ANEJO Nº12: Evapotranspiración y necesidades de riego.
Diseño de un parque periurbano “Las Salinas” Anejo nº12: Evapotranspiración
2 Francisco Javier Fernández Guerrero Universidad de Almería
ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN _______________________________________________ 3
2. CÁLCULO DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN DE REFERENCIA ______________ 5
2.1 Método de Blaney-Criddle ______________________________________ 5
2.2 Método de la Radiación ________________________________________ 6
2.3 Método de Penman ___________________________________________ 8
2.4 Media de los tres métodos ______________________________________ 12
3. CÁLCULO DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL PARQUE ________________ 12
4. NECESIDADES NETAS ___________________________________________ 17
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1. INTRODUCCIÓN
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.
Las necesidades de agua de las especies implantadas dependen del balance
hídrico con respecto a un periodo y a un cultivo dado y se expresa como:
Nr = Perdidas - Ganancias
Nr = [ETPc (cultivo) + F + R] – [Pe + Ge + ∆W]
Donde:
ETPc (cultivo): evapotranspiración del cultivo.
F: Percolación profunda.
R: Perdidas superficiales.
Pe: Lluvia efectiva.
Ge: Aportación aguas subterráneas.
∆W: Variación de humedad en el suelo.
En la práctica en el apartado de las perdidas no consideraremos tanto las
perdidas por percolación y las perdidas superficiales debido a su dificultad para
cuantificarlas; quedando sola como perdida la evapotranspiración.
Las aportaciones o entradas de agua, en sentido estricto, engloban varios
factores: la precipitación efectiva, la contribución de las aguas subterráneas y la
variación del contenido en humedad del suelo. En la práctica, únicamente se considera
la precipitación efectiva, dada la dificultad de cuantificara los restantes términos.
Por tanto las necesidades de riego quedan definidas por:
Nr = ETPc – Pe
Por tanto, la diferencia, calculada para cada mes, entre la evapotranspiración
y la precipitación efectiva nos dará las necesidades netas de riego.
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Siempre que ETc sea mayor que la precipitación efectiva el riego es
obligatorio.
Por tanto los dos parámetros principales para calcular las necesidades de
riego serán la evatranspiración y la precipitación efectiva.
La evatranspiracion la obtendremos mediante las diversas formulas y
métodos que existen con el fin de obtener una evotranspiración media.
La precipitación efectiva se calculara mediante la precipitación de cada mes la
cual se tabulará en unas tablas.
La metodología seguida, propuesta por la FAO, para el cálculo de las
necesidades de agua, consta de tres fases:
1. Relacionar las pérdidas por evapotranspiración con las características
climatológicas. Dicha relación viene dada por la evapotranspiración de referencia
(ETPo). Se han utilizado tres métodos para calculara la ETPo: el método de Blaney-
Criddle, el método de la Radiación y el método de Penman. Al objeto de compensar los
errores de los mismos, se tomará como valor de ETPo la media de los tres valores
obtenidos.
2. Relacionar las características morfológicas y fisiológicas del cultivo con la
ETo, calculando la evapotranspiración del cultivo ETc a partir del coeficiente de cultivo
Kc. En nuestro caso, al tratarse de un jardín y no de un cultivo en concreto,
calcularemos el coeficiente de jardín KL.
3. Obtener la precipitación efectiva mensual.
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2. CÁLCULO DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN DE
REFERENCIA
2. 1. MÉTODO DE BLANEY-CRIDDLE
Este es uno de los métodos más ampliamente utilizados para calcular las
necesidades de agua de un cultivo.
El método de Blaney-Criddle recurre a la temperatura media, t, y al porcentaje
de horas diurnas, p, como variables climáticas para predecir los efectos del clima sobre
la evapotranspiración. Esto recibe el nombre de factor de uso consuntivo f el cual se
calcula:
f = p (0,46 t + 8,13)
Siendo:
f = factor de uso consuntivo.
p = porcentaje diario medio de horas diurnas (tabulado en función
de la latitud )
t = temperatura media en ºC.
