Manual para el diseño y gestión de pequeños sistemas de riego por aspersión en laderas

MASAL Proyecto Manejo Sostenible

de Suelos y Agua en Laderas

MANUAL PARA EL DISEÑO Y GESTIÓN

DE PEQUEÑOS SISTEMAS DE RIEGO

POR ASPERSIÓN EN LADERAS

JUAN FRANCISCO SOTO HOYOS

INGENIERO AGRÍCOLA

Cusco, abril 2,002

MASAL - Manual para el diseño y gestión de pequeños sistemas de riego por aspersión en laderas

2

ÍNDICE

I. INTRODUCCIÓN.

√ GENERALIDADES 7

√ PROBLEMÁTICA DEL RIEGO 10

II. CONCEPTOS BÁSICOS.

2.1. EL SUELO 14

2.1.1. Características físicas del suelo (fases, textura, estructura,

densidad aparente, densidad real, porosidad) 14

2.2. EL RIEGO 19

2.2.1. Definición. 19

2.2.2. Eficiencia de riego, estudio de las eficiencias de captación,

almacenamiento, conducción, distribución, aplicación. 20

2.3. LOS RECURSOS EN EL DISEÑOS DE SISTEMAS DE RIEGO. 21

2.4. MOVIMIENTO DEL AGUA EN EL SUELO 22

2.4.1. Potencial del agua 22

2.4.2. Potencial del agua en el suelo 22

2.4.3. Velocidad de infiltración básica 23

2.4.4. Contenido de humedad del suelo 32

2.4.5. Relaciones y constantes de humedad del suelo (saturación, capacidad de

campo, punto de marchitamiento permanente, humedad disponible) 33

2.5. EVAPOTRANSPIRACIÓN 40

2.5.1. Cálculo de las necesidades de agua de los cultivos 40

2.5.2. Método de Hargreaves 42

2.6. EVAPOTRANSPIRACIÓN DE UN CULTIVO 47

2.6.1. Coeficiente del cultivo 47

2.6.2. Fases del período vegetativo 47

III. DISEÑO AGRONÓMICO.

3.1. EJEMPLO PRÁCTICO DEL CUSCO PARA EL CÁLCULO

DE LAS NECESIDADES DE AGUA DEL CULTIVO – PAPA 51

3.2. ANÁLISIS DEL RESULTADO 56

3.3. LÁMINA NETA Y LÁMINA REAL 56

3.3.1. Humedad fácilmente disponible 57


3

3.3.2. Profundidad de raices 58

3.3.3. Cálculo de la lámina neta 59

3.4. VOLUMEN DE RIEGO 60

3.5. INTERVALO DE RIEGOS 60

3.6. NÚMERO DE RIEGOS 60

3.7. CAUDAL DE DISEÑO DE UN SISTEMA DE RIEGO 62

IV. CRITERIOS EN LA ELECCIÓN DE UN SISTEMA DE RIEGO EN

LADERAS.

4.1. EL SUELO 64

4.1.1. Topografía y relieve 64

4.1.2. Características físicas e hidrodinámicas 64

4.1.3. Calidad de los suelos (fertilidad, profundidad de la capa arable) 65

4.1.4. Ubicación respecto a otras áreas 65

4.2. EL AGUA 65

4.2.1. Disponibilidad y regularidad 65

4.2.2. Calidad del agua 66

4.2.3. Origen y costo 69

4.3. EL CULTIVO 69

4.3.1. Adaptabilidad al sistema de riego 69

4.3.2. Profundidad de raíces 69

4.4. FACTOR HUMANO 70

4.5. FACTORES ECONÓMICOS 70

4.5.1. Costo de istalación 71

4.5.2. Costo de operación y mantenimiento 71

V. DISEÑO DE PEQUEÑOS SISTEMAS DE RIEGO POR

ASPERSIÓN EN LADERA.

5.1. ELEMENTOS QUE COMPONEN UN SISTEMA DE RIEGO POR

ASPERSIÓN EN LADERA. 72

5.2. TIPOS DE SISTEMAS. 77

5.3. TIPOS DE ASPERSORES. 78

5.4. ASPECTOS TÉCNICOS DEL DISEÑO. 78


4

5.5. EL PROYECTO. 80 5.5.1. Trabajo de campo. 80

5.5.2. Trabajo de gabinete. 81

5.5.3. Diseño agronómico. 81

5.5.4. Diseño hidráulico. 86

VI. COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD DE LOS SISTEMAS DE

RIEGO POR ASPERSIÓN EN LADERAS.

6.1. PRINCIPIOS DEL SISTEMA DE UNIFORMIDAD DE

APLICACIÓN. 97

6.2. MÉTODOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA UNIFORMIDAD

DE APLICACIÓN. 97

6.3. REALIZACIÓN DEL ENSAYO DE CAMPO. 98

6.4.MEDIDAS DE PRECIPITACIONES. 101

6.5.REPETICIÓN DEL ENSAYO. 101

6.6.INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LAS

OBSERVACIONES. 101

VII. METODOLOGÍA PARA ESTIMAR EL COSTO / BENEFICIO.

VIII. LEGISLACIÓN EN RIEGO. 104

8.1. RESUMEN 108

IX. FORMULACIÓN DE PLANES DE USO Y GESTIÓN DE LOS

SISTEMAS DE RIEGO.

9.1. INTRODUCCIÓN 109

9.2. OBJETIVOS. 109

9.3. METODOLOGÍA. 110

X.MONITOREO DE LOS PLANES DE USO Y GESTIÓN.


5

10.1. GESTIÓN INTERNA. 123

10.2. GESTIÓN EXTERNA. 123

CONSULTAS BIBLIOGRÁFICAS. 125


6

XI. ANEXOS.

11.1. EVAPOTRANSPIRACIÓN – MÉTODOS EMPÍRICOS.

1. Método de Balney – Criddle.

2. Método de la Radiación.

3. Método de Penman.

4. Método de la cubeta evaporimétrica.


7


8

MMAANNUUAALL PPAARRAA EELL DDIISSEEÑÑOO YY GGEESSTTIIÓÓNN DDEE

PPEEQQUUEEÑÑOOSS SSIISSTTEEMMAASS DDEE RRIIEEGGOO PPOORR AASSPPEERRSSIIÓÓNN

EENN LLAADDEERRAASS

POR: JUAN FRANCISCO SOTO HOYOS

INGENIERO AGRÍCOLA

I. INTRODUCCIÓN

El objetivo del presente Manual es alcanzar a las instituciones contrapartes de MASAL, los

profesionales, técnicos y otros usuarios, una guía práctica para el diseño y gestión de

sistemas de riego en laderas como herramienta que les permita mejorar la calidad de su

trabajo en este tema.

Como es conocido el diseño de los sistemas de riego en ladera adolecen de la falta de

análisis de factores que son decisivos en el manejo del recurso hídrico, entre los

principales y de manera general se pueden nombrar a la estacionalidad de las

precipitaciones en cuanto a los factores climáticos; a la ubicación de los reservorios, el

tipo de materiales utilizados, la calidad constructiva de los mismos o la ausencia de obras

de arte en cuanto a factores técnicos; en los diseños de las obras de infraestructura no se

toma en cuenta aspectos agronómicos o ambientales; la capacitación a la organización

para la administración, operación y mantenimiento se descuida casi por completo.

Para tratar de atenuar estos problemas en el presente Manual se analizan conceptos básicos

como son el suelo y el riego; los recursos a tomar en cuenta en el diseño de sistemas de

riego como son el agua, suelo y la planta; el movimiento del agua en el suelo, la

evapotranspiración. Luego se pasa al diseño agronómico, para posteriormente en el

capítulo IV analizar los criterios que se deben tener en cuenta para la elección de un

sistema de riego en laderas.

Habiendo considerados los factores antes mencionados se pasa al diseño hidráulico de los

pequeños sistemas de riego por aspersión en ladera (capítulo V), luego se describe la

evaluación del diseño mediante el cálculo del coeficiente de uniformidad.

También se describe en el capítulo VII una metodología para estimar el costo/beneficio del

sistema. Complementario a esto se analiza la legislación actual en riego (capítulo VIII)

donde se ve la parte organizacional, para luego pasar a la formulación de los planes de uso

y gestión de los sistemas de riego.

Como se puede observar la ventaja comparativa del presente manual es que trata la

integralidad del diseño, incorpora al análisis aspectos climáticos, técnicos, sociales,

normativos y organizacionales. Se espera que este documento ayude a dar respuesta a

algunas interrogantes que sobre el diseño de sistemas de riego en ladera existan.

1.1. GENERALIDADES.


9

¾ Todas las culturas que alcanzaron un desarrollo importante en la historia de la

humanidad como la Romana, e Inca, por citar solo a dos; alcanzaron un alto grado de

desarrollo entorno al manejo del agua como recurso de propiedad social o pública.

¾ Para el presente documento se adopta el concepto del filósofo Mario Bunge, quien

señala que el desarrollo de la sociedad es integral y está influenciada por:

» “Desarrollo Biológico, consiste en un aumento del bienestar y una mejora de la

salud como resultados de mejoras en la nutrición, alojamiento, la vestimenta, el

ejercicio, los hábitos de convivencia, etc.

» Desarrollo Cultural, se iguala con el enriquecimiento de la cultura y la difusión

de la educación, dentro de este concepto está el de las técnicas de riego.

» Desarrollo Económico, se identifica con el crecimiento económico.

» Desarrollo Socio Político, consiste en la expansión de la libertad o sea, en el

aumento y afianzamiento de los derechos humanos y políticos y en la

participación protagónica de la población en la toma de decisiones que influyen

en su futuro.

Cada una de estas cuatro concepciones del desarrollo, por si solas, no son capaces de

alcanzar el desarrollo, no se puede alcanzar un nivel de desarrollo en uno solo de los

cuatro aspectos, dejando los demás para un futuro incierto, porque cada uno de ellos es

condición de los demás”.

En la filosofía Indú y Budista se considera a “la rueda” como símbolo del equilibrio de

la vida, estando en el centro el objetivo central y a su alrededor los factores que apuntan

hacia el logro del objetivo central.

MANEJO INTEGRAL DEL AGUA.

En base a las premisas anteriores, se presenta a continuación, una propuesta del

“Manejo Integral del Agua”, considerando el concepto de Desarrollo Integral

(biológico, cultural, económico y socio-político) representado en la rueda (ver gráfico

N° 01).

En el esquema no interesa si uno de los conceptos está en la parte alta o baja, a la

derecha o a la izquierda, ya que los dinamismos de la vida hace que coyunturalmente un

aspecto tenga, momentáneamente, mayor importancia que otro, pero los otros aspectos

son complementarios y sirven de apoyo para el desarrollo del primero. Esto es

cambiante según se vaya desarrollando la coyuntura.

» En el Desarrollo biológico el agua es un factor importante en el aspecto de Salud

mediante el abastecimiento del agua potable y su calidad para el consumo. El otro

aspecto es el de la producción donde permite lograr la diversidad de la producción

agrícola para autoconsumo y así mejorar la dieta alimentaria mediante los cambios

de hábitos de consumo.

» El Desarrollo cultural, se logra mediante el mejoramiento del nivel de

conocimientos, por ejemplo el de las técnicas del manejo del agua a nivel de parcela

(gravedad, aspersión, micro aspersión, goteo), de la operación, mantenimiento y


10

administración del recurso con la participación de los usuarios, promotores,

directivos y el personal técnico de las Instituciones.

» El Desarrollo Económico, el buen manejo del agua conlleva a una distribución

equitativa, que racionaliza la demanda de agua, y a un mejoramiento de la eficiencia

de riego (producto de las eficiencias de captación, almacenamiento, conducción,

distribución y aplicación), lo que permite incrementar la disponibilidad del recurso

hídrico y la producción de excedentes, los cuales deben ser transformados para su

posterior comercialización con ventajas competitivas.

» El Desarrollo Socio Político, representado directamente por los grados de

organización y gestión que se alcanzan con una participación protagónica de la

sociedad, tomando decisiones en los diferentes espacios como son las Asambleas, los

Comités de Regantes, Comisiones, Juntas de Usuarios, Juntas de Administración de

los Servicios de Saneamiento –JASS- etc., buscando que estas decisiones sean

respetadas.

Figura Nº 01

Fuente: Elaborado

por el autor

11

MASAL – Manual para el diseño y gestión de pequeños sistemas de riego por aspersión en laderas

1.2. PROBLEMÁTICA DEL RIEGO.

Los objetivos que se persiguen con el riego son: proporcionar la humedad necesaria

para que los cultivos puedan desarrollarse, preparar el suelo previo a la siembra,

asegurar las cosechas contra sequías de corta duración, refrigerar el suelo y la

atmósfera para de esta forma mejorar las condiciones ambientales para el desarrollo

del vegetal. Disolver los nutrientes del suelo, llevar a niveles más profundos las sales

contenidas en el suelo y dar tempero a la tierra.

En la sierra del Perú la problemática del riego se presenta debido a aspectos

climáticos, técnicos y sociales.

¾ ASPECTOS CLIMÁTICOS, la precipitación es el factor primordial que afecta el

riego en la sierra, por su estacionalidad, es decir las precipitaciones se concentran

entre los meses de lluvia (diciembre – marzo), esto ocasiona que en las cuencas o

micro cuencas de la sierra los balances hídricos muestren un exceso de agua en

los meses mencionados y una deficiencia en el resto del año (abril – noviembre)

siendo precísamente en éstos meses donde se aplica el riego. Los otros factores

como las horas de sol, el viento, la temperatura, también afectan el desarrollo del

cultivo.

¾ ASPECTOS TÉCNICOS, tomando como concepto la eficiencia de riego

(producto de la eficiencia de captación, almacenamiento, conducción,

distribución, aplicación) se tiene:

» Falta de una adecuada distribución y reparto equitativo del agua en función a la

real demanda del agua para cada agricultor, es decir según su área, tipo de

suelo, cédula de cultivo, tecnología de riego, etc.

» Estructuras de captaciones en malas condiciones o inexistentes, especialmente

de los pequeños sistemas de riego cuyas fuentes son, en la gran mayoría,

“puquios” u “ojos de agua” o manantiales con bajos caudales y en algunos

casos quebradas de tercer, cuarto o quinto orden. Las condiciones deficientes

en las que se encuentran afectan directamente la eficiencia de captación.

» Reservorios, existen una importante cantidad de reservorios cuyos volúmenes

fluctuan entre los 50 m3 y los 800 m3, pero estas inversiones no funcionan

como se esperaban debido a que los diseños no responden a la función para el

cual fueron construidos a la que se suman serias deficiencias constructivas por

mala ubicación que generan problemas de estabilidad, hay excesivas

tendencias al uso de concreto encareciendo los costos, además no se considera

la capacitación para la fase de operación de la infraestructura, produciéndose

serias deficiencias en la operación y mantenimiento de los mismos por la falta

de organización, esto ocasiona bajas en la eficiencia de captación.

» El sistema de conducción, con secciones de canal no adecuadas ni uniformes,

la inexistencia de obras de arte y las fuertes pérdidas de agua por filtraciones a

lo largo de los canales afectan seriamente la eficiencia de conducción.

» Los sistemas de distribución no responden a los esquemas de reparto equitativo

y solo responden a la dotación del agua desde la oferta hídrica, las que

concluyen fácilmente en la falta de agua que siempre tiene que ser

incrementada por los técnicos para solucionar los conflictos sociales. Las

tomas parcelarias son rústicas y se ubican directamente en el canal principal y


12

su número queda a discreción del regante. Esto ocasiona pérdidas pequeñas

que sumadas son significativas y generan eficiencias de distribución bajas.

» El deficiente manejo del agua a nivel de parcela y el desconocimiento de la

cantidad y oportunidad en la aplicación del agua hacen que la eficiencia de

aplicación disminuya.

» Los diseños de las obras de infraestructura desde la oferta hídrica, siguen

contribuyendo al uso deficiente del agua de riego.

En síntesis la eficiencia de riego como producto de los factores antes nombrados

termina en un rango del 25% al 40%, lo que significa que si se desea que un

cultivo absorba 3,500 m3/ha/campaña de agua es necesario captar entre 8,750 y

14,000 m3/ha/campaña.

Otro factor a tener en cuenta es el aspecto técnico-profesional, donde toma

particular importancia el marco conceptual en el cual se mueve el técnico que

diseña. Se pasan a enumerar algunos aspectos que se deben considerar:

» Los diseños hidráulicos, están parametrados en fundamentos técnicos que no

consideran aspectos ambientales como la protección ecológica de manantes y

acuíferos.

» En los diseños no siempre se consideran los aspectos agronómicos, como es el

tipo de cultivo a regar, la textura y estructura de los suelos, es notoria la

ausencia de los planes de cultivo o cédulas de cultivo.

» No se considera la capacitación en organización, operación y mantenimiento

del sistema de riego y en el manejo del agua a nivel de parcela. Esto trae como

consecuencia el desorden en los turnados de riego y los conflictos sobre el uso

del agua.

» Turnados de riego que no responden a las necesidades del cultivo ni en

cantidad ni en oportunidad, sino son dependientes de la oferta.

Las potencialidades que existen en los aspectos técnicos son:

√ Zonificación de cultivos según pisos ecológicos.

√ Topografía adecuada que genera la presión necesaria para la instalación de sistemas de riego presurizado que abaratan la instalación.

√ Existencia de técnicas adaptables a la realidad como el riego por sifones, aspersión, compuertas regulables, micro-aspersión y goteo.

√ Disponibilidad de datos históricos de las precipitaciones, por ejemplo se tiene que la precipitación media es del orden de los 576.7 mm en el Cusco según

datos de la Estación Meteorológica Granja K’Ayra ubicada en el distrito de

San Jerónimo entre los años 1,957 – 1,997 (40 años).

¾ ASPECTOS SOCIALES, en los aspectos sociales se tiene:

» La mayoría de las organizaciones de regantes son débiles y no tienen

reconocimiento legal ni están fortalecidas.

» Existen intereses de grupo dentro de las Organizaciones especialmente las de

mayor rango.

» Escaso asesoramiento técnico en la elaboración de reglamentos de uso que

permita un manejo autónomo de estos sistemas.


13

» Desconocimiento de la importancia de las obras de arte.

» El riego se maneja según la oferta y no responde a la demanda o a las

necesidades de la planta.

» Organización.

› Existe una incipiente organización de regantes que vienen funcionando

como informales, debido al desconocimiento de la legislación y su

reglamentación. Otro aspecto importante es el desconocimiento de la

operación, mantenimiento, distribución y turnados de agua.

