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UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLOFACULTAD CIENCIAS AGRARIASESCUELA PROFESIONAL INGENIERA AGRCOLA

ESTIMACIN DE LA EVAPOTRANSPIRACIN DE REFERENCIA SUB CUENCA ALTA DEL YANAMAYO AO HIDROLGICO 2012 - 2013Tesista :Bach. Robert H. AGUEDO TAHUAHuaraz, 11 agosto 2014Patrocinador : Ing. Francisco ESPINOZA MANCISIDOR

INTRODUCCINLa Sub cuenca Yanamayo, es una zona que presenta diferentes condiciones climticas determinadas por la altitud, ubicacin y la presencia de la cordillera blanca, encontrndose el recurso agua como necesidad y intima relacin en el concepto de evapotranspiracin como parte esencial del ciclo hidrolgico, que permite saber el reparto espacial de la demanda hdrica climtica .A partir de ah el conocimiento de la correcta determinar la evapotranspiracin de referencia que es necesario al momento de realizar un estudio hidrolgico.La evapotranspiracin de referencia se calcula con datos meteorolgicos donde, existen diversos mtodos, en el ao 1990 el mtodo FAO PM se recomienda como mtodo estndar para el calculo Eto .Con la ecuacin Hargreaves se calculo la evapotranspiracin de referencia se realizo un modelo emprico corregido que presente validez y se ajuste en la zona, con esto lograr contar una herramienta que nos de seguridad a la hora de necesitar y obtener la Eto a travs de un mtodo emprico.

TEMAS A TRATAR

1. Problema de investigacinLa ausencia de medicin de la evapotranspiracin de referencia (ETo) hace que no exista una componente clave en el estudio hidrolgico en la Sub Cuenca Alta del Yanamayo. PlanteamientoDe qu manera se procede a calcular y como se debe representar los valores calculados de la evapotranspiracin de referencia (ETo), utilizando los datos meteorolgicos de tres estaciones CIAD - UNASAM en la Sub Cuenca Alta Yanamayo?Formulacin

1. Problema de investigacinJustificacinImportanciaEl buen manejo de la demanda del agua en la atmosfera y la variables climticas en la zona, el uso de modelos de ajuste es una alternativa necesaria a desarrollar. Es importante la demanda de agua en la atmosfera como parte esencial del ciclo hidrolgico y que permite encontrar el balance hdrico en la sub cuenca.

1. Problema de investigacinEstimar la evapotranspiracin de referencia en la sub cuenca alta del Yanamayo en el ao hidrolgico 2012 - 2013Objetivos GeneralesAnalizar datos meteorolgicos necesarios para el clculo de la evapotranspiracin de referencia en la sub cuenca alta del Yanamayo.Determinar valores haciendo uso de la ecuacin Hargreaves y el mtodo de la FAO Penman Monteith para la sub cuenca alta del Yanamayo.Validar los resultados por el mtodo de la FAO Penman-Monteith (ETo) y la ecuacin alternativa de Hargreaves (ETo*), midiendo el grado de correlacin aplicando el modelo lineal ETo = a + b ETo*. Para la correccin del mtodo de Hargreaves.Objetivos Especficos

2. Marco terico.2.1. Elementos meteorolgicos. Estable la interrelacin que existe con el ciclo hidrolgico tales como el viento, radiacin, temperatura, y humedad. 2.1.1. Radiacin.Es la fuente de energa, responsable del movimiento atmosfrico terrestre y principal fuente de energa en las plantas.

2.1.2. Temperatura.Es una consecuencia directa de la insolacin y de la radiacin.

2.1.3. Humedad relativa de aire.La fraccin de la atmosfera conformada por el vapor de agua, o el efecto termodinmico de la humedad atmosfrica.2. Marco terico.2.1.4. Viento.El viento de origina por las diferencia de presiones y temperaturas, se manifiesta como el movimiento de las masas de aire.

