ufrrj_IT_113_Hidrologia_Aula_Evapotranspiracao

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Evapotranspiração 
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO 
INSTITUTO DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA 
DISCIPLINA: IT 113 - HIDROLOGIA 
Prof. Dr. Alexandre Lioi Nascentes 
 
Prof.ª Camila Ferreira de Pinho 
 
Prof. Dr. Conan Ayade Salvador 
 
Prof. Dr. Leonardo Duarte Batista da Silva 
 Introdução; 
 Ciclo Hidrológico; 
 Bacia Hidrográfica; 
 Precipitação; 
 Infiltração; 
 Evapotranspiração; 
 Escoamento Superficial; 
 Vazões de Projeto; e, 
 Fluviometria. 
Programa da Disciplina 
 Importância; 
 Definições e fatores físicos; 
 Fatores intervenientes na Evapotranspiração; 
 Conceitos de Evapotranspiração: 
- Evapotranspiração de referência (ETo); 
- Evapotranspiração da cultura (ETc); e, 
- Evapotranspiração real (ETr ou ETcaj). 
 Cálculo da Evaporação; 
 Medição da Evaporação; 
 Determinação da Evapotranspiração: 
- Métodos diretos; e, 
- Métodos indiretos. 
Tópicos da Aula 
EMBRAPA (2008 ). 
Evapotranspiração – Importância 
Cerca de 70% da quantidade de água precipitada sobre a superfície terrestre retorna à 
atmosfera pelos efeitos da evaporação e transpiração (STUDART & CAMPOS, 
2004); 
Ciclo Hidrológico 
Comparado à precipitação (PPT), a evapotranspiração (ET) apresenta variabilidade 
consideravelmente inferior, em razão dos processos físicos envolvidos e dependência 
de variáveis climáticas de pequena variabilidade, como a radiação e a temperatura do 
ar (MELLO & SILVA, 2013); 
PPT 
ET 
Q 
Balanço hídrico em 
bacias hidrográficas 
Balanço hídrico local 
PPT ET 
Para uma ET de 5 mm o consume de energia é semelhante a quantidade de 4480 kg 
ha-1 de carvão (MELLO & SILVA, 2013). 
 Evaporação: 
 É o processo natural pelo qual a água, de 
uma superfície de água ou de uma 
superfície úmida ou molhada, passa para a 
atmosfera na forma de vapor, a uma 
temperatura inferior à de ebulição 
(GENOVEZ, 2011) 
Evapotranspiração – Definições e Fatores Físicos 
A energia de 2,45 MJ m-2 é capaz 
de evaporar 1 kg de água a 20 °C. 
Essa energia é denominada de calor 
latente de vaporização. 
 
