7 0,6 1,0 1,0 0,6 1,2 1,0 0,8



Kmc

Este valor lo tomaremos igual para todas las zonas tomando el valor medio

de 1.

KL= Ks x Kd x Kmc = 0.8 x 1 x 1 = 0.8

Hidrozona 2: Zona de juegos, Pic-nic y zona cespitosa.

Esta zona se caracterizar por la gran superficie de césped. Los coeficientes que

elegiremos son:

Ks

Como el césped es la especie que ocupa más espacio tomaremos a este como

referencia por tanto Ks: 0.9

Kd

Tomaremos un valor medio de 1

Kmc

Tomaremos un valor medio de 1

KL= Ks x Kd x Kmc = 0.9 x 1 x 1 = 0.9

Hidrozona 3: Zona Árabe y periferia del parque

En esta hidrozona incluimos toda la zona árabe que se caracteriza

principalmente por las rosas, también incluimos toda la periferia del parque que se

caracteriza por estar en su totalidad cubierta por arbustos.

Ks

La zona árabe se caracteriza principalmente por las rosas mientras que la

periferia del parque serán especies arbustivas. 0.75

Kd

En esta zona estimaremos un valor medio de 1



Kmc

Este valor lo tomaremos igual para todas las zonas tomando el valor medio

de 1.0

KL= Ks x Kd x Kmc = 0.75 x 1.1 x 1 = 0.75

Hidrozona 4: Zona Aromáticas y zona árida y parterre de palmeras de la

zona de palmeras

En esta hidrozona agrupamos las especies aromáticas de la zona, todas las

especies de la zona árida, el parterre de palmeras que hay en la zona de palmeras y

similares y las palmeras solitarias que se encuentran en la entrada sur.

Ks

Las aromáticas son resistentes a la falta de agua por lo que tomaremos un

valor de 0.55

Kd

Tomaremos un valor media respecto a la densidad por tanto Kd: 1

Kmc

Tomamos un valor medio de 1

KL= Ks x Kd x Kmc = 0.55 x 1 x 1 = 0.55



4. NECESIDADES NETAS

Una vez tenemos KL de cada hidrozona calcularemos las necesidades netas de

cada hidrozona. Como explicamos al principio del anejo las necesidades netas las

calcularemos mediante la formula:

Nn = ETPc – Pe

La precipitación efectiva ha sido calculada por interpolación a partir de una

tabla en función de la precipitación mensual.

Cabe decir que está precipitación efectiva no se ha tenido en cuenta en el mes

de máximas necesidades.



Necesidades netas hidrozona 1

KL: 0.8 E F M A My J Jl A S O N D

ETPo

(mm/mes) 31.76 49.28 79.36 111.36 128.72 146.88 160.96 144 95.04 77.6 40.56 31.28

P (mm/mes) 42.1 30.4 34.9 62.2 62.1 12.5 7.5 33.8 66.1 92.7 60 96.6

Pe

(mm/mes) 25.4 20.5 23.5 43 44.5 10 10 26 42.5 54 32 31.28

Factor 0.928

Pe

(mm/mes) 23.5 19 21.8 39.9 41.3 9.3 9.3 24.1 39.4 50.1 29.7 29.02

Nn(mm/mes) 8.26 30.28 57.56 71.46 87.42 137.58 160.96 119.9 55.64 27.5 10.86 2.25

Tabla 6: Necesidades de agua con factor KL 0.8.

0.8




KL: 0.9 E F M A My J Jl Ag S O N D

ETPo

(mm/mes) 35.65 55.44 89.28 125.1 144.77 165 181.04 162.75 106.8 87.11 45.6 35.65

P (mm/mes) 42.1 30.4 34.9 62.2 62.1 12.5 7.5 33.8 66.1 92.7 60 96.6

Pe

(mm/mes) 25.5 20.5 24.5 46 49 10.5 11 27 44 62 34 35.65

Factor 0.928

Pe

(mm/mes) 23.7 19.05 22.7 42.7 45.5 9.75 10.2 25.05 40.85 57.55 31.55 33.08

Nn(mm/mes) 11.95 36.39 66.58 82.4 99.27 155.25 181.04 137.69 65.95 29.56 14.05 2.56

Tabla 7: Necesidades de agua con factor KL 0.9




KL: 0.75 E F M A My J Jl A S O N D

ETPo

(mm/mes) 29.77 46.2 74.4 104.4 120.67 137.7 150.75 135.75 89.1 72.75 38.02 29.32

P (mm/mes) 42.1 30.4 34.9 62.2 62.1 12.5 7.5 33.8 66.1 92.7 60 96.6

Pe

(mm/mes) 25.1 20.2 23 42.4 43.6 10 10 25 41.1 53.6 31.8 29.32

Factor 0.928

Pe

(mm/mes) 23.29 18.74 21.34 39.34 40.46 9.28 9.28 23.2 38.14 49.74 29.51 27.20

Nn(mm/mes) 6.48 27.46 53.06 65.06 80.21 128.42 150.75 112.55 50.96 23.01 8.51 2.11

Tabla 8: Necesidades de agua con KL 0.75




KL: 0.55 E F M A My J Jl Ag S O N D

ETPo

(mm/mes) 22.95 33.8 54.56 76.5 88.35 100.8 110.36 99.51 65.1 53.32 27.6 21.39

P (mm/mes) 42.1 30.4 34.9 62.2 62.1 12.5 7.5 33.8 66.1 92.7 60 96.6

Pe

(mm/mes) 24.5 20.5 21.5 41.1 42 9 9.5 24 40 51 27.6 21.39

Factor 0.928

Pe

(mm/mes) 22.73 19.02 19.48 38.14 38.97 8.35 8.81 22.27 37.12 47.32 25.61 19.84

Nn(mm/mes) 0.22 14.78 35.08 38.36 49.38 92.45 110.36 77.24 27.98 6 1.98 1.55

Tabla 9: Necesidades de agua con factor KL 0.55

ANEJO Nº12: Evapotranspiración y necesidades de riego.

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