Guía teórica Evapotranspiración

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Universidad Nacional de Salta Año: 2019 
Facultad de Ciencias Naturales 
Asignaturas: Climatología (I.R.N y M.A) y Agroclimatología (I.A) 
 
 
GUÍA TEÓRICA PARA EL TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 
 
EVAPOTRANSPIRACIÓN 
 
Se conoce como evapotranspiración (ET) la combinación de dos procesos 
separados por los que el agua se pierde a través de la superficie del suelo por 
evaporación y por otra parte, mediante transpiración del cultivo. 
 
Evaporación es el cambio de estado del agua, de la fase líquida a la de vapor. 
 
En la naturaleza, se produce principalmente desde superficies libres de agua, 
estancadas o corrientes, como lagos, arroyos, ríos, mares, y desde suelos sin 
cobertura vegetal. Para cambiar el estado de las moléculas del agua de líquido 
a vapor se requiere energía. 
 
La radiación solar directa y, en menor grado, la temperatura ambiente del aire, 
proporcionan esta energía. La fuerza impulsora para retirar el vapor de agua de 
una superficie evaporante es la diferencia entre la presión del vapor de agua en 
la superficie evaporante y la presión de vapor de agua de la atmósfera 
circundante. 
 
A medida que ocurre la evaporación, el aire circundante se satura 
gradualmente y el proceso se vuelve cada vez más lento hasta detenerse 
completamente si el aire mojado circundante no se transfiere a la atmósfera o 
en otras palabras, no se retira de alrededor de la hoja. El reemplazo del aire 
saturado por un aire más seco depende de la velocidad del viento. Por lo tanto, 
la radiación, la temperatura del aire, la humedad atmosférica y la velocidad del 
viento son parámetros climatológicos a considerar al evaluar el proceso de la 
evaporación. 
 
Cuando la superficie evaporante es la superficie del suelo, el grado de 
cobertura del suelo por parte del cultivo y la cantidad de agua disponibles en la 
superficie evaporante son otros factores que afectan el proceso de la 
evaporación. 
 
Transpiración consiste en la vaporización del agua líquida contenida en los 
tejidos de la planta y su posterior remoción hacia la atmósfera. 
 
Los cultivos pierden agua predominantemente a través de los estomas 
(pequeñas aberturas en la hoja de la planta a través de las cuales atraviesan 
los gases y el vapor de agua, de la planta hacia la atmósfera) Figura 1. 
 
 
 
Figura 1: Esquema de un estoma 
 
La transpiración, igual que la evaporación directa, depende del aporte de 
energía, del gradiente de presión del vapor y de la velocidad del viento. Por lo 
tanto, la radiación, la temperatura del aire, la humedad atmosférica y el viento 
también deben ser considerados en su determinación. 
 
La tasa de transpiración es influenciada por el contenido de agua del suelo y la 
capacidad del mismo de conducirla a las raíces, así como por las 
características del cultivo, el medio donde se produce y las prácticas culturales 
que se llevan a cabo. 
 
Evapotranspiración es un proceso combinado de evaporación de agua del 
suelo y transpiración de las plantas desde superficies con cobertura vegetal. El 
grado de cobertura y la energía con que está disponible el agua en el suelo 
limitan la evapotranspiración real. 
 
Evapotranspiración del cultivo de referencia (ET0) 
 
Es la cantidad de agua que evaporaría un suelo y transpiraría un pasto corto en 
activo crecimiento, si el suelo se encontrara con un contenido óptimo de 
humedad (Capacidad de Campo) y la cobertura vegetal fuera completa. 
 
Toma el valor máximo posible y expresa la demanda de evapotranspiración de 
la atmósfera. Es la anteriormente denominada Evapotranspiración potencial. 
 
 
 
Los únicos factores que afectan ET0 son los parámetros climáticos. Por lo 
tanto, ET0 es también un parámetro climático que puede ser calculado a partir 
de datos meteorológicos. ET0 expresa el poder evaporante de la atmósfera en 
una localidad y época del año específicas, y no considera ni las características 
del cultivo, ni los factores del suelo. 
 
Evapotranspiración de cultivo (ETc) 
 
Es la evapotranspiración de un cultivo bajo condiciones estándar, es decir, 
realizado en campos o parcelas extensas, bajo condiciones agronómicas 
excelentes y sin limitaciones de humedad en el suelo. 
 