› Falta de coordinación con las Instituciones Estatales y Privadas que trabajan

en el sector.

› La organización para mejorar el riego es deficiente: existen conflictos sobre

el uso y derechos de propiedad del agua y desconocimiento sobre la gestión

del agua de riego.

Este listado de problemas no quiere decir que no existan potencialidades,

especialmente en el aspecto social, entre las que se pueden mencionar se tienen:

√ Tradición en el riego.

√ Capacidad de organización demostrada como es el caso de las comunidades.

√ Recurso humano con habilidades y potencialidades.

Como ejemplo se puede citar lo que se encontró al elaborar los “Planes de Uso y

Gestión de Sistemas de Riego” desarrollados por Cáritas Chuquibambilla y

financiados por MASAL. En estos eventos se identificaron los principales problemas

que los aquejaban y que se pueden clasificar según la fase del Proyecto:

¾ Fase de diseño.

» En el diseño no se considera la participación de los agricultores desde la fase

de planificación.

» Se hace el diseño hidráulico básico y generalmente no se consideran las obras

de arte ni el sistema de distribución.

» En la mayoría de los casos no se realiza el diseño agronómico donde se debe

de considerar la textura y estructura de suelos, necesidades hídricas de los

cultivos, etc. Tampoco se explica la operación del sistema.

» No consideran aspectos como: protección ecológica de manantes y acuíferos

(aspectos ambientales).

» Ausencia de planes de cultivos alternativos basados en una combinación de

ciclos productivos (autoconsumo y mercado).

» No se muestra el análisis comparativo entre las opciones “con” y “sin”

proyecto de riego, lo cual no permite valorar el real impacto del proyecto ni

permite priorizar una adecuada prelación para la ejecución de los mismos.

¾ Fase de ejecución.

» Las falencias anteriores hacen que la ejecución tenga errores de base.

» La falta de supervisión hace que muchas veces no se realice la obra como

señala el expediente técnico.


14

» No se les explica, a los regantes, con claridad el aporte de mano de obra y de

otros insumos en la ejecución de los proyectos, lo cual trae consigo problemas

de participación equitativa y conflictos entre usuarios.

¾ Fase de operación.

» No se considera un plan de capacitación y asistencia técnica basado en

fundamentos agroecológicos por su capacidad de adaptación a las condiciones

sociales y económicas de pequeños productores de ladera.

» Es escasa la capacitación para el mantenimiento del sistema.

» No hay una capacitación en lo que respecta al manejo del agua a nivel de

parcela.

Los factores antes mencionados ocasionan un mal estado de la infraestructura, lo

que trae como consecuencia deficiencias en la operación, problemas de manejo y

un débil mantenimiento. Esos problemas detectados al no ser solucionados traen

como consecuencia el abandono del proyecto por constituirse en una carga

adicional a los problemas comunales ya existentes y no constituyen una solución a

la falta de agua y su reparto equitativo.

En conclusión: la gran mayoría de los diseños de pequeños sistemas de riego en

ladera presentan limitaciones y deficiencias, lo que trae como consecuencia que

gran parte de estos pequeños y medianos sistemas de riego no estén funcionando

adecuadamente y presenten serios problemas de abandono.

MASAL a través de su relación con diversas instituciones, ha constatado estas

dificultades, pero también ha apoyado proyectos para la elaboración de planes de uso

en pequeños sistemas de riego en laderas, como en el caso de CARITAS

Chuquibambilla y CEDES en Apurímac; en el Cusco Asociación KAUSAY y

CCAIJO. A partir de estas experiencias y las limitaciones ya señaladas es que se

plantea la necesidad de elaborar una guía que sea el soporte técnico y

metodológico que permita rediseñar los sistemas de riego desde una percepción

más integral y adecuada a las condiciones de la pequeña agricultura de ladera.

También se puede observar que si bien existen problemas fuertes por solucionar; se

tienen las alternativas para poder mejorar el riego y ampliar el concepto de que el

manejo del agua debe ser de manera integral, atendiendo los aspectos técnicos,

sociales, organizativos, etc.

Dentro de la coyuntura actual, una de las alternativas para mejorar el manejo y la

gestión del agua, es la incorporación de los criterios ya mencionados (sociales,

técnicos, organizativos) y de las técnicas modernas adaptadas a nuestra realidad,

buscando de esta manera el equilibrio entre la agricultura tradicional y las

tecnologías de punta. Pero para esto es necesario conocer al detalle las necesidades

hídricas de los cultivos y respetando las tradiciones de los usuarios, incorporando sus

concepciones y necesidades dentro de un proyecto integral.


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II. CONCEPTOS BÁSICOS

2.1. EELL SSUUEELLOO..

El término “suelo” se usa a menudo de una forma vaga y significa cosas diferentes

según la gente que lo emplea, incluyendo los científicos del suelo. Para los ingenieros

civiles representa la parte no consolidada del material terrestre, para distinguirlo de la

roca.

El físico de suelos lo considera como un medio poroso, apropiado para estudiarlo

matemáticamente, para el químico de suelos, el suelo es como un material pulverulento,

generalmente coloreado, de grano fino o grueso, con un límite superior de 2 mm (tierrra

fina), y que tiene complicadas propiedades físicas y químicas.

El edafólogo considera al suelo como un ente natural que contiene materia viva y un

medio de soporte de las plantas y, principalmente, está interesado en el resultado de la

meteorización bioquímica del material original del suelo: el perfil del suelo con sus

diferentes capas llamadas horizontes.

Para el agrónomo, el suelo es un medio para el crecimiento de las plantas, la producción

de cultivos y está especialmente interesado en las condiciones de la parte superior del

mismo.

2.1.1. Características físicas del suelo.

Se puede considerar al suelo como un medio poroso, es decir, como un sistema

material en el que están presentes componentes sólidos, líquidos y/o gaseosos. El

suelo proporciona a los cultivos nutrientes esenciales para las plantas, además del

agua y del oxígeno necesario para la respiración de las raíces. Si no se mantiene el

suministro de agua y oxígeno, la velocidad de asimilación de nutrientes se reduce.

En algunas bibliografías se les llama fases: sólida, líquida y gaseosa.

• La fase sólida está conformada por partículas minerales y una pequeña proporción

de partículas orgánicas (lo óptimo en un suelo agrícola es que contenga el 5% de materia orgánica - M.O., y 45% de partículas minerales).

• La fase gaseosa es la que está compuesta por los poros o espacios libres llenos de

aire (lo óptimo es que contenga 25%).

• La fase líquida es la que ocupa el agua, el agua ocupa parte del espacio poroso (lo

óptimo es que contenga 25%).

La porción mineral compuesta por partículas sólidas, que se diferencian por el

tamaño de las mismas, existiendo varias clasificaciones texturales, la más usada para

fines agronómicos es la del Departamento de Agricultura de EEUU (USDA). En el

cuadro Nº 01 se dan los lìmites que definen el tipo de partículas.


16

Cuadro Nº 01. Tamaños límites de las partículas del suelo.

SUELO PARTÍCULA DIÁMETRO

(mm)

LÍMITES

(mm)

Arena - Ao 2.00 – 0.05

Muy gruesa 2.00 – 1.00

Gruesa 1.00 – 0.50

Media 0.50 – 0.25

Fina 0.25 – 0.10

Limo – Li

Muy fina

0.050 – 0.002

0.10 – 0.05

Grueso 0.050 – 0.020

Fino

Arcilla - Ar < 0.002

0.020 – 0.002

Fuente: Clasificación del Departamento de Agricultura de EEUU – USDA (1,964).

A. Textura.

Se refiere a la proporción de arena, limo y arcilla que contiene el suelo, según esta

proporción se denomina suelos arenosos, limosos o arcillosos. Cuando un suelo

presenta proporciones equivalentes entre estos tres tipos de partículas se

denomina suelos francos.

Para conocer estos porcentajes, se realiza el análisis granulométrico que da los

porcentajes de arena, limo y arcilla en peso y el tipo de suelo se define según el

triángulo de texturas (USDA, 1964) que viene dividido en 12 áreas, que

corresponden a igual número de clases de textura (ver fig Nº 2).

La textura del suelo define las características hidrodinámicas de los suelos y es

una característica que va fuertemente unida a la posibilidad de laboreo del suelo,

tiene también conexión con su disposición a la erosión, con la velocidad con que

se infiltra el agua en el suelo y sobre la formación de costras y grietas. Cuando

predomina la arena, se presenta un suelo de textura gruesa llamado “arenoso” o

“ligero” y se puede trabajar fácilmente. Cuando es un suelo de textura fina,

predominan los componentes limo y arcilla, el suelo presenta plasticidad y

adherencia, lo cual implica que es probable que sea difícil de trabajar o “pesado”.

Cuanto más pesado sea el suelo, menor será su permeabilidad y mayor su

capacidad de retención de agua.


17

TRIÁNGULO DE TEXTURAS

Figura Nº 2 Gráfico triangular para determinar la clasificación de los suelos según su textura. El triángulo

está dividido en 12 áreas correspondientes a las distintas clases de textura según los procentajes en peso de

arcilla, limo y arena. La dirección de las flechas indica la forma de aplicar los porcentajes respectivos de

arcilla, limo y arena. Así por ejemplo el punto A, que corresponde al área de suelo arcilloso, contiene el 50% de

arcilla, el 30% de limo y el 20% de arena

B. Estructura.

Se llama así a la disposición de las partículas para formar otras unidades de mayor

tamaño o agregados. La estructura de un suelo se puede modificar mas no así la

textura. Los suelos pueden ser laminares, prismáticos, columnares, angulares, sub

angulares o granulares.

La estructura es una importante característica morfológica del suelo. Como tal no

es un factor que influya en el desarrollo de las plantas; sin embargo tiene

influencia sobre casi todos los factores de crecimiento de las plantas tales como

retención de agua, movimiento del agua, aireación del suelo, penetración de

raíces, actividades microbiológicas, resistencia a la erosión, así como también

define la porosidad, la permeabilidad, capacidad de infiltración, etc.

Las sales de sodio deterioran la estructura, disgregando los agregados.


18

C. Densidad aparente. Se llama así al peso en seco por unidad de volumen de suelo

en condiciones naturales o, en otras palabras, a la masa de suelo seco, incluyendo

sus poros, por unidad de volumen habiéndose determinado este último antes del

secado. La densidad aparente viene dada por:

Pss

da = ------------ (01)

Vt

Donde da = Densidad aparente (gr/cm

3)

Pss = Peso de suelo seco a estufa a 105°C (gr)

Vt = Volúmen total (cm3)

En suelos minerales superficiales el valor varía entre 1.2 gr/cm3 para suelos

arcillosos, 1.4 gr/cm3 para suelos arenosos y para horizontes más profundos entre

1.4 - 1.6 gr/cm3.

Cuadro Nº 02: Densidad aparente según Romano y Lauciani (1964)

TEXTURA DENSIDAD APARENTE

(gr/cm3)

Arenoso

Franco arenoso

Franco

Franco limoso

Franco arcilloso

Arcilloso

Terrenos humedos

Fuente: Manual de Riego por gravedad – Walter Olarte 1987

1.65

1.50

1.35

1.30

1.20

1.10

0.90

D. Densidad real. Es la masa por unidad de volumen de las partículas del suelo, sin

incluir sus porors, generalmente se expresa en gramos por cm3

Se refiere a la

densidad de partículas sólidas y viene dado por:

Pss

dr = ------------- (02)

Vs

Donde: dr = Densidad real (gr/cm3)

Pss = Peso de suelo seco a estufa a 105°C (gr)

Vs = Volúmen de suelo, solo la parte sólida (cm3)

En los suelos minerales el valor de la densidad real es en promedio 2.6 gr/cm3,

esto debido a que el 95% de los suelos son silicatos y la densidad real del sílice es

de 2.65 gr/cm3 por lo que este valor se generaliza a todos los suelos.


19

E. Porosidad.

Es el volumen ocupado por los poros y se expresa como el porcentaje del

volumen total de suelo.

Vt - Vs

P = ------------------ (03)

Vt

Para calcular el espacio poroso de los suelos es necesario conocer la densidad real

y la densidad aparente del suelo.

Despejando Vt de (01) y Vs de (02) y reemplazando en (03) tenemos;

Pss/da - Pss/dr Pss(1/da - 1/dr)

P = ----------------------------- = --------------------------- = (1 - da/dr)

Pss/da Pss/da

da

P = 1 - -------- (04)

dr

Ejemplo:

En una muestra de suelo tomada en un cilindro metálico se tienen los siguientes

datos:

• Peso del suelo seco : 95.00 gr

• Volúmen del cilindro : 70.00 cm3

• Densidad real : 2.65 gr/cm3

Calcular la densidad aparente y la porosidad.

Pss 95

da = --------- = -------- = 1.36 gr/cm3

Vt 70

da = 1.36 gr/cm3

da 1.36

Porosidad = 1 - ------- = 1 - --------- = 0.4868 X 100 = 48.68%

dr 2.65

P = 48.68 %

Diferenciando los espacios de aire, que en adelante llamaremos poros, respecto a

la textura del suelo se puede señalar que los poros en los suelos arenosos (Ao) son

de mayor tamaño (macroporos) que en los suelos limosos (Li) y son aún más

pequeños los poros (microporos) que se encuentran en un suelo arcillosos (Ar);

pero si se analiza el volumen que ocupan estos poros se puede ver que en un suelo

arcilloso existe mayor volumen de poros que en un suelo limoso y el suelo limoso

tiene mayor volumen de poros que un suelo arenoso.


20

Para el riego es muy importante poder expresar el volumen de agua del suelo en

forma de altura de lámina de agua, de la siguiente manera:

Suponiendo que se tiene 01 ha y una profundidad de suelo de 0.5 mt, se obtendría

un volumen total de 5,000 m3 y si se conoce que su porosidad es del 48.68%

(ejemplo anterior) se sabría que existen 2,434 m3 ocupados por poros, si éstos

estuvieran saturados de agua se tendría 2,434 m3 de agua.

De manera similar se puede conocer el contenido de agua en el suelo y se puede

medir como se verá mas adelante.

Recordemos una equivalencia útil:

Si se aplica una lámina de 01 mm de agua a una hectárea se tendrá:

0.001 m X 10,000 m2 = 10 m3 de agua.

Por lo que siempre se utiliza el término que 1 mm de lámina de riego es igual a

10 m3/ha e igual a 1 lt/m2 (esta última terminología se utiliza en la medición de

las precipitaciones y en láminas de riego).

1 mm = 1 lt/m2

= 10 m3/ha

2.2. EELL RRIIEEGGOO..

2.2.1. Definición.

El riego es la aplicación artificial del agua al perfil del suelo, en cantidades y

oportunidades adecuadas, para proporcionar condiciones óptimas de humedad para el

normal desarrollo del cultivo y producir cosechas rentables en el menor tiempo

posible con el mínimo de sacrificio humano. Esto depende de la habilidad,

experiencia y destreza del agricultor.

El riego es una ciencia ya que se basa en los principios matemáticos e hidráulicos

tanto para el transporte, como para aplicar en cantidad y oportunidad exacta, además

relaciona conceptos, variables e hipótesis demostrables, sustentados en el

conocimiento científico validado.

El riego es un arte por que valora la habilidad y destreza del usuario.

Los objetivos del riego son:

√ Aplicación de agua en la cantidad suficiente y en el momento oportuno.

√ Mejorar las condiciones ambientales para el desarrollo del vegetal.

√ Disolver nutrientes contenidos en el suelo.

√ Obtener máximas cosechas por m3

de agua utilizada.

√ Obtener máximos rendimientos por hectárea y por tiempo.

√ Movilizar las sales a mayores profundidades no perjudiciales a la planta.


21

Para efectuar un riego adecuado es necesario tener en cuenta las siguientes

precauciones:

√ Evitar la erosión (hídrica) del suelo promoviendo su conservación.

√ Evitar el lavado de nutrientes (naturales o aplicados) del suelo.

√ Evitar la acumulación de sales en el perfil del suelo.

√ Mantener el balance de sales en el perfil del suelo.

2.2.2. Eficiencia de Riego.

Es la cantidad de agua que se utiliza en la evapotranspiración en relación con la

cantidad de agua que se toma de la fuente. Si existiera precipitación hay que

restarle esta. La eficiencia de riego se considera el producto de varias eficiencias

como son:

√ Eficiencia de captación (Ecap)

√ Eficiencia de almacenamiento (Eal).

√ Eficiencia de conducción (Ec).

√ Eficiencia de distribución (Ed).

√ Eficiencia de aplicación (Eap).

Er = Ecap x Eal x Ec x Ed x Eap

A. Eficiencia de captación.- Es la relación entre el caudal de agua captado (Qc) y el

que se ha programado captar (Qpc).

Ecap = (Qc / Qpc) x 100

B. Eficiencia de almacenamiento.- Es la relación que existe entre la cantidad de

agua que sale del reservorio (Asr) o embalse y la cantidad de agua que entra al

mismo (Aer). Esta eficiencia se ve disminuida por las pérdidas por evaporación,

filtración a través de los taludes o por infiltración.

Eal = (Asr / Aer) x 100

C. Eficiencia de conducción.- Es la relación que hay entre la cantidad de agua que

llega al final del sistema de conducción (Afc) y la cantidad de agua que llega al

inicio del sistema de conducción (Aic). Esta eficiencia se ve afectada por la

cantidad de agua que lleva el canal, la pendiente, la rugosidad del canal, el

perímetro mojado, la permeabilidad del material del canal, la elevación del nivel

freático, etc.

Ec = (Afc / Aic) x 100

D. Eficiencia de distribución o de operación. Se considera como la relación que

existe entre la diferencia de la cantidad de agua al inicio del sistema (Aic) y las

pérdidas producidas en las obras de arte, compuertas, tomas laterales o

parcelarias, con la cantidad de agua al inicio del sistema de conducción.

Ed = {(Aic – Sumatoria de pérdida por operación) / Aic} x 100


22

E. Eficiencia de aplicación. Relación que existe entre la cantidad de agua utilizada

para la evapotranspiración (Aevt)y el balance de sales (As) en el área de riego con

la cantidad total de agua utilizada en el riego en esa área (Aa).

Eap = {(Aevt + As) / Aa} x 100

2.3. LOS RECURSOS EN EL DISEÑO DE SISTEMAS DE RIEGO.

El diseño de sistemas de riego debe ser integral y responder a una necesidad o

demanda de una población, esto implica conocer y evaluar cada uno de los

recursos que intervienen en el riego, antes de iniciar un diseño ingenieril, los

recursos que se deben tomar en cuenta son:

» Recurso Humano.

