Evaporación

El agua se condensa en gotitas visibles después de evaporarse de una taza de té caliente.

La evaporación es un proceso físico que consiste en el pasaje 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 produce a cualquier temperatura, siendo más rápido cuanto más elevada aquélla. 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 equilibrase, 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.​

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.

Vista como una operación unitaria, la evaporación es utilizada para eliminar el vapor formado por ebullición de una solución o suspensión líquida.

pura y fisica chachara por que no se dan cuenta de que esto se puede editar

Variable hidrológica

La razón entre la pérdida de calor de una superficie de agua por evaporación y la pérdida de calor debido a la convección, independiente de la velocidad del viento es dada por:

${Q_{c,pa} \over Q_{e}}={0.46(T_{p}-T_{a}) \over P_{wp}-P_{a}}{p \over 760}$

donde $Q_{c,pa}$ es la pérdida de calor de una superficie de agua por convección en W/(m²•K), $Q_{e}$ es la perdida de calor de una superficie de agua por evaporación en W/(m²•K), $T_{p}$ y $T_{a}$ son las temperaturas del agua y del aire en Kelvin (o Celsius) y $P_{wp}$ y $P_{a}$ son las presiones del vapor de la superficie del agua y del aire y $p$ es la presión barométrica, con todas presiones en mmHg (Bowen, 1926).

La ecuación de Bowen fue modificada por Sartori (1987) que introdujo un parámetro que permite el cálculo de los tres casos de flujo de masa que pueden ocurrir cuando una superficie libre de agua es expuesta al aire, cuyas situaciones no pueden ser calculadas solamente con la ecuación de Bowen. Así, la ecuación de Bowen-Sartori queda:

${Q_{c,pa} \over Q_{e}}={0.46(T_{p}-T_{a}) \over P_{wp}-(rh.P_{a})}{p \over 760}$

donde rh es la humedad relativa.

Referencias:

• Sartori, E. "A mathematical model for predicting heat and mass transfer from a free water surface". Proc. ISES Solar World Congress, Germany (1987).
• Sartori, E. “Solar still versus solar evaporator: a comparative study between their thermal behaviors”. Solar Energy, 56/2 (1996).
• Sartori, E. "A critical review on equations employed for the calculation of the evaporation rate from a free water surface". Solar Energy, 68/1 (2000).
• Sartori, E. "Letter to the Editor", Solar Energy Journal, 73/6, 2003.
• Bureau of Plant Industri (BPI); Colorado Sunken Pan; 20 m² Tank; M.O. Tank (Symons Tank).

Evaporación desde superficies líquidas

Siendo que las condiciones de contorno creadas tienen una influencia significativa, los resultados varían según qué evaporímetro se ha utilizado para la determinación.

Si se tiene en cuenta que los valores de evaporación medidos en el sitio de interés, para tener validez desde el punto de vista estadístico deben tener una duración de por lo menos 15 años, se comprende la dificultad. Esto ha impulsado a numerosos investigadores a analizar fórmulas empíricas, que permitan rápidamente llegar a un resultado lo más aproximado posible.

Fórmulas empíricas para determinar la evaporación desde un lago o una laguna

Una de las expresiones más simples ha sido propuesta por Visentini, y se aplica para cálculos aproximados en superficies líquidas situadas en cotas bajas, donde se puede considerar que la presión atmosférica es de aproximadamente 760 mm de columna de mercurio. Las fórmulas empíricas propuestas por Visentini son:

$\ E=75*t$ (para lagos o embalses con cota inferior a 200 msnm)

$\ E=90*t$ (para lagos o embalses con cota entre 200 y 500 msnm)

$\ E=90*t+300$ (para lagos o embalses con cota superior a 500 msnm)

Donde:

• E = Evaporación anual en mm
• t = Temperatura media anual en grados celsius

Nótese que para una temperatura media de 10 grados Celsius, la evaporación será entre 750 mm y 1200 mm por año, es decir de aproximadamente 2 a 3 mm por día.

Considerando que en la evaporación juegan roles importantes, entre otros, la temperatura del agua, la temperatura del aire, el viento, la insolación, etc., otros investigadores han propuesto fórmulas empíricas más complejas y que, por lo tanto, son más difíciles de usar.

Importancia de la variable hidrológica

El agua se evapora en la superficie oceánica, sobre la superficie terrestre y también por los organismos, en el fenómeno de la transpiración en plantas y sudoración en animales. Los seres vivos, especialmente las plantas, contribuyen con un 10% al agua que se incorpora a la atmósfera.

El agua en forma de vapor sube y se condensa formando las nubes, constituidas por agua en pequeñas gotas. Estas se enfrían acelerándose la condensación y uniéndose a otras gotitas de agua para formar gotas mayores que terminan por precipitarse a la superficie terrestre en razón a su mayor peso. La precipitación puede ser sólida (nieve o granizo) o líquida (lluvia). El vapor de agua también puede condensarse en forma de niebla o rocío.

Una parte del agua que llega a la superficie terrestre será aprovechada por los seres vivos. Tarde o temprano, toda esta agua volverá nuevamente a la atmósfera, debido principalmente a la evaporación.

Usos industriales y en el laboratorio de química

Vista como una operación unitaria, la evaporación es utilizada para eliminar el vapor formado por ebullición de una solución o suspensión líquida para así obtener una solución concentrada. Se puede hacer por calentamiento o a presión reducida.​ En la gran mayoría de los casos, la evaporación vista como operación unitaria se refiere a la eliminación de agua de una solución acuosa.​

La evaporación en vacío es usada en la industria alimentaria para la conservación de alimentos, y en otras industrias, para el recubrimiento de diversos materiales.

Véase también

• Vaporización
• Ebullición
• Evapotranspiración (por las plantas)
• Vapor
• Evaporación en vacío (técnica industrial)
• Evaporación relámpago (técnica industrial)
• Estado de agregación
• Operaciones unitarias