Se diferencia de la ET0 en la medida en que las características de cobertura del 
suelo, propiedades de la vegetación y resistencia aerodinámica difieran de las 
correspondientes al pasto. Los efectos de las características que distinguen al 
cultivo del pasto están incorporados en el coeficiente del cultivo (Kc), de tal 
forma que la evapotranspiración del cultivo se calcula multiplicando ET0 por Kc. 
 
ETc = ET0 * Kc 
 
 
Evapotranspiración real (o actual) 
 
Es la evapotranspiración que se produce en condiciones reales teniendo en 
cuenta que la cobertura vegetal no es siempre completa y los niveles de 
humedad en el suelo son variables. 
 
Factores que afectan la Evapotranspiración 
 
 Factores meteorológicos 
 
- La Radiación solar provee la energía necesaria para que se produzca la 
evaporación, suministrando el calor latente de vaporización (600 cal/g). 
La Radiación Neta es la que proporciona la energía necesaria para que 
el agua se evapore y el aire se caliente. 
 
- La temperatura de la superficie evaporante, o en su defecto, la 
temperatura del aire se utilizan en el estudio del efecto de las 
condiciones ambientales sobre la evapotranspiración. 
 
- El vapor de agua, resultante de la evapotranspiración, pasa por difusión 
a una lámina de aire que se encuentra sobre la superficie, esta lámina 
luego asciende en movimientos turbulentos. El viento afecta el espesor 
de la lámina, y en consecuencia el proceso evapotranspiratorio. Así 
también, el movimiento advectivo de una masa de aire caliente sobre los 
cultivos, aumenta la energía disponible para la evapotranspiración. 
 
- El flujo vertical del vapor de agua es función del gradiente vertical de 
presión del vapor (humedad del aire) y de la velocidad de movimiento 
del aire. 
 
- La presión barométrica afecta la evapotranspiración ya que, una menor 
presión favorece el escape de moléculas de agua desde la superficie 
evaporante. 
 
- La duración del día es otro factor que afecta el ritmo evapotranspiratorio, 
por su estrecha correlación con la radiación y teniendo en cuenta que, 
para la mayoría de las plantas la apertura estomática es un fenómeno 
afectado por el fotoperiodo. 
 
 
 Factor suelo 
 
La energía de retención del agua en el suelo, incide en la velocidad de 
evapotranspiración. La accesibilidad del agua para las plantas disminuye con el 
contenido de agua en el suelo. 
 
La evapotranspiración del cultivo de referencia (ET0) ha sido definida como la 
necesidad de agua de la planta. 
 
Significa que en un día de 3 mm de ET0, las plantas necesitan que el suelo les 
provea esa cantidad para que la humedad no sea limitante. Si el suelo está 
suficientemente húmedo, cederá esta cantidad de agua, caso contrario el suelo 
se desprende de menos de 3 mm de agua. 
 
El agua en el suelo tiene distintos grados de movilidad, pudiendo definirse las 
siguientes constantes hidrológicas: 
 
 
CAPACIDAD MÁXIMA 
 Agua gravitante 
 
CAPACIDAD DE CAMPO 
 
 Agua útil o capilar 
 
 
CAPACIDAD o PUNTO de 
MARCHITEZ PERMANENTE 
 Agua higroscópica 
 
 
CAPACIDAD MÁXIMA o Humedad a saturación es la máxima cantidad de agua 
que puede admitir un suelo, es decir con todos sus poros llenos de agua (ej: 
después de una lluvia intensa o riego) 
 
CAPACIDAD DE CAMPO es la máxima cantidad de agua retenida por un suelo 
después de haber drenado el agua gravitante (2 o 3 días después de una lluvia 
o riego). 
 
Capacidad Máxima - Capacidad de Campo = Agua gravitante 
 
CAPACIDAD A LA HUMEDAD EQUIVALENTE es la máxima cantidad de agua 
retenida por un suelo, después de haber drenado el agua gravitante bajo una 
fuerza centrífuga de 1000 g (aceleración de la gravedad), durante 30 minutos. 
 
CAPACIDAD o PUNTO DE MARCHITEZ PERMANENTE es la máxima 
cantidad de agua en el suelo enque se observa la marchitez de las plantas, la 
que no desaparece aún poniéndolas en un ambiente saturado de humedad 
durante 24 hs. 
 
Capacidad de Campo - Capacidad a la Marchitez Permanente = Agua útil o 
capilar. 
 
