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EXPERIMENTACIÓN DEL PROCESO DE EVAPORACIÓN (BALDE)



ALUMNO: MORILLO SOPÁN KEVIN J.



CURSO: HIDROLOGÍA GENERAL



DOCENTE: ING. SALAZAR SANCHEZ DANTE



CICLO: VII

CHIMBOTE, 2019

pág. 1

I.

MARCO TEÓRICO EVAPORACIÓN A. DEFINICIÓN

La evaporación es un proceso físico que consiste en el paso lento y gradual de un estado líquido hacia un estado gaseoso, tras haber adquirido suficiente energía para vencer la tensión superficial. A diferencia de la ebullición, la evaporación se puede producir a cualquier temperatura, siendo más rápido cuanto más elevada sea esta. No es necesario que toda la masa alcance el punto de ebullición. Cuando existe un espacio libre encima de un líquido, una parte de sus moléculas está en forma gaseosa, al equilibrarse, la cantidad de materia gaseosa define la presión de vapor saturante, la cual no depende del volumen, pero varía según la naturaleza del líquido y la temperatura. Si la cantidad de gas es inferior a la presión de vapor saturante, una parte de las moléculas pasan de la fase líquida a la gaseosa: eso es la evaporación. Cuando la presión de vapor iguala a la atmosférica, se produce la ebullición.1 En hidrología, la evaporación es una de las variables hidrológicas importantes al momento de establecer el balance hídrico de una determinada cuenca hidrográfica o parte de esta. En este caso, se debe distinguir entre la evaporación desde superficies libres y la evaporación desde el suelo. La evaporación de agua es importante e indispensable en la vida, ya que el vapor de agua, al condensarse se transforma en nubes y vuelve en forma de lluvia, nieve, niebla o rocío. La evaporación es el proceso por el cual las moléculas en estado líquido (por ejemplo, el agua) se hacen gaseosas espontáneamente (ej.: vapor de agua). Es lo opuesto a la condensación. Generalmente, la evaporación puede verse por la desaparición gradual del líquido cuando se expone a un volumen significativo de gas. Por término medio, las moléculas no tienen bastante energía para escaparse del líquido, porque de lo contrario el líquido se convertiría en vapor rápidamente. Cuando las moléculas chocan, se transfieren la energía de una a otra en grados variantes según el modo en que chocan. B. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA TASA DE EVAPORACIÓN * Concentración de la sustancia que se evapora en el aire. Si el aire ya tiene una alta concentración de la sustancia que se evapora, entonces la sustancia se evaporará más despacio. * Concentración de otras sustancias en el aire. Si el aire ya está saturado con otras sustancias, puede tener una capacidad inferior para la sustancia que se evapora. * Tasa de flujo de aire. Si aire fresco se mueve sobre la sustancia todo el tiempo, la concentración de la sustancia en el aire tendrá menos probabilidad de subir con el tiempo, potenciando así una evaporación más rápida. Esto resulta en una capa divisoria en la superficie de evaporación que disminuye con la velocidad de flujo, disminuyendo la distancia de difusión en la capa estancada. * Concentración de otras sustancias en el líquido (impurezas). Si el líquido contiene otras sustancias, tendrá una capacidad inferior para la evaporación. * Temperatura de la sustancia. Si la sustancia está más caliente, la evaporación será más rápida. * Fuerzas intermoleculares. Cuanto mayores son las fuerzas que mantienen las moléculas juntas en el líquido, más energía será necesaria para evaporarlas. * Área superficial. Una sustancia que tiene un área superficial más grande se evaporará más rápido, ya que hay más moléculas superficiales que son capaces de escaparse. * Calentamiento. Cuanto más grueso es el recipiente donde se está calentando, más se reduce pág. 2

