Processo de Evaporação na Hidrologia

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HIDROLOGÍA 
CV2013 
Dr. Héctor Alfonso Barrios Piña 
4. EVAPORACIÓN 
4.1 Descripción del proceso de 
evaporación. 
4.2 Medición de la evaporación. 
4.3 Estimación de la evaporación. 
Definición 
• Evaporación: Es el proceso por el cual el 
agua pasa del estado líquido al estado 
gaseoso. 
• Transpiración: es el agua que se despide en 
forma de vapor de las hojas de las plantas. 
Esta agua es tomada por las plantas, 
naturalmente, del suelo. 
Descripción del proceso de evaporación 
• La energía solar 
calienta las 
superficies de agua 
como océanos, 
lagos, embalses, y 
la superficie 
terrestre misma. 
• La energía cinética aumenta en las moléculas 
de agua cercanas a la superficie de un suelo 
húmedo o una masa de agua. 
• Este aumento de energía cinética 
provoca que algunas moléculas de agua 
brinquen de manera continua a la 
atmósfera. 
• Algunas de estas 
moléculas se condensan 
y regresan al cuerpo de 
agua. 
• A la zona donde ocurre 
este fenómeno se le 
denomina zona de 
intercambio. 
Zona de intercambio 
• En hidrología, la evaporación será entonces 
igual a la cantidad de agua que logre salir de 
esta zona de intercambio. 
Pero ¿cómo saber cuándo se da la evaporación? 
Presión de vapor saturado o presión 
de saturación ( �) 
• Recipiente cerrado 
• Intercambio de moléculas 
(agua-aire) 
• A la presión dada al 
momento de equilibrio 
conoce como presión de 
valor saturado � 
• Depende de la naturaleza 
del líquido y de la 
temperatura. 
Aire atmosférico 
Aire atmosférico 
Aire seco 
Vapor de agua 
(humedad) 
Cuando el Vapor de agua o humedad es del 0%, se dice que 
el aire es seco. 
Cuando el Vapor de agua o humedad es del 100%, se dice 
que el aire está saturado. 
¿Si el aire tiene el 100% de humedad, la ropa se secará? 
La respuesta es no 
Porque el aire no 
admite más vapor 
de agua. 
Por lo tanto no 
hay evaporación. 
Aire seco 
Evaporación 
No evaporación 
Aire saturado de humedad 
Bajo cierta temperatura 
• En términos de presión: 
a mo é ica = ai co + � 
donde: � = Presión de vapor de agua 
Entonces: 
Si �� < �� sí habrá evaporación. 
 
