Presentación 09:EvapotranspiraciónHIDROLOGIA
Transpiración
Pasaje de agua presente en vegetales, en estado líquido hacia atmósfera, en estado de vapor.
Transpiración
Mayor parte del agua que plantas absorben es transpirada (por lo general 99%).
Transpiración
• Flujo de transpiración depende de varios aspectos que ofrecen resistencia, entre ellos los relacionados con difusión y con anatomía de hoja.
• Factor que más influye en transpiración (flujo transpiratorio) es abertura de estomas.
• En mayoría de plantas, estomas se abre generalmente en mañanas y se cierra en tardes.
Transpiración
Estomas
• Estomas: aberturas intercelulares ubicadas por debajo de hojas, y que están abiertas durante el día, para permitir ingreso de dióxido de carbono.
Factores que Afectan Transpiración
Factores que Afectan Transpiración
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Medición de Transpiración• Existen ciertas técnicas estándar como son: métodos
gravimétricos, medición del vapor de agua, métodos volumétricos y de conductancia estomática.1. Pesada de plantas en potes. 2. Cambios en volumen de una solución o del agua. 3. Se puede recolectar agua transpirada, introduciendo una
rama en una bolsa transparente de plástico, que se ata al tallo; agua transpirada se condensa en interior de bolsa; luego se mide volumen de agua o se pesa bolsa con liquido.
Evapotranspiración• Evapotranspiración: suma de
cantidades de agua que se pierden por evaporación y por transpiración.
• Se puede determinar por factores físicos (radiación solar, temperatura, velocidad del viento y humedad) y biológicos (cobertura vegetal y conductancia estomática).
Proceso conjunto de pérdida de agua, desde suelo y desde plantas. Depende de demanda evaporativa de atmósfera, en razón del clima (temperatura, humedad del aire y viento).
Evapotranspiración
Evapotranspiración depende de condiciones del clima, cultivos y de humedad del suelo
TemperaturaRadiación solarVientosHumedad atmosféricaVegetaciónUso de la tierra y cobertura vegetalCondiciones locales y regionales
– Topografía (pendientes, elevación)– Incidencia de radiación solar
Factores que Afectan Evapotranspiración
Período del cultivo: en un cultivo recién sembrado, casi todo el suelo permanece descubierto, por lo que rayos del sol caen directamente sobre superficie, calentando el suelo. Se pierde más agua por evaporación que por transpiración. A
medida que plantas crecen, logran cubrir cada vez más superficie del suelo.
En ese momento, rayos del sol ya no caen directamente al suelo sino más bien en cultivo.
Así se producen más pérdidas de agua por transpiración, que por evaporación.
Factores que afectan …
Factores que afectan … Tiempo y clima: cuanto más sol haga o más viento sople, mayor será evaporación de agua del suelo.
Evapotranspiración Depende de mismos factores que
controlan evaporación: disponibilidad de energía y transporte de vapor aunque; además incide disponibilidad de humedad en superficie evaporante.
A medida que suelo se seca, tasa de evapotranspiración disminuye en relación a la que existiría si suelo continuara mojado
Evapotranspiración del Cultivo de referencia, Eto:
Máxima ET que podrá ocurrir, considerando un cultivo de referencia, si existe una reserva de agua suficiente en el suelo en todo momento.
Evapotranspiración del cultivo (ETc) puede determinarse a partir de evapotranspiración del cultivo de referencia, ETo, según expresión:
ETc = ETo * Kc
Evapotranspiración del Cultivo, ETc
Evapotranspiración del cultivo, ETc Kc es un coeficiente de
cultivo adimensional que varía con cultivo y su desarrollo vegetativo.
Unidades comunes de medida de ETo y ETc suelen ser mm/día, mm/mes o mm/temporada.
Kc de Cultivos
Evapotranspiración del Cultivo (ETc)
ETo para una determinada condición de clima; tipo y estado de desarrollo de planta y condiciones de humedad del suelo.
ETc se determina multiplicando ETo por coeficiente de cultivo (Kc), que depende de etapa de desarrollo de planta, altura de planta y superficie foliar.
Evapotranspiración del cultivo (ETc)
ETc representa demandas netas de agua de cultivos; cantidad de agua necesaria para reponer pérdidas de agua por evapotranspiración y mantener equilibrio hidrológico del sistema suelo-planta.
De no reponerse agua perdida por evapotranspiración plantas se marchitan y mueren.
Métodos para determinar ET ET es un fenómeno complejo en que interactúan
factores o variables del clima, planta, suelo y eventualmente manejo.