En nuestro caso los valores de p están tabulados para una latitud de 39º Norte
ya que Roquetas de Mar se encuentra a 39º 11´ Norte.
La FAO ha mejorado este método considerando, además del factor de uso
consuntivo los siguientes datos; humedad relativa mínima, velocidad del viento y horas
de insolación diarias (n / N), elaborando gráficas que relacionan f y ETPo, para distintas
condiciones de estos tres factores adicionales.
Este método en condiciones normales predice la ETPo con un error de ± 25%.
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Tabla 1: Cálculo de la ETPo por el método de Blaney-Criddle
2. 2. MÉTODO DE LA RADIACIÓN
El método de la radiación es una adaptación de la fórmula de Makkink (1957).
Emplea como datos climáticos medios la temperatura y la radiación solar, y se precisa,
además, datos generales de humedad relativa media y de velocidad media del viento
diurno. Este método predice los efectos del clima sobre las necesidades de agua de los
cultivos. La relación que se sugiere para calcular la evapotranspiración del cultivo de
referencia, ETPo, a partir de datos de temperatura y de radiación es la siguiente.
ETPo (mm/día) = a + b (W x Rs)
Donde:
W = es un índice de ponderación, tabulado en función de la
temperatura y de la altitud.
MESES T p F HRmin n / N V2
ETPo
(mm/d)
ETPo
(mm/mes)
E 11.3 0,22 2.93 57 0,54 5,22 1.3 40.3
F 12.3 0,24 3.30 54 0,55 5,29 1.8 50.4
M 14 0,27 3.93 53 0,63 5,8 2.9 89.9
Ab 15.7 0,3 4.6 48 0,66 5,67 5.2 156
My 19 0,32 5.39 51 0,69 5,37 4.8 148.8
Jn 23.5 0.34 6.43 50 0.78 4.75 5.8 179.8
Jl 25.3 0,33 6.52 50 0,78 4,75 5.8 179.8
Ag 26.3 0,31 6.27 54 0,75 4,53 5.4 167.4
S 20.1 0,28 4.86 55 0,68 4,26 4 120
O 19.7 0,25 4.29 56 0,62 4,12 3.8 117.8
N 14.9 0,22 3.29 54 0,57 4,63 1.6 48
D 11.7 0,21 2.83 57 0,53 4,57 1.2 37.2
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Rs = es la radiación solar, o fracción de la radiación extraterrestre
que llega a la superficie del suelo, expresada en equivalentes de evaporación en
mm/día. Los datos de estos parámetros han sido estimados por la aplicación de la
fórmula:
Rs (mm/día) = (0,25 + 0,50 n/N) x Ra
Siendo:
n = insolación real en horas/día.
N = insolación máxima posible (tabulada en función de la
latitud y de la época del año).
Ra = radiación solar extraterrestre (tabulada en función de la
época del año y de la latitud).
a y b = son los coeficientes de ajuste de la ETPo con W x Rs, que vienen dados
en función de la humedad y de la velocidad del viento.
Los resultados que se obtienen con este método son normalmente más
fiables que los obtenidos por el método de Blaney-Criddle.
MESES n/N HRm t V2 Rs Ra W ETPo
(mm/d)
ETPo
(mm/mes)
E 0,54 71.1 11.3 5,22 3.3 6.7 0.56 1.5 46.5
F 0,55 68.3 12.3 5,29 4.6 8.8 0.58 2.4 67.2
Mz 0,63 60.6 14 5,8 6.5 11.6 0.61 3.9 120.9
Ab 0,66 58.2 15.7 5,67 8.3 14.4 0.62 4.8 144
My 0,69 59.6 19 5,37 9.7 16.4 0.67 6.2 192.2
Jn 0,72 60.4 23.5 4,98 10.5 17.3 0.72 6.8 204
Jl 0,78 64.1 25.3 4,75 10.6 16.7 0.74 7.4 229.4
Ag 0,75 61.2 26.3 4,53 9.5 15.3 0.75 6.6 204.6
S 0,68 65.6 20.1 4,26 7.4 12.7 0.68 4.6 138
O 0,62 67.3 19.7 4,12 5.4 9.8 0.68 3.4 105.4
N 0,57 70.2 14.9 4,63 3.9 7.3 0.62 2.1 63
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D 0,53 70.5 11.7 4,57 3.1 5.9 0.58 1.6 49.6
Tabla 2: Cálculo de la ETPo por el método de la Radiación
2. 3. MÉTODO DE PENMAN
La FAO ha modificado la fórmula original de Penman introduciendo una
corrección para las condiciones diurnas y nocturnas revisando la función del viento. La
nueva ecuación queda de la siguiente forma:
ETPo = [W x Rn + (1 – W) x (ea – ed) x f(V2) ] x c
Siendo:
W = es un factor de ponderación que depende de la temperatura y de la
latitud (tabulado en función de esos dos parámetros).
