“Año de la Inversión para el Desarrollo Rural y la Seguridad

Alimentaria”

LABORATORIO 06:

EVAPOTRANSPIRACIÓN Y BALANCE

HÍDRICO

AUTOR: David Wilmer HUAMÁN OCAS

PROFESOR: Lic. Javier RINZA DÍAZ

AÑO: 2013

EVAPOTRANSPIRACIÓN Y BALANCE HÍDRICO

I. INTRODUCCIÓN

La evapotranspiración es la combinación de la evaporación desde la superficie del

suelo y la transpiración de la vegetación. Los mismos factores que dominan la evaporación

desde una superficie de agua abierta también dominan la evapotranspiración, los cuales

son: el suministro de energía y el transporte de vapor. Además, el suministro de humedad a

la superficie de evaporación es un tercer factor que se debe tener en cuenta. A medida que

el suelo se seca, la tasa de evapotranspiración cae por debajo del nivel que generalmente

mantiene en un suelo bien humedecido.

Partiendo del conocimiento de las precipitaciones medias mensuales y de la

evapotranspiración mensual estimada, podemos estudiar el balance hídrico o del agua en el

suelo a lo largo del año. El conocimiento del balance de humedad (balance hídrico) es

necesario para definir la falta y excesos de agua y es de aplicación para las clasificaciones

climáticas, definir la hidrología de una zona y para la planificación hidráulica. En este tema

abordaremos el método de estimación del balance hídrico directo y exponencial. En el

método directo el agua del suelo se va perdiendo mes a mes hasta agotar la reserva para

poder cubrir las necesidades de agua (evapotranspiración). En el método exponencial, la

reserva de humedad del suelo se va agotando exponencialmente, la pérdida de agua durante

el período seco se ajusta a una exponencial negativa de manera que cuanto más seco está el

suelo más difícil es extraer el agua y, por tanto, más difícil es llegar a la evapotranspiración.

II. OBJETIVOS

2.1. Aplicar métodos para estimar la evapotranspiración potencial

2.2. Realizar el balance hídrico climático

III. MARCO TEÓRICO

3.1. Métodos de estimación de la evapotranspiración potencial

Dado que la mayoría de estaciones no cuentan con instrumental de evapotranspiración, se

recurre a métodos de estimación, mediante ecuaciones, que en su mayoría son empíricas.

Estos métodos utilizan otras variables climáticas para calcular la evapotranspiración, dentro

de estos métodos tenemos los siguientes:

3.1.1 Método de Penman para las condiciones del Perú

El método propuesto para las condiciones del Perú, expresa que la evapotranspiración

potencial se puede estimar mediante la siguiente ecuación:

Eo: Evapotranspiración potencial (mm/día)

m: 8.03X106 K2

es: Presión de vapor de saturación (hPa)

P: es la presión atmosférica del lugar (hPa)

T: Temperatura del aire (K)

Rn: Radiación neta (mm/día)

3.1.2. Método de Thornthwaite

Es un método que solo utiliza la temperatura media mensual, mediante la siguiente

ecuación:

(

)

Eo: evapotranspiración potencial (mm/mes)

Ti: Temperatura media mensual (ºC)

dmes: número de días del mes

I: índice anual de calor

∑(

)

a: exponente de Thornthwaite

3.1.3. Método del tanque clase A Se basa en la proporcionalidad de la evapotranspiración potencial respecto de la

evaporación en el tanque clase A. Se expresa mediante la siguiente ecuación:

Eo: evapotranspiración potencial (mm/día)

ETA: evaporación del tanque clase A (mm/día)

KTA: coeficiente del tanque clase A

3.1.4. Método de Hargreaves

Una de las ecuaciones propuestas por Hargreaves es la siguiente:

[ (

)

]

Eo: Evapotranspiración potencial (mm/día)

Qs: Radiación solar en el tope de la atmósfera (mm/día)

T: Temperatura media del aire (ºC)

HR: Humedad relativa (%)

Z: altitud del lugar (m)

3.1.5. Método de Holdrige

Usa sólo la biotemperatura:

Eo: Evapotranspiración potencial (mm/año o mm/mes)

K: Constante de acuerdo al período de tiempo

Para un año: K=58,93

Para 31 días K=5,00

Para 30 días K=4,84

Para 28 días K=4,52

TB: biotemperatura media

Para un año:

∑

Th: Temperaturas horarias 0≤Th≤30 ºC

Para un mes:

[

]

Tm: Temperatura media mensual (ºC)

Φ: Latitud (ºC)

3.2. Términos de balance hídrico

3.2.1. Precipitación (P).- Esta dada por el aporte de agua, por parte de la atmósfera sobre

la superficie terrestre.

3.2.2. Evapotranspiración potencial (Eo).- Es la evapotranspiración que ocurriría en

condiciones óptimas (sin restricción de humedad)

3.2.3. Evaporación real o actual (E).- Es la evapotranspiración que realmente ocurre bajo

las condiciones climáticas de la zona.

