Trabajo de Hidraulica Nº 3

INGENIERIA CIVIL[ ] HIDRAULICA APLICADA

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Contenido INTRODUCCION ........................................................................................................................ 2

OBJETIVOS ................................................................................................................................ 3

RELACIÓN AGUA-SUELO-PLANTA ...................................................................................... 4

EL ANÁLISIS DE LAS RELACIONES AGUA SUELO PLANTA ATMÓSFERA ........... 5

La Inter-Relaciones ................................................................................................................ 8

El Agua de Riego .................................................................................................................... 9

CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS AGRÍCOLAS ............................................................. 11

NECESIDADES DEL AGUA DE LOS CULTIVOS .............................................................. 14

EVAPORACION ................................................................................................................... 15

TRANSPIRACIÓN ................................................................................................................ 16

METODO DEL NOMOGRAMA DE PENMAN ..................................................................... 20

EVAPOTRANSPIRACION ...................................................................................................... 25

Evapotranspiración potencial (ETP) ......................................................................... 25

Evapotranspiración real, actual o efectiva (ETr) .......................................................... 25

METODO DE BLANNEY – CRIDDLE ................................................................................... 26

METODO DE CHRISTIANSEN .............................................................................................. 37

MÉTODO DE HARGREAVES ................................................................................................ 39


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INTRODUCCION Dentro del intercambio constante de agua entre los océanos, los continentes y la

atmósfera, la evaporación es el mecanismo por el cual el agua es devuelta a la

atmósfera en forma de vapor; en su sentido más amplio, involucra también la

evaporación de carácter biológico que es realizada por los vegetales, conocida como

transpiración y que constituye, según algunos la principal fracción de la evaporación

total. Sin embargo, aunque los dos mecanismos son diferentes y se realizan

independientemente no resulta fácil separarlos, pues ocurren por lo general de manera

simultánea; de este hecho deriva la utilización del concepto más amplio de

evapotranspiración que los engloba

Parte de este proceso de intercambio constante de agua es la agricultura; que durante

las décadas recientes la agricultura bajo riego ha sido una fuente de producción de

alimentos muy importante, los mayores rendimientos de los cultivos que pueden

obtenerse en regadío son más del doble que los mayores que pueden obtenerse en

seco. Incluso la agricultura bajo riego con bajos insumos es más productiva que la

agricultura de secano con altos insumos. El control, con bastante precisión, de la

absorción del agua por las raíces de las plantas tiene muchas ventajas.


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OBJETIVOS

El objetivo con este trabajo es ver parte del ciclo del agua, las interrelaciones

que tiene la planta , el suelo y el agua, Emplear las diferentes metodologías y

procedimientos para determinar y/o estimar las diferentes propiedades y

características del agua, suelo, clima y el estudio de la evapotranspiración y

sus métodos para encontrar datos aproximados


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RELACIÓN AGUA-SUELO-PLANTA

Las Relaciones Agua-Suelo-Planta-Atmósfera (RASPA) revisten una gran importancia en riego, drenaje, hidrología y otras ciencias relacionadas con los recursos hídricos y el ambiente. La utilización de modelos de simulación en las ciencias agronómicas, forestales e hidrología, ha puesto en relieve lo anterior y en tal sentido los requerimientos de éstos han motivado que en la actualidad se haya renovado el interés por el tema. De la misma manera, el interés cada día más notorio por los temas ambientales, ha impuesto la necesidad de intensificar los estudios en esta materia. En general la referencia a este tema se ha limitado a su inclusión en el ciclo hidrológico y en los balances hídricos. En éstos se mencionan variables y parámetros como: humedad del suelo, infiltración, evapotranspiración, percolación y otros.

