Hidrology Clase S08 CPyM
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Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO
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FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA
UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZÁN
HUÁNUCO - PERÚ
Curso:
Código:
Condición:
Pre - requisitos:
HIDROLOGÍA GENERAL
4105
OBLIGATORIO
ESTADISTICA Y MECANICA DE FLUIDOS II
CLASES S08 - CICLO 2015.1
Responsable de cátedra :
C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú
Huánuco. Mayo del 2015
Evaporación y Evapotranspiración
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Curso: HIDROLOGÍA GENERAL – CICLO 2015 - 1
Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú
Intr
od
ucció
n
IMPORTANCIA
Meteorólogos, climatólogos:
La evaporación condiciona la característica energética de la
atmósfera y altera las características de las masas de aire en
ella existentes.
Hidrólogos:
Interés en conocer las pérdidas de agua en las corrientes,
canales, embalses, así como la cantidad de agua que debe ser
adicionada para irrigación.
Agrónomos, forestales, botánicos:
Interés en conocer las pérdidas de agua de la superficie del
suelo cuando se trabajan diferentes cultivos
Fuente: HIDROLOGÍA EN LA INGENIERÍA – Germán Monsalve Sáenz, 2da.Edic. , 3era Reimpresión Set. 2002,
Escuela Colombiana de Ingeniería .Bogotá-Colombia
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Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú
Defi
nic
ión
DEFINICIONES Y FACTORES FÍSICOS Definición:
La evaporación es el proceso por el cual el agua líquida pasa al estado de vapor en
condiciones naturales
Se expresa como:
dt
dmE
Donde:
dm/dt = Masa por unidad de
área que pasa al
estado de vapor en
un intervalo de
tiempo.
E = Tasa de evaporación
por unidad de área DUNNE & LEOPOLD (1978)
Fuente: HIDROLOGÍA EN LA INGENIERÍA – Germán Monsalve Sáenz, 2da.Edic. , 3era Reimpresión Set. 2002,
Escuela Colombiana de Ingeniería .Bogotá-Colombia
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DEFINICIONES Y FACTORES FÍSICOS… Interpretación de los procesos:
En sólidos y líquidos predominan las fuerzas de atracción entre las partículas del cuerpo
En los sólidos cada partícula tiene oscilaciones de muy pequeña amplitud, con una posición
media casi permanente
En los líquidos la energía cinética media de las partículas es mayor que en los sólidos, pero
una partícula que se libera de la atracción de aquellas que la rodean es luego capturada por
un grupo de partículas vecinas.
En los gases la energía cinética media de las partículas es aun mayor y suficiente para
liberar unas de otras
Fuente: HIDROLOGÍA EN LA INGENIERÍA – Germán Monsalve Sáenz, 2da.Edic. , 3era Reimpresión Set. 2002,
Escuela Colombiana de Ingeniería .Bogotá-Colombia
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DEFINICIONES Y FACTORES FÍSICOS… Interpretación de los procesos:
El cambio del estado sólido o líquido al gaseoso corresponde a un aumento de energía
cinética de las partículas de la substancia, y esto exige, para mantenerse a temperatura
constante, el consumo de una cantidad de energía que, por unidad de masa de la
substancia, es igual al calor latente de evaporación o sublimación, según sea el paso del
estado líquido al gaseosos o del sólido al gaseoso, respectivamente. El cambio del estado
en sentido contrario corresponde a una liberación de una cantidad de energía que es
consumida en la transformación bajo las mismas condiciones mencionadas.
Simultáneamente con el escape de partículas de agua hacia la atmósfera se da el fenómeno
inverso: partículas de agua en la fase gaseosa que existen en la atmósfera chocan con la
superficie de separación entre estado líquido y gaseoso, y son capturadas por el cuerpo de
agua evaporante.
La evaporación se mantiene hasta alcanzar un estado de equilibrio que corresponde a la
saturación del aire en vapor de agua: el número de partículas que escapan del cuerpo
evaporante es igual al número de partículas de agua en la fase gaseosa que son capturadas
por el cuerpo en el mismo intervalo de tiempo
Fuente: HIDROLOGÍA EN LA INGENIERÍA – Germán Monsalve Sáenz, 2da.Edic. , 3era Reimpresión Set. 2002,
Escuela Colombiana de Ingeniería .Bogotá-Colombia
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DEFINICIONES Y FACTORES FÍSICOS… Interpretación de los procesos:
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DEFINICIONES Y FACTORES FÍSICOS… Explicación de los procesos:
Considérese un recipiente cerrado, parcialmente lleno con agua a temperatura t. Si el
espacio por encima del líquido está inicialmente al vacío, se alcanzará un estado de
equilibrio en el que la tasa en la cual las moléculas de agua dejan el líquido es igual a la en
que en ellas vuelven a él. Consecuentemente, la concentración de moléculas de vapor llega
a ser constante y también la presión que ejercen sobre las paredes del recipiente. Esta es la
presión que ejercen sobre las paredes del recipiente. Esta es la presión de vaor de
saturación y depende solamente de cierta temperatura para cada líquido.