El agua gravitante corresponde a la retenida en poros de más de 5-6  de 
diámetro. Se mueve obedeciendo las leyes de la gravedad y es evacuada por 
percolación. En suelos normales, sin drenaje impedido, es un estado 
transitorio. Es útil para la planta pero su valor es limitado, dado su carácter 
efímero (2 o 3 días después del riego o lluvia) 
 
El agua útil o capilar corresponde a la localizada en los poros capilares (entre 
0,2 y 5-6  de diámetro). Se mueve obedeciendo las leyes de la capilaridad y 
es prácticamente insensible a la atracción de la gravedad. Es el agua más 
importante desde el punto de vista del aprovechamiento por la planta. 
 
El agua higroscópica es la cantidad de agua que puede absorber un suelo 
completamente seco en un ambiente saturado de humedad. Se encuentra 
localizada en poros de 300 a 600 Å. No es aprovechable por las plantas. 
 
 Factor planta 
 
Los cultivos tienen diferente comportamiento frente a la demanda atmosférica 
de agua porque son distintos anatómica y fisiológicamente. El tamaño del 
cultivo, su color, la morfología y el mecanismo de regulación de apertura y 
cierre estomático modifican la velocidad de transpiración de los estomas. 
 
A medida que la planta va creciendo es mayor el volumen de suelo explorado 
por las raíces y por lo tanto, mayor la extracción de agua. Del mismo modo, al 
crecer el cultivo ofrece una mayor superficie de intercambio gaseoso en 
comparación con la de su inicio (estado de plántulas). 
 
La ubicación del ciclo vegetativo de los cultivos a lo largo de la estación de 
crecimiento incide en la evapotranspiración real, la cual depende en primera 
instancia de las condiciones atmosféricas, energía disponible y duración del 
día. 
 
Un suelo desnudo no evapora lo mismo que uno cubierto de vegetación, y los 
cultivos establecidos por el hombre transpiran de acuerdo con el crecimiento 
vegetativo; en consecuencia, la fecha de siembra o de implantación del cultivo 
así como, la fase fenológica del mismo modifican la capacidad de uso de la 
energía disponible. 
 
Determinación experimental de la Evapotranspiración 
 
Se basa en medidas directas de disminución del contenido de agua en el 
volumen de suelo explorado por las raíces. 
 
Dicha determinación puede realizarse: 
 
 Con instrumentos especiales a campo, empleando el Evapotranspirómetro 
de Thornthwaite para medir ET0 y los Lisímetros (de balanza o de pesada y 
flotantes) para medir Evapotranspiración Real. (Ver guía de Instrumental 
meteorológico) 
 
 En parcelas de ensayo, en las que se controla la disminución del contenido 
de humedad en el suelo en la profundidad del mismo explorado por raíces, 
bajo condiciones de campo, mediante la fórmula: 
 
ER (mm) =  n * W * Da * h * 10 
 
donde: 
 
 n: sumatoria para las distintas capas de suelo 
W: variación del porcentaje de humedad del suelo 
Da: densidad aparente 
h: profundidad de raíces (cm) 
10: factor de conversión 
 
Fórmulas para estimar Evapotranspiración del cultivo de referencia (ET0) 
 
La medición directa de la evapotranspiración mediante instrumentos resulta 
costosa, laboriosa y de valor casi puntual, por lo que la investigación en este 
campo ha dado origen a varias fórmulas estimativas de la evapotranspiración 
potencial. 
 
Los métodos más utilizados son: 
 
 Método basado en la extrapolación del dato de evaporación del tanque: 
 
Se acepta en general, que los tanques de evaporación dan una medida de la 
evaporación que se produce desde una superficie libre de agua integrando los 
efectos de una serie de variables climáticas de su entorno (radiación, 
temperatura, humedad, viento). A pesar que el complejo agua-suelo-planta 
responde a esas variables, no lo hace de la misma forma en el proceso de 
evapotranspiración, pudiéndose generar diferencias significativas en las 
pérdidas de agua. 
 
Para relacionar la evaporación desde tanques con la evapotranspiración de 
cultivos se utilizan coeficientes de corrección y fórmulas del tipo: 
 
 ET0 = Cc * Ev 
donde: 
 
ET0: evapotranspiración del cultivo de referencia, en mm/día 
Cc: coeficiente de corrección 
Ev: evaporación del tanque, en mm/día 
 
 Método de Penman: 
 
En 1948, Penman desarrolló un método basado en términos de energía 
(radiación) y aerodinámicos (viento y humedad). 
 