› El tipo de organización o nivel de organización alcanzados y que pueden

ser aprovechados para la futura organización de riego, que deberá de

encargarse de las administración, gestión, operación y mantenimiento del

sistema, respetando los usos y costumbres.

» Recurso Agua.

› Un inventario de fuentes hídricas, se hace indispensable, considerando su

uso actual y su uso potencial. Lo ideal sería contar, además, con un

balance hídrico en el cual se consideren los aspectos climáticos (oferta) y

productivos (demanda). Esto permite conocer cuanto de la demanda se

puede atender en épocas de estiaje, la evolución histórica respecto al

tiempo del recurso y la capacidad de almacenamiento de agua en épocas

de lluvia.

» Recurso Suelo.

› Características topográficas, como conocer las pendientes de los terrenos

que se van a irrigar, área productiva efectiva y potencial.

› Tipo de suelo, conocimiento de sus características físicas como son la

textura, estructura, densidad aparente, densidad real, porosidad. Es

indispensable conocer el potencial de agua en el suelo, la velocidad de

infiltración, los contenidos de humedad en el suelo (capacidad de campo,

punto de marchitamiento permanente, humedad disponible).

› Calidad y capacidad de uso de los suelos.

» Recurso Planta.

› Los cultivos que se producen y el calendario agrícola permitirán conocer

la demanda de agua calendarizada.

» Recurso Atmósfera..

› Las características climáticas como la temperatura y precipitación son

necesarias para poder calcular la evapotranspiración – EVT – tanto

potencial como del cultivo. Además de poder conocer la oferta hídrica de

la cuenca.


23

2.4. MMOOVVIIMMIIEENNTTOO DDEELL AAGGUUAA EENN EELL SSUUEELLOO..

2.4.1. Potencial del agua.

El concepto de potencial del agua en un determinado medio (planta, suelo,

atmósfera) hace referencia a la intensidad de las fuerzas que tienden a retener el agua

en dicho medio, y en consecuencia, a la magnitud del trabajo que es preciso realizar

para extraer el agua de ese medio.

El potencial hídrico se expresa mediante las siguientes unidades:

• Atmósfera, equivalente a 1.033 kg/cm2.

• Bar, equivalente a 0.987 atmósferas y a 105

pascales (Pa)

• Altura en metros de una columna de agua cuya base es de 1 cm2. Una atmósfera

equivale a 10.33 mt de columna de agua.

• pF , que se define como el logaritmo de la altura de columna de agua, expresada

en centímetros.

1 at = 1.033 kg/cm

2 = 10.33 mca

1 bar = 0.987 at = 105

Pa

La circulación del agua tiene lugar desde el medio más húmedo (de mayor

potencial) hacia el medio más seco (de menor potencial), con el fin de establecer

un equilibrio de humedad en ambos medios.

suelo saturado suelo seco

movimiento del agua

mayor potencial menor potencial

2.4.2. Potencial del agua en el suelo.

El potencial del agua en el suelo esta dado por dos componentes principales:

A. Potencial mátrico.- Esta dado por dos fuerzas, que son: la fuerza de cohesión

(atracción que ejercen las moléculas de agua entre sí), y fuerza de adhesión que es

la generada entre las moléculas de agua y las moléculas sólidas.

B. Potencial osmótico.- Originada por la fuerza con que las sales retienen al agua,

esta puede llegar a tener valores muy altos. El movimiento del agua en éste caso

es desde la solución más diluida a la solución más concentrada por medio de una

membrana semipermeable. Este potencial sólo se considera en suelos salinos.

En cualquier suelo al aumentar la humedad disminuye el potencial del agua,

por lo que es absorvida con mayor facilidad por la planta. Se puede diferenciar,

entonces que el agua en el suelo se mueve debido a 03 factores:


24

1. La gravedad, por el propio peso del agua, ésta tiende a caer a las capas

inferiores.

2. La capilaridad, mediante el cual el agua se mueve en todas las direcciones a

través de los poros.

3. La distinta concentración de sales.

2.4.3. Velocidad de infiltración básica- Vi.

La infiltración es el movimiento del agua desde la superficie hacia las capas más

profundas. Este parámetro condiciona el tiempo de riego y en el diseño del sistema.

La velocidad de infiltración reviste capital importancia para el diseño de los sistemas

de riego, ya que al suelo no se le puede aplicar una pluviometría superior a la de la

velocidad de infiltración básica ya que se produciría un encharcamiento.

La velocidad de infiltración depende de:

1. La lámina de agua empleada para el riego.

2. La textura y estructura del suelo.

3. El tiempo de infiltración.

4. El contenido inicial de agua en el suelo.

5. La conductividad hidráulica saturada K.

6. El estado de la superficie del suelo y la presencia de estratos de diferente textura.

7. De la profundidad de la capa freática.

Por lo general para graficar la velocidad de infiltración se utilizan escalas

semilogarítmicas donde en las ordenadas va la velocidad de infiltración y el tiempo

en las abscisas. La curva suele ser una línea recta, que por consiguiente puede ser

representada po la ecuación de Kostiakov.

I = a Tn

(5)

En el caso que las observaciones de la infiltración se refieren a períodos largos, se

obtiene una representación de los datos más adecuada utilizando la ecuación:

I = a Tn

+ b (6)

Donde: I = velocidad de infiltración instantánea, en un tiempo t (cm/hr).

a = es un parámetro que representa la cantidad de infiltración

durante el intervalo inicial.

n = es un parámetro que indica la forma en que la velocidad de

infiltración se reduce conforme pasa el tiempo (negativa).

t = tiempo en minutos

Teniendo en cuenta que “n” es negativa, I y T se mueven en sentido opuesto. Por

consiguiente, la velocidad de infiltración “I” tendra “b” cuando el tiempo aumente.


25

A. La lámina de infiltración acumulada “D”.- El volumen de agua que penetra en

el terreno puede ser representado más adecuadamente por el espesor acumulado

de agua infiltrada, puesto que la velocidad inicial supera en mucho a la final. Esta

cantidad se calcula integrando la ecuación (5) con relación al tiempo.

a

D = ∫ I dT = ∫ a Tn

dT = -------- Tn+1

(07)

n+1

Si hacemos: (a/n+1) = C y (n+1) = m, se tiene:

D = C Tm

(08)

Donde D viene a ser la lámina acumulada.

B. Velocidad de infiltración acumulada – Im -.Es la relación entre la lámina

acumulada y el tiempo acumulado. Se expresa en cm/hr y se determina mediante

la siguiente expresión matemática:

Im = a1 Tb

(09)

Donde : Im = es la infiltración acumulada en cm/hr

: a1 = es la lámina acumulada en cm/hr, cuando el tiempo es un

minuto.

: b = es la pendiente de la recta (negativa).

: T = tiempo en minutos

C. Velocidad de infiltración básica – Ib -. Es la velocidad de infiltración instantánea

cuando la proporción de cambio entre dos valores contínuos es igual o menor del

10%. Su expresión matemática es:

Ib = a Tb

(10)

Donde : Ib = es la infiltración basíca en cm/hr.

: a = es la infiltración instantánea en cm/hr.

: T = es 600b (minutos), es el tiempo teórico en el cual ocurrirá Ib.

: b = es la pendiente de la recta (negativa).

Los valores de velocidad de infiltración básica, que generalmente se manejan en

rangos amplios son:

Velocidad de infiltración lenta = 0.5 a 2 cm/hr

Velocidad de infiltración moderada = 2.1 a 13 cm/hr

Velocidad de infiltración rápida = mayor de 13.1 cm/hr

D. Medición de la velocidad de infiltración.

Método del cilindro infiltrómetro.


26

Este método, recomendado para diseños de riego por aspersión y goteo, consiste

en verter el agua en un recipiente cilíndrico colocado sobre el terreno y medir en

tiempos sucesivos la disminución de la altura del agua vertida en el cilindro. El

movimiento del agua en el suelo es vertical y horizontal, pero lo que interesa

medir es el movimiento vertical, para evitar este error se coloca otro cilindro

concéntrico de mayor diámetro y se vierte agua entre los dos cilindros; de esta

manera se evita la infiltración lateral.

Figura Nº 3

30 cm

Cilindros concéntricos

Suelo

60 cm

30 cm

15 cm

Las recomendaciones bibliográficas

1 señalan que el cilindro central es de acero,

debe tener un diámetro de al menos, 30 cm. y una longitud superior a los 30 cm.

Es recomendable que el acero tenga un espesor de 5 mm y vaya provisto de un

borde con filo, con el fin de clavarlo con facilidad en el terreno sin deteriorar la

estructura del suelo. El cilindro periférico tendrá una longitud de 20-25 cm y un

diámetro de, al menos, 30 cm mayor que el del cilindro interior.

De una manera práctica se puede, como anillo exterior, los cilindros de

combustible de 55 galones comunmente utilizados, sin tapa, y cortados según las

especificaciones señaladas en el párrafo anterior (el diámetro de estos cilindros es

de 60 cm) y como anillo interior se puede hacer uso de un valde de plástico de 12

litros sin fondo. Con estos dos implementos se puede hacer la prueba de

infiltración con resultados muy cercanos a la realidad. La lectura de la altura del

agua se hace mediante una regla graduada.

A continuación se presentan algunos valores de la velocidad de infiltración básica

en mm/hr según la textura.

Cuadro Nº 03: Velocidad de Infiltración básica de los suelos según su textura.

TEXTURA Velocidad de Infiltración básica

mm/hr

Arcilloso 3.8

1 En este texto se recomiendan las medidas que aparecen en Técnicas de Riego, Fuentes Yagüe José Luis,

Ministerio de Agricultura Pesca y Alientación. Edita I.R.Y.D.A. 1992. Otra bibliografía como la de Israelsen

y Hansen señalan “los cilindros deben tener por lo menos 23 cm de diámetro …”


27

Franco arcilloso 6.4

Franco limoso 7.6

Limoso 8.0

Franco 8.9

Limo arenoso 10.0

Arenoso limoso 15.0

Franco arenoso 16.0

Arenoso 19.0

Arenoso grueso 50.0

Fuente: V. Conesa, basado en la Publicación 24 FAO

El proceso de medición es de la siguiente forma:

⇒ Se coloca el cilindro de menor diámetro en el lugar elegido y se introduce en el

suelo mediante golpes de martillo hasta que haya penetrado 15 - 20 cm. Se

procurará en todo momento que el cilindro no quede inclinado, con el fin de

evitar que se alteren las condiciones de la superficie del suelo.

⇒ El cilindro de mayor diámetro se coloca concéntrico con el anterior y se introduce a menor profundidad que este último.

⇒ Se llena de agua el espacio comprendido entre ambos cilindros hasta una altura de 5-10 cm y se mantiene constante esa altura de agua durante todo el proceso.

⇒ Inmediatamente después se llena de agua el cilindro interior hasta una altura de 15-20 cm. Rápidamente se marca este nivel, que ha de servir de referencia a las

lecturas posteriores, y se anota el momento de la operación.

⇒ Se realizan mediciones de la altura de agua del cilindro interior a intervalos periódicos de 2 a 5 minutos, anotando los valores observados. Si se quiere

tener una información más completa, se pueden hacer mediciones a los 5,10,

20, 30, 45, 60, 90 y 120 minutos y luego, cada hora, hasta completar un tiempo

de 3-4 horas o en todo caso, hasta llegar a la permeabilidad estabilizada, que se

alcanzaría antes en suelos arenosos que en los arcillosos.

Nota: Cuando el agua baja hasta una altura de unos 6 cm se agrega agua al

cilindro central hasta el nivel inicial.

Con los datos obtenidos se calcula la cantidad de agua infiltrada durante un

determinado tiempo y se elaboran los gráficos correspondientes.

Método del surco infiltrómetro.

Existen otros métodos como el del surco infiltrómetro, recomendado para el

diseño de riego por surcos, donde se miden los caudales de entrada y de salida,

colocando dos medidores a lo largo de un surco, se hacen las mediciones a

diversos intervalos de tiempo y por un lapso de al menos 2 hr, hasta que el caudal

de salida se haga constante, luego se aplica la fórmula:

Q1 – Q2

I = -------------------- x 10 x 3600 (11)

b x L

Donde: I = Velocidad de infiltración en cm/hr.


28

Q1 = Caudal de entrada al surco en lt/sg.

Q2 = Caudal de salida, en lt/sg.

L = Longitud que separa los dos medidores, en dm.

b = Espaciamiento entre surcos, en dm.

Como ejemplo se presenta el análisis de datos de campo de velocidad de

infiltración, método de cilindros infiltrómetros, que se ejecutó en la comunidad de

Tual, sub cuenca del Río Mashcón en Cajamarca; durante la ejecución de la tesis

de grado del autor.

Foto Nº 1: aforadores ubicados en los surcos. Cusco


29

Cuadro Nº 04: Datos de campo de Velocidad de Infiltración - Tual TIEMPO

(hr)

T. Parcial

(min) T. Acumul.

(min)

Lectura

(cm)

Diferencia

(cm) Lam. Acum.

(cm)

Velocidad

(cm/hr)

a b c = X* d e f = Y* g = e x 60 / b

11:00 0 0 18.0 0.0 0.0

11:01 1 1 18.5 0.5 0.5 30.0

11:03 2 3 19.7 1.2 1.7 36.0

11:05 2 5 20.7 1.0 2.7 30.0

11:07 2 7 21.6 0.9 3.6 27.0

11:09 2 9 22.5 0.9 4.5 27.0

11:11 2 11 23.3 0.8 5.3 24.0

11:13 2 13 24.0 0.7 6.0 21.0

11:15 2 15 24.8 0.8 6.8 24.0

11:20 5 20 26.6 1.8 8.6 21.6

11:23 3 23 22.3 8.6

11:25 2 25 23.0 0.7 9.3 21.0

11:27 2 27 23.8 0.8 10.1 24.0

11:30 3 30 24.9 1.1 11.2 22.0

11:35 5 35 26.8 1.9 13.1 22.8

11:40 5 40 28.3 1.5 14.6 18.0

11:45 5 45 30.3 2.0 16.6 24.0

11:46 1 46 25.5 16.6

11:48 2 48 26.3 0.8 17.4 24.0

11:50 2 50 27.0 0.7 18.1 21.0

11.55 5 55 28.5 1.5 19.6 18.0

11:56 1 56 19.2 19.6

12:01 5 61 21.8 2.6 22.2 31.2

12:05 4 65 23.5 1.7 23.9 25.5

12:10 5 70 25.8 2.3 26.2 27.6

12:20 10 80 29.2 3.4 29.6 20.4

12.22 2 82 22.1 29.6

12:25 3 85 23.5 1.4 31.0 28.0

12:30 5 90 25.7 2.2 33.2 26.4

12.31 1 91 16.5 33.2

12:35 4 95 18.4 1.9 35.1 28.5

12:40 5 100 20.6 2.2 37.3 26.4

12:45 5 105 22.9 2.3 39.6 27.6

12:50 5 110 25.2 2.3 41.9 27.6

12.55 5 115 27.1 1.9 43.8 22.8

13:00 5 120 29.8 2.7 46.5 32.4

13:01 1 121 25.0 46.5

13:05 4 125 26.2 1.2 47.7 18.0

13:10 5 130 27.7 1.5 49.2 18.0

* Para la regresión estas columnas asumen los valores de X y Y respectivamente

Prueba de regresión de potencias para la lámina acumulada (Y) y el tiempo

acumulado (X) y el cálculo de la velocidad de infiltración - Tual

La fórmula linearizada de una ecuación como la de Kostiakov (8) es:

ln Y = ln A + B ln X (12)

La regresión se hace para ver la correlación que existen entre los valores y

permite calcular la pendiente m de la curva y el coeficiente C.

Fórmula de la lámina acumulada es: D = CTm

Los resultados obtenidos con la regresión de potencias son:


30

r = 1.00 C = 0.57 m = 0.90 D = 0.57 T0.90

n = 32 sum X = 113.80 sum X

2 = 450.63 sum XY= 342.49

sum Y = 84.73 sum Y2

= 261.48

Derivando se obtiene la velocidad de infiltración instantánea

dD

I = -------- I = 0.51 T -0.10

x (60) = I = 30.60 T -0.10

dT

Se multiplica por 60 para convertir a cm/hr

Para calcular la velocidad acumulada: Im = a1 T

b se calcula a1 (lámina

acumulada cuando el tiempo es un minuto), reemplazando “1” en D = 0.57 x T0.9

y multiplicando por 60 para convertir a cm/hr se tiene que a1 = 34.19 por lo tanto:

Im = 34.19 T-0.1

. Resumiendo las fórmulas así obtenidas se tiene que:

D = 0.57 T0.90

I = 30.60 T-0.10

Im = 34.19 T-0.10

Con estas fórmulas y tomando el tiempo acumulado del cuadro Nº 04 se tabulan

los datos de D, I, Im, que se muestran en el cuadro Nº 05. Con estos datos se

confeccionan las “curvas de infiltración” (figura Nº 04). Estas “curvas de

infiltración” permiten ver el comportamiento del agua en un determinado suelo

respecto al tempo. Se puede observar la lámina acumulada “D” en un tiempo “T”

a una velocidad de infiltración media “Im” o a la velocidad instantánea “I”.

Además permiten inferir la velocidad de infiltración básica (cuando la velocidad

tiende a ser constante).

E. Velocidad de infiltracion básica (Ib).- Es la velocidad de infiltración instantánea

cuando la proporción de cambio entre dos valores contínuos es igual o menor del

10%. Su expresión matemática es:

Ib = a Tb

(13)

Donde: Ib = es infiltración básica en cm/hr

a = es infiltración instantánea en cm/hr

T = es 600b (minutos), es el tiempo teórico en el cual ocurrirá la Ib.

b = pendiente de la recta.

La formula que se emplea es la de velocidad de infiltración instantánea, en un

tiempo T que es T = 600b, donde “b” es la pendiente de la recta, en este caso es:

“-0.1”, reemplazando se tiene: T = 600 x (0.1) = 60 minutos que sería el tiempo

teórico en que ocurriría la Ib

Reemplazando en la fórmula de velocidad de infiltración instantánea se tiene:

Ib = 20.32 cm/hr

La Velocidad de infiltración básica de este ejemplo es de 20.32 cm/hr la cual es

una velocidad rápida según el cuadro Nº 03.