IMPORTANCIA DEL CONOCIMIENTO DE LAS RELACIONES AGUA-

SUELO-PLANTA-ATMÓSFERA

La importancia del tema puede enfocarse desde varios puntos de vista dependiendo de un interés particular y de la finalidad que se persigue. Por ejemplo para un estudio de abastecimiento de agua, las plantas pueden considerarse sólo como consumidoras de agua y protectoras contra la erosión y los suelos como un sistema de almacenamiento. Por otro lado, para la producción vegetal es necesario conocer todas las relaciones. Para el ambientalista este conocimiento debe ser mayor puesto que es necesario considerar la conservación del ambiente en general y en ese sentido se debe incluir los aspectos de fauna y calidad de vida para los seres humanos. La vegetación constituye el principal factor de vida en la tierra pues es el mayor transformador de sustancias que existe y es el principal elemento de la cadena alimentaria del planeta; sin vegetación no puede existir otro tipo de vida sobre la tierra y ésta depende del agua, el suelo y la atmósfera. El agua constituye más del 70% de las plantas, el suelo le sirve de sustento y proveedor de nutrientes y la atmósfera controla en suministro de agua, energía, oxígeno, nitrógeno y CO2. El agua constituye la mayor superficie del planeta, sin embargo, su distribución espacial y temporal es tan irregular que genera grandes contrastes tales como desiertos y zonas anegadizas. Por otra parte, la distribución de los suelos y calidad de los mismos implica que muchas veces aún con disponibilidad de fuentes de agua no es posible su utilización.


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ESTADO DEL ARTE DE LOS ESTUDIOS

La necesidad de contar con información en la planificación y manejo de los recursos naturales, el avance de las técnicas de computación, el desarrollo de diversos modelos de simulación, la popularización de los sistemas de información geográficos (GIS) y la existencia de numerosos satélites que transmiten información continuamente, la utilización de esos recursos para presentar información geográfica con variables tales como la evapotranspiración y la humedad del suelo. Esa información es útil para la estimación de cosechas, manejo de riego, estudio de la influencia del recalentamiento de la tierra y predecir riesgos de incendios forestales.

EL ANÁLISIS DE LAS RELACIONES AGUA SUELO PLANTA

ATMÓSFERA

Tradicionalmente el análisis se realiza considerando pares de componentes y luego se integran todos, por lo general utilizando modelos de simulación. Siguiendo lo tradicional se hará un análisis de las relaciones: agua-suelo, suelo-planta, suelo-atmósfera, agua-planta y planta-atmósfera.

Relaciones Suelo – Agua

Las relaciones más importantes son:

a) Capacidad de retención de humedad: Depende textura, la densidad aparente, la materia orgánica.

b) infiltración: Depende Textura del suelo, estratificación del suelo, materia orgánica

c) redistribución : proceso mediante el cual el agua se mueve en el suelo

d) ascenso capilar : movimiento del agua desde el nivel freático por efecto de la capilaridad de los suelos

e) conductividad hidráulica : capacidad de transmisión de agua de los

suelos

f) curvas de drenaje de los suelos: la forma mediante la cual el suelo pierde agua por efecto de la gravedad.


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Relaciones Suelo-Planta La función más conocida del suelo es la de dar soporte o sustentación a la vegetación, el suelo proporciona estabilidad a las plantas, le ofrece nutrientes y agua Por otro lado, el suelo puede contener sales y sustancias tóxicas que perjudican el crecimiento de las plantas y estratos compactados que limitan el desarrollo de los mismos. Como contrapartida, la vegetación mejora los suelos incorporando materia orgánica y dándole protección contra la erosión. -Disponibilidad de nutrientes -Disponibilidad de agua -Salinidad y Alcalinidad. -Toxicidad -Compactación

-Efecto de las plantas sobre el suelo

a) Incorporación de materia orgánica b) protección contra la erosión c) mejoramiento de la infiltración d) fijación de nitrógeno por las bacterias e) formación del suelo

Relaciones Planta-Atmósfera Las relaciones planta-atmósfera pueden se considera que los factores agua y suelo no son limitantes. Entre las relaciones más importantes se encuentran: a) La evapotranspiración b) el crecimiento c) la temperatura d) la fotosíntesis

Relaciones Agua-Planta El agua es el más importante factor de crecimiento de las plantas. Un suelo fértil con buena temperatura, pero seco, no puede produce nada. De la misma manera un suelo con mucho agua no permite un normal desarrollo de las plantas. En esta sección se tratarán los temas de


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a) agua y crecimiento b) déficit de agua c) excesos de agua d) calidad del agua d) evapotranspiración

Relación Suelo-Atmosfera


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La Inter-Relaciones


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El Agua de Riego

Señalan que este término se utiliza para indicar la conveniencia o limitación del empleo del agua, con fines de riego de cultivos agrícolas, para cuya determinación generalmente se toman como base las características químicas. La calidad del agua de riego afecta tanto a los rendimientos de los cultivos como a las condiciones físicas del suelo, incluso si todas las demás condiciones y prácticas de producción son favorables / óptimas. Además, los distintos cultivos requieren distintas calidades de agua de riego.