2. Marco terico.2.2. Evapotranspiracin. Es un componente fundamental del balance hdrico y un factor clave en la interaccin entre la superficie terrestre y la atmosfera.

La evapotranspiracin durante el periodo de crecimiento de un cultivo.

2.2. Evaporacin. 2.2. Transpiracin. La evaporacin es el proceso por el cual el agua lquida se convierte en vapor de agua (vaporizacin) y se retira de la superficie evaporante (remocin de vapor). El agua se evapora de una variedad de superficies, tales como lagos, ros, caminos, suelos y la vegetacin mojada.La transpiracin consiste en la vaporizacin del agua lquida contenida en los tejidos de la planta y su posterior remocin hacia la atmsfera.

2. Marco terico.

2.4. Unidades.La evapotranspiracin se expresa en milmetros (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, da, mes o incluso un completo perodo de cultivo o un ao.Factores que afectan la EvapotranspiracinEl clima, las caractersticas del cultivo, el manejo y el medio de desarrollo son factores que afectan la evaporacin y la transpiracin. Los conceptos relacionados a la ET.

2. Marco terico.

El concepto de evapotranspiracin incluye tres diferentes definiciones: evapotranspiracin de referencia (ETo), evapotranspiracin del cultivo bajo condiciones estndar (ETc), y evapotranspiracin del cultivo bajo condiciones no estndar (ETc aj) ETo es un parmetro relacionado con el clima que expresa el poder evaporante de la atmsfera. ETc se refiere a la evapotranspiracin en condiciones ptimas presentes en parcelas con un excelente manejo y adecuado aporte de agua y que logra la mxima produccin de acuerdo a las condiciones climticas.

2.5. Conceptos de Evapotranspiracin.

ET de referencia, ET bajo condiciones estndar y bajo condiciones no estadar2. Marco terico.

2.6. Evapotranspiracin de referencia.La tasa de evapotranspiracin de una superficie de referencia, que ocurre sin restricciones de agua, se conoce como evapotranspiracin de referencia, y se denomina ETo. La superficie de referencia corresponde a un cultivo hipottico de pasto con caractersticas especficas. El concepto de evapotranspiracin de referencia se introdujo para estudiar la demanda de evapotranspiracin de la atmsfera, independientemente del tipo y desarrollo del cultivo, y de las prcticas de manejo. Los nicos factores que afectan ETo son los parmetros climticos. Por lo tanto, ETo es tambin un parmetro climtico que puede ser calculado a partir de datos meteorolgicos. ETo expresa el poder evaporante de la atmsfera en una localidad y poca del ao especficas, y no considera ni las caractersticas del cultivo, ni los factores del suelo. Desde este punto de vista, el mtodo FAO Penman-Monteith se recomienda como el nico mtodo de determinacin de ETo con parmetros climticos.2. Marco terico.

2.6. Ecuacin de la FAO Penman - Monteith2. Marco terico.El panel de expertos recomend la adopcin del mtodo combinado de Penman-Monteith como nuevo mtodo estandarizado para el clculo de la evapotranspiracin de la referencia y aconsejo sobre los procedimientos para el clculo de los varios parmetros que la formula incluye. El mtodo FAO Penman-Monteith fue desarrollado haciendo uso de la definicin del cultivo de referencia como un cultivo hipottico con una altura asumida de 0,12 m, con una resistencia superficial de 70 s/m y un albedo de 0,23 y que representa a la evapotranspiracin de una superficie extensa de pasto verde de altura uniforme, creciendo activamente y adecuadamente regado. El mtodo reduce las imprecisiones del mtodo anterior de FAO Penman y produce globalmente valores ms consistentes con datos reales de uso de agua de diversos cultivos.