C. DEFINICIÓN HIDROLÓGICA Para la hidrología, ciencia natural que estudia las aguas, la evaporación es considerada una variable muy significativa cuando se busca calcular el balance hídrico (la relación entre la entrada y la salida de recursos hídricos durante un período específico de tiempo) de las cuencas hidrográficas, sea total o parcial, tomando en cuenta su superficie de origen. D. TIPOS DE EVAPORACIÓN Evaporación relámpago La evaporación relámpago, conocida también como evaporación súbita o flash, es el nombre con que se designa un proceso tecnológico basado en la ebullición y condensación de un líquido a partir de su evaporación. Esta se realiza, de manera consecutiva, en distintas cámaras que operan a temperaturas y presiones progresivamente decrecientes, para obtener como producto ya sea el remanente del proceso evaporación o, al contrario, su resultante. Ejemplos de ello serían la desalinización del agua y la desalcoholización del vino. Evapotranspiración En Hidrología, la evapotranspiración, como la misma palabra lo indica, es el proceso de evaporación y transpiración considerado en conjunto, y ocurre cuando se produce la liberación moléculas de vapor de agua a la atmósfera desde la transpiración de las plantas y desde la superficie de las aguas y los suelos. El estudio de la evapotranspiración es aprovechado en el campo de las ciencias agronómicas para obtener el mayor rendimiento de los recursos hídricos en el desarrollo de los cultivos.

pág. 3

II.

DEFINICIÓN DE PROYECTO

1. Ubicación: El experimento se realizó en Urb. David Dasso Mz LL lte. 8 ( Nuevo Chimbote) 2. Objetivos: 

Determinar cuanta es la evaporación en el distrito de Nvo Chimbote.



Verificar mediante datos como la evaporación es variable.



Fomentar el hábito de observación y experimentación.

3.- Duración de investigación: 15 días calendarios 4.- Factores que influyen en la evaporación:



Concentración de la sustancia que se evapora en el aire. Si el aire ya tiene una alta concentración de la sustancia que se evapora, entonces la sustancia se evaporará más despacio.



Concentración de otras sustancias en el aire. Si el aire ya está saturado con otras sustancias, puede tener una capacidad inferior para la sustancia que se evapora.



Tasa de flujo de aire. Si aire fresco se mueve sobre la sustancia todo el tiempo, la



Concentración de otras sustancias en el líquido (impurezas). Si el líquido contiene otras sustancias, tendrá una capacidad inferior para la evaporación.



Temperatura de la sustancia. Si la sustancia está más caliente, la evaporación será más rápida.



Fuerzas intermoleculares. Cuanto mayor son las fuerzas que mantienen las moléculas juntas en el líquido, más energía será necesaria para evaporarlas.



Área superficial. Una sustancia que tiene un área superficial más grande se evaporará más rápido, ya que hay más moléculas superficiales que son capaces de escaparse.



Calentamiento. Cuanto más grueso es el recipiente donde se está calentando, más se reduce la evaporación del agua, debido a que se dedica menos calor a la propia evaporación.

5.- Materiales 

Balde



Escalímetro



Lapicero



Cuaderno de apuntes



Celular (fotografías ,ubicación y temperatura)

pág. 4

6.-Ubicación según coordenadas UTM 771319.175E 8992157.328N 17 L

Imagen 1.- Coordenadas UTM proporcionadas por la aplicación UTM Geo Map , descargada en nuestro móvil.

pág. 5

III.-CÁLCULOS DEL PROYECTO Primer día (05/10/19): Temperatura: 18°C Ubicación:

Nuevo

Chimbote

Coordenadas UTM : 771319.175E-8992157.328N 17L

HORA

Evaporación parcial (mm)

6:30 pm

0

6:00 am

4

Total

4

6:00 pm - 6:00 am

ALTURA : 14.6 CM CÁLCULO: 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 =

𝟒 𝟐𝟒

∴ 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 = 𝟎. 𝟏𝟔𝟕 𝒎𝒎/𝒉

pág. 6

Segundo día (06/10/19): Temperatura: 18°C Ubicación: Nuevo Chimbote Coordenadas UTM : 771319.175E-8992157.328N 17L

HORA

Evaporación parcial (mm)