Por lo tanto, es muy importante realizar un análisis del agua de riego antes de seleccionar el sitio y los cultivos a producir. La calidad de algunas fuentes de agua puede variar significativamente de acuerdo a la época del año (como en una época seca / época de lluvias), así que es recomendable tomar más de una muestra, en distintos períodos de tiempo.

Los parámetros que determinan la calidad del agua de riego se dividen en tres categorías: químicos, físicos y biológicos. En esta revisión, se discuten las propiedades químicas del agua de riego.

Las características químicas del agua de riego se refieren al contenido de sales en el agua, así como a los parámetros derivados de la composición de sales en el agua; parámetros tales como la CE / TDS (Conductividad Eléctrica / sólidos totales disueltos), RAS (Relación de Adsorción de Sodio), la alcalinidad y la dureza del agua.

El origen de las Sales Disueltas en el Agua de Riego La principal fuente natural de las sales minerales en el agua es la erosión de las rocas y minerales. Otras fuentes secundarias incluyen la deposición atmosférica de sales oceánicas (sales en el agua de lluvia), el agua salina de las aguas subterráneas y el aumento de la intrusión de agua de mar en los acuíferos de las aguas subterráneas. Productos químicos de fertilizantes, que lixivian a las fuentes de agua, también pueden afectar a la calidad del agua de riego.


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Problemas Relacionados con la Calidad del Agua de Riego

La salinidad del agua de riego

El problema relacionado con la calidad del agua de riego es la salinidad del agua. La salinidad del agua se refiere a la cantidad total de sales disueltas en el agua, pero no indica que sales están presentes.

El nivel alto de sales en el agua de riego reduce la disponibilidad del agua para el cultivo (debido a la presión osmótica), aunque el suelo puede parecer mojado, y causa la reducción del rendimiento, cuanta más alta es la salinidad, menor será el efecto negativo del sodio sobre la estructura del suelo. Así, cuando los niveles de sodio en el suelo son altos en relación con el calcio y el magnesio, lavar el suelo con agua de buena calidad sólo empeorará el problema.

La Toxicidad de Iones Específicos

La calidad del agua también puede ser determinada por la toxicidad de iones específicos, la diferencia entre un problema de salinidad y un problema de toxicidad es que la toxicidad ocurre dentro de la planta misma, como resultado de la acumulación de un ion específico en las hojas.

Los iones más comunes que pueden causar un problema de toxicidad son el cloruro, el sodio y el boro. Al igual que con la salinidad, los cultivos difieren en su susceptibilidad a estos iones

Alcalinidad y pH

La alcalinidad es la suma de las cantidades de bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos en el agua

La alcalinidad del agua es una medida de la capacidad del agua de resistir a cambios repentinos en el pH.

Si la alcalinidad es demasiado baja, cualquier adición de fertilizantes ácidos inmediatamente bajará el pH del agua.

http://www.smart-fertilizer.com/index2.php?id=43


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CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS AGRÍCOLAS

Gracias a la erosión y a la actividad de los seres vivos, la porción externa de la

corteza rocosa terrestre, su superficie, se convierte en aquello que conocemos

como "suelos".

Sin el suelo sería imposible la existencia se plantas superiores y, sin ellas, ni

nosotros ni el resto de los animales podríamos vivir. A pesar de que forma una

capa muy delgada, es esencial para la vida en tierra firme. Cada región del

planeta tiene unos suelos que la caracterizan, según el tipo de roca de la que

se ha formado y los agentes que lo han modificado.

FORMACIÓN DEL SUELO

El suelo procede de la interacción entre la atmósfera, y biosfera. El suelo se

forma a parir de la descomposición de la roca madre, por factores climáticos y

la acción de los seres vivos. Esto implica que el suelo tiene una parte mineral y

otra biológica, lo que le permite ser el sustento de multitud de especies

vegetales y animales.