2. Marco terico.El mtodo de FAO Penman-Monteith para estimar ETo, puede ser derivado de la ecuacin original de Penman-Monteith y las ecuaciones de la resistencia aerodinmica y superficial:

Donde:ETo = Evapotranspiracin de referencia (mm/da)Rn = Radiacin neta en la superficie del cultivo (MJ/m2/da)Ra =Radiacin extraterrestre (mm/da)G =Flujo del calor de suelo (MJ/m2/da)T =Temperatura media del aire a 2 m de altura (C)u2 = Velocidad del viento a 2 m de altura (m/s)es =Presin de vapor de saturacin (kPa)ea =presin real de vapor (kPa)es - ea = Dficit de presin de vapor (kPa) =Pendiente de la curva de presin de vapor (kPa/C) = Constante psicomtrica (kPa/C)

2.7. Ecuacin alternativa para el calculo de la EtoCuando no se tiene disponibilidad de datos meteorolgicos de radiacin solar, humedad relativa o velocidad del viento, estos deberan ser estimados usando la ecuacin de Hargreaves para estimar ETo donde:2. Marco terico.

3. Hiptesis y variables.HiptesisIdentificacin de las variablesEl resultado de la evapotranspiracin de referencia calculado por el mtodo la FAO Penman Monteith se ajusta al modelo de Hargreaves, aplicado en la zona de la sub cuenca alta del Yanamayo.Temperatura, Humedad relativa, Radiacin, velocidad del viento.(Variable Independiente)Evapotranspiracin de referencia (Variable Dependiente)

4. Materiales y Mtodos.

4.1. UbicacinDepartamento de Ancash.

Delimitacin de la Subcuenca Yanamayo.Sub cuencaSuperficie Subcuenca (Km2)Superficie glaciar (Km2)Yanamayo2,358.75118.88ESTACIONALTITUD (m.s.n.m)LATITUDLONGITUDEM02 - CHACAS3560S 10 24' 18.1"W 77 26' 55.9"EM 07 - SAN NICOLAS2386S 08 58' 49.4"W 77 11' 5.1"EM12 - POMABAMBA2553S 08 48' 48"W 77 28' 2.3"

4. Materiales y Mtodos.4.2 Tipo y diseo de investigacinInvestigacin Cuantitativa. Con respecto al objeto de estudioInvestigacin Descriptiva. Es una investigacin emprica sistemtica que desarrolla y emplean modelos matemticos, tericos y/o hiptesisBusca especificar las propiedades y caractersticas de un fenmeno que se someta a un anlisis. Con respecto al nivel de medicin4.2.1. Tipo de investigacin

4.2.2. Diseo de investigacin.Segn el propsito de estudio.Observacional No experimental. Se elige un experimento planteado por la naturaleza, ya que no es posible manejar la variable independiente.

Segn la cronologa de las observaciones.Retrospectivo. Implica menos costos, ya que se cuenta con datos recogidos con anterioridad.

Segn el nmero de medicin.Transversal. Se recolecta datos en un solo momento en un ao hidrolgico Septiembre 2012 Agosto 2013.4. Materiales y Mtodos.

4. Materiales y Mtodos.4.2.3. Procedimiento de determinacin de la ETo FAO - PMSe realizo una hoja de calculo: Que sigue los siguientes pasos:Se tiene datos de temperatura mxima y mnima, humedad relativa mxima y mnima, horas sol, velocidad del viento.Presin atmosfrica.Que es la presin ejercida por el peso de la atmosfera terrestre, la evaporacin en altitudes elevadas ocurre en parte gracias a la baja presin atmosfrica que es expresa con la constante psicomtrica.Calor latente de vaporacin ()Es la energa requerida para cambiar una masa de unidad de agua liquida a vapor de agua bajo presin y temperatura constante.

Constante Psicomtrica ()Se calcula por la siguiente formula.4. Materiales y Mtodos.Radiacin extraterrestre para periodos diarios (Ra)La radiacin extraterrestre, Ra, para cada da del ao y para diversas latitudes se puede estimar a partir de la constante solar, la declinacin solar y la poca del ao:

4. Materiales y Mtodos.4.2.4. Ecuacin Hargreaves. La Eto se puede estimar usando la ecuacin de Hargreaves:Calibracin de la ecuacin de HG en funcin de la ecuacin FAO - PM:

La ecuacin puede calibrarse en base diario, mensual o anual determinando los coeficientes empricos de correlacin mediante una regresin lineal .

