evaporacion
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6.1 EVAPORACION:
La evaporación es el proceso físico mediante el cual el agua pasa del
estado de vapor desde superficies libres como: reservorios, lagos, represas,
canales de conducción, mares océanos, campos de cultivo, superficies
húmedas, etc.
El cambio de estado sólido o líquido al estado de vapor es producto del
aumento de la energía cinética de las partículas o moléculas del agua hasta
la ruptura del enlace molecular. El aumento de la energía cinética requiere
del consumo de una cantidad de energía por unidad de masa, al cual se
denomina “Calor latente de evaporación”. En la naturaleza la fuente de
energía, casi exclusiva para la evaporación es la radiación solar.
6.2 FACTORES QUE AFECTAN LA EVAPORACIÓN:
Para que exista evaporación, se requiere la interacción de dos factores:
a) Fuente de Energía: La fuente de energía lo constituye la radiación
solar. Si en el balance de radiación, la radiación neta es positiva,
existe disponibilidad de energía para ser usada en la evaporación.
El aumento de la energía cinética de las moléculas del agua en la
superficie evaporante no depende solo de la cantidad de energía
absorbida, también depende de la calidad y cantidad de masa de agua
en el medio evaporante.
La presencia o aumento de la salinidad en el agua restringe la
evaporación. Por ello, la evaporación del agua de mar es menor que la
del agua dulce y en las superficies cubiertas de hielo el
desprendimiento de vapor es lento.
b) Fuerza Impulsora: Está dado por el gradiente vertical de la humedad
atmosférica, el cual está afectado por los siguientes factores:
- El viento.
- Temperatura del aire.
- Gradiente vertical de la temperatura del aire.
- Temperatura de la superficie evaporante.
6.3 INTENSIDAD DE EVAPORACIÓN:
La intensidad de evaporación o tasa de evaporación, es la velocidad con
que ocurre el fenómeno y se expresa en mm/Hora, mm/dia.
Existe gran cantidad de relaciones matemáticas que expresan la intensidad
de evaporación:
a) Ley de Dalton:
)( aS eeCE
Donde:
E : Intensidad de evaporación.
C : Constante que depende de la velocidad del viento.
e S : Presión de saturación del vapor de agua a la temperatura del
agua.
e a : Presión de vapor de agua presente en el aire atmosférico.
En algunos países se ha encontrado las siguientes relaciones:
EE.UU:
)(*131.0 as eeuE
URSS:
))(72.01(13.1 as eeuE
u: Velocidad del viento (m/s)
b) Método del balance de Masa o Método Aerodinámico:
))(())(( aSaS eebuaeeufE
Donde:
E : Evaporación del lago (mm/día)
f(u) : Función de la velocidad horizontal del viento.
u : Velocidad media del viento (m/s).
e S : Presión de vapor de la superficie del agua (mb)
e a : Presión de vapor del aire a una altura fija (mb).
a, b : Constantes empíricas.
c) Relación de Meyer:
)(10
1 as eeW
CE
Donde:
E : Intensidad de evaporación (pulg/día).
e S : Presión de saturación del vapor de agua a la temperatura del
agua (pulg Hg).
e a : Presión de vapor de agua presente en el aire atmosférico.
(pulg Hg).
C : Coeficiente (0.5 para pequeños lagos y 0.36 para grandes
lagos).
W : Velocidad media diaria del viento a 25 pies de altura
(millas/H).
d) Relación de Ven Te Chow:
)(622.0
2
2
2
as
o
a ee
Z
ZLnP
uKE
Donde:
E : Tasa de evaporación (m/s).
e S : Presión de saturación del aire en la superficie (mb, Pa)
e a : Presión de vapor de aire (mb, PA).
a : Densidad del aire (Kg/m3 )
u 2 : Velocidad del viento a 2 m de altura (m/s).
K : Constante de Von Karman (0.4).
: Densidad del agua (Kg/m3 )
P : Presión del aire (mb, Pa).
Z o : Altura de rugosidad (m).
Z 2 : Altura donde se efectúan las mediciones (de tablas)
Ejemplo 1:
Calcular la tasa de evaporación de una superficie libre de agua con una
temperatura de 25 °C (densidad 0.9971 g/cm3 ), humedad relativa de 40%,
presión del aire de 101.3 KPa y una velocidad del viento de 3 m/s, medidas
a 2 m por encima de la superficie del agua. Suponer una altura de
rugosidad de 0.03 cm. Considerar la densidad del aire 1.19 Kg/m3 .
Solución:
- Cálculo de la presión de vapor de saturación:
PambeS 63.316869.3110*11.6)
253.237
25*5.7(
- Cálculo de la presión de vapor:
PaeHRee
eHR s
S
45.126763.3168*40.0*%100*
- Cálculo de la tasa de evaporación:
)45.126763.3168(
0003.0
2)997(101300
)3)(19.1()4.0(622.0)(
622.0 2
2
2
2
Ln
ee
Z
ZLnP
uKE as
o
a
E = 7.59*10-7 m/s
E = 65.58 mm/día.
FIGURA N° : TANQUE DE EVAPORACION