31

Cuadro Nº 05: Datos tabulados de D, I, Im de Tual

D = 0.57 T0.90

* I = 30.60 T-0.10

* Im = 34.19 T-0.10

*

TIEMPO

ACUMULADO (T)

LÁMINA

ACUMUL. (D)

VELOCIDAD

INFILTRACIÓN (I)

VELOCIDAD

MEDIA (Mi)

1 0.57 30.6 34.19

3 1.53 27.42 30.63

5 2.43 26.05 29.11

7 3.28 25.19 28.14

9 4.12 24.56 27.45

11 4.93 24.08 26.90

13 5.73 23.68 26.45

15 6.52 23.34 26.08

20 8.45 22.68 25.34

23

25 10.33 22.18 24.78

27 11.07 22.01 24.59

30 12.17 21.78 24.33

35 13.98 21.44 23.96

40 15.77 21.16 23.64

45 17.53 20.91 23.37

46

48 18.58 20.78 23.22

50 19.27 20.69 23.12

55 21.00 20.50 22.90

56

61 23.05 20.29 22.67

65 24.41 20.16 22.52

70 26.09 20.01 22.36

80 29.42 19.74 22.06

82

85 31.07 19.62 21.93

90 32.71 19.51 21.80

91

95 34.34 19.41 21.68

100 35.96 19.31 21.57

105 37.58 19.21 21.47

110 39.19 19.12 21.37

115 40.79 19.04 21.27

120 42.38 18.96 21.18

121

125 43.96 18.88 21.10

130 45.54 18.81 21.01


32

Figura Nº 04: Curvas de inflitración TUAL


33

De acuerdo al manual de clasificación de suelos según la velocidad de infiltración

con fines de riego del Boreau of Reclamation del Departamento de Agricultura de

los Estados Unidos, los rangos empleados son expresados en la cuadro N° 06

Cuadro N° 06: Clasificación de la infiltración según el USDA de los EE.UU.

CLASE INFILTRACIÓN BÁSICA

(cm/hr)

• Infiltración lenta menor a 0.5

• Infiltración moderadamente lenta 0.5 - 2.0

• Infiltración moderada 2.1 - 6.0

• Infiltración moderadamente rápida 6.1 - 13.0

• Infiltración rápida 13.1 - 25.0

• Infiltración muy rápida mayor a 25.0

Fuente: ILRI (1977)

2.4.4. Contenido de humedad del suelo.

El contenido de humedad del suelo se puede expresar de la siguiente manera:

A. Humedad gravimétrica. Se expresa en porcentaje de peso con relación al peso de

suelo seco.

Donde:

Pa

Hg = -------------- x 100 (14)

Pss

: Hg = Humedad gravimétrica, expresada en porcentaje

: Pa = Peso del agua

: Pss = Peso de suelo seco a estufa a 105°C

Ejemplo: Una muestra de suelo pesa 80 gr y después de secado a la estufa pesa 50

gr. Expresar la humedad en porcentaje de suelo seco.

Peso del suelo húmedo 80 gr.

Peso del suelo seco 70 gr.

-------------

Peso del agua 10 gr.

Hg = Pa / Pss = 10/70 x 100 = 14.29 %

B. Humedad volumétrica, es la expresión del contenido de agua en volúmen

respecto al volúmen total de suelo.

Va

Hv = --------------- x 100 (15)

Vs

Donde: Hv = Humedad volumétrica expresada en porcentaje

Va = Volúmen de agua

Vs = Volúmen total de suelo.


34

Ejemplo: Calcular la humedad volumétrica de una muestra de suelo que tiene un

volumen total de 800 cm3 y un peso de 1,500 gr. El suelo seco pesa 1,300 gr.

Peso del suelo húmedo = 1,500 gr

Peso de suelo seco = 1,300 gr

---------------

Peso del agua = volúmen agua = 200 gr.

Esta igualdad se da debido a que el valor de la densidad del agua es de 1,000

kg/m3, suponiéndose algunas constantes.

Va 200

Hv = ----------- = ------------- = 0.25 = 25 %

Vs 800

Con este resultado es posible calcular la cantidad de agua que contiene un suelo si

se toma en cuenta el área y la profundidad de suelo que se quiere humedecer con

la equivalencia señalada anteriormente: 1mm de agua = 1 lt/m2 = 10 m3/ha.

2.4.5. Relaciones y constantes de humedad del suelo.

Como se mencionó antes, el agua ocupa los espacios libres que tiene el suelo (poros),

este contenido varía de acuerdo a diferentes factores, pero se puede señalar que

existen algunos parámetros que permitirán comprender más este aspecto:

A. Saturación.

Se dice que un suelo está en estado de saturación cuando el agua a ocupado todos

los espacios libres o poros, no existiendo aire en el suelo. Cuando se llega a este

estado se dice que el suelo está a 100% de contenido de humedad, se presenta en

un suelo agrícola después de un riego pesado como el riego de machaco. Luego el

suelo se va drenando por gravedad ayudado por la percolación, ya que

practicamente el potencial del agua en el suelo llega a 0 atmósferas; a esta agua se

le llama agua gravitacional o agua libre.

B. Capacidad de Campo - CC -.

Cuando el suelo deja de perder agua por gravedad, se dice que el suelo está a

capacidad de campo. La capacidad de campo CC, viene a ser la máxima cantidad

de agua que el suelo puede retener, este límite generalmente se llega cuando el

potencial de retención de agua por el suelo alcanza las 0.3 atmósferas en suelos

francos, 0.5 en suelos arcillosos y 0.1 atmósferas en suelos arenosos. En este

momento el agua ocupa los poros pequeños y los poros grandes son ocupados por

aire.

La cantidad de agua que puede retener un suelo a la capacidad de campo depende

más de los microporos, por cuyo motivo depende más de la textura que de la

estructura. Este es el punto más favorable para el crecimiento de las plantas y a


35

donde debe llegarse con el riego.

C. Punto de Marchitamiento Permanante - PMP - .

A partir de la CC el agua se va perdiendo por evapotranspiración o consumo del

agua por la planta y de no reponerse, el potencial hídrico va aumentando en la

zona radicular hasta llegar el momento que la raiz no tiene la fuerza suficiente

para extraer el agua que tiene el suelo, este límite generalmente se alcanza a las 15

atmósferas y es en este momento que la planta se comienza a marchitar de manera

irreversible. En suelos arenosos puede llegar a 20 atmósferas y en arcillosos se

puede alcanzar este límite a las 10 atmósferas.

D. Humedad disponible - HD -.

La humedad disponible es el agua que se encuentra entre la capacidad de campo y

el punto de marchitez permanente.

Para poder entender mejor este concepto, pensemos en una esponja, al sumergirla

en un depósito de agua esta se satura, al sacarla el agua cae hasta llegar un

momento en que deja de gotear, en este momento podríamos compararla con un

suelo a capacidad de campo.

Si comenzamos a aplastarla, comenzará a caer agua nuevamente, la fuerza que

hacemos sería el esfuerzo que hace la planta para tomar el agua del suelo. Si

continuamos exprimiendo la esponja, llegará un momento en que deja de caer el

agua pero la esponja seguirá humeda., en este punto podemos compararla con un

suelo en el punto de marchitez permanente. La cantidad de agua desde CC hasta

PMP se define como humedad disponible.

A continuación se muestra, en el cuadro Nº 07, valores que pueden servir de

referencia para conocer la CC y el PMP según la textura.

Cuadro Nº 07 Retención del agua según diferentes texturas del suelo

TEXTURA CC (%) PMP (%) AGUA DISPONIBLE %

Arcilloso 48 19 29

Arcillo – limoso 45 18 27

Franco – arcilloso 41 17 24

Franco - limoso 38 16 22

Limoso 36 15 21

Franco 31 13 18

Limo – arenoso 27 11 16

Arenoso – limoso 18 8 10

Franco – arenoso 16 7 9

Arenoso – franco 14 6 8

Arenoso 12 5 7

Fuente: FAO Publicación 24


36

Factores que afectan la humedad disponible.

1. Los coeficientes hídricos CC – PMP.

2. Contenidos de sales en el suelo; para que la planta consuma el agua tiene que

vencer 02 presiones, la presión osmótica PO, dada por las sales y la presión

mátrica PM, dada por el suelo. En suelos salinos la PO cambia aumentando de

valor, cambiando también la CC y el PMP.

3. Espesor del suelo y su estratificación; los valores de la CC, PMP, HD son

diferentes en cada estrato, la lámina a calcular y la lámina disponible hay que

calcularlas por separado para cada estrato.

4. La materia orgánica, esta tiene una elevada porosidad que le permite retener

una considerable cantidad de agua.

5. La profundidad de raíces

Ejemplo: Calcular el volumen de agua disponible en una hectárea de suelo de

textura franco-arcillosa y a una profundidad de suelo de 0.5 mt:

9 Dap según textura = 1.20 tm/m3

9 Profundidad de suelo = 0.50 m

9 Humedad a CC = 41.0 % de suelo seco (según cuadro Nº 07)

9 Humedad en PMP = 17.0 % de suelo seco (según cuadro Nº 07).

Peso de 01 ha de suelo, se tiene que da = Pss/Vt

Pss = da x Vt = (1,200 kg/m3) x (10,000 m

2 x 0.5m)

Pss = 6´000,000 kg = 6,000 TM

Agua disponible = CC - PMP = 41.0 – 17.0 = 27.0 % de suelo seco

Volumen de agua disponible = 6,000 X 0.27 = 1,620.0 m3

1,620 m3

Expresado en mm sería = ---------------------- = 0.162 m = 162 mm

10,000 m2

E. Cálculo de la capacidad de campo - CC - y punto de marchitamiento – PMP.

1. Método gravimétrico.

Se extraen las muestras de las calicatas y se somete a succiones (presiones

negativas) con diferentes presiones negativas que van de 0 - 15 atmósferas;

para cada caso se determina su contenido de humedad y con estos datos se

grafica.

En el plano de coordenadas, se coloca en el eje de las “Y” el pF (se define

como el logaritmo de la altura de columna de agua, expresada en cm.), y en el

eje de las “X” el contenido de humedad; y se puede ubicar la CC con un valor

de pF = 2.5 y el PMP con un valor de pF = 4.2.


37

Estos valores se pueden medir en laboratorio, pero existe un método empírico

que permite medir la CC y el PMP en base a la composición de la textural con

resultados satisfactorios para fines prácticos:

2. Métodos empíricos.

Fuentes Yagüe, José Luis en la publicación del I.R.Y.D.A. del Ministerio de

Agricultura, Pesca y Alimentación de Epaña “Técnicas de Riego” señala los

siguientes métodos empíricos para CC y PMP.

La Capacidad de Campo viene dada por:

Donde: CC = 0.48 Ar + 0.162 Li + 0.023 Ao + 2.62 (16)

CC = humedad a CC expresada en % de Pss

Ar = contenido de arcilla, expresada en % Pss

Li = contenido de limo, expresado en % Pss

Ao = contenido de arena, expresada en % Pss

El Punto de Marchitamiento Permanente viene dado por:

PMP = 0.302 Ar + 0.102 Li + 0.0147 Ao (17)

Donde: PMP = humedad de PMP expresado en % de Pss

Ar, Li, Ao tienen el mismo significado que en la fórmula (16).

Ejemplo: Calcular la humedad a CC y en el PMP de un suelo cuyos

coeficientes texturales son:: 35% de arcilla, 20 % de limo y 45 % de arena,

expresado en porcentaje de Pss.

CC = 0.48 x 35 + 0.162 x 20 + 0.023 x 45 + 2.62 = 23.69 %

PMP = 0.302 x 35 + 0.102 x 20 + 0.0147 x 45 = 13.27 %

3. Otros métodos.

3.1. Del Girasol.- Existen otros métodos de laboratorio como el del girasol para

el cálculo el PMP, o el saturar un suelo e ir midiendo su humedad a los 2 o 3

días luego de cubrirlo con un plástico para evitar la evaporación para el caso

de la CC.

3.2. Tensiómetros.- Otro de los métodos para medir la humedad del suelo, es

por medio de equipos como son los tensiómetros que tienen un rango de 0 a

1 bar o atmósferas, como se puede ver solo se pueden utilizar para medir en

el momento que el suelo alcanza la CC. Estos vienen graduados en escalas

de 0 a 100 centibares. Estos instrumentos deben ser calibrados antes de

utilizarce.

Los rangos que se definen son:


38

• De 0 a 10 centibares, indican suelo saturado.

• De 10 a 20 centibares, el suelo está a capacidad de campo.

• De 30 a 60 centibares, intervalo para iniciar el riego.

• Más de 70 centibares, en la mayoría de los suelos y cultivos una lectura

superior a 70 centibares indica que las plantas no disponen de todo el

agua necesaria para un crecimiento máximo.

3.3. Medidores de Resistencia Eléctrica.- Estos aparatos constan de dos bloques

porosos que se entierran en el suelo provisto de una resistencia eléctrica.

Debido a que el agua conduce muy bien la electricidad, el paso de la

corriente eléctrica será más rápido cuanto mayor sea el contenido de agua.

Midiendo esta velocidad se puede saber el contenido hídrico del suelo.

Estos instrumentos deben de ser calibrados antes de utilizarce.

3.4. Sonda de Neutrones.- La sonda de neutrones se introduce en el suelo a la

profundidad deseada, leyéndose el porcentaje de humedad en una tabla de

conversión. El método es muy rápido pero el aparato es caro y puede haber

peligro de radiación.

Este aparato contiene material radiactivo que emite neutrones de

movimiento rápido, los cuales chocan con los núcleos de hidrógeno y

desvían su trayectoria. Algunos de los neutrones desviados alcanzan a un

detector situado en la misma sonda. La probabilidad de que los neutrones

desviados alcancen la sonda es proporcional a la cantidad de hidrógeno

presente en el suelo. Dado que el agua es la principal fuente de hidrógeno en

el suelo, se puede tomar como medida de la humedad del suelo la frecuencia

con que los neutrones alcanzan al receptor.


Cuadro Nº 08: PLANILLA AGROCLIMATOLÓGICA

Período : Temperatura: 1997 Humedad relativa: 1965 – 1996 Precipitación: 1931 – 1990 Evaporación: 1965 – 1986

: Heliofonía: 1965 - 1993

Estación : GRANJA K’AYRA LATITUD : 13º34’ Departamento : CUSCO

Código : 1E+05 LONGITUD : 71º54’ Provincia : CUSCO

Tipo : CLIMATOLÓGICA PRINCIPAL ALTITUD : 3,219 m.s.n.m. Distrito : SAN JERÓNIMO

MES Temperatura aire Humedad del aire Precipitac. Evaporación Heliofonía Heliofonía

Extremas Med Med Humedad realtiva (%) (mm) (mm) media hr

Max. ºC Min. ºC Arit. ºC Arit. ºF Min Max Med arit. Piché hr/mes

ENE 19.3 8.1 13.7 56.7 63 86 72 140.4 62.1 124.1 4.00

FEB 19.7 7.2 13.5 56.2 64 88 72 111.1 55.0 122.5 4.38

MAR 19.7 7.2 13.5 56.2 61 89 73 94.9 61.1 148.1 4.78

ABR 20.7 5.5 13.1 55.6 58 86 71 40.0 65.3 184.3 6.14

MAY 20.3 3.7 12.0 53.6 50 83 65 7.2 81.7 234.2 7.55

JUN 20.4 1.5 11.0 51.7 40 83 62 4.2 88.8 235.2 7.84

JUL 21.1 -1.3 9.9 49.8 48 82 60 3.1 97.9 247.9 8.00

AGO 18.5 3.8 11.2 52.1 44 83 57 5.5 100.5 236.1 7.62

SET 18.5 3.8 11.2 52.1 44 81 58 22.6 90.1 199.0 6.63

OCT 22.4 7.8 15.1 59.2 40 80 59 49.2 95.0 198.2 6.39

NOV 21.8 8.2 15.0 59.0 47 81 61 66.4 83.9 165.0 5.50

DIC 22.3 8.8 15.6 60.0 54 86 65 100.1 74.2 144.0 4.65

TOTAL 244.7 64.3 154.5 662.1 613 1,008 775 644.7 955.6 2,238.6 73.48

PROMEDIO 20.4 5.4 12.9 55.2 51.1 84.0 64.6 79.6 6.12

PERÍODO

DE AÑOS

1,997 1,997

1,997

1,997

1965

1996

1965

1996

1965

1996

1931

1990

1965

1986

1965

1993

1965

1993

FUENTE DE INFORMACIÓN: SENAMHI

Para efectos de una mejor comprensió y poder presentar ejemplos reales en la aplicación de las diferentes metodologías se presenta el cuadro Nº

08, que son datos de la estación meteorológica de Granja K’Ayra ubicada en el distrito de San Jerónimo en la provincia y departamento del

Cusco.

Estos datos se utilizarán en todos los ejemplos que se citen.

39


40

2.5. EEVVAAPPOOTTRRAANNSSPPIIRRAACCIIÓÓNN..

A la evapotranspiración también se le conoce como el uso consuntivo del agua y es

la cantidad de agua transpirada por el cultivo y evaporada desde la superficie del

suelo. Existen dos tipos de evapotranspiraciones – EVT.

A. Evapotranspiración potencial o máxima, EVTo

Es la cantidad de agua consumida durante un intervalo de tiempo, en un suelo

cubierto de una vegetación homogénea, densa, en plena actividad vegetativa y con

un buen suministro de agua.

B. Evapotranspiración real EVTr

Es la cantidad de agua realmente consumida por un determinado cultivo durante

el período de tiempo considerado.

El rendimiento del cultivo es máximo cuando la transpiración es máxima y esto

ocurre en las mejores condiciones posibles; esto ocurre cuando la

evapotranspiración real coincide con la evapotranspiración potencial. La

evapotranspiración y la transpiración se ven favorecidas cuando el aire está

caliente, seco o muy movido (viento).

La EVT depende de:

• Disponibilidad de agua en el suelo.

• Capacidad de absorción de las plantas.

• Capacidad para transpirar esa agua contenida en el suelo.

• Suelo

◊ Capacidad de rentención.

◊ Capacidad de calentamiento.

◊ Exposición a los rayos solares.

• Naturaleza de la vegetación.

• Condiciones meteorológicas que favorecen o atenúan la evaporación como:

◊ La radiación solar

◊ Vientos

◊ Humedad atmosférica, etc.

2.5.1. Cálculo de las necesidades de agua de los cultivos.

La determinación de las necesidades de agua de un cultivo puede hacerse por

diversos métodos.