6:00 pm

0

6:00 am

2

Total

2

6:00 am - 6:00 pm

ALTURA : 14.8 CM

CÁLCULO 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 =

𝟐 𝟐𝟒

∴ 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 = 𝟎. 𝟎𝟖𝟑 𝒎𝒎/𝒉

pág. 7

Tercer día (07/10/19): Temperatura:18°C Ubicación:NuevoChimbote Coordenadas UTM : 771319.175E-8992157.328N 17L

HORA

Evaporación parcial (mm)

6:00 am

0

6:00 pm

4

Total

4

6:00 am – 6:00 pm

ALTURA : 14.6 CM

CÁLCULO 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 =

𝟒 𝟐𝟒

∴ 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 = 𝟎. 𝟏𝟔𝟕𝒎𝒎/𝒉

pág. 8

Cuarto día (08/10/19): Temperatura:18°C Ubicación:NuevoChimbote Coordenadas UTM : 771319.175E-8992157.328N 17L

HORA

Evaporación parcial (mm)

6:00 am

0

6:00 pm

5

Total

5

6:00 am - 6:00 pm

ALTURA : 14.5 CM

CÁLCULO: 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 =

𝟓 𝟐𝟒

∴ 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 = 𝟎. 𝟐𝟎𝟖 𝒎𝒎/𝒉

pág. 9

Quinto día (09/10/19): Temperatura:18°C Ubicación:NuevoChimbote Coordenadas UTM : 771319.175E-8992157.328N 17L

HORA

Evaporación parcial (mm)

6:00 am

0

6:00 pm

4

Total

4

6:00 am - 6:00 pm

ALTURA : 14.6 CM

CÁLCULO

𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 =

𝟒 𝟐𝟒

∴ 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 = 𝟎. 𝟏𝟔𝟕 𝒎𝒎/𝒉

pág. 10

Sexto día (10/10/19): Temperatura:18°C Ubicación:NuevoChimbote Coordenadas UTM : 771319.175E-8992157.328N 17L

HORA

Evaporación parcial (mm)

6:00 am

0

6:00 pm

4

Total

4

6:00 am - 6:00 pm

ALTURA :14.6 CM CÁLCULOS: 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 =

𝟒 𝟐𝟒

∴ 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 = 𝟎. 𝟏𝟔𝟕 𝒎𝒎/𝒉

pág. 11

Séptimo día (11/10/19): Temperatura:18°C Ubicación:NuevoChimbote Coordenadas UTM : 771319.175E-8992157.328N 17L

HORA

Evaporación parcial (mm)

6:00 am

0

6:00 pm

3

Total

3

6:00 am - 6:00 pm

ALTURA :14.7 CM

CÁLCULOS: 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 =

𝟑 𝟐𝟒 ∴ 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 = 𝟎. 𝟏𝟐𝟓 𝒎𝒎/𝒉

pág. 12

Octavo día (12/10/19): Temperatura:18°C Ubicación:NuevoChimbote Coordenadas UTM : 771319.175E-8992157.328N 17L

HORA

Evaporación parcial (mm)

6:00 am

0

6:00 pm

4

Total

4

6:00 am - 6:00 pm

ALTURA : 14.6 CM

CÁLCULOS: 𝟒

𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 = 𝟐𝟒 ∴ 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 = 𝟎. 𝟏𝟔𝟕 𝒎𝒎/𝒉

pág. 13

Noveno día (13/10/19): Temperatura:18°C Ubicación:NuevoChimbote Coordenadas UTM : 771319.175E-8992157.328N 17L

HORA

Evaporación parcial (mm)

6:00 am

0

6:00 pm

4

Total

4

6:00 am - 6:00 pm

ALTURA :14.6 CM CÁLCULOS: 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 =

𝟒 𝟐𝟒

∴ 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 = 𝟎. 𝟏𝟔𝟕 𝒎𝒎/𝒉

pág. 14

Décimo día (14/10/19): Temperatura:19°C Ubicación:NuevoChimbote Coordenadas UTM : 771319.175E-8992157.328N 17L

HORA

Evaporación parcial (mm)