4. Resultados y discusin. CUADRO N A2 C01El calculo de la evapotranspiracin de referencia ETo por el mtodo de FAO Penman Monteith (FAO - PM), Hargreaves (HG) DIARIO. Para el mes de enero en la estacin EM02 CHACAS.

Modelo lineal y coeficiente de determinacin entre el mtodo de FAO Penman Monteith (FAO - PM), Hargreaves (HG) MENSUAL. Para el mes de enero en la estacin EM02 CHACAS.

4. Resultados y discusin.

4. Resultados y discusin. CUADRO N A2 C26Anlisis estadstico entre la evapotranspiracin de referencia por el mtodo (FAO - PM), (HG) en la estacin EM02 CHACAS.

CUADRO N A2 C27Resultado de las ecuaciones de correlacin entre las ecuaciones por el mtodo (FAO - PM), (HG) en la estacin EM02 CHACAS.

Resumen de la evapotranspiracin de referencia por el mtodo de FAO Penman Monteith (FAO - PM), Hargreaves (HG) y Hargreaves Corregido (HG - C) MENSUAL. Para el mes de marzo y abril en la estacin EM07 SAN NICOLAS.4. Resultados y discusin.

ETo (HG-C)= 1.1423* ETo (HG)+ 0.4465Mes de MarzoMes de abril ETo (HG-C)= 1.1.5595* ETo (HG)+ 0.1111

4. Resultados y discusin. CUADRO A4 - C25La evapotranspiracin de referencia promedio mensual por el mtodo (FAO - PM), (HG) en la estacin EM12 POMABAMBA

GRAFICO A4 - G25La evapotranspiracin de referencia por el mtodo (FAO - PM), (HG) PERIODO AO HIDROLOGICO 2012 - 2013 en la estacin EM12 POMABAMBA

GRAFICO N A2 G13 La evapotranspiracin de referencia por el mtodo (FAO - PM), (HG) y (HG - C) en la estacin EM02 CHACAS.

CUADRO N A2 C28La evapotranspiracin de referencia promedio mensual por el mtodo (FAO - PM), (HG) y (HG - C) en la estacin EM02 CHACAS.

4. Resultados y discusin.

4. Resultados y discusin.

4. Resultados y discusin.

4. Resultados y discusin.En cada estacin meteorolgica se realiz un anlisis de correlacin en los das del mes, este anlisis demostr que en la estacin EM02 CHACAS, EM07 - SAN NICOLS y EM12 POMABAMBA tiene un rango de coeficiente de correlacin r, definido por Crdova (2008) entre REGULAR (0.5 - 0.8) y BUENO (0.8 0.9). La evapotranspiracin de referencia promedia mensual para el periodo ao hidrolgico 2012 - 2013 en estacin EM12 POMABAMBA tiene un rango de correlacin EXCELENTE (0.9 1.0), EM02 CHACAS tiene un rango de correlacin REGULAR (0.5 - 0.8) y EM07 - SAN NICOLS tiene un rango de correlacin MALA (0 0.5), debido a que se tuvo datos meteorolgicos incompletos, a diferencia de las estaciones EM02 CHACAS y EM12 POMABAMBA que tienen una buena correlacin con las ecuaciones de FAO Penman Monteith y Hargreaves. En el grfico podemos observar un buena correlacin en la evapotranspiracin de referencia promedia mensual, en las dos estaciones EM02 CHACAS y EM12 POMABAMBA del mtodo de Hargreaves corregido (HG C) en relacin al mtodo de FAO Penman Monteith. En excepcin con la estacin EM07 SAN NICOLS, que no existe correlacin al no validar el modelo de prueba estadstico t. 5.2. Discusin.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.Las 3 estaciones meteorolgicas proporcionan un total de 26, 280 datos brutos horarios de Temperatura Mxima, Temperatura Mnima, Humedad Relativa Mxima, Humedad relativa Mnima, Velocidad del viento y duracin de insolacin. De todo esto 92 % (unos 24, 178 contienen datos) y los dems tienen huecos o gaps en mayor parte se encuentra en la estacin EM07 SAN NICOLS. En el proceso sucesivo en el rellenado de gaps se realiz un promedio entre los datos adyacentes. Los valores calculado con los datos meteorolgicos de la tres estaciones CIAD UNASAM. por el mtodo de la FAO PM y HG, Se tiene que los valores por el mtodo de HG (diario y promedio mensual) es menor al mtodo calculado por FAO - PM.Conclusiones