La descomposición de la roca madre puede deberse a factores físicos y

mecánicos, o por alteración, o descomposición química. En este proceso se

forman unos elementos muy pequeños que conforman el suelo, los coloides y

los iones. Dependiendo del porcentaje de coloides e iones, y de su origen, el

suelo tendrá unas determinadas características.

CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS

El suelo se clasificar según su textura: fina o gruesa, y por su estructura:

floculada, agregada o dispersa, lo que define su porosidad que permite una

mayor o menor circulación del agua, y por lo tanto la existencia de especies

vegetales que necesitan concentraciones más o menos elevadas de agua o de

gases.

El suelo también se puede clasificar por sus características químicas, por su

poder de absorción de coloides y por su grado de acidez (pH), que permite la

existencia de una vegetación más o menos necesitada de ciertos compuestos.

Los suelos no evolucionados son suelos brutos, muy próximos a la roca madre

y apenas tienen aporte de materia orgánica. Son resultado de fenómenos

erosivos o de la acumulación reciente de aportes aluviales. De este tipo son los

suelos polares y los desiertos, tanto de roca como de arena, así como las

playas.

En general, si el clima es propicio y el lugar accesible, la mayoría de estos

suelos están hoy ocupados por explotaciones agrícolas.


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El Perú es un país pobre en buenos suelos, a pesar de su gran extensión. De

las 128.5 millones hectáreas del país, sólo 25.5 millones hectáreas (19,86%)

son aptas para la agricultura y la ganadería. En forma general los suelos del

Perú se han clasificado en siete regiones de suelos o regiones geoedáficas.

1. Región yermosólica:

En la Costa desértica, que abarca unas 10 millones de hectáreas. Los suelos

buenos están en los escasos valles costeros. En los valles irrigados

predominan los suelos aluviales de alta calidad.

En los desiertos predominan los suelos arenosos, los salobres, y los aluviales

secos en los cauces secos.

En los cerros y colinas predominan los suelos rocosos.

En la Costa norte (Piura y Tumbes) los suelos son arcillosos y alcalinos.

En la Costa sur existen suelos volcánicos de reacción neutra.

2. Región litosólica:

En las vertientes occidentales áridas de los Andes, donde la topografía es muy

desfavorable. Predominan los suelos pedregosos y rocosos.

En las partes bajas hay arenosos y áridos con calcio.

En las partes medias los hay con arcilla y cal; con capa oscura y cal y suelos

pardos

3. Región paramosólica o andosólica:

En las alturas andinas encima de 4,000 msnm, donde existen buenos suelos,

pero el uso agrícola está limitado por el frío. Predominan los suelos ricos en

materia orgánica y ácidos y existen suelos rocosos, calcáreos, arcillosos

profundos (chernozems), y orgánicos profundos.

4. Región kastanosólica:

En los valles interandinos entre 2,200 y 4,000 msnm y en la parte superior de la

selva alta. Predominan los suelos calcáreos de color rojizo y pardo rojizo,

arcillosos y profundos y finos.

En el sur predominan los suelos de origen lacustre, a veces con mal drenaje, y

suelos de origen volcánico


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5. Región líto-cambisólica:

En la selva alta entre 2,200 y 3,000 msnm. La pendiente es extrema y los

suelos son pobres y erosionables por las altas precipitaciones. Predominan los

suelos superficiales y de formación incipiente o jóvenes.

Pueden ser ácidos o calcáreos, y con frecuencia, de color amarillo.

6. Región acrisólica:

En las partes medias e inferiores de la selva alta entre 500 y 2,800 msnm.

Comprende algunos valles con buenos suelos. Predominan suelos profundos,

de tonos amarillos y rojizos con buen drenaje (acrisoles) y arcillosos muy

profundos.

Hacia la selva baja aparecen suelos arcillosos ácidos y con fierro.

En las pendientes los suelos son rocosos.

En los fondos de los valles los suelos son aluviales, a veces con mal drenaje, y

suelos arcillosos.

7. Región acrísólica ondulada:

En la selva baja. Hay suelos rojos y amarillos, ácidos y de baja fertilidad

natural, jóvenes de perfil poco diferenciado joven con diferenciación en

horizontes, mal drenados (aguajales), moderadamente fértil y bien drenado,

muy infértiles arenosos, de arenas blancas.


