EvaporaciónAgua en estado líquido o sólido que pasa a gas

La Evaporación en el Ciclo Hidrológico

Evaporacióndesde el mar

Condensación

Precipitación

Evaporación desderíos, lagos y lluvia

Evapotranspiracióndesde vegetación y suelos

Condensación

Precipitación

Advección deaire húmedo y nubes

Escorrentía

Humedad del suelo

Agua subterránea

SueloPercolación

Roca impermeable

Acuífero

Lago

Evaporación

H2O (l) ⇔ H2O (g)

Variación estacional de la evaporación

E F M A M J J A S O N D0

50

100

150

200

Evaporación mensual (mm)

E F M A M J J A S O N D0

200

400

600

800

Radiación solar (cal.cm-2.dia-1)

Factores ambientales que condicionan la evaporación• Radiación solar

• Temperatura del aire

• Humedad del aire

• Viento

• Tamaño de la masa de agua

• Salinidad del agua

Radiación solar

• La energía para el cambio de estado de líquido a gaseoso la proporciona la radiación solar

• Otros factores pueden afectar a la magnitud de la evaporación, pero la total de un año es poco variable (±10%) y relacionada con la radiación

• La variación estacional de la radiación se refleja en la evaporación

Temperatura del aire

• El aire frío tomará energía para calentarse y restará energía para evaporación

• El aire caliente tiene una presión de vapor de saturación mayor es y por tanto el déficit de presión de saturación es mayor S = es - e

Humedad del aire

• Cuanto más seco esta el aire, menor es su presión de vapor e, y mayor su déficit de saturación S

Viento

• En ausencia de viento, las capas de aire en contacto con el agua se saturan y el flujo de vapor se reduce

• El viento permite que se mantenga el gradiente de presiones de vapor a favor del cual evapora el agua

Tamaño de la masa de agua

• Cuanto mayor es el volumen de agua, más se retrasa la evaporación respecto a la radiación solar

Salinidad del agua

• La salinidad reduce la presión de vapor de saturación y con ella el déficit de saturación S y la evaporación

• Este efecto es discreto para la salinidad de las aguas superficiales y del mar (~2%)

Estimación de la evaporación

• Fórmulas empíricas

• Balance energético

• Ecuación de Penman

Fórmulas empíricas

• Se basan en la proporcionalidad de la evaporación con el déficit de humedad de la atmósfera

• Se calibran localmente fórmulas del tipo

E = (a + bv) (es - e)

Balance energético

• La evaporación se podría deducir de un balance energético de la masa de agua

Qr radiación netaQad calor de aportado por advecciónQθ incremento de energía del aguaQh convección de calor sensible al aireQe calor absorbido al evaporarse agua

Qr + Qad = Qθ + Qh + Qe

Ecuación de Penman

• Se basa en estimar la evaporación considerando las variables más fáciles de medir que expresan los factores que limitan la evaporación:

• el poder evaporante de la atmósfera

• la disponibilidad energética

• Resulta el enfoque práctico más exacto

Ecuación de Penman

1 Ecuación de Dalton Eo evaporaciónk factor de rugosidad superficialu velocidad del vientoes presión de vapor de saturacióne presión de vapor

kg/(m2.s)

Eo = k.u (es - e)

2 Resistencia a la difusión r densidad del airec calor específico del aireKs constante psicrométrica Ks(P/L)L calor latente de evaporación L(T)

s/m

ra = r.c/ (Ks.L.k.u)

3 Déficit de saturación

hPa

S = es - e

4 Pendiente psicrométrica D pendiente de la curva presión de vapor de saturacion - temperaturaew presión de vapor de saturación a la temperatura de la superficie de agua TsT temperatura del aire

hPa /K

D = (es - ew) / (T - Ts)

Ecuación de Penman

5 Flujo convectivo de calorH flujo convectivo de calor desde la superficie de agua hacia el aire

W/m2

H = r.c (Ts - T) / ra

6 Balance energéticoPara una superficie aisladaRn radiación neta

W/m2

Rn = L. Eo + H

7 Tomando 1 y 2

kg/(m2.s)

Eo = r.c (ew - e) / (Ks . ra . L)

8 De 3 y 4

hPaew - e = (ew - es) + (es - e) = D (Ts - T) + S

Ecuación de Penman

9 Combinando 7 y 8

kg/(m2.s)

Eo = r.c [D(Ts -T) + S] / Ks.L.ra

10 Que es lo mismo que

J.kg/( m4.s2.K)

r.c.D(Ts -T) = Ks.L.Eo. ra - r.c.S

11 De 5 y 10

W/m2

H = [Ks.L. Eo - r.c.S/ ra] / D

12 Ecuación de Penman

Uniendo 6 y 11 W/m2

L. Eo = (D.Rn + r.c.S/ ra) / (D + Ks)

Medición de la Evaporación

Evaporímetros de cubeta