6:00 am

0

6:00 pm

5

Total

5

6:00 am - 6:00 pm

ALTURA :14.5 CM CÁLCULOS: 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 =

𝟓 𝟐𝟒

∴ 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 = 𝟎. 𝟐𝟎𝟖 𝒎𝒎/𝒉

pág. 15

Onceavo día (15/10/19): Temperatura:17°C Ubicación:NuevoChimbote Coordenadas UTM : 771319.175E-8992157.328N 17L

HORA

Evaporación parcial (mm)

6:00 am

0

6:00 pm

3

Total

3

6:00 am - 6:00 pm

ALTURA :14.7 CM CÁLCULOS: 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 =

𝟑 𝟐𝟒 ∴ 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 = 𝟎. 𝟏𝟐𝟓 𝒎𝒎/𝒉

pág. 16

Doceavo día (16/10/19): Temperatura:19°C Ubicación:NuevoChimbote Coordenadas UTM : 771319.175E-8992157.328N 17L

HORA

Evaporación parcial (mm)

6:00 am

0

6:00 pm

4

Total

4

6:00 am - 6:00 pm

ALTURA :14.6 CM CÁLCULOS: 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 =

𝟒 𝟐𝟒 ∴ 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 = 𝟎. 𝟏𝟔𝟕 𝒎𝒎/𝒉

pág. 17

Treceavo día (17/10/19): Temperatura:19°C Ubicación:NuevoChimbote Coordenadas UTM : 771319.175E-8992157.328N 17L

HORA

Evaporación parcial (mm)

6:00 am

0

6:00 pm

3

Total

3

6:00 am - 6:00 pm

ALTURA :14.7 CM CÁLCULOS: 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 = ∴ 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑

𝟑 𝟐𝟒 = 𝟎. 𝟏𝟐𝟓 𝒎𝒎/𝒉

pág. 18

Catorceavo día (18/10/19): Temperatura:19°C Ubicación:NuevoChimbote Coordenadas UTM : 771319.175E-8992157.328N 17L

HORA

Evaporación parcial (mm)

6:00 pm

0

6:00 am

3

Total

3

6:00 am - 4:00 pm

ALTURA :14.7 CM CÁLCULOS: 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 = ∴ 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑

𝟑 𝟐𝟒 = 𝟎. 𝟏𝟐𝟓 𝒎𝒎/𝒉

pág. 19

Quinceavo día (19/10/19): Temperatura:18°C Ubicación:NuevoChimbote Coordenadas UTM : 771319.175E-8992157.328N 17L

HORA

Evaporación parcial (mm)

6:00 pm

0

6:00 am

3

Total

3

6:00 am - 4:00 pm

ALTURA :14.7 CM CÁLCULOS: 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑 = ∴ 𝑹𝒂𝒏𝒆𝒗𝒂𝒑

𝟑 𝟐𝟒 = 𝟎. 𝟏𝟐𝟓 𝒎𝒎/𝒉

pág. 20

3. Métodos teóricos para el cálculo de la Evaporación -

Balance hídrico

El cálculo de la Evaporación mediante el balance hídrico consiste en establecer una igualdad entre las entradas y salidas de agua en una zona concreta. -

Nomograma de Penman Penman

Propuso dos formas para calcular la evaporación diaria, a partir de una superficie libre de agua. La primera de ellas mediante el uso de un nomograma y balance energético. -

Balance energético

La cantidad de agua que puede evaporarse depende fundamentalmente de la energía disponible, por ello se establece un balance energético en el agua. -

Método aerodinámico

En este método se relaciona la Evaporación con los gradientes de humedad y de la velocidad del viento. Pasquill y Rider expresan la intensidad de evaporación.

4.

Cálculo de la Evaporación mediante fórmulas Las fórmulas que a continuación se describen relacionan la evaporación con algunos factores que influyen en el fenómeno con coeficientes empíricos -

Fórmula de Meyer

-

Fórmula de Lugeon

-

Fórmula de Coutagne

pág. 21

5. MATERIALES: - Nomograma de Pennman. - Balde. - Escalímetro. - Higrómetro y equipos de medición o uso de información web. - Tabla de Angot.