En condiciones en que P ≥ Eo, se tiene que E=Eo

En otros casos p < Eo; E = P – Δg

3.2.4. Reserva inicial de agua (go).- Esta dada por el balance (sumatoria) de los términos

P-Eo, cuando P>Eo, con la condición de que go ≤ gcc

3.2.5. Reserva de agua (gi).- Es la humedad del suelo en cualquier instante y está dado

por: gi = gi-1+Δg, con la condición de que 0 ≤ gi ≤ gcc

3.2.6. Capacidad de campo (gcc).- Es la máxima capacidad del suelo para retener agua,

depende de las propiedades físicas del suelo. Suelos arcillosos tienen mayor capacidad de

campo en tanto que los arenosos tienen menor capacidad para retener agua.

3.2.7. Variación de la reserva (Δg).- Es el cambio que experimenta el nivel de humedad

del suelo es positiva (recarga), en caso haya suficiente precipitación para satisfacer la

evapotranspiración potencial: Δg=P-Eo, con la condición de que se cumpla gi ≤ gcc y si es

negativa (utilización) en casos en que la precipitación no satisface la evapotranspiración

potencial:

3.2.8. Excedente (S).- Ocurre cuando se satisface la evapotranspiración potencial y el la

recarga del suelo hasta alcanzar la capacidad de campo: S = (P – Eo) – Δg

3.2.9. Déficit (D).- Es lo que le falta a la evapotranspiración real para ser igual la

evapotranspiración potencial: D = Eo – E

3.3. Proceso del balance hídrico El balance hídrico es un proceso de contabilización que permite evaluar la disponibilidad

de agua, lo cual es de vital importancia en la planificación agrícola y otras actividades que

demandan consumo de agua.

IV. PROCEDIMIENTO

4.1. Recopilar la información meteorológica, de la estación Don Ernesto-Ica, para estimar

la evaporación potencial, usando cuando el método de Penman para la condiciones del Perú

y otros dos de los métodos mencionados.

4.2. Para los datos de la tabla 1, realizar el balance hídrico.

Tabla 1. Balance hídrico para la estación de Huamachuco (gcc=150 mm)

Mes p (mm) Eo (mm) p-Eo (mm) Ag (mm) g (mm) E (mm) D (mm) S (mm)

ENE 117.30 66.07 51.23 0.00 150.00 66.07 0.00 51.23

FEB 165.80 60.15 105.65 0.00 150.00 60.15 0.00 105.65

MAR 135.80 66.53 69.27 0.00 150.00 66.53 0.00 69.27

ABR 111.90 64.85 47.05 0.00 150.00 64.85 0.00 47.05

MAY 42.20 67.46 -25.26 -25.26 124.74 67.46 0.00 0.00

JUN 15.80 63.41 -47.61 -39.59 85.15 55.39 8.02 0.00

JUL 7.60 64.69 -57.09 -32.41 52.74 40.01 24.68 0.00

AGO 9.60 67.46 -57.86 -20.34 32.40 29.94 37.52 0.00

SEP 45.50 66.64 -21.14 -4.57 27.83 50.07 16.57 0.00

OCT 103.10 67.46 35.64 0.00 150.00 67.46 0.00 35.64

NOV 98.80 64.40 34.40 0.00 150.00 64.40 0.00 34.40

DIC 126.30 66.99 59.31 0.00 150.00 66.99 0.00 59.31

Total 979.70 786.11 699.32 86.79 402.55

V. TAREA

5.1. Representar gráficamente la evapotranspiración potencial estimada con diferentes

métodos para la estación Don Ernesto-Ica. Hacer una discusión.

Grafico 01. Evapotranspiración potencial para el mes de Enero (estación Don Ernesto-

Ica)

En este grafico podemos ver según el método de Penman para las condiciones del

Perú, que la evaporación potencial tiene una menor precipitación de 29 mm par el día 10

de enero, con una máxima en el día 26 de enero con 118 mm aproximadamente; asimismo

podemos apreciar que la línea de Penman con respecto a la de Hargreaves son muy

semejantes; mientras que la ETP de Holdrige y Thornthwaite tienen un gran parecido en la

forma del comportamiento de la línea. Por otro lado, podemos apreciar que en el día 25 la

evapotranspiración potencial para los cuatro métodos empíricos de estimación, tienen una

similitud muy particular con respecto a la ETP (mm), de 118 mm a 135mm

aproximadamente; para que suceda esto depende principalmente de los factores que

controlan los elementos climáticos como la radiación neta, el viento y el déficit de

saturación; seguramente que estos factores en lo día del 25 de enero para esta estación son

datos que no varían mucho, es decir son casi iguales.