Métodos desarrollados se pueden clasificar en:
a) medición directa;
b) medición indirecta (balance hídrico);
c) formulaciones teóricas (ec. de Bowen) y
d) formulaciones empíricas.
Medición directa de ETA través del lisímetro, o tanque de evapotranspiración, que consiste en aislar una porción del terreno, incluyendo vegetación, en donde se pueda medir exactamente agua que ingresa (por precipitación o riego) y agua que sale (por drenaje) en un determinado tiempo en que se considera que no hay variación en almacenamiento de agua dentro del sistema (lisímetro).
ET = lluvia + riego – drenaje
LisímetrosDiferencia entre cantidad de agua que ingresa y que sale del lisímetro será igual a evapotranspiración:
a) de drenaje b) de pesada
LisímetrosEsquemas de lisímetros:
a) de pesadab) de drenaje
Medición de EToLisímetro: tanque rectangular
(l = 3 m; d = 75 cm; h = 0,7 a 3 m) o
cilíndricos, dentro del que se hace crecer pasto o grass.
Medición de ETcLisímetros instalados en diferentes cultivos
Método del
EvaporímetroEto = Kp Ep
Depende de condiciones de instalación de cubeta, tipo de cubeta y
condiciones meteorológicas (HR, v)
Estimación de ETo Para estimación de evapotranspiración del cultivo
de referencia (ETo), existen gran cantidad de fórmulas empíricas, establecidas en base a trabajos de investigación, para diferentes condiciones climáticas.
Existen muchas fórmulas, de ellas, Penman y Hargreaves, se adaptan mejor a condiciones de clima y cantidad de información existente en el Perú.
Estimación de Eto - Hargreaves ETo = 0.023 Ra(Tmax – Tmin)1/2 (Tmed + 17.8)
Eto = Evapotranspiración de referencia. mm/dia
Ra = Radiación Extraterrestre, mm/dia (Ver Tabla)
Tmax = Temperatura máxima media °C
Tmin = Temperatura mínima media °C
Tmed = (Tmax + Tmin) / 2. temperatura media,°C
Radiación Extraterrestre Ra (mm/dia) Hemisferio Sur
Estimación de ETc - Hargreaves ETc = Kc X ETo
ETc = Evapotranspiración de cultivo, mm/dia
Kc = Coeficiente de cultivo (Ver Tabla)
ETo = Evapotranspiración de referencia. mm/dia
Coeficiente Kc
Método de PenmanClimate and ETo (grass) Data (CropWat 4 Windows Ver 4.2)
Country : La Molina Station : A. Von Humboldt Altitude: 238 msnm. Latitude: 12.08 Deg. (North) Longitude: -76.95 Deg. (West) Month MaxTemp MinTemp Humidity Wind Spd. SunShine Solar Rad. ETo (°C) (°C) (%) (km/d) (hours) (MJ/m2/d) (mm/d) January 26.6 18.6 80.0 112.8 6.0 15.9 3.12 February 27.4 19.4 78.0 115.2 6.8 18.3 3.65 March 27.0 19.1 79.0 105.6 7.2 20.1 3.93 April 25.7 17.2 82.0 96.0 7.5 21.1 3.90 May 22.7 15.3 85.0 91.2 5.4 17.7 3.13 June 20.1 14.3 87.0 86.4 3.0 13.8 2.44 July 19.0 13.8 87.0 88.8 2.6 13.3 2.31 August 18.8 13.7 88.0 93.6 2.6 13.4 2.30 September 19.4 13.7 88.0 100.8 3.3 14.3 2.41 October 20.7 14.3 86.0 105.6 4.3 14.9 2.55 November 22.3 15.4 83.0 108.0 4.9 14.6 2.59 December 24.7 17.0 82.0 112.8 5.7 15.0 2.78 Average 22.9 16.0 83.8 101.4 4.9 16.0 2.93
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC
Estación Antabamba
TM (°C) 11,09 11,03 10,74 11,18 10,99 10,12 10,14 11,23 11,93 12,58 12,94 11,73
TM (°F) 51,97 51,85 51,34 52,12 51,79 50,21 50,26 52,22 53,48 54,65 55,29 53,11
HRM (%) 72,8 75,8 77,8 71,7 64,5 58,4 58,9 59,6 59,6 61,6 64,4 67,9
CH 0,87 0,82 0,78 0,88 0,99 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,99 0,94
MF 2,68 2,32 2,34 1,96 1,73 1,54 1,65 1,90 2,14 2,49 2,57 2,71
CE 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07
ETP (mm/mes) 129,46 105,34 100,91 96,78 95,22 82,74 88,85 106,16 123,01 145,98 150,73 144,98
Estación: Von Humbolt TM (°C) 21,70 22,50 22,10 20,50 18,00 16,40 15,50 15,20 15,40 16,30 17,80 19,80 TM (°F) 71,06 72,50 71,78 68,90 64,40 61,52 59,90 59,36 59,72 61,34 64,04 67,64 HRM (%) 81 80 80 82 86 87 87 88 88 87 84 82 CH 0,72 0,74 0,74 0,70 0,62 0,60 0,60 0,58 0,58 0,60 0,66 0,70 MF 2,63 2,29 2,35 2,00 1,80 1,61 1,72 1,95 2,17 2,48 2,52 2,64 CE 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 ETP (mm/mes) 135,61 123,95 125,82 97,61 72,30 59,49 61,92 66,88 74,84 91,37 107,67 126,50
Aplicación método de Hargreaves
Variación temporal y espacial de ETo
Demanda de Agua• Demanda: requerimiento de diversos grupos de usuarios
para satisfacer sus necesidades, en cantidad y calidad; presentes o futuras.
