EVAPORACION

La evaporación es un proceso físico por el cual determinadas moléculas de aguaaumentan su nivel de agitación por aumento de temperatura, y si están próximas a lasuperficie libre, escapan a la atmósfera. Inversamente otras moléculas de aguaexistentes en la atmósfera, al perder energía y estar próximas a la superficie librepueden penetrar en la masa de agua.

La evaporación del agua de mar proporciona, en gran parte, la humedad contenidaen la atmósfera y sólo una muy pequeña parte proviene de lagos y lagunas,humedad del suelo y evapotranspiración de las plantas.

Sobre los océanos, la evaporación es más común que la precipitación; mientras que,sobre la tierra la precipitación supera a la evaporación. La mayor parte del agua quese evapora de los océanos, cae de vuelta sobre los mismos como precipitación.Solamente un 10% del agua evaporada desde los océanos, es transportada haciatierra firme y cae como precipitación. Una vez evaporada, una molécula de aguapermanece alrededor de diez días en el aire.

En la evaporación de las aguas de mar también influye la fuerza del viento y lapresión atmosférica. Se estima que en un período de un año se evaporan más de200 cm. de agua del Pacifico Oriental y del océano Indico Central e, incluso enlatitudes templadas tales como el Reino Unido, la evaporación puede alcanzar 50cm. por año.

La evaporación es una parte esencial del ciclo del agua. La energía solar provoca laevaporación del agua de los océanos, lagos, humedad del suelo y otras fuentes deagua. En hidrología, la evaporación y la transpiración (que implica la evaporacióndentro del estoma de la planta) reciben el nombre conjunto de evapotranspiración.

LA EVAPORACIÓN DEPENDE DEL PODER EVAPORANTE DE LA ATMOSFERA

Depende de los siguientes factores:

a) Radiación solar. Es el factor determinante debido a que es la fuente de energíade dicho proceso.

b) Temperatura del aire. Aumento de temperatura en el aire facilita la evaporación;en primer lugar crea una convección térmica ascendente, que facilita la aireación dela superficie del líquido; y por otra parte la presión de vapor de saturación es másalta.

c) Humedad atmosférica. Factor determinante en la evaporación debido que esnecesario que el aire próximo a la superficie de evaporación no esté saturado(menos humedad mas evaporación).

d) El viento. Después de la radiación es el más importante, debido a que renueva elaire próximo a la superficie de evaporación que está saturado. La combinación dehumedad atmosférica baja y viento resulta ser la que produce mayor evaporación. Elviento también produce un efecto secundario que es el enfriamiento de la superficiedel líquido y la consiguiente disminución de la evaporación (mas viento másevaporación).

e) Presión Atmosférica (y la altitud en relación ella). A menor presión (y/o mayoraltitud) mas evaporación.

FACTORES QUE DETERMINAN LA EVAPORACIÓN

*El poder evaporante de la atmósfera se caracteriza por la altura de agua que laatmósfera es capaz de absorber si dispone de toda el agua necesaria.

En superficies libres

a) Poder evaporante de la atmosfera.

b) Temperatura del agua.

c) Tamaño de la masa de agua. El volumen de la masa de agua y su profundidad sonfactores que afectan a la evaporación por el efecto de calentamiento de la masa. Sies con poca profundidad sufren un calentamiento mayor que facilita la evaporación.

d) Salinidad. Disminuye la evaporación, fenómeno que sólo es apreciable en el mar (inversamente).

En suelos desnudos

a) Poder evaporante de la atmosfera.

b) Tipo de suelo (textura, estructura, etc.).

c) Grado de humedad del suelo.

Factores que determinan la transpiración o suelos con cubierta vegetal

Transpiración.- Es la Evaporación de agua en un ser vivo. Tanto plantas como animales transpiran

a) Poder evaporante de la atmosfera.

b) Grado de humedad del suelo.

c) Tipo de planta.

d) Variaciones estacionales. En un cultivo; del desarrollo de las plantas, en zonas debosque de hoja caduca, la caída de hoja paraliza la transpiración.

e) Variaciones interanuales. En área de bosque el ET aumenta con el desarrollo delos árboles.

MEDICION DE LA EVAPORACION

Los instrumentos para medir el poder de evaporación del aire se clasifican:

A. Medidores de evaporación 1. Tanque de evaporación, 2. Recipiente de vaporización,3. Recipiente de porcelana porosa, 4. Evaporímetros de disco de papel.

B. Evaporímetro registradores 1. Evaporígrafos.

Medición y cálculo de la evapotranspiración 1. Método del lisímetro, 2. Métodosempíricos, 3. tanque de evaporímetro.