Rn = radiación neta, en mm/día. La radiación neta puede ser
medida, pero por no disponer de este dato, voy a estimarla a partir de los siguientes
datos: Rs, insolación, temperatura y humedad. La radiación neta total (Rn) es igual a la
diferencia entre la radiación solar neta de ondas cortas y la radiación neta de ondas
largas:
Rn = Rns – Rnl
La radiación solar neta de onda corta es la diferencia entre la radiación solar
que llega a la superficie de la tierra y la reflejada directamente por el suelo y los
cultivos que se pierde en la atmósfera y en el espacio exterior. Considerando que la
reflexión o albedo es el 25% del total de la radiación que llega a la superficie del suelo;
Rns = 0,75 x Rs
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La radiación solar neta de onda larga es función de la temperatura, humedad
y nubosidad. Su expresión es:
Rnl = f (t) x f (ed) x f (n/N)
Siendo:
f(t) = función de la temperatura, f(t) = σ T4
σ: constante de Stefan-Boltzman
T: temperatura media en ºK
f(ed)= función de la humedad;
f(ed) = 0,34 –0,044 √ ed
f(n/N) = 0,1 + 0,9 n/N
(está tabulada para distintas relaciones entre la insolación real y la máxima
posible).
ea = presión de vapor saturante, en mb, a la temperatura media del
aire (tabulada en función de ella).
ed = presión real media del vapor en el aire, también en mb, la cual
puede ser estimada a partir de la expresión:
ed = ea x HRm (%) / 100
f (V2) = función del viento;
f(V2) = 0,27x(1 + V2/100)
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V2 = velocidad del viento, en Km/día, a una altura de dos metros.
c = factor de ajuste para compensar los efectos del clima durante el día y
durante la noche.
En la siguiente tabla aparecen los valores de la ETPo por el método de
Penman:
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MESES t HRm V2 f(u) n/N HRmax ea ed 1-w Ra Rs Rns f(t) F(ed) f(n/N) Rnl Rn C ETPo
E 11.3 70 5,22 0.28 0,54 84 13.2 9.1 0.44 6.7 3.3 2.5 12.8 0.21 0.58 1.5 1 0.97 1.05
F 12.3 66.3 5,29 0.28 0,55 78 14.2 9.3 0.42 8.8 4.6 3.5 13.1 0.21 0.6 1.65 2.95 1.05 2.41
Mz 14 62.6 5,8 0.29 0,63 77 16.1 10 0.39 11.6 6.5 4.9 13.5 0.20 0.71 1.9 3 1.13 2.81
Ab 15.7 58.2 5,67 0.28 0,66 68 18.2 10.6 0.38 14.4 8.3 6.3 13.8 0.20 0.73 2 4.3 1.05 3.91
My 19 59.6 5,37 0.28 0,69 72 22 13.1 0.33 16.4 9.7 7.3 14.2 0.19 0.78 2.1 5.2 1.11 4.57
Jn 23.5 60.4 4,98 0.28 0,72 73 28.4 17.1 0.28 17.3 10.5 7.9 15.2 0.15 0.80 1.82 6.08 1.15 6.05
Jl 25.3 62.1 4,75 0.28 0,78 73 31.9 19.7 0.26 16.7 10.6 8 15.7 0.14 0.86 1.89 6.11 1.16 6.27
Ag 26.3 61.2 4,53 0.28 0,75 78 33.9 20.6 0.25 15.3 9.5 7.2 15.9 0.14 0.82 1.82 5.38 1.11 5.51
S 20.1 65.6 4,26 0.28 0,68 79 23.5 15.4 0.32 12.7 7.4 5.6 14.6 0.16 0.75 1.75 3.85 0.98 3.27