• Demandas en sistemas hidráulicos: cantidad de agua que llega a lugares de consumo, considerando pérdidas en sistema y pérdidas que ocurren durante consumo.
• Demanda neta: cantidad de agua que llega a lugar de consumo. Demanda bruta: demanda neta más pérdidas. Relación entre demanda neta y demanda bruta es Eficiencia del sistema (Ef).
Pérdidas de Agua de Riego Gravedad: surcos Ef = 55 a 70% Aspersión Ef = 60 a 80% (clima) Goteo Ef = 85 a 95% Infiltración Subterránea Ef = 80%
Pérdidas en canales: no revestidos
10% en suelos arcillosos 25% en suelos arenosos
de tierra en mal estado de conservación: 50%
revestidos: 5 a 10%
Demandas de Agua
Usos doméstico, municipal, industrial; Caudal ecológico; Irrigación
Demandas de agua pueden ser: poblacionales, agropecuarias, ecológicas, para generación de energía, uso turístico-recreativo, flujo de dilución, usos piscícolas, uso industrial y minero.
ET y Demandas de Agua de Riego
Demandas agrícolas: Necesidades de agua de cultivos, que dependen de condiciones climáticas y tipo de cultivos.
Demanda de Agua de Cultivos Cultivos presentan diferentes características, que se
reflejan en coeficientes de cultivo (kc), que varían mes a mes de acuerdo a cobertura (tipo o grado de desarrollo) que presente el cultivo en ese momento.
Existe metodología de FAO para estimación de kc (Manual Necesidades de Agua de Cultivos, 1976).
Coeficientes de cultivo (kc), multiplicados por ETo mensual dan como resultado evapotranspiración actual (ETc).
ETc = Kc * ETo
Demanda de Agua de Cultivos• ETA menos precipitación efectiva (PE), dan demanda
neta (DN), que afectada por eficiencia de riego (Ef), da demanda bruta (DB), en mm/mes.
DN = ETc – PE• Demanda bruta se convierte en demanda unitaria (DU),
en m3/ha. • Demanda unitaria puede convertirse en módulo de riego
(MR), en l/s/ha, transformando volumen a caudal.
Demanda de Agua de Cultivos• Demanda o volumen total (DT) y caudal (Q) mensual
necesario para satisfacer demandas totales del cultivo o cédula de cultivos del proyecto de riego.
• Relaciones a usarse son:DU = 10 DBDT = DU * A
Q = MR * A = DT * FACTOR• Factor usado para determinar módulo de riego o caudal, es
factor de conversión de unidades de m3/mes/ha a l/s/ha ó m3/mes a m3/s, respectivamente.
Coeficientes de Cultivo• Se obtienen experimentalmente y resumen
comportamiento de cultivos en sistema suelo-planta-atmósfera, integrando factores tales como: características propias de cultivos, época de plantación, siembra y período vegetativo, condiciones climáticas predominantes y frecuencias de riego o de ocurrencia de lluvias.
• Kc, establece relación entre ETo y evapotranspiración real, ETc, de acuerdo a siguiente expresión:
(mm/día)
Kc = ETc/ETo
Germinación yestablecimiento Crecimient
oPleno desarrollo Maduración
Cobertura 80%
Cobertura 10%
Inicio amarillamientoY caída foliar
0
1
KcCiclo de vida de cultivos
ETo (mm/día)
Kc
Frecuencia de riego o lluvia
2 días
10 días20 días
Coeficiente…
Kc para Cultivos Herbáceos y Hortícolas
Demandas de Agua de Cultivos
GRACIAS
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