A mayor diferencia entre ambas presiones, mayor será 
la razón de evaporación. 
• En cualquier caso la evaporación es proporcional al 
gradiente de presión de vapor de vapor entre la zona 
de intercambio y la atmósfera. Se conoce como Ley 
de Dalton: = � � − � 
donde: 
• es la evaporación en unidades de longitud (mm o 
cm), 
• � es la presión de saturación en unidades de 
presión (inHg, mmHg), 
• � es la presión de vapor de aire en unidades de 
presión (inHg, mmHg), 
• � es una constante de proporcionalidad. 
Medición de la evaporación 
• Evaporímetros: formados por un recipiente 
donde se coloca cierta cantidad de agua y se 
mide periódicamente para determinar su 
tirante. 
• Evaporímero clase A 
Usado por el U.S. Weather 
Bureau. Los valores se ajustan con 
la lectura de precipitación que se 
mide con el pluviómetro que se 
instala a un costado. 
Pluviómetro 
Termómetro 
Anemómetro 
Termohigrógrafo: para medir 
temperatura y humedad 
Dado que para las mismas condiciones 
atmosféricas la evaporación es mayor en 
depósitos pequeños, que en depósitos 
grandes, la lectura se debe corregir con 
un factor de entre 0.6 y 0.8. 
Normalmente 0.7 es recomendable. 
Uso del evaporímetro 
Medidor electrónico de 
temperatura y humedad 
relativa 
Equipos electrónicos 
Sensor de temperatura 
y humedad 
Estimación de la evaporación 
• Fórmulas empíricas. 
• Balance de energía. 
• Balance hidrológico. 
Fórmulas empíricas 
• La mayor parte de las fórmulas empíricas, se basa en el 
planteamiento de la ley de Dalton. 
• Fórmula de Meyer: = � − � + ��. 
donde: = evaporación mensual en cm. � = presión de vapor media mensual en inHg (pulgadas de 
mercurio). � = presión de vapor de saturación media mensual en inHg. �� = velocidad media mensual del viento, medida a 10 m de 
la superficie, en km/h. = coeficiente empírico, 38 para depósitos pequeños y 
evaporímetros, 28 para grandes depósitos. 
Diagrama de Mollier Para el cálculo 
de �. � se puede estimar una vez 
conocidas �, y �. 
Balance de energía 
• Penman en 1948 desarrolló una teoría basada en el balance 
de energía para el cálculo de la evaporación: = ∆ ∙ � + � �∆ + � 
donde: ∆= �′ − ���′ − �� 
� = − � �� − �� 
� = � � − � �� 
• � = constante psicométrica = 0.27 mmHg/°F 
• �′ = presión de vapor de saturación para la 
temperatura del aire en la zona de intercambio, mmHg. 
• � = presión de vapor de saturación para la 
temperatura del aire, mmHg. 
• �′ = temperatura del aire en la zona de intercambio, 
°F. 
• � = reflectividad o albedo; � = . para grandes 
masas de agua. 
• �� = radiación solar, g cal/cm2día. 
• �� = radiación emitida por la masa de agua, g 
cal/cm2día. 
• � = constante. 
• �� = velocidad del viento, km/h. 
• = evaporación, mm/día. 
• Para facilitar la aplicación de la ecuación de 
Penman, Wilson propone un nomograma. 
Para utilizarlo se necesitan los siguientes 
datos: 
a) Temperatura del aire ��, °C. 
b) Relación de nubosidad, �/ . 
donde: 
– � = número de horas del sol reales en el mes en cuestión. 
Se estima de valores meteorológicos. 
– = número de horas de sol posibles, esto es, el que se 
tendría sin nubes. Se estima de tablas. 
 
c) La �� que puede calcularse también en función de 
la latitud y de la época del año (valores en tablas). 
d) La humedad relativa ℎ, en %, que se calcula con el 
nomograma de Mollier. 
e) La velocidad del viento �� en km/h, a 2 m de la 
superficie. 
Valores de � (h) 
Valores de �� (g cal/cm2 día) 
Nomograma de Wilson 
Ejemplo: Utilizando el nomograma de Wilson, obtener la 
evaporación en el día 15 de agosto en un sitio localizado en la 
latitud 60° N, cuando la temperatura es de 18°C, � = . h, �� = m/s y ℎ = %. 
1. De la tabla, = . ℎ 
2. ∴ � = . . = . 
3. De la tabla, �� = (interpolado) 
4. Del nomograma de Wilson resulta: = − . = . = . = . → = − . + . + . + . = . ��/�í� 
Ejercicio: Obtener la evaporación en el día 26 de septiembre en 
un sitio localizado en la latitud 20° N, cuando la temperatura es 
de 20°C, � = . h, �� = . m/s y ℎ = %. 
Balance hidrológico 
• Es un método indirecto para determinar la 
evaporación. 
• Se basa en la ecuación de continuidad: = − − ∆� 
donde: = volumen de evaporación en el intervalo de tiempo ∆� 
considerado. = volumen de agua que entra al vaso en el ∆� (precipitación y 
escurrimiento). 
O= volumen de agua que sale del vaso en el ∆� (infiltraciones y 
descargas). ∆� = cambio de volumen almacenado en el ∆�. 
• Desventajas: 
Los datos como precipitaciones, infiltraciones, 
escurrimientos, descargas y el cambio de 
volumen deben estar bien determinados.