La fórmula de Penman requiere datos de temperatura media, radiación neta, 
tensión de vapor, velocidad del viento, algunos registrados en estaciones 
meteorológicas y otros estimados. En forma simplificada, la ecuación de 
Penman (1948) es: 
 
 E0 =  RN +  Ea 
  +  
en donde: 
 
E0: Evaporación estimada desde una superficie libre de agua, en mm/día 
: Pendiente de la curva de tensión de saturación en función de la temperatura, 
en mb/ºC 
: Constante psicrométrica 
RN: flujo de Radiación neta recibida en la superficie, función de la radiación 
recibida, heliofanía relativa, temperatura. 
Ea: componente aerodinámico, función de la velocidad del viento y del 
gradiente de tensión de vapor. 
Penman, basado en estudios experimentales, determinó un coeficiente de 
corrección (f) por el que hay que multiplicar el valor de la evaporación desde 
una superficie libre de agua (E0), calculada según su método, a fin de estimar 
la evapotranspiración del cultivo de referencia (ET0) de un suelo con cobertura 
vegetal. 
 
 ET0 = E0 * f 
 
El valor de f varía de acuerdo a la época del año, más específicamente con la 
duración del día. Para el hemisferio Sur, de Noviembre a Febrero, f = 0.8; de 
Mayo a Agosto, f = 0.6 y para los demás meses, f = 0.7 
 
 Método de Papadakis: 
 
El cálculo de la ET0 en el método propuesto por Papadakis (1961) se realiza en 
función del déficit de saturación, a partir de la temperatura máxima, 
considerando que esta última integra la radiación y considera el calor 
advectivo. 
 
 ET0 = 0.5625 (ema - ed) 
donde: 
 
ET0: evapotranspiración del cultivo de referencia en cm/mes 
ema: tensión de vapor de saturación, que corresponde a la temperatura máxima 
media mensual, en mb 
ed: tensión de vapor media mensual, en mb. 
 
 Método de Thornthwaite: 
 
La estimación de ET0 por el método de Thornthwaite (1948) está basada en la 
relación geométrica existente entre la temperatura del aire y la máxima pérdida 
de agua posible por evapotranspiración. 
 
Thornthwaite expresa la evapotranspiración del cultivo de referencia (ET0) 
como una función exponencial de la temperatura media del aire. 
 a 
 ET0 = 16 10 t 
 
 I 
donde: 
 
ET0: evapotranspiración del cultivo de referencia, en mm/mes 
T: temperatura media mensual del aire, en ºC 
I: Índice calórico anual, sumatoria de los 12 índices calóricos mensuales (i), 
siendo 
 i = (t / 5)1,514 
 
a: función cúbica de I 
 
a = 0.000000675 I3 - 0.0000771 I2 + 0.01792 I + 0.49239 
 
Los valores obtenidos mediante esta fórmula se ajustan según latitud a un mes 
tipo de 30 días y 12 horas de heliofanía. 
 
Para su cálculo se necesita conocer la temperatura media mensual del aire y el 
índice calórico correspondiente; el procedimiento se agiliza mediante el uso de 
tablas. 
 
Las tablas permiten convertir los datos de temperatura media mensual en 
índices calóricos mensuales, los que sumados dan el índice calórico anual. 
 
Éste y las temperaturas mensuales se utilizan para hallar el valor de ET0 sin 
ajustar, la que corregida mediante un factor de ajuste dependiente de la latitud 
dará la ET0 mensual ajustada. 
 
Unidades de medición 
 
La evapotranspiración se expresa normalmente en milímetros (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, día, 10 días, mes o incluso, un período completo de cultivoo un año. 
 
Como una hectárea tiene una superficie de 10 000 m2 y 1 milímetro es igual a 
0,001 m, una pérdida de 1 mm de agua corresponde a una pérdida de 10 m3 de 
agua por hectárea. Es decir 1 mm día-1 es equivalente 10 m3 ha-1 día-1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bibliografía: 
 
 
BIANCHI, A.R. y C.E. YAÑEZ. Las precipitaciones en el Noroeste Argentino. 
Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Estación Experimental 
Agropecuaria Salta. Segunda Edición. 
 
DEFINA, A. y A. C. RAVELO. 1980. Climatología y fenología agrícolas. 
EUDEBA. Buenos Aires. Argentina. 
 
FAO. Estudio FAO Riego y drenaje 56. Evapotranspiración del cultivo. Guías 
para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos. 
 
GUÍAS TEÓRICAS para los Trabajos Prácticos. Cátedra de Climatología y 
fenología agrícolas. Facultad de Ciencias Naturales. U.N.Sa. 
 
STRAHLER, A. N. 1986. Geografía física. Ediciones Omega, S.A. Barcelona. 
España.