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NECESIDADES DEL AGUA DE LOS CULTIVOS

La determinación de las necesidades de agua de los cultivos es el paso previo

para establecer los volúmenes de agua que será necesario aportar con el riego.

La cantidad de agua que las plantas transpiran es mucho mayor que la retienen

(la que usan para crecimiento y fotosíntesis). La transpiración puede

considerarse, por tanto, como el consumo de agua de la planta. Además

debemos de considerar que hay pérdidas de agua por evaporación del agua

desde la superficie del suelo.

La cantidad de agua que suponen ambos procesos, transpiración y evaporación, suele

considerarse de forma conjunta simplemente porque es muy difícil calcularla por

separado. Por lo tanto se considera que las necesidades de agua de los cultivos están

representados por la suma de la evaporación directa desde el suelo más la

transpiración de las plantas que es lo que comúnmente se conoce como

evapotranspiración (ETP).


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EVAPORACION

La evaporación es el proceso por el cual el agua líquida se convierte en vapor

de agua (vaporización) y se retira de la superficie evaporante (remoción de

vapor). El agua se evapora de una variedad de superficies, tales como lagos,

ríos, caminos, suelos y la vegetación mojada.

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 grandemente 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. Lluvias frecuentes, el riego y el ascenso capilar en un suelo con

manto freático poco profundo, mantienen mojada la superficie del suelo.


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TRANSPIRACIÓN

La 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. Estos son

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. El agua, junto con

algunos nutrientes, es absorbida por las raíces y transportada a través de la

planta. La vaporización ocurre dentro de la hoja, en los espacios intercelulares,

y el intercambio del vapor con la atmósfera es controlado por la abertura

estomática. Casi toda el agua absorbida del suelo se pierde por transpiración y

solamente una pequeña fracción se convierte en parte de los tejidos vegetales.

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. El contenido de agua del

suelo y la capacidad del suelo de conducir el agua a las raíces también

determinan la tasa de transpiración, así como la salinidad del suelo y del agua

de riego. La tasa de transpiración también es influenciada por las

características del cultivo, el medio donde se produce y las prácticas de cultivo.

Diversas clases de plantas pueden tener diversas tasas de transpiración. Por

otra parte, no solamente el tipo de cultivo, sino también su estado de

desarrollo, el medio donde se produce y su manejo, deben ser considerados al

evaluar la transpiración.

La evapotranspiración suele expresarse en mm de altura de agua evapotranspirada en

cada día (mm/día) y es una cantidad que variará según el clima y el cultivo


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Aunque en realidad existe una interacción entre ambos, puede admitirse la

simplificación de considerarlos por separado y por lo tanto la

evapotranspiración se calcula como:

Evapotranspiración de referencia

Para poder calcular la evapotranspiración (ETP) se parte de un sistema ideado

para este fin, consistente en medir el consumo de agua de una parcela de unas

medidas concretas sembrada de hierba, con una altura de unos 10-15 cm, sin

falta de agua y en pleno crecimiento, donde se ha colocado un instrumento de

medida. Al dato obtenido se le llama evapotranspiración de referencia (ETPr).

Como el cultivo es siempre el mismo, será mayor o menor según sean las

condiciones del clima (radiación solar, temperatura, humedad, viento, etc.) y del

entorno (no es lo mismo calcular la ETPr dentro de un invernadero o en el

exterior). El cálculo empírico de la evapotranspiración de referencia es difícil y

para obtenerla normalmente recurrimos a las entidades públicas, centros de

investigación, etc.


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Coeficiente de Cultivo El coeficiente de cultivo (Kc) describe las variaciones de la cantidad de agua que las plantas extraen del suelo a medida que se van desarrollando, desde la siembra hasta la recolección. En los cultivos anuales normalmente se diferencian 4 etapas o fases de cultivo:


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INICIAL: Desde la siembra hasta un 10% de la cobertura del suelo

aproximadamente.

DESARROLLO: Desde el 10% de cobertura y durante el crecimiento activo de

la planta.

MEDIA: Entre floración y fructificación, correspondiente en la mayoría de los

casos al 70-80% de cobertura máxima de cada cultivo.

MADURACIÓN: Desde madurez hasta recolección.