O 19.7 67.3 4,12 0.28 0,62 80 23.4 15.8 0.32 9.8 5.4 4 14.6 0.16 0.70 1.63 2.37 0.96 2.19
N 14.9 70.2 4,63 0.28 0,57 82 17 11.9 0.38 7.3 3.9 3 13.6 0.19 0.64 1.65 1.35 0.98 1.35
D 11.7 70.5 4,57 0.28 0,53 84 14 9.9 0.42 5.9 3.1 2.4 13.1 0.2 0.57 1.5 0.9 0.97 0.97
Tabla 3: Cálculo de la ETPo por el método de Penman
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2. 4. MEDIA DE LOS TRES MÉTODOS
MESES ETPo
(mm/día)
(B-Criddle)
ETPo
(mm/día)
(Radiación)
ETPo
(mm/día)
(Penman)
ETPo
(mm/día)
ETPo
(mm/mes)
E 1.3 1.5 1.05 1.28 39.7
F 1.8 2.4 2.41 2.2 61.6
Mz 2.9 3.9 2.81 3.2 99.2
Ab 5.2 4.8 3.91 4.64 139.2
My 4.8 6.2 4.57 5.19 160.9
Jn 5.5 6.8 6.05 6.12 183.6
Jl 5.8 7.4 6.27 6.49 201.2
Ag 5.4 6.6 5.51 5.84 181.0
S 4 4.6 3.27 3.96 118.8
O 3.8 3.4 2.19 3.13 97.0
N 1.6 2.1 1.35 1.69 50.7
D 1.2 1.6 0.97 1.26 39.1
Tabla 4: Cálculo de la ETPo como media de los tres métodos.
3. CÁLCULO DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL PARQUE
La evapotranspiración de cultivo, ETPc, se relaciona con la ETPo a través de la
siguiente expresión:
ETPc = ETPo x Kc
Donde:
ETPo se define como “la tasa de evapotranspiración de una
superficie verde de hierba de altura uniforme, en crecimiento activo en condiciones
óptimas, que sombrea totalmente la superficie del suelo y siempre bien provista de
agua”.
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Kc es el coeficiente de cultivo, que estima el efecto de las
características del cultivo en las necesidades de agua.
Como el objeto de este proyecto es el diseño de un parque no podemos
emplear este método, ya que un jardín esta compuesto por numerosas especies
vegetales y una mezcla de tipos de vegetación (árboles, arbustos, tapizantes, etc...) y
resulta prácticamente imposible medir la ETPc y establecer la Kc para cada especie
vegetal utilizada en el jardín, por haber demasiadas.
La cantidad de agua perdida por un jardín a causa de la evapotranspiración,
varía en función de; la especie plantada, la densidad de la vegetación y las condiciones
micro climáticas. Por lo tanto, la evapotranspiración del jardín se determinará
mediante un coeficiente de jardín (KL) que es producto de tres factores:
KL = ks x kd x kmc
Siendo:
ks = factor especie.
kd = factor densidad.
kmc = factor microclima.
El coeficiente de jardín KL, es una aproximación de la cantidad de agua
necesaria para mantener una cierta estética en un jardín.
En la siguiente tabla se muestran los valores estimados para los factores
especie, densidad y microclima, utilizados para determinar el coeficiente de jardín (KL)
para algunos tipos de vegetación:
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Tabla 5: Valores estimados de los coeficientes ks, kd, kmc.