A. Método directo.

El Lisímetro.- Recipiente de gran tamaño lleno de tierra en donde se siembra la

planta objeto de estudio y se cultiva de la forma mas uniforme posible a como se

efectúa el cultivo en el campo. Se coloca a la intemperie, sobre una superficie en

la que pueda recogerse el agua que escurra. Periódicamente se pesa el recipiente

lo que permite conocer el agua perdida por evapotranspiración durante el período

que se considere. Este método es costoso y demanda de mucho trabajo, por lo que


41

sólo se realiza en trabajos de investigación.

B. Métodos empíricos.- Evalúan la evapotranspiración a partir de datos climáticos y

de otra clase. Entre ellos destacan los cuatro métodos expuestos por Doorembos y

Pruitt en la publicación de FAO "Las Necesidades de Agua de los Cultivos":

1) Método de Blaney-Criddle.

2) De la radiación.

3) De Penman.

4) De la cubeta evaporimétrica.

5) Métdos de Christiansen.

6) Método de Hargreaves

Según estos métodos, para calcular la evapotranspiración de un cultivo cualquiera

se valora antes la evapotranspiración de un cultivo de referencia, relacionándose

ambos mediante un coeficiente obtenido experimentalmente.

Donde:

ET (cultivo) = ETo x Kc (18)

ETc = Evapotranspiración de un cultivo determinado, expresado en mm por día.

ETo = Evapotranspiración del cultivo de referencia, expresado en mm por día.

Kc = Coeficiente de cultivo, variable con el propio cultivo y con su período

vegetativo, variedad, época de siembra y cosecha.

ETo.- Se define como la tasa de evapotranspiración de un cultivo extenso y

uniforme de gramíneas, de 8 a 15 cm. de altura, en crecimiento activo, que

sombrea totalmente el suelo y no está escaso de agua.

La ET (cultivo) ETc.- Es la evapotranspiración de un cultivo determinado en un

suelo fértil, sin enfermedades y con suficiente cantidad de agua para dar una

plena producción.

El cálculo de ETo se hace en la misma zona de riego (método de la cubeta

evaporímetrica) o mediante fórmulas que relacionan ciertos datos climáticos

(métodos de Hargreaves, Blaney-Criddle, de la radiación y de Penman).

Los métodos de Hargreaves, de Blaney-Criddle, de la Radiación y de Penman se

utilizan, generalmente, como métodos de predicción, mientras que el método de la

cubeta evaporimétrica mide la evaporación real ocurrida en dicha cubeta (que se

relaciona con la evapotranspiración real), aunque también se puede utilizar como

método de predicción, este último método es la menos precisa.

En el anexo 01 se desarrollan ejemplos empleando los métodos de Blaney –

Criddle, el de la Radiación, Penman y el de la cubeta evaporimétrica.

Para efectos prácticos desarrollaremos el método de Hargreaves que se basa en

registros de radiación media mensual en cal/cm2/día. Pero en tanto es muy

restringida la posibilidad de encontrar información de esta naturaleza, la ecuación

de Hargreaves debe emplearse solo en los lugares donde no exista información de


42

radiación directamente medida pero que pueda ser calculada a partir de los

registros de horas de sol y ajustadas por altura, tal como veremos.

2.5.2. Método de Hargreaves.

Para hacer más aplicable y sencillo el desarrollo metodologógico de Christiansen,

para anular el proceso convectivo de la altura y por lo tanto el incremento de la ETo,

el procedimiento original ha sido modificado por el autor Hargreaves, en 1,975 a la

siguiente relación:

Donde: ETo = 0.0075 x Rs x ºF x FA (19)

: ETo = Evapotranspiración potencial mensual (mm).

: 0.0075 = Constante de interrelación entre ETo y radiación.

: Rs = Radiación solar (llamada también radiación incidente) que llega a la

superficie de la tierra, expresada en equivalente de evaporización

(mm/mes).

: ºF = Temperatura media mensual (ºF).

: FA = Factor de altura.

Para el cálculo tomaremos los datos de la estación Granja K’ayra que se presentan en

el Cuadro Nº 08.

a. Temperatura Media Mensual (ºC y ºF).- En el cuadro Nº 8 se encuentran los

datos de temperatura en grados Centígrados y Farenheit. Para transformar grados

centígrados a Farenheit se utiliza la relación:

ºF = 9/5 (ºC) + 32 (20)

Para el mes de junio se tiene = 51.7 ºF

b. Número de horas promedio de sol mensual – SM – y Número promedio de

horas reales diarias de insolación - n -.- Los valores de de “SM” y “n” se

obtienen mediante el heliógrafo situado en la zona de estudio. En el cuadro Nº 8

se tienen estos datos de heliofonía, tanto de “n” como de “SM”.

Ejemplo: en el mes de junio se tiene: SM = 235.2 hr y n = 7.84 hr

c. Número de horas máximas posibles (N) de insolación fuerte.- Referido al

número de horas de insolación fuerte que recepcionaría un punto de la superficie

terrestre, de no mediar la nubosidad. Estos valores varían de acuerdo a la latitud

del lugar y la época del año. Estos valores están pre establecidos, en el cuadro Nº

9 se indican los valores de N correspondientes a distintos meses y latitudes.

Por ejemplo si se quiere encontrar el valor de la duración máxima diaria media de

las horas de fuerte insolación “N” en el mes de junio para una latitud como la de

la estación Granja K’ayra (13º34’ latitud sur) se tendrá que interpolar:

Latitud Sur Junio

10º -------------------- 11.5


43

15º -------------------- 11.2

Para 13º34’ le corresponde un N = 11.286

Cuadro Nº 9: Duración máx diaria media de las horas de fuerte insolación N en diferentes meses y latitudes.

Latit. Norte Ene. Feb Mar. Abr May. Jun. Jul. Ago. Set. Oct. Nov. Dic.

Latitud Sur Jul. Ago. Set. Oct. Nov. Dic. Ene. Feb Mar. Abr May. Jun.

50º 8.5 10.1 11.8 13.8 15.4 16.3 15.9 14.5 12.7 10.8 9.1 8.1

48º 8.8 10.2 11.8 13.6 15.2 16.0 15.6 14.3 12.6 10.9 9.3 8.3

46º 9.1 10.4 11.9 13.5 14.9 15.7 15.4 14.2 12.6 10.9 9.5 8.7

44º 9.3 10.5 11.9 13.4 14.7 15.4 15.2 14.0 12.6 11.0 9.7 8.9

42º 9.4 10.6 11.9 13.4 14.6 15.2 14.9 13.9 12.9 11.1 9.8 9.1

40º 9.6 10.7 11.9 13.3 14.4 15.0 14.7 13.7 12.5 11.2 10.0 9.3

35º 10.1 11.0 11.9 13.1 14.0 14.5 14.3 13.5 12.4 11.3 10.3 9.8

30º 10.4 11.1 12.0 12.9 13.6 14.0 13.9 13.2 12.4 11.5 10.6 10.2

25º 10.7 11.3 12.0 12.7 13.3 13.7 13.5 13.0 12.3 11.6 10.9 10.6

20º 11.0 11.5 12.0 12.6 13.1 13.3 13.2 12.8 123.3 11.7 11.2 10.9

15º 11.3 11.6 12.0 12.5 12.8 13.0 12.9 12.6 12.2 11.8 11.4 11.2

10º 11.6 11.8 12.0 12.3 12.6 12.7 12.6 12.4 12.1 11.8 11.6 11.5

5º 11.8 11.9 12.0 12.2 12.3 12.4 12.3 12.3 12.1 12.0 11.9 11.8

0º 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1

Fuente: Esudio FAO Riego y Drenaje Nº 24. Las necesidades de Agua de los cultivos. Roma 1976.

d. Relación (n/N) entre las horas reales (n) y las horas máximas posibles (N) de

insolación fuerte.- En lo relativo a la insolación se considera esta relaciòn (n/N).

Para el caso del ejemplo que se esta siguiendo, de la Granja K’ayra para el mes de

junio se tiene:

n/N = 7.84/11.3 = 0.694

e. Cálculo de Rs.

La radiación -Rs- llamada radiación incidente, que llega a la superficie de la tierra

es una fracción de la radiación extraterrestre -Ra-. La radiación Rs se mide

directamente en centros especializados, pero cuando no se dispone de estos datos

en la zona considerada (que es el caso más frecuente) se calcula mediante la

fórmula:

Donde:

n

Rs = (0.25 + 0.50 --------) Ra (21)

N

n/N = Relación entre las horas reales (n) y las horas máximas posibles (N) de

insolación fuerte. Los valores de N se indican en el cuadro Nº 9. Los

valores de n se obtienen mediante heliógrafo situado en la zona que se

estudia (para nuestro caso es el dato de la estación Granja K’Ayra.

Ra = Radiación extraterrestre que se recibe antes de llegar a atmósfera. En el

cuadro Nº 10 se indican los valores de Ra correspondientes a distintos

meses y latitudes. La radiación se mide en calorías por cm2

y minuto,

pero conviene expresarla en equivalente de evaporación de agua osea en

mm/día.


44

Siguiendo con el ejemplo para el mes de junio se tiene:

¾ El valor de (n/N) que ya calculamos es n/N = 0.694

¾ El valor de Ra se obtiene interpolando en el cuadro Nº 10:

Latitud Sur Junio

12º ------------------------ 11.6

14º ------------------------ 11.2

Para 13º34’ se interpola y se obtiene: Ra = 11.29 mm/día

Reemplazando estos datos en la fórmula 21 se obtiene:

Rs = (0.25 + 0.50 x 0.694) 11.29 = 6.74 mm/día

Rs = 6.74 mm/día x 30 días de junio = 202.2 mm/mes

f. Factor de altura – FA –

La relación para corregir el efecto de altura y neutralizar el efecto convectivo

queda definida por:

FA = 1 + 0.06 ALT (22)

Donde: ALT = altura en kilómetros

Para el caso de nuestro ejemplo tenemos que la altitud de la estación Granja

K’ayra es de 3,219 m.s.n.m. por lo tanto:

FA = 1 + 0.06 (3.219 km) FA = 1.193

g. Cálculo de la ETo.

Los datos obtenidos siguiendo el ejemplo tenemos:

Rs = 202.2; ºF = 51.7; FA = 1.193

Con los datos obtenidos se reemplaza en la fórmula (19)

ETo = 0.0075 x Rs x ºF x FA = 0.0075 x 202.2 x 51.7 x 1.193

ETo = 93.53 mm/mes

ETo = 3.12 mm/día


Cuadro Nº 10:Radiación extraterrestre Ra expresada en equivalente de evaporación de agua en mm/día.

Hemisferio Norte Hemisferio Sur Ene Feb. Marz Abr. May. Jun. Jul. Ago. Set. Oct. Nov. Dic. Lat. Ene Feb. Marz Abr. May. Jun. Jul. Ago. Set. Oct. Nov. Dic.

3.8 6.1 9.4 12.7 15.8 17.1 16.4 14.1 10.9 7.4 4.5 3.2 50º 17.5 14.7 10.9 7.0 4.2 3.1 3.5 5.5 8.9 12.9 16.5 18.2

4.3 6.6 9.8 13.0 15.9 17.2 16.5 14.3 11.2 7.8 5.0 3.7 48º 17.6 14.9 11.2 7.5 4.7 3.5 4.0 6.0 9.3 13.2 16.6 18.2

4.9 7.1 10.2 13.3 16.0 17.2 16.6 14.5 11.5 8.3 5.5 4.3 46º 17.7 15.1 11.5 7.9 5.2 4.0 4.4 6.5 9.7 13.4 16.7 18.3

5.3 7.6 10.6 13.7 16.1 17.2 16.6 14.7 11.9 8.7 6.0 4.7 44º 17.8 15.3 11.9 8.4 5.7 4.4 4.9 6.9 10.2 13.7 16.7 18.3

5.9 8.1 11.0 14.0 16.2 17.3 16.7 15.0 12.2 9.1 6.5 5.2 42º 17.8 15.5 12.2 8.8 6.1 4.9 5.4 7.4 10.6 14.0 16.8 18.3

6.4 8.6 11.4 14.3 16.4 17.3 16.7 15.2 12.5 9.6 7.0 5.7 40º 17.9 15.7 12.5 9.2 6.6 5.3 5.9 7.9 11.0 14.2 16.9 18.3

6.9 9.0 11.8 14.5 16.4 17.2 16.7 15.3 12.8 10.0 7.5 6.1 38º 17.9 15.8 12.8 9.6 7.1 5.8 6.3 8.3 11.4 14.4 17.0 18.3

7.4 9.4 12.1 14.7 16.4 17.2 16.7 15.4 13.1 10.6 8.0 6.6 36º 17.9 16.0 13.2 10.1 7.5 6.3 6.8 8.8 11.7 14.6 17.0 18.2

7.9 9.8 12.4 14.8 16.4 17.1 16.8 15.5 13.4 10.8 8.5 7.2 34º 17.8 16.1 13.5 10.5 8.0 6.8 7.2 9.2 12.0 14.9 17.1 18.2

8.3 10.2 12.8 15.0 16.5 17.0 16.8 15.6 13.6 11.2 9.0 7.8 32º 17.8 16.2 13.8 10.9 8.5 7.3 7.7 9.6 12.4 15.1 17.2 18.1

8.8 10.7 13.1 15.2 16.5 17.0 16.8 15.7 13.9 11.6 9.5 8.3 30º 17.8 16.4 14.0 11.3 8.9 7.8 8.1 10.1 12.7 15.3 17.3 18.1

9.3 11.1 13.4 15.3 16.5 16.8 16.7 15.7 14.1 12.0 9.9 8.8 28º 17.7 16.4 14.3 11.6 9.3 8.2 8.6 10.4 13.0 15.4 17.2 17.9

9.8 11.5 13.7 15.3 16.4 16.7 16.6 15.7 14.3 12.3 10.3 9.3 26º 17.6 16.4 14.4 12.0 9.7 8.7 9.1 10.9 13.2 15.5 17.2 17.8

10.2 11.9 13.9 15.4 16.4 16.6 16.5 15.8 14.5 12.6 10.7 9.7 24º 17.5 16.5 14.6 12.3 10.2 9.1 9.5 11.2 13.4 15.6 17.1 17.7

10.7 12.3 14.2 15.5 16.3 16.4 16.4 15.8 14.6 13.0 11.1 10.2 22º 17.4 16.5 14.8 12.6 10.6 9.6 10.0 11.6 13.7 15.7 17.0 17.5

11.2 12.7 14.4 15.6 16.3 16.4 16.3 15.9 14.8 13.3 11.6 10.7 20º 17.3 16.5 15.0 13.0 11.0 10.0 10.4 12.0 13.9 15.8 17.0 17.4

11.6 13.0 14.6 15.6 16.1 16.1 16.1 15.8 14.9 13.6 12.0 11.1 18º 17.1 16.5 15.1 13.2 11.4 10.4 10.8 12.3 14.1 15.8 16.8 17.1

12.0 13.3 14.7 15.6 16.0 15.9 15.9 15.7 15.0 13.9 12.4 11.6 16º 16.9 16.4 15.2 13.5 11.7 10.8 11.2 12.6 14.3 15.8 16.7 16.8

12.4 13.6 14.9 15.7 15.8 15.7 15.7 15.7 15.1 14.1 12.8 12.0 14º 16.7 16.4 15.3 13.7 12.1 11.2 11.6 12.9 14.5 15.8 16.5 16.6

12.8 13.9 15.1 15.7 15.7 15.5 15.5 15.6 15.2 14.4 13.3 12.5 12º 16.6 16.3 15.4 14.0 12.5 11.6 12.0 13.2 14.7 15.8 16.4 16.5

13.2 14.2 15.3 15.7 15.5 15.3 15.3 15.5 15.3 14.7 13.6 12.9 10º 16.4 16.3 15.5 14.2 12.8 12.0 12.4 13.5 14.8 15.9 16.2 16.2

13.6 14.5 15.3 15.6 15.3 15.0 15.1 15.4 15.3 14.8 13.9 13.3 8º 16.1 16.1 15.5 14.4 13.1 12.4 12.7 13.7 14.9 15.8 16.0 16.0

13.9 14.8 15.4 15.4 15.1 14.7 14.9 15.2 15.3 15.0 14.2 13.7 6º 15.8 16.0 15.6 14.7 13.4 12.8 13.1 14.0 15.0 15.7 15.8 15.7

14.3 15.0 15.5 15.5 14.9 14.4 14.6 15.1 15.3 15.1 14.5 14.1 4º 15.5 15.8 15.6 14.9 13.8 13.2 13.4 14.3 15.1 15.6 15.5 15.4

14.7 15.3 15.6 15.3 14.6 14.2 14.3 14.9 15.3 15.3 14.8 14.4 2º 15.3 15.7 15.7 15.1 14.1 13.5 13.7 14.5 15.2 15.5 15.3 15.1

15.0 15.5 15.7 15.3 14.4 13.9 14.1 14.8 15.3 15.4 15.1 14.8 0º 15.0 15.5 15.7 15.3 14.4 13.9 14.1 14.8 15.3 15.4 15.1 14.8

Fuente: Esudio FAO Riego y Drenaje Nº 24. Las necesidades de Agua de los cultivos. Roma 1976.

45

46

Ejemplo práctico del Cusco.

Se continuará con el ejemplo anterior con los datos de la estación meterorológica

Granja K’Ayra del Cusco (cuadro Nº 8): Se averiguará la ETo media diaria del mes

de julio, por el método de Hargreaves, con los siguientes datos:

• Temperatura media julio = 9.9°C = 49.8 ºF

• Latitud = 13º34’ Sur

• Altitud = 3,219 m.s.n.m.

• Heliofonía (n) - julio = 247.9 hr/mes = 8.0 hr/día

Todos los datos anteriormente señalados se pueden ubicar en el cuadro N° 08:

Planilla Agroclimatológica de la Estación Granja K’Ayra.