Como 1kg = 1L = 1mm (1 L m-2) 
Evapotranspiração – Definições e Fatores Físicos 
Física da Evaporação: 
 Ta = temperatura na camada de ar; e, Ts = temperatura adjacente a superfície líquida; 
 Com a entrada de energia (radiação solar e calor sensível da atmosfera e da superfície 
evaporante) as moléculas adquirem energia cinética suficiente para mudar de fase; 
 Existência de um gradiente de concentração de vapor, ou seja, a pressão parcial de 
vapor (ea) é ˂ pressão de saturação de vapor (es) na atmosfera; 
 Equilíbrio: taxa de entrada e saída de moléculas de água nas duas fases são iguais. 
 Transpiração: É o processo biofísico pelo qual a água que passou pela 
planta, fazendo parte do seu metabolismo, é transferida para a atmosfera, 
preferencialmente pelo seus estômatos (SENTELHAS, 2012). 
Evapotranspiração – Definições e Fatores Físicos 
Absorção da 
água no solo. 
Coesão da 
molécula de água 
(no xilema). 
Evaporação 
devido menor 
potencial hídrico 
na atmosfera. 
Em condições normais: 
velocidade de fluxo no caule 
varia de 0,3 a 1,8 m h-1. 
 Evapotranspiração: É o processo simultâneo de transferência de água para 
a atmosfera, por evaporação da água do solo e da superfície dos vegetais, e por 
transpiração das plantas (MELLO & SILVA, 2011). 
Evapotranspiração – Definições e Fatores Físicos 
 Fatores intervenientes na Evapotranspiração 
 Fatores Ambientais ou “Demanda atmosférica”: 
Radiação solar; 
Umidade relativa do ar; Velocidade do vento; 
Temperatura do ar; 
Tabela 1. Efeito da temperatura do ar na pressão de vapor de 
saturação (CARVALHO & SILVA, 2006). 
. 
Figura 1. Variação do 
potencial hídrico da 
atmosfera de acordo 
com a umidade relativa 
(EMBRAPA, 2008). 
Figura 2. Efeito do 
vento sobre a 
transpiração estomática 
e sobre a abertura 
estomatal (EMBRAPA, 
2008). 
EMBRAPA (2008 ). 
 Fatores intervenientes na Evapotranspiração 
 Fatores Fisiológicos: 
Área foliar; 
Albedo; 
Fechamento estomatal; 
Tamanho e número de estômatos; 
Enrolamento e dobramento das folhas; 
Profundidade e proliferação das raízes; 
 Fatores Edáficos: 
Capacidade de água disponível; 
Textura e estrutura; 
Manejo do solo (densidade de 
plantio, sistema de plantio, 
orientação do plantio, entre 
outros); (EMBRAPA, 2008). 
 Evapotranspiração de referência (ETo): 
 Conceitos de evapotranspiração 
A Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura (FAO), 
propuseram em seu boletim 56 uma padronização nos conceitos relativos a 
ET, os quais são: 
É a ET de uma cultura hipotética que cobre todo o solo, em crescimento 
ativo, sem restrição hídrica nem nutricional (ótimas condições de 
desenvolvimento), com altura média de 0,12 m, albedo de 0,23 e resistência 
da superfície de 70 s m-1 (SALASSIER et al, 2005). A grama e a alfafa são 
aceitas universalmente como superfícies de referência. Nesse caso a ET 
depende apenas das variáveis meteorológicas. 
 Evapotranspiração da cultura em condições padrões (ETc): 
 Conceitos de evapotranspiração 
É a ET de determinada cultura quando há ótimas condições de umidade e 
nutrientes no solo, para determinada condição climática, de modo a permitir 
a produção potencial dessa cultura no campo. A relação entre a ETo e a Etc 
pode ser expressa pela equação abaixo. Nesse caso a ET depende das 
condições meteorológicas, do tipo de cultura (maior ou menor 
resistência ao estresse hídrico) e da área foliar (varia com o estádio de 
desenvolvimento). 
 Conceitos de evapotranspiração 
Variação do Kc com o desenvolvimento da cultura: 
 Evapotranspiração da cultura em condições não padronizadas (ETcaj) 
ou Evapotranspiração real (Etr): 
 Conceitos de evapotranspiração 
É a ET de determinada cultura quando sob 
condições normais de cultivo, isto é, sem a 
obrigatoriedade da umidade permanecer 
sempre próximo a capacidade de campo 
(Etcaj ≤ Etc). A Etcaj pode ser calculada 
pela equação abaixo. Nesse caso a ET 
depende das condições meteorológicas, 
da cultura e das condições de 
disponibilidade de água no solo. 
em que: 
Ks - coeficiente de déficit 
hídrico. 
 Conceitos de evapotranspiração 
Evapotranspiração e seus fatores determinantes: 
 Equação de Dalton (1928): 
 Cálculo da Evaporação 
em que: 
E - evaporação; 
C - coeficiente empírico, relativo aos parâmetros 
meteorológico. 
Demais equações: 
(USA) 
(Rússia) 
em que: 
U2 – velocidade do vento 2 m acima da superfície evaporante, m s
-1; 
e2 – pressão de vapor do ar a 2 m acima da superfície evaporante, mbar. 
 Tanque de evaporação: 
 Medição da Evaporação 
A evaporação é medida por meio de evaporímetros, os quais podem ser os 
tanques de evaporação e o atmômetro. 
Tanque de 20 m2 (E20) Tanque Classe A Tanque GGI 3000 
Área de 3000 cm2 Área de 1,15 m2 
Suas medidas se assemelham 
as observadas em um lago. 
Sofre pouca influência dos 
fatores externos devido ao seu 
grande volume de água. 
Por apresentarem área menor o volume de 
água evaporado nesses evaporímetros 
costuma ser superior ao observado no E20. 
VOLPE & OLIVEIRA (2003 ). 
 Atmômetros: 
 Medição da Evaporação 
São evaporímetros nos quais a evaporação da água se dá por meio de uma 
superfície porosa. Os principais tipos são: 
Piche (disco de papel); 
Livingstone (esfera oca de porcelana); e, 
Bellani (disco de porcelana). 
Limitações: 
- Impregnação de sal ou poeira em seus 
poros, principalmente nos instrumentos 
com superfície porosa permanente; 
- São mais sensíveis ao vento do que à 
radiação solar. 
CARVALHO & SILVA (2003 ). 
 Métodos Diretos: 
 Determinação da Evapotranspiração 
A determinação da evapotranspiração pode ser realizada por métodos 
diretos e por métodos indiretos. 
Lisímetros; e, 
Balanço de água no solo. 
 MétodosIndiretos: 
Evaporímetros (empíricos); e, 
Equações matemáticas. 
 Lisímetros: 
 Determinação da Evapotranspiração 
São tanques enterrados no solo e preenchidos com a mesma sequência de 
horizontes do solo original, representando o ambiente local. A vegetação no 
interior do lisímetro deve apresentar as mesmas condições da área que o 
circunda. Todas as entradas e saídas são controladas, e por esse motivo é 
considerado o método com menor incerteza ne determinação da ET. 
Métodos diretos 
 Determinação da Evapotranspiração 
Construção de um lisímetro de pesagem: 
CARVALHO, D.F.; SILVA, L.D.B.; 
GUERRA, J.G.M.; CRUZ, F.A.; SOUZA, 
A.P. Instalação, calibração e funcionamento 
de um lisímetro de pesagem. Engenharia 
Agrícola, Jaboticabal v.27, n.2, p.363-372, 
2007. 
Métodos diretos 
 Balanço de água no solo: 
 Determinação da Evapotranspiração 
O método consiste em monitorar, durante um determinado tempo, os 
diferentes componentes da água no solo (balanço de água no solo) em um 
volume de controle, normalmente limitado pela profundidade efetiva do 
sistema radicular da cultura. 
Considerando a superfície do solo 
plana, o lençol freático profundo, a 
inexistência de contribuições de 
áreas laterais, e, lâminas de 
precipitação efetiva. Tem-se que os 
termos ES, AC, ΔFS e PP podem 
ser negligenciados. 
Métodos diretos 
 Evaporímetro (empírico) - Tanque Classe A: 
 Determinação da Evapotranspiração 
Não fornecem diretamente a evapotranspiração e, para estimá-la, é preciso se 
utilizar de um fator (K), a ser determinado para cada região e para cada 
método indireto. De acordo com os princípios envolvidos no seu 
desenvolvimento, os métodos de estimativa podem ser agrupados em cinco 
categorias: empíricos, aerodinâmico, balanço de energia, combinados e 
correlação de turbilhões. 
Métodos indiretos – Empíricos 
VILLELA (1975 ). 
Apresenta facilidade operacional, 
porém grande dependência dos fatores 
meteorológicos (radiação e vento). 
Para o caso do tanque instalado em uma área gramada: 
Kp - coeficiente de ajuste do tanque da FAO. 
 Evaporímetro (empírico) - Tanque Classe A: 
 Determinação da Evapotranspiração 
Métodos indiretos – Empíricos 
 Determinação da Evapotranspiração 
Tendo em vista que a medição da ETo ou ETP 
(evapotranspiração potencial) envolve um custo 
elevado e por trabalhosa, para fins práticos é 
comum lançar mão de sua estimativa. 
 
Existem várias equações baseadas em dados 
meteorológicos. A seguir serão apresentadas 
algumas das quais vem sendo empregadas no 
Brasil. 
Métodos indiretos – Equações 
Equações Baseadas no Balaço de Energia; 
Equações Baseadas na Temperatura; 
Equações Combinadas (fluxo energético + 
condições aerodinâmicas); 
 Determinação da Evapotranspiração 
 Aplicado tanto para o manejo da irrigação 
quanto para o balanço hídrico em bacias 
hidrográficas (MELLO & SILVA, 2013) e 
fins climatológicos, em escalo mensal 
(SENTELHAS, 2012); 
 
 O método utiliza somente a temperatura 
média do ar como variável condicionante do 
processo de evapotranspiração, sendo esta a 
sua principal vantagem e principal ponto de 
critica (PEREIRA & CAMARGO, 1989); 
 
Métodos indiretos – Equações 
 Método de Thornthwaite: 
 
 Desenvolvido para regiões de clima 
úmido e em meses chuvosos, 
normalmente subestima a ETP (ETo) 
em condições de clima seco; e, 
 
 Considera uma ET padrão (ETp), para 
um mês de 30 dias e fotoperíodo (N) 
de 12 h. Correção: 
em que: 
Ti - temperatura média do i-ésimo mês, °C; 
ND - número de dias do mês. 
 Determinação da Evapotranspiração 
MELLO & SILVA (2013 ). 
 Determinação da Evapotranspiração 
 Baseado em dados de temperatura média diária mensal (T). Foi desenvolvido para a 
região semi-árida no oeste dos EUA (MELLO & SILVA, 2013); 
 
 A FAO em seu boletim n° 24 apresentou modificações no método original, 
considerando o efeito da umidade do ar, insolação e velocidade do vento. 
FREVERT et al. (1983) apresentaram uma última modificação (eq. abaixo); 
 
Métodos indiretos – Equações 
 Método de Blaney-Criddle modificado: 
 
 Não deve ser aplicado em regiões equatoriais, com pequenas variações da 
temperatura, diferente das outras variáveis envolvidas; e, 
 
 Não deve ser utilizado em regiões de grande altitude, devido a temperatura mínima 
diária ser baixa e a radiação diurna elevada. 
em que: 
p - percentagem mensal de horas de luz solar em 
relação ao total anual, Tabelado; 
URmin - umidade relativa mínima do período, %; 
n - insolação do período (n° real de horas de 
brilho solar; 
U2 - velocidade do vento a 2 m, m s
-1. 
 Determinação da Evapotranspiração 
Lat. Norte Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez 
Lat. Sul Jul Ago Set Out Nov Dez Jan Fev Mar Abr Mai Jun 
 
60º 0,15 0,20 0,26 0,32 0,38 0,41 0,40 0,34 0,28 0,22 0,17 0,13 
58º 0,16 0,21 0,26 0,32 0,37 0,40 0,39 0,34 0,28 0,23 0,18 0,15 
56º 0,17 0,21 0,26 0,32 0,36 0,39 0,38 0,33 0,28 0,23 0,18 0,16 
54º 0,18 0,22 0,26 0,31 0,36 0,38 0,37 0,33 0,28 0,23 0,19 0,17 
52º 0,19 0,22 0,27 0,31 0,35 0,37 0,36 0,33 0,28 0,24 0,20 0,17 
 
50º 0,19 0,23 0,27 0,31 0,34 0,36 0,35 0,32 0,28 0,24 0,20 0,18 
48º 0,20 0,23 0,27 0,31 0,34 0,36 0,35 0,32 0,28 0,24 0,21 0,19 
46º 0,20 0,23 0,27 0,30 0,34 0,35 0,34 0,32 0,28 0,24 0,21 0,20 
44º 0,21 0,24 0,27 0,30 0,33 0,35 0,34 0,31 0,28 0,25 0,22 0,20 
42º 0,21 0,24 0,27 0,30 0,33 0,34 0,33 0,31 0,28 0,25 0,22 0,21 
 
40º 0,22 0,24 0,27 0,30 0,32 0,34 0,33 0,31 0,28 0,25 0,22 0,21 
35º 0,23 0,25 0,27 0,29 0,31 0,32 0,32 0,30 0,28 0,25 0,23 0,22 
30º 0,24 0,25 0,27 0,29 0,31 0,32 0,31 0,30 0,28 0,26 0,24 0,23 
25º 0,24 0,26 0,27 0,29 0,30 0,31 0,31 0,29 0,28 0,26 0,25 0,24 
20º 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 0,30 0,29 0,28 0,26 0,25 0,25 
 
15º 0,26 0,26 0,27 0,28 0,29 0,29 0,29 0,28 0,28 0,27 0,26 0,25 
10º 0,26 0,27 0,27 0,28 0,28 0,29 0,29 0,28 0,28 0,27 0,26 0,26 
5º 0,27 0,27 0,27 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,27 0,27 0,27 
0º 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 
 
Tabela. Percentagem mensal de horas de luz solar em relação ao 
total anual (p), para diferentes latitudes. 
MELLO & SILVA (2011 ). 
 Determinação da Evapotranspiração 
LAT Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez 
 
100 N 11,6 11,8 12,1 12,4 12,6 12,7 12,6 12,4 12,2 11,9 11,7 11,5 
80 N 11,7 11,9 12,1 12,3 12,5 12,6 12,5 12,4 12,2 12,0 11,8 11,6 
60 N 11,8 11,9 12,1 12,3 12,4 12,5 12,4 12,3 12,2 12,0 11,9 11,7 
40 N 11,9 12,0 12,1 12,2 12,3 12,4 12,3 12,2 12,0 12,0 11,9 11,9 
20 N 12,0 12,0 12,1 12,2 12,2 12,2 12,0 12,0 12,1 12,1 12,0 12,0 
 
00 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 
 
20 S 12,2 12,2 12,1 12,1 12,0 12,0 12,0 12,0 12,1 12,1 12,2 12,2 
40 S 12,3 12,2 12,1 12,0 11,9 11,8 11,9 12,0 12,1 12,2 12,3 12,4 
60 S 12,4 12,3 12,1 12,0 11,9 11,7 11,8 11,9 12,1 12,2 12,4 12,5 
80 S 12,5 12,4 12,1 11,9 11,7 11,6 11,7 11,9 12,1 12,3 12,5 12,6 
100 S 12,6 12,4 12,1 11,9 11,7 11,5 11,6 11,8 12,0 12,3 12,6 12,7 
 
120 S 12,7 12,5 12,2 11,8 11,6 11,4 11,5 11,7 12,0 12,4 12,7 12,8 
140 S 12,8 12,6 12,2 11,8 11,5 11,3 11,4 11,6 12,0 12,4 12,8 12,9 
160 S 13,0 12,7 12,2 11,7 11,4 11,2 11,2 11,6 12,0 12,4 12,9 13,1 
180 S 13,1 12,7 12,2 11,7 11,3 11,1 11,1 11,5 12,0 12,5 13,0 13,2 
200 S 13,1 12,8 12,2 11,6 11,2 10,9 11,0 11,4 12,0 12,5 13,2 13,3 
 
220 S 13,4 12,8 12,2 11,6 11,1 10,8 10,9 11,3 12,0 12,6 13,2 13,5 
240 S 13,5 12,9 12,3 11,5 10,9 10,7 10,8 11,2 11,9 12,6 13,3 13,6 
260 S 13,6 12,9 12,3 11,5 10,8 10,5 10,7 11,2 11,9 12,7 13,4 13,8 
280 S 13,7 13,0 12,3 11,4 10,7 10,4 10,6 11,1 11,9 12,8 13,5 13,9 
 
300 S 13,9 13,1 12,3 11,4 10,6 10,2 10,4 11,0 11,9 12,8 13,6 14,1 
320 S 14,0 13,2 12,3 11,3 10,5 10,0 10,3 10,9 11,9 12,9 13,7 14,2 
340 S 14,2 13,3 12,3 11,3 10,3 9,8 10,1 10,9 11,9 12,9 13,9 14,4 
360 S 14,3 13,4 12,4 11,2 10,2 9,7 10,0 10,7 11,9 13,0 14,0 14,6 
380S 14,5 13,5 12,4 11,1 10,1 9,5 9,8 10,6 11,8 13,1 14,2 14,8 
400 S 14,7 13,6 12,4 11,1 9,9 9,3 9,6 10,5 11,8 13,1 14,3 15,0 
 
Tabela. Duração máxima de insolação diária média (N), em 
diferentes meses e latitudes. 
MELLO & SILVA (2011 ). 
 Determinação da Evapotranspiração 
 Método empírico baseado em dados de temperatura média do ar (T) e da amplitude 
térmica. Foi desenvolvido para a região de Davis nos EUA (PEREIRA et al., 1997); 
Métodos indiretos – Equações 
 Método de Hargreaves-Samani: 
 
 Aplicado para regiões de clima árido e semiárido, como o nordeste brasileiro; e, 
 
 Quando aplicado em regiões de clima úmido tende a apresentar valores 
superestimados. 
em que: 
 ETo - evapotranspiração de referência, mm dia–1; 
 Ra - radiação no topo da atmosfera, MJ m
-2 dia-1; 
 T - temperatura média, oC; 
 Tmax - temperatura média das máximas, 
oC; 
 Tmin - temperatura média das mínimas, 
oC. 
  minmaxa TT8,17TR0023,0ETo 
 Determinação da Evapotranspiração 
 Método físico desenvolvido por Penman e aperfeiçoado por Monteith, o qual 
considera que a ETP é proveniente do fluxo energético e aerodinâmico, sendo-os 
controlados pelas resistências de transporte do vapor d’ água da superfície para a 
atmosfera (PEREIRA et al., 1997). 
 No caso da cultura padrão (grama ou alfafa) tem-se rs igual a 70 s m
-1. 
Métodos indiretos – Equações 
ALLEN et al. (2006 ). 
 Método de Penman-Monteith / FAO: 
 Determinação da Evapotranspiração 
Métodos indiretos – Equações 
 Método de Penman-Monteith/FAO: 
Sensor de radiação líquida 
“Se um dia tiver que escolher entre o mundo e o amor... Lembre-se. 
Se escolher o mundo ficará sem o amor, mas se escolher o amor 
com ele você conquistará o mundo.” 
Albert Einstein