METODOLOGIA Partiremos por medir la evaporación desde el 05 hasta el 19 de Octubre del 2019, teniendo en cuenta que los datos variaran según día emplearemos equipo y material a disposición para nuestro estudio y luego procederemos a comparar resultados con las medidas en un recipiente.

1.- Nomograma de pennman: Para el uso del nomograma se requiere la siguiente información: T: temperatura media del aire e h: humedad relativa media v: velocidad media del viento a 2 m. de altura, en m/sg n duración de insolación efectiva (medida por un heliógrafo) D duración del día astronómico n/D = O cielo completamente cubierto n/D = 1 cielo completamente despejado RA ... valor de Angot. Es la cantidad de radiación solar, en calorías por día en un plano horizontal del cm2.

pág. 22

HALLAR EL VALOR DE ANGOT

pág. 23

Valor que depende de la ubicación geográfica según latitud



UBICAMOS EL VALOR DE 9° EN LA TABLA DE ANGOT.

INTERPOLANDO OBTENDREMOS:

Ra =

935 − 910 (9 − 0) + 910 = 932.5 10 − 0

pág. 24



HALLANDO LA TEMPERATURA Y DURACION DE INSOLACION EFECTIVA.

T (°C) 18 18 18 18 18 18 18 18 18 19 17 19 19 18

n (min) 360 600 360 240 580 250 260 360 250 250 380 300 420 380

HALLANDO LAS HORAS DE SOL D(min)

751 751 750 750 750 749 749 749 749 748 748 748 748 749 pág. 25

HALLANDO LA HUMEDAD.

Se tomará ese valor como

promedio del valor de la velocidad del viento.

pág. 26

HALLANDO LA VELOCIDAD DEL VIENTO h 0.84 0.80 0.77 0.79 0.81 0.84 0.80 0.80 0.85 0.83 0.82 0.82 0.76 0.77

6. Medición de nomograma de Pennman. T(°C)

Ra

h

v (m/s)

n(min)

D(min)

n/D

18

764.5

0.84

7.56

360

751

0.48

18

764.5

0.8

7.56

600

751

0.80

18

764.5

0.77

7.56

360

750

0.48

18

764.5

0.79

7.56

240

750

0.32

18

764.5

0.81

7.56

580

750

0.77

18

764.5

0.84

7.56

250

749

0.33

18

764.5

0.8

7.56

260

749

0.35

18

764.5

0.8

7.56

360

749

0.48

18

764.5

0.85

7.56

250

749

0.33

19

764.5

0.83

7.56

250

748

0.33

17

764.5

0.82

7.56

380

748

0.51

19

764.5

0.82

7.56

300

748

0.40

19

764.5

0.76

7.56

420

748

0.56

18

764.5

0.77

7.56

380

749

0.51

pág. 27

7. CONCLUSIONES



TRABAJO MANUAL

MONOGRAMA DE PENNMAN

(mm)

(mm)

DIA 1

4

3.6

DIA 2

2

4.2

DIA 3

4

4.1

DIA 4

5

3

DIA 5

4

4.5

DIA 6

4

2.6

DIA 7

3

2.9

DIA 8

4

3.8

DIA 9

4

2.5

DIA 10

5

2.7

DIA 11

3

4.2

DIA 12

4

3.5

DIA 13

3

4.7

DIA 14

3

4.4

DIA 15

3

4.4

Se puede comprobar con los resultados obtenidos que la evaporación varía de acuerdo a las condiciones climáticas del día.



Los resultados obtenidos varían en un rango de 0.4-2.4 mm

1. BIBLIOGRAFÍA     

Material de apoyo didáctico para la enseñanza y aprendizaje de la asignatura de hidrología civ-233 http://www.slideshare.net/hotii/6-evaporacio https://weather.com/es-PE/tiempo/hoy/l/PEXX1482:1:PE https://www.senamhi.gob.pe/?&p=estaciones http://biblioteca.pucp.edu.pe/recursos-electronicos/repositorios-pucp/

pág. 28