Solución: La fórmula de Hargreaves es:

ETo = 0.0075 x Rs x ºF x FA

n

1. Cálculo de Rs = (0.25 + 0.50 --------- ) Ra

N

1.1. Cálculo de n: según el cuadro Nº 8 se tiene que n = 8.0 hr/día

1.2. Cálculo de N: En el cuadro Nº 9 se interpola y se encuentra el valor

correspondiente a la Latitud Sur 13º34’ en el mes de julio

LATITUD SUR JULIO

15° 11.3

13°34´ 11.386 (valor interpolado)

10° 11.6

1.3. Cálculo de n/N, con los datos anteriores se tiene que: n/N = 0.703

1.4. Cálculo de Ra:

Ra se ubica en el cuadro N° 10, ubicando el hemisferio sur, mes de julio y

latitud 13°34', para encontrar el valor de Ra es necesario interpolar:

HEMISFERIO SUR

LATITUD SUR JULIO

14° 11.6


12° 12.0

Reemplazando en la fórmula se tiene: Rs = 7.032 mm/día

Rs = 217.99 mm/mes

47

2. Cálculo de ºF: Según la planilla meteorológica se tiene que ºF = 49.8

3. Cálculo de FA: FA = 1 + 0.06 ALT

FA = 1 + 0.06 (3.219) FA = 1.193

Reemplazando los datos en la fórmula:

ETo = 0.0075 x Rs x ºF x FA = (0.0075) x (217.992) x (49.8) x (1.193)

ETo = 97.13 mm/mes = 3.13 mm/día

2.6. EEVVAAPPOOTTRRAANNSSPPIIRRAACCIIÓÓNN DDEE UUNN CCUULLTTIIVVOO..

2.6.1. Coeficiente del cultivo.

Utilizando los métodos anteriormente descritos para el cálculo de la ETo, la

evapotranspiración de cualquier cultivo se obtiene mediante la fórmula siguiente:

Donde: ET (cultivo) = ETo x Kc (23)

ET(cultivo) = EVT del cultivo, expresado en mm/ día.

ETo = EVT del cultivo de referencia, en mm/día.

Kc = Coeficiente del cultivo.

El valor del coeficiente del cultivo depende de las características de la planta y

expresa la variación de su capacidad para extraer el agua del suelo durante su

período vegetativo. Esta variación es más evidente en cultivos estacionales, que

cubren todo su ciclo en un período reducido de tiempo.

2.6.2. Fases del período vegetativo.

En los cultivos hay que distinguir cuatro fases en su período vegetativo:

• Fase inicial.- Abarca desde la siembra hasta que el cultivo cubre un 10% del

suelo.

• Fase de desarrollo.-Comprende desde el 10% de cobertura vegetal hasta cobertura efectiva 70% - 80%

• Fase de media estación.- Desde la cobertura efectiva a inicio de maduración del cultivo.

• Fase de última estación.- Desde el inico de maduración hasta plena madurez o cosecha.

En el cuadro Nº 11 se indica la duración aproximada de las fases del período

vegetativo de algunos cultivos. Las cifras de esta tabla se refieren a cultivos

sembrados directamente sobre el terreno de asiento; en los cultivos que se

transplantan se considera como fase inicial el período comprendido desde la siembra

hasta el transplante.

48

La duración del período vegetativo depende de varios factores, tales como la

variedad cultivada, el clima, la estación, etc. El mismo cultivo se desarrolla más de

prisa cuando se cultiva en un clima cálido o durante la estación calurosa que cuando

se cultiva en un clima frío o durante la estación fría.

Los valores que se presentan en el cuadro Nº 11 corresponden a la duración máxima

y mínima; en la mayoría de los casos la duración será intermedia entre los valores

máximos y mínimos. Estos valores son referenciales y deben ser consultados con la

experiencia de los agricultores, siendo los más valederos los datos recabados in situ.

Casos especiales.

En algunos cultivos no se aprecia una diferencia clara en las fases de su período

vegetativo. Se indica el coeficiente de cultivo de los cultivos más significativos

pertenecientes a este grupo.

• Alfalfa : Durante todo el período de crecimiento: 0.9

• Trébol : Durante todo el período de crecimiento: 1.0

• Pastos : Durante todo el período de crecimiento: 1.0

• Cítricos : Cultivo sin hierba : 0.70

• Cítricos : Cultivo con hierba : 0.90

• Arroz : Durante todo el cultivo : 1.1

• Plátano : En el primer mes siguiente a la plantación: 0.7, en los meses siguientes se

aumenta progresivamente hasta llegar a 1.1 en el séptimo mes. A partir

del octavo mes se mantiene el valor de 1.1

• Caña de Azucar: Al principio del cultivo: 0.5 luego va aumentando

progresivamen

te hasta llegar al valor 1 en la mitad del período del cultivo. Después va

disminuyendo progresivamente hasta llegar a 0.6 al final del cultivo.

• Vid : Al aparecer las hojas: 0.5, va aumentando progresivamente hasta llegar

a 1 en la mitad del período de cultivo. Después va disminuyendo

progresivamente hasta llegar al valor de 0.3 al final del cultivo.

Las cifras dadas se refieren al principio del período vegetativo, que van subiendo de

valor progresivamente hasta llegar a la mitad del período. A partir de entonces bajan

progresivamente hasta llegar a las cifras dadas para el final del período.

49

Cuadro Nº 11: Duración aproximada de las fases en el período vegetativo de algunos

cultivos (C. Brouwer y M. Heibloem).

Cultivo Total Fase

Inicial

Fase de

desarrollo

Fase de

Media

estación

Fase de

Última

estación

Algodón 180-195 30-30 50-50 55-65 45-50

Avena 120-150 15-15 25-30 50-65 30-40

Berenjena 130-140 30-30 40-40 40-45 20-25

Maní 130-140 25-30 35-40 45-45 25-25

Calabaza 95-120 20-25 30-35 30-35 15-25

Cebada 120-150 15-15 25-30 50-65 30-40

Cebolla verde 70-95 25-25 30-40 10-20 5-10

Cebolla seca 150-210 15-20 25-35 10-110 40-45

Col 120-140 20-25 25-30 60-65 15-20

Espinaca 60-100 20-20 20-30 15-40 5-10

Girasol 125-130 20-25 35-35 45-45 25-25

Guisante 90-100 15-20 25-30 35-35 15-15

Vainita 75-90 15-20 25-30 25-30 10-10

Judía seca 95-110 15-20 25-30 35-40 20-20

Lechuga 75-140 20-35 30-50 15-45 10-10

Lenteja 150-170 20-25 30-35 60-70 40-40

Lino 180-195 30-30 50-50 55-65 45-50

Maíz dulce 80-110 20-20 25-30 25-50 10-10

Maíz grano 125-180 20-30 35-50 40-60 30-40

Melón 120-160 25-30 35-45 40-65 20-20

Mijo 105-140 15-20 25-30 40-55 25-35

Papa 105-145 25-30 30-35 30-50 20-30

Pepino 105-130 20-25 30-35 40-50 15-20

Pequeñas semillas 150-165 20-25 30-35 60-65 40-40

Pimiento 120-210 25-30 35-40 40-110 20-30

Rábano 35-40 5-10 10-10 15-15 5-5

Remolacha azucarera 160-230 25-45 35-65 60-80 40-40

Soja 135-150 20-20 30-30 60-70 25-30

Sorgo 120-130 20-20 30-35 40-45 30-30

Tomate 135-180 30-35 40-45 40-70 25-30

Trigo 120-150 15-15 25-30 50-65 30-40

Zanahoria 100-150 20-25 30-35 30-70 20-20

Fuente: Fuentes Yagüe, J.L. Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación I.R.Y.D.A. –España 1,992 en

base a C. Brouwer y M. Heibloem

Los coeficientes de cultivo en cada una de las cuatro fases de varios cutlivos se indican en

el cuadro Nº 12

50

Cuadro Nº 12: Coeficiente de cultivo (kc) de varios cultivos (C. Brouwer y M. Heibloem).

Cultivo Fase

Inicial

Fase de

desarrollo

Fase de

Media

Estación

Fase de

Última

estación

Algodón 0.45 0.75 1.15 0.75

Avena 0.35 0.75 1.15 0.45

Berenjena 0.45 0.75 1.15 0.80

Cacahuete 0.45 0.75 1.05 0.70

Calabaza 0.45 0.70 0.90 0.75

Cebada 0.35 0.75 1.15 0.45

Cebolla verde 0.50 0.70 1.00 1.00

Cebolla seca 0.50 0.75 1.05 0.85

Col 0.45 0.75 1.05 0.90

Espinaca 0.45 0.60 1.00 0.90

Girasol 0.35 0.75 1.15 0.55

Guisante 0.45 0.80 1.15 1.05

Judìa verde 0.35 0.70 1.10 0.90

Judía seca 0.35 0.70 1.10 0.30

Lechuga 0.45 0.60 1.00 0.90

Lenteja 0.45 0.75 1.10 0.50

Lino 0.45 0.75 1.15 0.75

Maíz dulce 0.40 0.80 1.15 1.00

Maíz grano 0.40 0.80 1.15 0.70

Melón 0.45 0.75 1.00 0.75

Mijo 0.35 0.70 1.10 0.65

Papa 0.45 0.75 1.15 0.85

Pepino 0.45 0.70 0.90 0.75

Pequeñas semillas 0.35 0.75 1.10 0.65

Pimiento fresco 0.35 0.70 1.05 0.90

Rábano 0.45 0.60 0.90 0.90

Remolacha azucarera 0.45 0.80 1.15 0.80

Soja 0.35 0.75 1.10 0.60

Sorgo 0.35 0.75 1.10 0.65

Tabaco 0.35 0.75 1.10 0.90

Tomate 0.45 0.75 1.15 0.80

Trigo 0.35 0.75 1.15 0.45

Zanahoria 0.45 0.75 1.05 0.90

Fuente: Fuentes Yagüe, J.L. Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación I.R.Y.D.A. –España 1,992 en

base a C. Brouwer y M. Heibloem

51

III. DISEÑO AGRONÓMICO

3.1. EEEJEMPLO PRÁCTICO DEL CUSCO PARA EL CÁLCULO DE LAS

NECESIDADES DE AGUA DEL CUTLTIVO - PAPA.

Para efectos de familiarizarce con otro método de cálculo de la evapotranspiración, se

utilizará la fórmula de Blaney-Criddle, de un cultivo de la zona como la papa, con los

datos de la estación meteorológica K’Ayra, dándose los siguientes datos:

• Período vegetativo = 145 días.

• Fecha de siembra = 20 de julio.

• Localización = 13°34' latitud sur.

• Las temperaturas máximas y mínimas se pueden observar en el cuadro de la estación K’Ayra, lo mismo que la temperatura media lo cual nos evita calcular ésta.

A continuación se presentan dos cuadros que se explican:

En el cuadro Nº 13 de "Cálculo de la evapotranspiración potencial mediante el

método de Blaney - Criddle" se señala inicialmente los datos básicos, que son fáciles

de obtener (cultivo, fecha de siembra, período vegetativo, latitud), luego se señalan las

fases del cultivo que se pueden obtener del cuadro N° 11, en esta tabla se señalan dos

valores en cada columna, estos se refieren al rango en que se encuentran cada una de las

fases, esto de acuerdo a la variedad se puede decidir por cual de ellos optar; para el caso

del ejemplo utilizaremos el máximo.

Columna N° 01. En la columna número 01 se encuentran los meses entre los que se

encuentra comprendido el período vegetativo del cultivo.

Columna N° 02. Se encuentran los números de días del mes correspondiente.

Columna 03. Se tienen los valores de "n", obtenido de la planilla meteorológica de la

Estación Granja K’ayra, cuadro N° 08, que viene a ser el número de horas reales

pomedio de sol.

Columna 04. Se tienen los valores de "N" obtenido a partir del cuadro Nº 9 (interpolar)

tomando en cuenta el mes y la latitud sur. Son el número de sol máxima media diaria.

Columna 05. Valores de la relación “n/N”, obtenido con los datos de las columnas 3 y

4. Viene a ser la relación entre las horas reales y las horas máximas posibles.

Columna 06. Valor de “Ra”, datos obtenidos del cuadro Nº 10 (interpolar), que es la

radiación extraterrestre que se recibe antes de llegar a la atmósfera.

Columna 07. Valores de “Rs” que es la radiación mensual incidente en su equivalente

de evaporización, expresada en mm/mes, obtenida luego de aplicar la fórmula Rs =

(0.25 + 0.5 n/N) Ra.

52

Columna 08. Valor de “ºF”, dato obtenido del cuadro Nº 8 de la estación

meteorológica Granja K’ayra, viene a ser la temperatura media mensual en grados

Farenheit.

Columna 09. Valores de "FA", que es el factor de altura, se obtine de la aplicación de

la fórmula FA = 1 + 0.06 ALT(en km).

Columna 10. Es la ETo expresada en mm/mes, obtenida luego de aplicar la fórmula:

ETo = 0.0075 x Rs x ºF x FA.

Columna N° 11. Es el valor de la evapotranspiración potencial ETo expresada en

mm/día, se obtiene de dividir la ETo (columna 10) entre el número de días del mes

(columna 2).


53

Cuadro Nº 13:

CÁLCULO DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN POTENCIAL MEDIANTE EL MÉTODO DE GEORGE HARGREAVES

ETo = 0.0075 x Rs x ºF x FA

Rs = (0.25 + 0.5 n/N) Ra

DATOS : FASE (se puede identificar en el cuadro Nº 11)

CULTIVO : PAPA FASE INICIAL : 30 días

FECHA DE SIEMBRE : 21 DE JUNIO FASE INICIAL : 35 días

PERÍODO VEGETATIVO : 145 DÍAS FASE DE DESARROLLO : 50 días

UBICACIÓN : 13º34’ FASE DE MEDIA ESTACIÓN : 30 días

ALTITUD :3,219 m.s.n.m.

MES Nº días del

mes

Horas reales

"n" (hr/día)

Horas max

N n/N

Ra

mm/día Rs mm/mes ºF FA

ETo

mm/mes

ETo

mm/día

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

JUNIO 30 7.84 11.28 0.70 11.29 202.38 51.70 1.193 93.629 3.121

JULIO 31 8.00 11.39 0.70 11.69 217.86 49.80 1.193 951.239 3.132

AGOSTO 31 7.62 11.66 0.65 12.97 231.81 52.10 1.193 1174.355 3.486

SEPTIEMBRE 30 6.63 12.00 0.55 14.54 229.55 52.10 1.193 1304.191 3.567

OCTUBRE 31 6.39 12.44 0.51 15.8 248.25 59.20 1.193 1741.500 4.242

NOVIEMBRE 30 5.50 12.74 0.43 16.48 230.29 59.00 1.193 1679.171 4.053

Fuente: Elaboración propia


54

Cuadro Nº 14

CÁLCULO DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN REAL DEL CULTIVO DE PAPA EN EL CUSCO

DATOS : FASE (se puede identificar en la tabla Nº 11)

CULTIVO : PAPA FASE INICIAL : 30 días

FECHA DE SIEMBRE : 21 DE JUNIO FASE INICIAL : 35 días

PERÍODO VEGETATIVO : 145 DÍAS FASE DE DESARROLLO : 50 días

UBICACIÓN : 13º34’ FASE DE MEDIA ESTACIÓN : 30 días

FASE FECHAS DÍAS ETo

mm/día

Kc

cuadro 12

ETc

mm/día

LAMINA

mm

LAMINA

FASE mm

VOLUMEN

M3

INICIAL

DESARROLLO

MEDIANA

ESTACIÓN

ULTIMA

ESTACIÓN

21 jun - 30 jun 10 3.121 0.45 1.404 14.04

01 jul - 20 jul 20 3.132 0.45 1.409 28.19

21 jul - 31 jul 11 3.132 0.75 2.349 25.84

01 ag - 24 ag 24 3.486 0.75 2.615 62.75

25 ag - 31 ag 7 3.486 1.15 4.009 28.06

01 set - 30 set 30 3.567 1.15 4.102 123.06

01 oct - 13 oct 13 4.242 1.15 4.878 63.42

14 oct - 31 oct 18 4.242 0.85 3.606 64.90

01 nov - 12 nov 12 4.053 0.85 3.445 41.34

42.23 422.3

88.59 885.9

214.54 2,145.4

106.24 1,062.4

TOTAL 145 451.60 4,516.0

Fuente : Elaboración propia


Cuadro Nº 15: Necesidades hídricas por mes

55

En el cuadro Nº 14 de Cálculo de la evapotranspiración real del cultivo de papa

para el Cusco. Al igual que en el caso anterior se tienen los datos básicos y las fases

del período vegetativo, estos últimos obtenidos del cuadro N° 11, luego en:

Columna N° 01. Se señalan los cuatro períodos de desarrollo de la planta.

Columna N° 02. Se indican los días que comprende cada fase, diferenciándolas del mes

en que corresponden. Se se conoce que el día de siembra es el 21 de junio y la fase

inicial dura 30 días, por lo que este período abarca hasta el 20 de julio, se hace la

diferenciación debido a que el valor de Kc varía con la fase de desarrollo y el valor de

la ETo varía con el mes.

Columna N° 03. Se indican los días que corresponden de cada mes a cada fase de

desarrollo.

Columna N° 04. Valor de la evapotranspiración potencial en mm/día, como se señaló

este valor varía según el mes, se ha calculado en el cuadro anterior mediante el método

de Hargreaves.

Columna N° 05. Valor de Kc que se puede observar en el cuadro N° 12 y varía según el

período vegetativo del cultivo.

Columna N° 06. Valor de la evapotranspiración del cultivo Kc que resulta de

multiplicar el valor de ETo x Kc. Este valor se expresa en mm/día, significa la lámina

de agua que es consumida por la planta en ese día del mes.

Columna N° 07. Valor de la lámina de riego para ese período de días, esto se obtine de

multiplicar la ETc por el número de días (columna N° 03).

Columna N° 08. Lámina de la fase, es el valor de la lámina que se ha consumido en la

fase. Este valor nos indica la lámina que se deberá de reponer en el riego.

Columna N° 09. Volúmen en M3, recordemos que una lámina de 01 mm significa 10

m3/ha de agua por ha., po lo tanto a la lámina de la fase se convierte a m

3/ha para

conocer el consumo de agua por parte del cultivo. En esta columna se indica el consumo

de agua de la papa por fases.

Para efectos de la práctica en el riego es necesario uniformizar las necesidades diarias

mensuales de agua, esta se obtiene dividiendo las necesidades mensuales entre el

número de días del mes en que el cultivo se desarrolla: según el ejemplo se tiene:

Para junio sería = 14.04 mm / 10 días = 1.404 mm

Para julio sería = 54.03 mm / 31 días = 1.743 mm

Y así se calcula sucesivamente.


Cuadro Nº 16 Eficiencia de aplicación del agua para diferentes sistemas de riego (referenciales).