Como se observa en la figura superior, Kc comienza siendo pequeño y

aumenta a medida que la planta cubre más el suelo. Los valores máximos de

Kc se alcanzan en la floración, se mantienen durante la fase media y finalmente

decrece durante la fase de maduración.


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METODO DEL NOMOGRAMA DE PENMAN

Howard Latimer Penman (1909-1984): Fue un meteorólogo británico. Nació

en el condado de Durham y estudió en la Universidad de Durham, donde se

graduó en Física en 1930. Mientras trabajaba para la Asociación de

Investigación Británica de algodón en Manchester trabajó en su tesis para su

doctorado, el cual fue otorgado por la Universidad de Durham en 1938.

Aburrido por el trabajo en tintes de algodón aplicó en 1937 para ocupar un

puesto en el Departamento de Física de Suelos

en Rothamsted Research, dirigido por Bernard Keen. Se interesó en los

registros de los medidores de drenaje, y su relación con la precipitación, y de

ellos fue capaz de estimar la velocidad a la que el agua se evapora del suelo

desnudo.

De estos principios a algunos de sus principales contribuciones

seguiría. Cuando estalló la guerra fue reclutado por el Almirantazgo y trabajó

en la salida de sonido de los buques y submarinos en relación con el desarrollo

de minas acústicas. En 1944 fue llamado a Rothamsted para trabajar en la

física de la tierra mojada, en preparación para la campaña de la tierra, donde el

progreso de los vehículos militares sería vital. Después de la guerra, continuó

el trabajo sobre temas relacionados con el agua, incluyendo las necesidades

de riego en todo el mundo, y saldos estacionales de agua para cada área de

influencia en Gran Bretaña.

Penman en 1948 propuso dos formas para calcular la evaporación diría, , en

mm. a partir de una superficie libre de agua. La primera de ellas mediante el

uso de un nomograma y la segunda mediante un balance energético, que se

utiliza en todo el mundo por los meteorólogos y científicos agrícolas para

evaluar las tasas de evaporación en diferentes configuraciones (lagos y

estanques, jardines, campos cultivados) y lugares en el mundo.

Con John Monteith formuló la ecuación de Penman-Monteith, que se utiliza

para calcular la evapotranspiración y la necesidad de riego de

cultivos. Penman fue un distinguido Rothamsted Research científico, y una

figura local bien conocido en Harpenden

https://en.wikipedia.org/wiki/County_Durham

https://en.wikipedia.org/wiki/Durham_University

https://en.wikipedia.org/wiki/Rothamsted_Research

https://en.wikipedia.org/wiki/Bernard_Keen

https://en.wikipedia.org/wiki/John_Monteith

https://en.wikipedia.org/wiki/Penman%E2%80%93Monteith_equation

https://en.wikipedia.org/wiki/Evapotranspiration

https://en.wikipedia.org/wiki/Rothamsted_Research


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NOMOGRAMA DE PENMAN

Es un método que fue formulado en el año 1948 por el meteorólogo británico

Howard Penman cuyo objeto de estudio fue para calcular la evaporación diaria,

, a partir de una superficie de agua abierta.

El Nomograma de Penman requiere media diaria de temperatura, velocidad

del viento, presión del aire y la radiación solar para predecir . Simplificación

de ecuaciones hidrometeorológicas se siguen utilizando donde la obtención de

estos datos no es práctico, para dar resultados comparables dentro de

contextos específicos, por ejemplo, húmedos vs climas áridos.

Para el uso del nomograma (Figura 4.7) se requiere la siguiente información:

t = temperatura media del aire.

h = humedad relativa media

u2 = velocidad media del viento a 2m de altura, en m/seg.

n/D = duración relativa de insolación

n = duración de insolación efectiva

D = duración del día astronómico (desde la salida hasta la puesta del sol)

n/D = 0 (cielo completamente cubierto)

n/D = 1 (cielo completamente despejado)

= Valor de Angot: Es la cantidad de radiación solar, en calorías por día en

un plano horizontal de 1 cm2., entrante en los límites exteriores de la

atmósfera. Es una función de la posición geográfica y la época del año (Tabla

4.1)

https://en.wikipedia.org/wiki/Temperature

https://en.wikipedia.org/wiki/Wind_speed

https://en.wikipedia.org/wiki/Wind_speed

https://en.wikipedia.org/wiki/Air_pressure

https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_radiation

https://en.wikipedia.org/wiki/Evapotranspiration#Hydrometeorological_equations


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Tabla 4.1. Valores de en cal/cm2-dia

