Métodos de determinação da evaporação
Métodos de transferência de massa
Os métodos de transferência de massa baseiam-se na primeira Lei de Dalton, que estabelece a relação entre a evaporação e pressão de vapor, conforme mostrado na equação a seguir:
Onde:
E0 = evaporação
B0 = coeficiente empírico
es = pressão de vapor de saturação na temperatura da superfície
ea = pressão de vapor em uma altura acima da superfície
Nesta também foi introduzido o efeito do vento através da alteração do parâmetro b, conforme mostrado a seguir:
Onde:
N = parâmetro que considera os efeitos da densidade do ar e da pressão
f(w) = função da velocidade do vento
f(r) = parâmetro de rugosidade
As funções introduzidas, que retratam o efeito do vento, são obtidas com base no conceito de camada limite que ocorre na ação do vento próximo da superfície de interesse.
Existem expressões na literatura para estimativa da evaporação em intervalos superiores a um dia, conforme descrito a seguir.
- Sverdrup (1946)
- Thornthwaite e Holzman (1939)
Onde:
E0 = evaporação em g/(cm2.s)
r = massa específica do ar em g/cm3
K = 0,41 constante de Von Karman
w8 e w2 = as velocidades do vento em cm/s a 8 e 2 m acima da superfície
p = pressão atmosférica em MB
r = altura da rugosidade em cm
e2 e e8 = pressão de vapor a 2 e 8 m, respectivamente em mb.
Balanço de energia
A radiação solar que atinge a Terra tem comprimento de onda curto (1m). Parte da energia é absorvida pela atmosfera (11%) devido as moléculas de gases e partículas de poeiras, parte é dispersa em direção ao espaço (9%) e outra parcela em direção a Terra (5%). Uma parcela dessa energia (33%) é refletida e o restante chega na superfície da terra (42%), atravessando as nuvens ou diretamente. Da parcela que atinge a Terra, parte é refletida e parte é absorvida. A parcela absorvida produz aquecimento da superfície, tendo como resultado a evaporação e a radiação térmica em direção a atmosfera. Essa radiação tem comprimento de onda longo, apresentando uma grande absorção (95%) pelos gases existentes na atmosfera (H2O, CO2, NO3). Ao aquecer a atmosfera, ocorre radiação de volta para a Terra (88%). Este processo de aquecimento da atmosfera, pela radiação térmica de ondas longas, é o denominado “efeito estufa”. O aumento do efeito estufa pode ocorrer com o acréscimo de gases na atmosfera. Os valores percentuais indicados se referem ao hemisfério Norte (Gray, 1970 apud TUCCI, 2004).
A equação do balanço de energia é expressa da seguinte forma:
Onde:
qr = radiação efetiva de ondas curtas (W/m2);
qal = radiação atmosférica de ondas longas em direção a superfície (W/m2);
qbl = radiação de ondas longas em direção a atmosfera (W/m2);
qc = fluxo de calor por condução (W/m2);
qe = fluxo de calor pela perda por evaporação (W/m2);
Hi e Ho = respectivamente, a energia de entrada e saída do volume de controle (W/m2);
DHs = variação do calor no volume de controle (W/m2).
Evaporímetros
Evaporímetros são instrumentos que possibilitam a medida direta da demanda evaporativa da atmosfera, estando estes, sujeitos aos efeitos de radiação, temperatura, umidade e vento.
- Atmômetros: equipamentos constituídos de um recipiente com água conectado a uma placa porosa, onde ocorre a evaporação. O mais comum é o de Piché.
A evaporação medida com um atmômetro difere consideravelmente da ocorrente em uma superfície livre de água, solo descoberto ou vegetação. A instalação é feita acima da do superfície do solo e o local afeta as medidas deste aparelho, tornando-o pouco confiável.
- Tanques de evaporação: são divididos em quatro categorias, enterrados, superficiais, fixos e flutuantes. O mais utilizado, mundialmente, é o tanque classe A, de forma circular com um diâmetro de 121 centímetros e profundidade de 25,5 centímetros. Construído em chapa de aço ou ferro galvanizado, deve ser pintado na cor alumínio e instalado numa plataforma de madeira a 15 centímetros da superfície do solo. Deve permanecer com água variando entre 5,0 e 7,5 centímetros da borda superior.