56

Fechas Nº

días

Etc

mm/día

Mes Necesidades

por mes

Necesidades

diarias por mes

21 jun – 30 jun 10 1.404 Junio 14.04 1.404

01 jul – 20 jul 20 1.409

21 jul – 31 jul 11 2.349

01 ag – 24 ag 24 2.615

25 ag – 31 ag 7 4.009

Julio 54.019 1.743

Agosto 90.823 2.930

01 set – 30 set 30 4.102 Septiembre 123.06 4.102

01 oct – 13 oct 13 4.878

14 oct – 31 oct 18 3.606

Octubre 128.322 4.139

01 nov – 12 nov 12 3.445 Noviembre 41.340 3.445

TOTAL 145 451.604

Fuente: Elaboración propia.

3.2. ANÁLISIS DEL RESULTADO.

Este último cuadro merece un análisis aparte:

Necesidades hídricas del cultivo.

Se puede observar claramente que las necesidades de agua del cultivo no son uniformes, sino que varían de acuerdo al grado de desarrollo del mismo, en este caso se observa

que en la fase inicial que dura 30 días el cultivo necesita únicamente 422.30 m3/ha,

luego se observa que en la fase de desarrollo que dura 35 días el cultivo necesita casi el

doble que en la fase anterior (885.90 m3) y en la fase de mediana estación que dura 50

días, es el período donde el cultivo necesita la mayor cantidad de agua siendo casi 5

veces más que en la fase inicial (2,145.4 m3), para descender luego a casi la mitad en la

fase de última estación (1,062.40 m3). Siendo el total de agua que necesita el cultivo de

papa bajo estas condiciones de 4,516.0 m3/ha/campaña. Entiéndase bien, se esta

hablando de las necesidades de agua que tiene el cultivo no del volumen de agua con el que se va a regar. Esta necesidad de agua del cultivo, osea los 4,516.0 m3/ha/campaña, es el agua que necesita la planta sin importar el tipo de riego que se utilice.

3.3. LÁMINA NETA – Ln - Y LÁMINA REAL – Lr – (llamada también lámina

bruta).

Como se mencionara la lámina calculada en el ejemplo que se viene siguiendo (451.60

mm ó 4,516.0 m3) es la cantidad de agua que la planta utilizará para la

evapotranspiración, a esta lámina se llama lámina neta (Ln). Esta necesidad de agua de la planta no variará ni dependerá del sistema de riego que se utilice y el objetivo del riego es que la planta absorva ese volumen con las menores pérdidas posibles. La

eficiencia con que se haga llegar ese volumen de agua a la planta es conocida como

eficiencia de aplicación. Existen cálculos sobre estas eficiencias según el sistema de

riego aplicado y que se presentan a continuación.


57

SISTEMA DE RIEGO EFICIENCIA DE APLICACIÓN

Riego por surcos 0.50 – 0.70

Riego por inundación 0.60 – 0.80

Riego por inundación permanente (arroz) 0.30 – 0.40

Riego por aspersion 0.65 – 0.85

Riego por goteo 0.75 – 0.90

Fuente: Fuentes Yague José Luis, 1992

Esto quiere decir que si aplicamos estos diferentes sistemas de riego con sus respectivas

eficiencias al ejemplo anterior se necesitaría diferentes cantidades de agua (ver cuadro

siguiente:

Cuadro Nº 17: Volumen de agua utilizado según el sistemas de riego (ejemplo que se viene aplicando).

SISTEMA DE RIEGO EFICIENCIA DE

APLICACIÓN

VOLUMEN UTILIZADO

SEGÚN EJEMPLO M3

Riego por surcos 0.50 – 0.70 9,032 – 6,451

Riego por inundación 0.60 – 0.80 7,527 – 5,645

Riego por inundación permanente (arroz) 0.30 – 0.40 15,053 – 11,290

Riego por aspersión 0.65 – 0.85 6,948 – 5,313

Riego por goteo 0.75 – 0.90 6,021 – 5,018


Se aclara que todos los cálculos que se hacen en esta guía no se considerará la

precipitación (P), si esta se presenta se debe calcular la precipitación efectiva (Pe) y

luego restar a la lámina calculada. A continuación se alcanzan dos fórmulas para el

cálculo de la precipitación efectiva mensual:

Cuando la precipitación P mensual es superior a 75 mm Pe = 0.8 P - 25

Cuando la precipitación P mensual es inferior a 75 mm Pe = 0.6 P - 10

Por lo que la lámina neta sería:

Ln = ETc – Pe (24)

Entonces la lamina real o bruta viene dada por la relación:

Lr = Ln / Eap (25)

Donde: Lr = lámina real o bruta en mm y Eap = eficiencia de aplicación

Quiere decir que para efectos del ejemplo si tomamos una Eap = 50% se necesitaría una

lámina real de:

Lr = Ln / Eap Lr = 4,516.0 m3

/ 0.5 = 9,032 m3/campaña

Para aplicar el riego es necesario conocer los factores que lo afectan y estos son:

9 La capacidad de retención del suelo.

9 El contenido inicial de agua en el suelo.

9 La profundidad de raices.

3.3.1. Humedad fácilmente disponible – HFD -.

Recordando algunos conceptos: Humedad disponible –HD- es el agua que se

encuentra entre la capacidad de campo –CC- y el punto de marchitez permanente –

PMP-, en otras palabras, es el agua que queda en el suelo desde el momento en que

el suelo deja de perder agua por gravedad hasta que, luego de consumirse por

drenaje, evaporación y por la planta esta última no puede extraer el agua.


58

Se tiene que tomar en cuenta que el PMP es el punto extremo y la planta entra en

marchitamiento del cual no se puede recuperar, por lo tanto no se puede esperar

llegar a este punto para regar. Se han realizado estudios para averiguar que

porcentaje de la HD se debe haber consumido para realizar el riego llamándose a ésta

la humedad fácilmente disponible – HFD- considerando:

CC = 100% y el PMP = 0%

Cudro Nº 18: Porcentaje de agotamiento de la HD –fa- para distintos cultivos.(FAO)

CULTIVO fa CULTIVO fa

Alfalfa 0.60 Limonero 0.25

Aguacate 0.30 Maíz grano 0.40

Apio 0.15 Melón cantaloup 0.20

Brócoli 0.30 Naranjo 0.35

Caña de azucar 0.60 Papa 0.30

Cebolla 0.30 Platanera 0.30

Cebolla maduración 0.40 Prados 0.35

Coliflor 0.45 Remolacha 0.50

Fresa 0.10 Repollo 0.35

Frutales hoja caduca 0.40 Tomate 0.45

Judía 0.50 Viñedo 0.55

Lechuga 0.35 Zanahoria 0.40

3.3.2. Profundidad de raices – Pr -.

La profundidad de la capa enraisable es la rizósfera. Con el riego lo que se pretende

es priorizar la zona en donde está el mayor porcentaje de raices según la profundidad

y esto es en la mitad superior de las raices que es donde se absorve el 70% del agua,

según el patrón de absorción de humedad del suelo por la planta.

Cuadro Nº 19: Profundidad de raices (cm) – FAO.

CULTIVO Pr (cm) CULTIVO Pr (cm)

Alfalfa 90 – 180 Judía 50 – 90

Alverja 45 – 60 Lechuga 15 – 45

Algodón 75 – 170 Leguminosas 50 – 125

Berengena 75 – 120 Maíz 75 – 160

Caña de azúcar 75 – 180 Olivo 100 – 150

Cártamo 90 – 180 Pastos 60 – 150

Cebada 1.25 Patata 30 – 75

Cebolla 30 – 75 Pimiento 40 – 100

Cereales 60 – 150 Remolacha azucarera 60 – 125

Cítricos 120 – 150 Soja 60 – 125

Crucíferas 30 – 60 Tabaco 45 – 90

Cucurbitáceas 75 – 125 Tomate 40 – 100

Fresa 20 – 30 Trigo 75 – 105

Frijol 45-60 Vid 75 – 100

Hortalizas 30 - 60 Zanahoria 45 – 60

3.3.3. Cálculo de la lámina neta – Ln -.

En base a los datos obtenidos del suelo, ya sea de manera directa o estimados a partir

de la textura, de capacidad de campo, punto de marchitamiento permanente y

densidad aparente de cada estracto del perfil y con la profundidad de raices de los


59

cultivos se determina la lámina de riego.

En el primer riego, la lámina requerida para llevar la humedad del suelo del PMP a

CC es:

donde :

(CC – PMP)

Ln = --------------------- x Dap x Pr (26)

100

Ln = lámina neta (m)

CC = capacidad de campo (%)

PMP = punto de marchitamiento permanente (%)

Dap = densidad aparente (gr/cm3)

Pr = profundidad de raices (m)

Los riegos sucesivos se debe de considerar el factor de agotamiento o porcentaje de

HD consumida, lo mas indicado sería que los factores de agotamiento no

sobrepasaran lo niveles indicados en el cuadro Nº 18. En este caso, haciendo la

corrección por este factor, la lámina neta se expresa por:

(CC – PMP)

Ln = --------------------- x Dap x Pr x fa (27)

100

Donde: fa = factor de agotamieto o porcentaje de HD consumida.

Ejemplo: Para continuar con el ejemplo del Cusco se hará el cálculo para una parcela

regada por surcos con los siguientes datos:

- Área : 2 ha.

- Textura : Franco Arcilloso- Arcilla = 30% Limo = 30% Arena = 40%

- Dap : 1.3 gr/cm3

- Pr : 0.50 mt.

- Eap : 60%

- Se considerará que se ha consumido el 30% de la HD según la tabla Nº 18.

Solución:

Con la textura se puede calcular la CC y PMP utilizando las fórmulas (16) y (17):

- CC = (0.48 x 30) + (0.162 x 30) + (0.023 x 40) + 2.62 = 22.8

- PMP = (0.302 x 30) + (0.102 x 30) + (0.0147 x 40) = 12.71

Luego aplicando la fórmula:

(22.8 – 12.71)

Ln = ------------------------ x 1.3 gr/cm3 x 50 cm x 0.3 Ln = 1.97 cm.

100

Según el cuadro Nº 16 la eficiencia de aplicación en el riego por surcos está en el

rango del 0.5 a 0.7, como para el caso del riego de laderas la eficiencia de aplicación

es menor se tomará el mínimo.


60

Lr = 1.97 cm / 0.6

Lr = 3.28 cm = 32.83 mm

3.4. VOLUMEN DE RIEGO – Vr -.

Se recordará que: 1 mm = 1 lt/m2

= 10 m3/ha

Quiere decir que si se tiene una lámina de 32.83 mm el volumen de agua por riego será:

Vr = 328.33 m3/ha

3.5. INTERVALO DE RIEGOS – IR -.

El intervalo de riegos se da por la relación entre la lámina neta (en mm) y la

evapotranspiración diaria del cultivo llamado consumo diario.

Ln

IR = --------------- (28)

ETc

Para el caso del ejemplo que se está siguiendo se tiene:

- Ln = 19.7 mm

- ETc = 2.93 mm/día (para el mes de agosto)

IR = 19.7 mm / 2.93 mm/día

IR = 6.72 días, el riego debe darse cada 7 días

3.6. NÚMERO DE RIEGOS – NºR -.

El número de riegos depende del período vegetativo – PV - de cada cultivo y esta dado

por la relación entre el IR y el número de días del período vegetativo.

PV

Nº R = -------------- (29)

IR

Para el caso del ejemplo el período vegetativo es de 145 días, por lo tanto se tiene:

NºR = 145 días / 7 días = 21

El número de riegos serán 21, con esto se puede calcular el volumen de agua por

campaña:

V = 21 riego x 328.33 m3/riego = 6,894.93 m

3/campaña


61

Nota importante:Se está considerando una misma lámina y que la profundidad de

raices es constante, pero debemos tomar en cuenta que en un inicio la profundidad de

raices es pequeña, por lo que deberá darse menor lámina pero con más frecuencia

debido a que hay mayor evapotranspiración, etc. Al avanzar el crecimiento la lámina

debe ir aumentando y la frecuencia de riegos deberá disminuir, por lo que se tendrá

que hacer tablas según el período vegetativo, Pr, ETc, etc. El IR no debe ser

constante.

A continuación se presenta un cuadro preparado para el caso del ejemplo del Cusco

que se esta siguiendo.

Para el ejemplo se ha considerado que el perfil es uniforme, siendo los valores de CC,

PMP, Dap, fa y la Eap constantes con los valores que se vienen utilizando en el

ejemplo, vale decir:

CC = 22.80

PMP = 12.71

Dap = 1.3

Fa = 0.3

Eap = 60%

y se conoce que las variedades de papa que se cultivan en Cusco alcanzan una

profundidad de raices promedio de 60 cm, se ha preparado el siguiente cuadro por mes:

Cuadro Nº 20: Volúmenes e intervalos de riego por mes.

MES Pr Ln

mm

Lr Vol/riego

mm por ha

M3

Etc IR

Días

Nº

Riegos

Vol riego

en el mes

(m3)

Tiempo riego

con Q=20 lps

A B C(1)

D= C/Eap E= Dx10m3

F(2)

G= C/F H(3)

=

PV/G

I= ExH J=

Ex1000/Q/3600

Jun 30 11.8 19.7 197 1.404 8 1(1) 197(1)

787(1)

10.93 hr

Jul 30 11.8 19.7 197 1.743 7 4 788 2.74 hr

Ag 50 19.7 32.8 328 2.930 7 4 1,312 4.56 hr

Set 60 23.6 39.3 393 4.102 6 5 1,965 5.46 hr

Oct 60 23.6 39.3 393 4.139 6 5 1,965 5.46 hr

Nov 60 23.6 39.3 393 3.445 7 0 00(4)

TOTAL DE RIEGOS Y VOLUMEN DE AGUA POR CAMPAÑA 19 6,817(5)

(1) El cálculo de esta columna se hace aplicando la fórmula de Ln (26), con la consideración que para el

primer riego (junio) se aplica para llevar al suelo hasta CC y por lo tanto el volumen es de 787 m3

(toda la lámina sin considerar el factor de agotamiento y considerando unaa profundidad de 60 cm).

(2) Estos datos provienen del cuadro Nº 15 “Necesidades hídicas por mes”

(3) PV = número de días del mes en el período vegetativo

(4) En la fase final la papa no se riega.

(5) Esta sumatoria considera los 787 m3 de riego y no los 236 que se han calculado para efectos de

cálculo del número de riegos

Como se puede observar los volúmenes de riego varían significativamente según el mes

o el período vegetativo. En la última columna se presenta el tiempo que se necesitaría el

agua, por riego, para regar una hectárea si se contaría con un caudal de 20 lps.

Punto importante, que es necesario destacar en este momento, a efectos de darle

continuidad, al análisis que se hace en el siguiente ítem, es que el volúmen de agua

para regar durante toda la campaña para papa es de 6,817 m3, este volumen valida el


62

calculado en el ítem “3.6.” (6,894.93 m3) ya que es muy cercano, solo varían en un

1.13%.

3.7. CAUDAL DE DISEÑO DE UN SISTEMA DE RIEGO.

Siguiendo el ejemplo anterior se pueden determinar las necesidades hídricas de los

diferentes cultivos que se acostumbren a cultivar en una zona determinada.

Se tomará como ejemplo una zona de 100 ha donde el 50% se cultive papa y el 30%

maíz y un 20% pastos. Con la ETo calculada con los datos de campo se puede calcular

la ETc de los otros cultivos (maíz y pastos, etc.).

Solo para efectos del ejemplo se supone que el volumen de agua que utiliza el maíz por

hectárea por campaña será de 5,500 m3

y para los pastos de 12,000 m3. Los datos

anteriores son datos referenciales (estos volúmenes de agua no se deben tomar como

validos para el caso del Cusco para los cultivos que se citen a excepción de la papa).

En el cuadro siguiente se explica como se debe calcular el caudal de diseño para una

zona de riego,:

Tabla Nº 21: Cálculo del caudal de diseño para un sistema de riego.

CULTIVO Vol/ha/campaña

m3

Nº ha Vot total

m3/campañ

a

Nº días de la

campaña

CAUDAL

lt/sg

A B C D = B x C E F

PAPA 6,817 50 340,850

MAIZ 5,500 30 165,000

PASTOS 12,000 20 240,000

TOTALES 745,850 180 46.53

Explicando el cuadro se tiene lo siguiente:

9 Columna A: Se ubican los cultivos que se van a sembrar en la zona.

9 Columna B: Siguiendo la metodología explicada se calcula el volumen de agua que

ese cultivo empleará en la campaña.

9 Columna C: Se determina el número de hectáreas que se sembrará de cada cultivo.

9 Columna D: Se multiplica la columna B por la columna C para obtener el volumen

total de agua por campaña de cada cultivo y luego se suman estos

volúmenes y este será el dato con el que se trabaja, el volumen

máximo necesario.

9 Columna E: Se determina el número de días que durará la campaña tomando los

límites de inico y de cosecha de cada cultivo. En este caso se ha

determinado una campaña de seis meses o 180 días.

9 Columna F: En la columna D se tiene el volumen total (723,700 m3) y en la

columna E el tiempo (180 días), con estos datos se calcula el caudal

necesario en litros por segundo. Se recalca se trabaja con el mayor

caudal que se necesitará.


63

Algunas recomendaciones a tomar en cuenta sobre el tiempo e intervalos de riego

Es necesario reflexionar sobre la duración del riego en la práctica, generalmente los

turnados en ladera son por horas, sin interesar el período vegetativo y con un determinado

volumen que podría ser calificado de uniforme durante la campaña, esto ocasiona un

problema serio en el riego ya que en la realidad del riego en ladera no se diferencian las

necesidades reales de la planta, por lo que se yerra en dos sentidos: al inicio del ciclo por

por exceso y al final del ciclo por defecto.

Las recomendaciones para salvar estos problemas son:

RECOMENDACIONES

1. Capacitación a los profesionales, técnicos y regantes sobre las necesidades hídricas de

los cultivos e incidir en la temporalidad de la demanda del agua.

2. Se debe de contar con los cuadros de demanda (cuadros Nº 14 y 20) de los principales

cultivos.

3. Modificación del turnado de riego según el período vegetativo. El cuadro Nº 14 puede

ayudar mucho en la determinación de los tiempo e intervalos de riego, siendo los riegos

iniciales más livianos y cortos y los riegos de la fase de mediana estación más pesados.

64


IV. CRITERIOS EN LA ELECCIÓN DE UN SISTEMA DE RIEGO EN

LADERAS

Para la elección de un sistema de riego se deben tomar en cuenta una serie de factores

que intervienen en él; entre los principales se tienen: suelo, agua, cultivo, el factor humano,

el económico y otros criterios técnicos como políticos. La coyuntura o la realidad de cada

zona pueden hacer que existan otros factores que son necesarios analizarlos. A

continuación se tratarán cada uno de los nombrados.