(a = alto, m = medio, b = bajo)
Esta aproximación tiene en cuenta las variaciones que afectan al uso del agua
y los planes de riego pueden adaptarse a las condiciones de cada zona de riego. Es
decir, en función del tipo de especies, de la densidad de plantación y del microclima
que las envuelve surgen zonas diferenciadas dentro de un mismo jardín
Calcularemos las KL por zonas del jardín con el fin de obtener mejores
resultados y más fiables.
Dividiremos el jardín en hidrozonas según las especies de las zonas:
Hidrozona 1: Zonas de arbolado, cupresáceas, alineaciones de palmeras, etc.
Esta hidrozona la formarán todas las zonas en las que predomina el arbolado,
siendo: alineaciones de palmeras de la zona de palmeras, la zona deportiva, zona de la
tercera edad, zona citrícola, avenida principal, alineaciones de cupresáceas de la zona
de la música y las alineaciones laterales de arbolado de la zona de aromáticas.
Elegiremos como coeficientes:
Ks
Esta hidrozona está formada sobretodo por árboles por tanto Ks: 0.8
Kd
En esta variable escogeremos un valor medio de Ks: 1
TIPO DE
VEGETACIÓN
FACTOR ESPECIE
(ks)
FACTOR DENSIDAD
(kd)
FACTOR
MICROCLIMA
(kmc)
a m b a m b a m b
Árboles 0,9 0,5 0,2 1,3 1,0 0,5 1,4 1,0 0,5
Arbustos 0,7 0,5 0,2 1,1 1,0 0,5 1,3 1,0 0,5
Tapizantes 0,7 0,5 0,2 1,1 1,0 0,5 1,2 1,0 0,5
Plantación mixta 0,9 0,5 0,2 1,1 1,1 0,6 1,4 1,0 0,5
Césped 0,8 0,7 0,6 1,0 1,0 0,6 1,2 1,0 0,8
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Kmc
Este valor lo tomaremos igual para todas las zonas tomando el valor medio
de 1.
KL= Ks x Kd x Kmc = 0.8 x 1 x 1 = 0.8
Hidrozona 2: Zona de juegos, Pic-nic y zona cespitosa.
Esta zona se caracterizar por la gran superficie de césped. Los coeficientes que
elegiremos son:
Ks
Como el césped es la especie que ocupa más espacio tomaremos a este como
referencia por tanto Ks: 0.9
Kd
Tomaremos un valor medio de 1
Kmc
Tomaremos un valor medio de 1
KL= Ks x Kd x Kmc = 0.9 x 1 x 1 = 0.9
Hidrozona 3: Zona Árabe y periferia del parque
En esta hidrozona incluimos toda la zona árabe que se caracteriza
principalmente por las rosas, también incluimos toda la periferia del parque que se
caracteriza por estar en su totalidad cubierta por arbustos.
Ks
La zona árabe se caracteriza principalmente por las rosas mientras que la
periferia del parque serán especies arbustivas. 0.75
Kd
En esta zona estimaremos un valor medio de 1
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Kmc
Este valor lo tomaremos igual para todas las zonas tomando el valor medio
de 1.0
KL= Ks x Kd x Kmc = 0.75 x 1.1 x 1 = 0.75
Hidrozona 4: Zona Aromáticas y zona árida y parterre de palmeras de la
zona de palmeras
En esta hidrozona agrupamos las especies aromáticas de la zona, todas las
especies de la zona árida, el parterre de palmeras que hay en la zona de palmeras y
similares y las palmeras solitarias que se encuentran en la entrada sur.
Ks
Las aromáticas son resistentes a la falta de agua por lo que tomaremos un
valor de 0.55
Kd
Tomaremos un valor media respecto a la densidad por tanto Kd: 1
Kmc
Tomamos un valor medio de 1
KL= Ks x Kd x Kmc = 0.55 x 1 x 1 = 0.55
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4. NECESIDADES NETAS
Una vez tenemos KL de cada hidrozona calcularemos las necesidades netas de
cada hidrozona. Como explicamos al principio del anejo las necesidades netas las
calcularemos mediante la formula:
Nn = ETPc – Pe
La precipitación efectiva ha sido calculada por interpolación a partir de una
tabla en función de la precipitación mensual.