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.El modelo lineal que ajusta la evapotranspiracin de referencia (ETo) para la cuantificacin del consumo de agua de los cultivos, dimensionar las obras de infraestructura de riego, planificar y programar el riego de los cultivos obtenidos con el mtodo de la FAO - PM y HG, que permite realizar la correccin del mtodo Hargreaves mensual y anual es: MESEM02 CHACAS.Septiembre2012ETo (HG - C) = 0.625+1.101 * ETo (HG) Octubre2012ETo (HG - C) =- 0.139+1.585 * ETo (HG)Noviembre2012ETo (HG - C) =-0.115+1.524 * ETo (HG)Diciembre2012ETo (HG - C) = -0.363+1.907 * ETo (HG)Enero2013ETo (HG - C) = 0.273+1.202 * ETo (HG)Febrero2013ETo (HG - C) = 0.405+1.021 * ETo (HG)Marzo2013ETo (HG - C) = 0.416+1.016 * ETo (HG)Abril2013ETo (HG - C) = -0.490+2.037 * ETo (HG)Mayo2013ETo (HG - C) = 0.110+1.373 * ETo (HG)Junio2013ETo (HG - C) = -0.264+1.953 * ETo (HG)Julio2013ETo (HG - C) = -0.833+2.737 * ETo (HG)Agosto2013ETo (HG - C) = -0.271+1.928 * ETo (HG)

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.EM12 POMABAMBA.

Septiembre2012ETo (HG - C) = 1.237+0.319 * ETo (HG) Octubre2012ETo (HG - C) = 0.503+0.664 * ETo (HG)Noviembre2012ETo (HG - C) = 0.773+0.389 * ETo (HG)Diciembre2012ETo (HG - C) = 0.294+0.550 * ETo (HG)Enero2013ETo (HG - C) = 0.897+0.467 * ETo (HG)Febrero2013ETo (HG - C) = 0.603+0.542 * ETo (HG)Marzo2013ETo (HG - C) = 0.910+0.606 * ETo (HG)Abril2013ETo (HG - C) = 0.433+0.609 * ETo (HG)Mayo2013ETo (HG - C) = 0.465+0.776 * ETo (HG)Junio2013ETo (HG - C) = 0.480+0.664 * ETo (HG)Julio2013ETo (HG - C) = 0.114+0.707 * ETo (HG)Agosto2013ETo (HG - C) = 0.593+0.618 * ETo (HG)

ANUAL 2012 - 2013

EM02 CHACAS.ETo (HG - C) = 0.569+0.991 * ETo (HG)

EM12 POMABAMBA.ETo (HG - C) = -0.336+1.600 * ETo (HG)

Se recomienda el uso de la ecuacin de la FAO Penman Monteith como nico mtodo meteorolgico para el clculo de la ETo, se puede estimar usando la ecuacin Hargreaves corregido (HG - C). En la investigacin se ha encontrado una buena correlacin entre ambos mtodos y permite corregir. La variabilidad de la informacin meteorolgica es diferente para cada zona o estacin meteorolgica. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.Recomendaciones

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIN