Metodologia
Calculadora de Evaporação — Métodos, coeficientes e calibração
Derivação completa de cada fórmula que a Calculadora de Evaporação executa, a fonte revisada por pares de cada coeficiente, as faixas de calibração nas quais cada método é confiável e as limitações que os engenheiros devem divulgar em apresentações regulatórias.
Visão geral
São oferecidos cinco métodos porque nenhuma abordagem única é melhor para todos os locais e densidades de dados. Penman-Monteith (FAO-56) é o mais completo e o padrão. Priestley-Taylor é o padrão dos livros de texto para superfícies de água. Hargreaves-Samani é o método de respaldo recomendado pela FAO quando apenas a temperatura está disponível. O método aerodinâmico (Harbeck 1962) é o que os operadores de reservatórios usam para comparações de campo. A fórmula ASHRAE empírica é uma heurística para piscinas/HVAC — útil apenas como verificação conservadora superior.
Penman-Monteith (FAO-56) — padrão
E = (Δ · (R_n − G) + γ · (900 / (T_a + 273)) · u_2 · (e_s − e_a))
÷ (λ · (Δ + γ · (1 + 0,34 · u_2)))Fonte: Allen et al. 1998, FAO Irrigação & Drenagem Paper 56, eq. (6). É o único método na calculadora que fecha o balanço energético enquanto também resolve o termo de transporte aerodinâmico. Validação FAO-56: RMSE 0,3–0,7 mm/dia em locais temperados bem instrumentados.
Priestley-Taylor (1972)
E = α · (Δ / (Δ + γ)) · (R_n − G) / λ, α = 1,26Fonte: Priestley & Taylor (1972), Monthly Weather Review 100. O coeficiente α = 1,26 foi confirmado por Stewart & Rouse (1977) e Eichinger et al. (1996) para corpos de águas abertas. Melhor para lagos e reservatórios quando há confiança na radiação mas dados de vento fracos.
Hargreaves-Samani (1985)
E = 0,0023 · 0,408 · R_a · (T_média + 17,8) · √(T_max − T_min)Fonte: Hargreaves & Samani (1985), doi:10.13031/2013.26773. FAO-56 §B recomenda como respaldo quando humidade, vento ou radiação não estão disponíveis. A faixa diurna √(T_max − T_min) é um proxy excelente para a radiação solar.
Aerodinâmico (Harbeck 1962)
E = N(A) · u_2 · (e_w − e_a), N(A) = 0,291 · A^(−0,05) ∈ [0,12, 0,30]Fonte: Harbeck (1962), USGS Professional Paper 272-E. Para um reservatório de 10 acres (40 000 m²), N ≈ 0,166 — 47% maior que o valor de Lake Hefner. Fixar N no valor de Lake Hefner subestima a evaporação em 30–80% em sítios industriais típicos.
Empírico (estilo ASHRAE)
g_h = (25 + 19 · u) · A · (X_s − X) [kg/hora]Fonte: Smith, Lof & Jones (1993), ASHRAE Transactions 99(2). Calibrado para piscinas internas — superestima 2–4× em água aberta acima de ~25 °C. Use apenas como verificação conservadora superior.
Referências
- Penman, H.L. (1948). Proc. Roy. Soc. A 193, 120–145. doi:10.1098/rspa.1948.0037.
- Priestley, C.H.B. & Taylor, R.J. (1972). Mon. Wea. Rev. 100(2), 81–92.
- Hargreaves, G.H. & Samani, Z.A. (1985). Appl. Eng. Agric. 1(2).
- Harbeck, G.E. Jr. (1962). USGS Prof. Paper 272-E.
- Allen, R.G. et al. (1998). FAO Irrigation & Drainage Paper 56.
- Brutsaert, W. (1982). Evaporation into the Atmosphere. Reidel/Springer.
- Edinger, J.E., Brady, D.K. & Geyer, J.C. (1974). EPRI Report 14.
Para a versão completa (texto integral, equações detalhadas, validação de calibração), veja a versão em inglês.