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DEFINICIONES Y FACTORES FÍSICOS… Explicación de los procesos..
En caso de que el espacio por encima del líquido no esté al vacío ocurre el mismo
fenómeno. Si la presión de vapor de agua (e) es menor que la presión de vapor de
saturación (es) entonces hay intercambio de partículas entre la fase líquida y la gaseosa; en
caso de que dichas presiones (e) y (es) sean iguales, no hay intercambio de partículas.
Se debe tener en cuenta que la presión de equilibrio parcial del vapor de agua a una
temperatura, dada es la misma, sea que haya otros gases o no.
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DEFINICIONES Y FACTORES FÍSICOS… Explicación de los procesos..
Por consiguiente, si se tiene una superficie expuesta a condiciones ambientales, que posea un
cierto contenido de vapor de agua, se va a notar un intercambio de moléculas entre las fases
de vapor y líquida, que envuelve los fenómenos de condensación y evaporación.
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DEFINICIONES Y FACTORES FÍSICOS… Condiciones básicas para la ocurrencia del mecanismo de evaporación:
Existencia de una fuente de energía, que en condiciones naturales es la radiación solar,
transformada en calor sensible de la atmósfera o de la superficie evaporante. En general, la
radiación solar es la fuente principal de la evaporación. Para evaporar un gramo de agua se
requieren 540 calorías a 100° C ó 600 calorías a 0° C.
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DEFINICIONES Y FACTORES FÍSICOS… Condiciones básicas para la ocurrencia del mecanismo de evaporación..
Existencia de un gradiente de concentración de vapor, es decir, una diferencia entre la
presión de saturación de vapor existente en la cara que limita el agua y el aire, y la presión
de vapor existente en la capa que limita el agua y el aire, y la presión de vapor de aire actual
a la temperatura del aire.
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DEFINICIONES Y FACTORES FÍSICOS… Condiciones básicas para la ocurrencia del mecanismo de evaporación..
FIGURA: Línea de presión de saturación de vapor de agua
Donde:
ea : Es la presión actual de vapor de la temperatura ta del aire
e´s : Es la presión de saturación de vapor a la temperatura t´s de la capa limitante entre el
agua y el aire
t´s : Es diferente de ta (temperatura del aire). Es diferente de la temperatura de la capa
superficial unos pocos centímetros por encima de la superficie del agua. Es desconocida y
no conocible
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DEFINICIONES Y FACTORES FÍSICOS… Línea de presión de saturación de vapor de agua
Debido a esto se puede expresar la tasa
de evaporación por unidad de área como:
En donde:
K :Coeficiente de transporte de
vapor de agua
de/dz :Gradiente de concentración o
presión de vapor de agua en
relación con la altura
dz
deKE
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Co
nclu
sio
nes
CONCLUSIONES
1) La presencia de agua en la atmósfera está estrechamente relacionada con
los procesos de evaporación, transpiración y evapotranspiración, a la vez
que constituye una “pérdida” para los almacenamientos subterráneos o
superficiales de agua
2) La fuente primordial de toda el agua que se precipita en las zonas
continentales y uno de los factores vitales de la transferencia en gran
escala del agua y su vapor, entre océanos y continentes, es la
evaporación que ocurre en los mares y océanos. Por otra parte, debido a
las significativas pérdidas que por este fenómeno se tienen, sus
estimación es necesaria en todos los estudios hidrológicos relativos a la
distribución de las aguas y en los estudios de balance y operación de
almacenamientos.
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Tra
bajo
escalo
nad
o
ACTIVIDADES A DESARROLLAR PARA EL TRABAJO ESCALONADO
En el Expediente Técnico del proyecto que evalúa, determinar:
1) Considera UD. que en el ámbito del Proyecto cuyo Expediente Técnico evalúa,
se hace necesario calcular la evaporación. ¿Explique el por qué? y describa la
información que adicionaría, indicando la fuente de procedencia, proceso de
adquisición, usos y aplicaciones. Comente los resultados en comparación con
los que inicialmente se consideraron en el Expediente Técnico.
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