Cabe decir que está precipitación efectiva no se ha tenido en cuenta en el mes
de máximas necesidades.
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Necesidades netas hidrozona 1
KL: 0.8 E F M A My J Jl A S O N D
ETPo
(mm/mes) 31.76 49.28 79.36 111.36 128.72 146.88 160.96 144 95.04 77.6 40.56 31.28
P (mm/mes) 42.1 30.4 34.9 62.2 62.1 12.5 7.5 33.8 66.1 92.7 60 96.6
Pe
(mm/mes) 25.4 20.5 23.5 43 44.5 10 10 26 42.5 54 32 31.28
Factor 0.928
Pe
(mm/mes) 23.5 19 21.8 39.9 41.3 9.3 9.3 24.1 39.4 50.1 29.7 29.02
Nn(mm/mes) 8.26 30.28 57.56 71.46 87.42 137.58 160.96 119.9 55.64 27.5 10.86 2.25
Tabla 6: Necesidades de agua con factor KL 0.8.
0.8
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Necesidades netas hidrozona 2
KL: 0.9 E F M A My J Jl Ag S O N D
ETPo
(mm/mes) 35.65 55.44 89.28 125.1 144.77 165 181.04 162.75 106.8 87.11 45.6 35.65
P (mm/mes) 42.1 30.4 34.9 62.2 62.1 12.5 7.5 33.8 66.1 92.7 60 96.6
Pe
(mm/mes) 25.5 20.5 24.5 46 49 10.5 11 27 44 62 34 35.65
Factor 0.928
Pe
(mm/mes) 23.7 19.05 22.7 42.7 45.5 9.75 10.2 25.05 40.85 57.55 31.55 33.08
Nn(mm/mes) 11.95 36.39 66.58 82.4 99.27 155.25 181.04 137.69 65.95 29.56 14.05 2.56
Tabla 7: Necesidades de agua con factor KL 0.9
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Necesidades netas hidrozona 3
KL: 0.75 E F M A My J Jl A S O N D
ETPo
(mm/mes) 29.77 46.2 74.4 104.4 120.67 137.7 150.75 135.75 89.1 72.75 38.02 29.32
P (mm/mes) 42.1 30.4 34.9 62.2 62.1 12.5 7.5 33.8 66.1 92.7 60 96.6
Pe
(mm/mes) 25.1 20.2 23 42.4 43.6 10 10 25 41.1 53.6 31.8 29.32
Factor 0.928
Pe
(mm/mes) 23.29 18.74 21.34 39.34 40.46 9.28 9.28 23.2 38.14 49.74 29.51 27.20
Nn(mm/mes) 6.48 27.46 53.06 65.06 80.21 128.42 150.75 112.55 50.96 23.01 8.51 2.11
Tabla 8: Necesidades de agua con KL 0.75
Diseño de un parque periurbano “Las Salinas” Anejo nº12: Evapotranspiración
21 Francisco Javier Fernández Guerrero Universidad de Almería
Necesidades netas hidrozona 4
KL: 0.55 E F M A My J Jl Ag S O N D
ETPo
(mm/mes) 22.95 33.8 54.56 76.5 88.35 100.8 110.36 99.51 65.1 53.32 27.6 21.39
P (mm/mes) 42.1 30.4 34.9 62.2 62.1 12.5 7.5 33.8 66.1 92.7 60 96.6
Pe
(mm/mes) 24.5 20.5 21.5 41.1 42 9 9.5 24 40 51 27.6 21.39
Factor 0.928
Pe
(mm/mes) 22.73 19.02 19.48 38.14 38.97 8.35 8.81 22.27 37.12 47.32 25.61 19.84
Nn(mm/mes) 0.22 14.78 35.08 38.36 49.38 92.45 110.36 77.24 27.98 6 1.98 1.55
Tabla 9: Necesidades de agua con factor KL 0.55