LATITUD SUR

ENE FEB MER ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

0° 885 915 925 900 850 820 830 870 905 910 890 875

10| 965 960 915 840 755 710 730 795 875 935 955 960

20° 1020 975 885 765 650 590 615 705 820 930 1000 1025

30° 1050 965 830 665 525 460 480 595 750 900 1020 1065

40° 1055 925 740 545 390 315 345 465 650 840 995 1080

50° 1035 865 640 415 250 180 205 325 525 760 975 1075

En el nomograma se encuentra como la suma de tres términos:

Ejemplo 3.1

Averiguar el valor de a para los siguientes datos:

t = 20 °C

h = 0.7

= 5 m/seg.

= 0.4

= 550 ⁄

E1 se lee en la primera parte del nomograma = -1.0 mm/día

E2 se lee en la segunda parte del nomograma = +2.3 mm/día

E3 se lee en la tercera parte del nomograma = +1.8 mm/día

Luego:

= -1.0 + 2.3 + 1.8

= +3.1 mm/dia


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En términos de calor, se expresa de la siguiente manera:

⁄

⁄

Entonces:

= 60*3.1

= 186 ⁄


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EVAPOTRANSPIRACION

Evapotranspiración potencial (ETP)

Existe acuerdo entre los diversos autores al definir la ETP, concepto

introducido por Charles Thornthwaite en 1948, como la máxima cantidad de

agua que puede evaporarse desde un suelo completamente cubierto de

vegetación, que se desarrolla en óptimas condiciones, y en el supuesto caso de

no existir limitaciones en la disponibilidad de agua. Según esta definición, la

magnitud de la ETP está regulada solamente por las

condiciones meteorológicas o climáticas, según el caso, del momento o período

para el cual se realiza la estimación.

El concepto de ETP es ampliamente utilizado y desde su introducción ha tenido

gran influencia en los estudios geográficos del clima mundial; de hecho su

diferencia respecto de las precipitaciones (Pp-ETP) ha sido frecuentemente

usada como un indicador de humedad o aridez climática. También ha influido

sobre la investigación hidrológica y ha significado el mayor avance en las

técnicas de estimación de la evapotranspiración

Evapotranspiración real, actual o efectiva (ETr)

No obstante las mayores precisiones alcanzadas con la incorporación de

algunos de los conceptos anteriores, las condiciones establecidas por ellos no

siempre se dan en la realidad, y aquella evapotranspiración que ocurre en la

situación real en que se encuentra el cultivo en el campo, difiere de los límites

máximos o potenciales establecidos. Para referirse a la cantidad de agua que

efectivamente es utilizada por la evapotranspiración se debe utilizar el concepto

de evapotranspiración actual o efectiva, o bien, más adecuadamente, el de

evapotranspiración real.

La ETr es más difícil de calcular que la ETP o ETo, ya que además de las

condiciones atmosféricas que influyen en la ETP o ETo, interviene la magnitud de las

reservas de humedad del suelo y los requerimientos de los cultivos. Para determinarla

se debe corregir la ETP o ETo con un factor Kc dependiente del nivel de humedad del

suelo y de las características de cada cultivo.

https://es.wikipedia.org/wiki/Charles_Thornthwaite

https://es.wikipedia.org/wiki/1948

https://es.wikipedia.org/wiki/Meteorolog%C3%ADa

https://es.wikipedia.org/wiki/Geograf%C3%ADa

https://es.wikipedia.org/wiki/Humedad

https://es.wikipedia.org/wiki/Hidrolog%C3%ADa

https://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera

https://es.wikipedia.org/wiki/Humedad


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METODO DE BLANNEY – CRIDDLE


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METODO DE CHRISTIANSEN

Se trata de una formula empírica que tiene en cuenta la radiación solar,

velocidad del viento, humedad relativa, temperatura, insolación y elevación

para la estimación de la evapotranspiración potencial en mm/mes. La ecuación

presenta la siguiente forma:

ETP = 0.324RxtCwCHCtCSCe

Donde Rxt es la radiación solar que se expresa como:

Rtt es la radiación extraterrestre tomada en la parte superior de la atmosfera y expresada en cal/cm2dia. El coeficiente de viento Cw se calcula según la siguiente expresión:

(

) (

)

W es la velocidad media mensual del viento a 2.0 m de altura sobre el suelo, expresada en km/h y w0 = 6.7 km/h. Para obtener la velocidad del viento a 2.0 m con base en mediciones realizadas a diferentes alturas, se utiliza la ley exponencial de Hellmann según la cual la velocidad del viento Wz calculada a una altura deseada z, se expresa según la Ecuación.

(

)

Donde Z es la distancia desde el suelo en metros a la cual se quiere calcular la

velocidad del viento, h es la altura de la medición de la velocidad del viento (en

metros), WC es la velocidad del viento medida a la altura h y ∝ es un

exponente en función de la rugosidad de la superficie que frecuentemente se

toma como 1/7 para terrenos abiertos.


38

El coeficiente de humedad relativa CH se define con la Ecuación.

(

)

(

)

Donde Hm es la humedad relativa media mensual (en decimales) y Hm0 = 0.60.

CT es el coeficiente de temperatura y se calcula con la siguiente ecuación:

(

) (

)

Tc es la temperatura media mensual del aire expresada en °C y Tc0 = 20°C. El

coeficiente de brillo solar Cs depende de la insolación (S) y se define con la

Ecuación.

(

) (

)

Ce es el coeficiente de elevación y se define con la siguiente expresión:

(

)

Donde e es la elevación promedio de la zona de estudio en msnm. Y e0 =

305msnm


39

MÉTODO DE HARGREAVES

Hargreaves desarrollo una formula empírica para la estimación de la

evaporación del tanque clase A en latitudes medias del hemisferio norte. La

ecuación propuesta es función de la temperatura, la humedad relativa y el

coeficiente mensual de luz solar. Posteriormente, basándose en dicha fórmula,

propuso un método para el cálculo de la evapotranspiración real mensual:

ETR = KC1DTFHCwCICA [mm/mes]

Donde K es un coeficiente que depende del tipo de cultivo y su etapa de

crecimiento. En términos de evapotranspiración potencial (ETP), la ecuación

anterior se modifica y se presenta a continuación:

ETP = C1DTFHCwCICA [mm/mes]

C1 es un coeficiente que depende del brillo solar y se obtiene de la Tablas de

estudio. El coeficiente de luz solar (D) se define como D = 0.12P, donde P es el

porcentaje teórico de horas de brillo solar respecto al año, teniendo en cuenta

el número de días del mes y la duración del brillo solar diario. Su valor depende

de la latitud y se obtiene de la Tabla A.6. La temperatura media mensual del

aire (P) se expresa en °C y FH es el coeficiente de humedad relativa el cual se

calcula con la siguiente expresión:

FH = 1.0 − 0.01Hn

Donde Hn es la humedad relativa media mensual al medio día en porcentaje y

se expresa así:

H_ = [0.004(HRM)2 + 0.4 (HRM) + 1.0]

HRM es la humedad relativa media mensual expresada en porcentaje.


40

El coeficiente de viento CW se calcula con la ecuación:

Cw = 0.75 + 0.0255√

W2 es la velocidad media mensual del viento a una altura de 2.0 m, expresada

en km/día.

Para obtener la velocidad del viento a 2.0 m con base en mediciones realizadas

a diferentes alturas, se utiliza la ley exponencial de Hellmann según la

Ecuación.

El coeficiente de brillo solar CI depende de la Insolación (S) y se define con la

siguiente expresión:

CI = 0.478 + 0.58 ∙ S

Dónde: n es el brillo solar (hr/dia)

N es la duración del dia (hr/dia) segun la Tabla A.3.

El coeficiente de elevación CA depende de la elevación promedio de la zona E

en msnm y se calcula con la siguiente formula:

CA = 0.95 + 1x10-4 ∙ E

Cuando no se cuenta con mediciones de brillo solar o velocidad del viento, se

recomienda tomar la unidad como valor de los respectivos factores de

corrección (Chiappe, 1998).

Trabajo de Hidraulica Nº 3

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