5.2. Realizar el balance hídrico climático para la Estación Don Ernesto-Ica, usando como

datos de evapotranspiración potencial, los resultados obtenidos en la sección anterior, que

Ud. considere son los más adecuados. (No hay datos de precipitación – mm, ni de la

capacidad de campo – gcc)

5.3. Representar gráficamente los términos del balance hídrico y hacer las discusiones y

comparaciones del caso, tanto para la estación Don Ernesto-Ica, como para la estación

mencionada en la tabla 1.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 5 10 15 20 25 30 35

ETP

(m

m)

Días

Eo(Penm)

Eo (Holdrige)

Eo (Hargreaves)

Eo (Thornthwaite)

Tabla 1. Balance hídrico para la estación de Huamachuco (gcc=150 mm)

Mes p (mm) Eo (mm) p-Eo (mm) Ag (mm) g (mm) E (mm) D (mm) S (mm)

ENE 117.30 66.07 51.23 0.00 150.00 66.07 0.00 51.23

FEB 165.80 60.15 105.65 0.00 150.00 60.15 0.00 105.65

MAR 135.80 66.53 69.27 0.00 150.00 66.53 0.00 69.27

ABR 111.90 64.85 47.05 0.00 150.00 64.85 0.00 47.05

MAY 42.20 67.46 -25.26 -25.26 124.74 67.46 0.00 0.00

JUN 15.80 63.41 -47.61 -39.59 85.15 55.39 8.02 0.00

JUL 7.60 64.69 -57.09 -32.41 52.74 40.01 24.68 0.00

AGO 9.60 67.46 -57.86 -20.34 32.40 29.94 37.52 0.00

SEP 45.50 66.64 -21.14 -4.57 27.83 50.07 16.57 0.00

OCT 103.10 67.46 35.64 0.00 150.00 67.46 0.00 35.64

NOV 98.80 64.40 34.40 0.00 150.00 64.40 0.00 34.40

DIC 126.30 66.99 59.31 0.00 150.00 66.99 0.00 59.31

Total 979.70 786.11 699.32 86.79 402.55

Gráfico 02. Balance hídrico climático para la estación de Huamachuco (gcc=150 mm)

Este grafico se explica con los siguientes puntos:

Recarga: R = hay suficiente precipitación para satisfacer la evapotranspiración

potencial.

Exceso: S = se satisface la evapotranspiración potencial y la recarga del suelo hasta

alcanzar la capacidad de campo.

Deficiencia: D = es lo que le falta a la evapotranspiración real para ser igual la

evapotranspiración potencial.

Utilización: U = la precipitación no satisface la evapotranspiración potencial.

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

0 2 4 6 8 10 12 14

Lam

ina

de

agu

a (m

m)

Meses

p (mm)

Eo (mm)

E (mm)

S

U

R S

D

Para la estación de Huamachuco de acuerdo con este grafico 02. Se puede afirmar que la

capacidad de campo de da entre los meses de diciembre a abril con precipitaciones entre 80

y 150 mm principalmente; por otro lado la precipitación que no satisface la evaporación

potencial se da entre los 15mm y 60 mm.

VI. CONCLUSIONES

Los métodos estimadores usados para hallar la evapotranspiración potencial es esta

práctica, al realizar los gráficos mostrados anteriormente nos podemos dar cuenta

que no todos tienen el mismo comportamiento es mas tienen resultados variables

pero porque si los datos usados para el cálculo son los mismos, esto se explica que

como cada método estimador usa una variable meteorológica distinta o factores

climáticos distintos, es por eso que él los resultados se nota las diferencias.

Gracias a al cálculo de la evapotranspiración potencial, pudimos determinar la

máxima cantidad de agua que puede pasar a la atmosfera desde la superficie

completamente húmedo y cubierta de un cultivo de referencia para la estación Don

Ernesto-Ica; esto se aprecia mejor en cuanto a los resultados y gráficos obtenidos

por el método de Penman para las condiciones del Perú.

El balance hídrico climático para la ciudad de Huamachuco, se pude afirmar gracias

a los resultados obtenidos, que en los meses entre junio y septiembre, existe una

sequia o verano, porque la precipitación es baja (10 mm a 60 mm), y no se satisface

la evapotranspiración potencial; mientras que entre los meses de octubre y mayo, las

precipitación es suficiente (65 mm a 165 mm) para satisfacer la evapotranspiración

potencial e incluso existe una reserva o escorrentía, y llega a la capacidad de campo.

Todo lo realizado en esta práctica nos es útil para una mejor planificación de

nuestros agricultores, y prevenir algunos desastres naturales.

VII. BIBLIOGRAFÍA

Aparicio, F. J. (1997).- Fundamentos de Hidrología de Suprficie. Limusa, 303 pp.

Sánchez, M. I. (1992).- Métodos para el estudio de la evaporación y evaporación.

Cuadernos Técnicos Sociedad Española de Geomorfología, n° 3, 36 pp.

http://tarwi.lamolina.edu.pe/~echavarri/clase_vii_evapotranpiracion_def.pdf