La escasez de agua es uno de los problemas más importantes de los agroecosistemas en áreas mediterráneas y semiáridas, especialmente para especies como los viñedos que dependen en gran medida del riego. La evapotranspiración real (ET) es una variable que representa el consumo de agua de un cultivo, integrando variables climáticas y biofísicas. Se evaluaron modelos de evapotranspiración real basados en datos de teledetección de bandas visibles de Sentinel-2, incluyendo Penman-Monteith–Stewart (RS-PMS) y Penman-Monteith–Leuning (RS-PML), a diferentes escalas temporales en un viñedo de Cabernet Sauvignon (Vitis vinifera L.) ubicado en el centro de Chile, y su desempeño se comparó con mediciones independientes de ET de un sistema de covarianza de remolinos (EC) y salidas de modelos basados en datos infrarrojos térmicos de Landsat 7 y Landsat 8, como Mapping EvapoTranspiration with high Resolution and Internalized Calibration (METRIC) y Priestley–Taylor Two-Source Model (TSEB-PT). El modelo RS-PMS mostró el mejor ajuste en todas las escalas temporales evaluadas, especialmente en ET instantánea y diaria, con un error cuadrático medio (RMSE) de 28.9 Wm−2 y 0.52 mm día−1, respectivamente, y valores del índice de acuerdo de Willmott (d1) de 0.77 en escala instantánea y 0.7 en escala diaria. Además, se evaluaron ambos enfoques del modelo RS-PM incorporando un método de estimación de la evaporación del suelo, uno considerando el contenido de agua del suelo (fSWC) y el otro, utilizando la relación de precipitación acumulada y evaporación equivalente (fZhang), logrando el mejor ajuste en escala instantánea para el método RS-PMS fSWC con un error cuadrático medio relativo (%RMSE) de 15.2% en comparación con 58.8% de fZhang. Finalmente, se destacó la relevancia del modelo RS-PMS en la evaluación y monitoreo del riego por goteo en viñedos en términos de la estimación del coeficiente del cultivo (Kc), que es uno de los métodos comúnmente utilizados en la planificación del riego, obteniendo un Kc comparable al obtenido por la torre EC con un sesgo alrededor del 9%.