Evaporación desde superficies libres (lagos o lagunas), se efectúa por medio detanque de evaporación, pero existe una gran variabilidad de este instrumento, entoncespara tener validez desde el punto de vista estadístico deben tener una duración de por lomenos 15 años, Esto ha impulsado a numerosos investigadores a analizar formulasempíricas, que permitan rápidamente llegar a un resultado lo más aproximado posible.

Fórmulas empíricas para determinar la evaporación desde un lago o una laguna, Una delas expresiones más simples ha sido propuesta por Visentini, y se aplica para cálculosaproximados en cuerpos de agua a cotas bajas y la presión atmosférica es de 760 mmhg,estas son:

E = 75*t (cota inferior a 200 msnm)

E = 90*t (cota entre 200 y 500 msnm).

E = 90*t + 300 (cota superior a 500 msnm)

Donde:

E = Evaporación anual en mm

t = Temperatura media anual en grados Celsius.

Nótese que para una temperatura media de 10°C, la evaporación será entre 750 mm y 1200 mmpor año, es decir de aproximadamente 2 a 3 mm por día.

Para contrastar las medidas hechas con alguno de los instrumentos, con la realidad sededujo algunos métodos teóricos para el cálculo de evaporación desde superficie deagua libre:

Balance hídrico, establece igualdad entre las entradas y salidas de agua en una zonaconcreta e intervalo de tiempo determinado.

E = A – G – Δ R

(E = evaporación; A = aportaciones o ingresos de agua; G = salidas o gastos de agua; yΔ R = incremento en el almacenaje o reserva de agua)

Balance energético, determina la evaporación a partir de la energía disponible paraefectuar el cambio de estado.

Medida de gradientes de humedad y velocidad del viento, la cual están relacionadaa la evaporación, el vapor tendera a pasar de puntos de mayor contenido de humedada puntos de menor contenido, y por otra, la turbulencia en el aire facilita la evaporación.

Ley de Dalton, dedujo la siguiente:

o Ley E = C (ew – ea)

E = evaporación

C = coeficiente dependiente de varios factores (viento) que afectan la evaporación.

ew = máxima tensión de vapor, correspondiente a la temperatura media mensual delaire observada en estaciones próximas.

ea = tensión de vapor en el aire tomada con la temperatura media mensual del aire yla humedad relativa.

(ew – ea) = déficit higrométrico.

El poder evaporante de la atmósfera es su capacidad para absorber humedad y estáinfluido por variables de distinta importancia. Fundamentalmente la evaporacióndepende del déficit higrométrico. La evaporación es proporcional a la diferencia entrela tensión de vapor a la temperatura del agua y la tensión de vapor real de laatmósfera e inversamente proporcional a la presión atmosférica total.

Las formulas semi – empíricas para el cálculo de evaporación desdesuperficies de agua libre, relacionan algunos factores que influyen en el fenómenoy engloban los demás en coeficientes empíricos, constantes para cada lugar, quedeben ajustarse según las medidas experimentales obtenidas:

Un grupo de formulas se basan en la ley de Dalton, siendo las más utilizadas yempleadas las siguientes notaciones:

E = evaporación diaria en mm

Em = evaporación media mensual mm

es = tensión de vapor saturante para la temperatura superficial del agua en mm deHg

ed = tensión de vapor en el aire en mm de Hg

Vz = velocidad del viento a altura z sobre la superficie evaporante en m/s

z = altura en m

es, ed y Vz, son valores medios diarios cuando se calcula E y valores mediosmensuales si se calcula E m.

Formula de Fitzgerald (1886)

o E = (0.4 + 0.449 V 0 )(e s – e d )

Formula de Meyer (1915), para superficies evaporantes pequeñas, C= 15 para lagosgrandes, C=11 para profundos.

o Em = C(1 + 0.06 V2.5)(e s – e d )

Formula de Rohwer (1931)

o E = 0.497(1-0.0005 P)(1+0.6 V 0 )(e s – e d )

P = presión atmosférica diaria en mm de Hg.

Formula de los servicios hidrológicos de la U.R.S.S.

o Em = 0.2 d(e s – e d )(1+0.072 V 2 )

En las formulas anteriores interviene e s, que depende de la temperatura mediadiaria o mensual de la superficie del agua. Esta temperatura es difícil de medir eincluso, puede ser imposible hacerlo, en el caso de un proyecto de embalse, en cuyaubicación quiere estimarse la posibilidad de evaporación.

Algunas de las formulas salvan esta eventualidad sustituyendo e s por la tensión devapor saturante a la temperatura de aire. Así se hace por ejemplo al aplicar laformula de Meyer a estanques de evaporación y algunos autores aplican de estemodo la formula de Rohwer.

Formula de Penman, combina la formula de Dalton multiplicada por la función de lavelocidad del viento, con el método del balance energético con lo que consigueeliminar e s.