4.1. EL SUELO.

4.1.1. Topografía y relieve.

La topografía del suelo es condicionante para la aplicación del riego, especialmente

si se trata de riego por gravedad, en muchos casos exige una nivelación que en

general son costosas.

Cuando la pendiente es suave, no hay mayor problema porque se puede utilizar

cualquier sistema de riego ya sea por gravedad o presurizado. Si existiera un caudal

suficiente para el riego por gravedad, este es el más indicado, comparativamente.

Cuando la pendiente es mayor al 15%, la mejor alternativa es el riego por aspersión,

micro aspersión o goteo.

Para el caso de terrenos con pendientes muy irregulares se utiliza el riego por surcos

en contorno, llamado así debido a que el trazo sigue las curvas a nivel.

Cuando las pendientes son fuertes el riego por surcos en estas pendientes

generalmente causa erosiones importantes, se puede optar por las terrazas, donde se

construyen los surcos rectos de corta longitud, dependiendo de la terraza. En estas

pendientes el riego por aspersión no se adapta con facilidad pero si se puede instalar

riego por goteo o micro aspersión, especialmente para frutales.

Para el caso de la sierra en particular, la ladera se convierte en un potencial, debido a

que brinda la presión necesaria para el funcionamiento de los sistemas de riego

presurizado, este factor clave permite diseñar en zonas de ladera sistemas de riego

por aspersión aun costo bajo. Se utilizan los desniveles entre la fuente y el área a

irrigar mediante tuberías para obtener la presión necesaria para los aspersores.

4.1.2. Características físicas e hidrodinámicas.

Interesa la textura, estructura, retentividad, capacidad de infiltración, estos aspectos

ya han sido tratados en los capítulos anteriores.

En suelos arenosos con alta permeabilidad y poca capacidad de retención, usando el

riego por gravedad el agua se perderá por lo que serán necesarios surcos pequeños.

Como ejemplo se puede señalar que la HD en el caso del Proyecto Majes es solo del


65

4% – 5% y el intervalo de riego tendría que ser cada 2 ó 3 días y con este intervalo

de riegos sería imposible regar por surcos, por lo que se ha decidido utilizar riego por

aspersión.

4.1.3. Calidad de los suelos (fertilidad, profundidad de la capa arable).

A. Características químicas y calidad agrícola.- Se refiere al tipo y contenido de

sales que pueda tener el suelo, donde puede ser necesario el lavado para mantener

el balance y también conocer el contenido de nutrientes.

B. Profundidad de la capa arable.- Suelos con poca capa arable se puede utilizar

riego por goteo ya que no se puede hacer nivelación.

4.1.4. Ubicación respecto a otras áreas

En ladera no se puede sembrar cultivos de inundación ya que se podría hacer daño a

los cultivos de las zonas bajas. En una parcela rodeada de cultivos de inundación no

se puede aplicar un riego por goteo, ya que habría una filtración en exceso de agua.

Es preferible regar por aspersión suelos concentrados, el riego de parcelas aisladas se

ve dificultada por la inversión, salvo el caso que se tengan manantes permanentes en

las partes altas de las parcelas.

4.2. EL AGUA.

4.2.1. Disponibilidad y regularidad.

En vista de que el riego permite intensificar el uso de la tierra, se debe usar riego por

aspersión cuando la disponibilidad es limitada (abril a noviembre) teniendo en cuenta

las heladas.

En la sierra la disponibilidad del agua depende de factores climáticos y de la

regularidad de estos. Las precipitaciones se concentran entre los meses de octubre a

abril, en el caso de la estación Granja K’Ayra presenta una precipitación acumulada

de 602.1 mm que representa el 93.4% de la precipitación acumulada anual (644.7

mm), este dato es el promedio de 41 años de registros.

Como se puede ver el balance hídrico presenta una oferta en exceso entre octubre y

abril y un déficit en el resto de los meses. El comportamiento de las fuentes de agua

generalmente responde a estos ciclos. Por lo cual se hace indispensable contar con

un inventario de los recursos hídricos y un balance hídrico de cada una de las

cuencas, llevando un registro por lo menos bianual de los caudales, así como

también de sus usos actuales y de sus usos potenciales, esto combinado con el

conocimiento de los actores internos y externos sus roles, objetivos y planes,

permitiría plasmar un Plan Maestro de Cuenca que optimizaría la gestión del

recurso hídrico.

No se deben de descartar los manantiales con pequeños caudales (0.3 ó 0.5 lps) para

el riego ya que sabiéndolos aprovechar mediante sistemas de riego presurizados son

factibles de ser explotados en beneficio de los agricultores, los requisitos son: un

buen diseño y un adecuado manejo del agua.


66

4.2.2. Calidad del agua.

A. Calidad física.

A.1. Estado físico del agua – líquida.

A.2. Concentración de sólidos – filtros.

A.3. Temperatura – no aplicar agua muy fría.

B. Calidad química.- La calidad química del agua se clasifica de acuerdo a:

B.1. pH, los límites normales están entre 7 y 8.

B.2. Conductividad eléctrica – CE –, indica la facilidad con que una corriente

eléctrica pasa a través del agua, de forma que cuanto mayor sea el contenido

de sales ionizadas, mayor será el valor de aquella, para medirla se utiliza el

conductivímetro.

Se expresa en fracciones de mho/cm1 , corrientemente se utiliza el

micromhos/cm o en milimhos/cm a 25ºC, la relación entre ellas es:

1 mho/cm = 1,000 milimhos/cm = 1’000,000 micromhos/cm

mmhos/cm μmhos/cm

› CE< 750 umhos/cm son satisfactorias para el riego. › 750 < CE < 2,250 umhos/cm pueden ser utilizadas con manejos

especiales de suelos y cultivos tolerantes.

› CE > 2,250 umhos/cm, raras veces pueden ser utilizadas, se pueden

utilizar con cultivos muy tolerantes y suelos muy permeables. Agua con

estas características aplicada en riego por gravedad pueden salinizar los

suelos y cuando se aplica con riego por aspersión, al evaporarse las sales

queman las hojas.

Como lo señala Cánovas J.2 La conductividad eléctrica representa, por tanto,

la concentración de sales que tiene el agua, sales que dan lugar a una presión

osmótica de la solución tanto mayor cuanto más elevada sea su

concentración. Es decir, que en su misión fundamental de cubrir las

necesidades hídricas de las plantas, el agua de riego será tanto más efectiva

cuanto menor sea su presión osmótica y, por lo tanto, su salinidad.

La relación que liga, de forma aproximada, la conductividad eléctrica y la

presión osmótica es:

Po = 0.36 x C.E. (30)

Donde:

Po = Presión osmótica en atmósferas

C.E. = Conductividad eléctrica en mmhos/cm a 25ºC

1 El mho/cm, unidad de conductividad eléctrica, es la inversa del ohm x cm, unidad de resistividad eléctrica,

precisamente al ser la inversa se han invertido el orden de las letras de OHM (MHO). 2

Canovas Cuenca Juan, “Calidad Agronómica de las Aguas de Riego”, 1986 Madrid España.


67

Con este valor de Po y recordando que CC = 0.3 at y PMP =15 at, se puede

sacar conclusiones sobre la humedad disponible.

Es necesario puntualizar que en condiciones de sierra con precipitaciones

mayores a 600 mm/año y en terrenos en ladera no hay problema de salinizar

los suelos utilizando aguas con 2,250 mmhos/cm, lo mismos que son muy

raros en la sierra. Por tanto la salinización no es ningún problema en estas

condiciones.

B.3. Relación de adsorción de sodio – R.A.S. – hace referencia a la proporción

relativa en que se encuentran el ion sodio y los iones calcio y magnesio.

La función del suelo en la nutrición hídrica de las plantas depende en gran

medida de su estructura física, de forma que la principal preocupación de un

responsable de zonas de regadío es la conservación de los suelos y, en

especial, de su capacidad de ser “recipientes de agua”, evitando que se

degraden por efecto de las sustancias que en ellos se vierten.

Uno de los iones que más favorecen la degradación de los suelos es el sodio

que sustituye al calcio en los suelos de zonas áridas, en circunstancias

especiales y cuando se va produciendo la desecación superficial de los

mismos.

Esta sustitución da lugar a una dispersión de los agregados y una pérdida de

la estructura, por lo que el suelo adquiere un aspecto pulverulento y amorfo,

perdiendo rápidamente su permeabilidad.

Una acción contraria a la señalada para el sodio es la que desempeñan el

calcio y el magnesio principalmente. Para prevenir la degradación que

puede provocar una determinada agua de riego se calcula el RAS, que da

una idea del predominio de uno o de otro efecto a la vista de la composición

iónica del agua. Se calcula mediante la siguiente expresión:

Na+

R.A.S. = ----------------------- (31)

Ca + Mg ½

-----------------

2

Donde los cationes se expresan en meq/litro.

Cuando se analiza el agua y se encuentran valores superiores a 10, se puede

decir que es alcalinizante, siendo mayor este riesgo cuanto mayor sea aquel

valor.

Ejemplo: al analizar una muestra de agua se obtienen los siguientes

resultados:

- Calcio ................. 11.83 meq/lt Magnesio ............ 29.44 meq/lt

- Sodio .................. 118.40 meq/lt Potasio ............... 2.70 meq/lt


68

Reemplazando estos valores se obtiene:

118.4

R.A.S. = ----------------------------- = 26.06

11.83 + 29.44 ½

-----------------

2

Se tiene que es un agua con altísimo riesgo de alcalinización del suelo y que

no es aconsejable para el riego.

B.4. Carbonato de sodio residual – C.S.R. –, es un parámetro que permite juzgar

la calidad del agua, cuando éstos contienen relativamente alto contenido de

bicarbonatos, ya que se produce la precipitación de Ca y Mg en forma de

carbonatos, el peligro ocurrirá cuando los carbonatos y bicarbonatos

exceden al Ca y Mg. Se calcula con la siguiente fórmula:

C.S.R. = (CO3=

+ CO3H-) – (Ca

++ + Mg

++) (32)

Los iones se expresan en meq/litro.

› Aguas con 1.25 me/lt ó menos de CSR se pueden utilizar sin peligro.

› Aguas con 1.25 – 2.5 me/lt de CSR son de uso dudoso.

› Aguas con más de 2.5 me/lt de CSR no son aptas para el riego.

B.5. Concentración de boro – B -, dado en partes por millón - ppm – si bien este

elemento en pequeñas cantidades es útil para las plantas, cuando pasa de

ciertos límites es perjudicial para las plantas.

A continuación se presenta un cuadro con la que se puede evaluar la calidad química

del agua de riego.

Cuadro Nº 22: Evaluación de la calidad química del agua de riego.

CLASE CE Na

mmhos/cm %

RAS CSR

me/lt Cl Br

me/lt ppm

1* hasta 0.5 40 3 0.5 3 0.5

2* 1.0 60 6 1 6 1

3* 2.0 70 9 2 10 2

4 3.0 80 12 3 15 3

5 4.0 90 15 4 20 4

6 No debe ser utilizada de ningún modo

* 1,2,3, se pueden utilizar sin problemas.

4,5, uso con limitaciones, en caso demasiado especiales.

5 es cáustico con CSR = 4 puede quemar la planta.


69

4.2.3. Origen y costo.

Referida a que las aguas superficiales o las que si bien tienen origen subterráneo

emanan a la superficie de manera natural (manantes) que son con las que se cuentan

en la sierra, tiene bajo costo.

Las aguas subterráneas, dependiendo de la captación y de la profundidad de la napa

freática, generalmente son costosas. Se aconseja que para irrigaciones con aguas

subterráneas, para contrarrestar este alto costo se elija cultivos altamente rentables y

utilizar sistemas con una alta eficiencia de riego.

4.3. EL CULTIVO.

4.3.1. Adaptabilidad al sistema de riego.

A continuación se analizan los diferentes sistemas de riego a la adaptabilidad de los

cultivos.

A. Sistema de riego por gravedad.- como se podrá observar existen cultivos como la

papa que no es posible regarla mediante melgas debido a que se correría el riesgo

de perder la cosecha o en todo caso se obtendrían rendimientos muy bajos. Igual

ocurriría si se siembra el arroz por surcos.

A.1. Surcos.- los cultivos que comúnmente se riegan con este sistema son la

papa, el maíz, etc.

A.2. Melgas.- los cultivos que más se adaptan son los pastos.

A.3. Pozas.- se cultiva tradicionalmente el arroz.

B. Sistema de riego por aspersión.- este sistema tiene una gran adaptabilidad a los

diferentes cultivos de sierra, como ejemplo se puede señalar que en Quillabamba,

la totalidad de frutales se está regando actualmente con este método. Son muy

pocos los cultivos que no se adaptan como el anís y linaza, otros cultivos que no

se adaptan muy bien son la vid, el algodón y el arroz, debido a los bajos

rendimientos que se obtendrían.

C. Sistema de riego por goteo.- es ideal para los frutales, pero como se puede

deducir, sembrar arroz con goteo sería complicado.

4.3.2. Profundidad de raíces.

El riego depende de la profundidad de las raíces debido a que condiciona la

profundidad de suelo que se necesita humedecer y por lo tanto la lámina necesaria.

Esto trae como consecuencia el condicionamiento del volumen necesario de agua. En

el cuadro Nº 19 se puede observar la profundidad de raíces de una serie de cultivos.

El riego por aspersión permite regar desde Profundidades de 0.10 mt hasta mayores

de 1.00 mt, es decir puede aplicar láminas muy pequeñas a cualquier profundidad, lo

cual no es posible por otros métodos.


70

Además en algunos casos la profundidad de raíces orienta el sistema de riego a

utilizar, por ejemplo las raíces profundas no aceptan riego por goteo.

La profundidad de raíces combinado con la profundidad de la capa arable limita los

cultivos a sembrar.

4.4. FACTOR HUMANO.

La receptividad por parte de los agricultores al sistema propuesto, son base para

determinar la elección de cierto sistema. Esta demostrado que el riego por aspersión es

la mejor alternativa para el riego de suelos en ladera, todo depende de convencer a los

agricultores a partir de experiencias exitosas. En la mayoría de los casos se hace

necesario una capacitación previa o un intercambio de experiencias para que conozcan

el sistema de riego propuesto. Generalmente se inicia con parcelas piloto

subvencionadas donde se instala el sistema de riego y se hacen demostraciones del

manejo del agua a nivel de parcela, analizando la inversión inicial, el trabajo que tendrá

el regante, así como la producción que se obtiene.

Si un agricultor no está convencido de los beneficios del sistema, no se podrá masificar

la propuesta. Para esto es necesaria la identificación de líderes interesados y personas

responsables para el manejo del sistema.

Se aconseja diseñar sistemas simples que aglutinen a un número adecuado de usuarios,

de tal manera que la organización, operación y mantenimiento del sistema sea sencillo.

La transparencia en los costos, es otro punto que se debe de trabajar desde el inicio,

referido a los costos de instalación, operación y mantenimiento. El agricultor debe tener

muy claro todos las ventajas y desventajas de los sistemas, especialmente estas últimas,

ya que el no estar enterado de ellas puede llevar a actitudes negativas de desánimo ya

que siempre lo estará comparando con el sistema de riego tradicional.

4.5. FACTORES ECONÓMICOS.

Como se señala en el ítem anterior los costos son decisivos en la implementación de los

sistemas, pero tampoco debe ser una limitante decisiva. Pero partamos de una premisa

muy importante: Sin importar el sistema de riego a adoptarse, si no existe una

capacitación seria, secuencial e integral, con metodologías que lleguen al agricultor,

los costos se van a incrementar significativamente.

Antes de construir un sistema de riego por aspersión es necesario efectuar una

evaluación económica financiera del sistema incluyendo todos los costos y todos los

beneficios a precios reales; si este análisis es positivo es necesario explicar a los

agricultores con claridad y sinceridad, con transparencia plena y que sea el agricultor el

que decida. Si el análisis no es razonable no se debe ejecutar el proyecto.

Se analizan dos aspectos uno el costo de instalación y el otro el costo de operación y

mantenimiento:


71

4.5.1. Costo de instalación. El costo de instalación depende del sistema que se va a

instalar:

A. Sistemas de riego por gravedad, generalmente son sistemas que se construyen en

tierra y que su costo de ejecución es asumido por la comunidad mediante el aporte

de mano de obra, el gasto que gestionan y que asumen los agentes externos que

colaboran con los agricultores es el asesoramiento técnico para la formulación del

proyecto (en la mayoría de casos llegan a ser únicamente perfiles) y para el trazo

de los canales. En estos proyectos generalmente se obvia las obras de arte

trayendo como consecuencia una baja en la eficiencia de riego en general.

B. Sistemas de riego presurizado en ladera, estos costos son altos, comparativamente

con los costos del sistema de riego por gravedad, el gasto va desde la formulación

del expediente técnico hasta la instalación misma, generalmente se construyen

mediante la instalación de tuberías y se proporciona al agricultor o grupo de

agricultores, mangueras y aspersores. Estos gastos son asumidos en un mayor

porcentaje por el agente externo que interviene. En algunos casos las inversiones

son a fondo perdido y en otros son a crédito con bajos intereses.

4.5.2. Costos de operación y mantenimiento. Este costo debe de darse a conocer desde

el inicio.

A. Sistemas de riego por gravedad, estos costos generalmente no son valorados y son

asumidos en su totalidad por los regantes, mediante las llamadas “limpias de

canal” y con aportes muy puntuales para casos excepcionales de desperfectos

importantes que afecten el abastecimiento del agua. Existe la crítica al no pago de

una tarifa de agua, pero es un tanto complicado solicitar el pago de la tarifa

cuando la infraestructura ha sido construida con aporte comunal, el

mantenimiento de la misma también. El mejoramiento de la infraestructura se da

generalmente por la intervención de agentes externos.

B. Sistemas de riego presurizado en ladera, estos costos son menores debido al

tiempo de vida de los equipos, accesorios y aspersores, en este punto hay que

tener cuidado, debido a que si no existe una buena capacitación al respecto, los

costos de operación y mantenimiento pueden elevarse significativamente.


72

V. DISEÑO DE PEQUEÑOS SISTEMAS DE RIEGO POR ASPERSIÓN

EN LADERA

5.1. ELEMENTOS QUE COMPONEN UN SISTEMA DE RIEGO POR

ASPERSIÓN EN LADERA.

Los elementos que aquí se nombran no son únicos, las características particulares de

cada sistema puede incorporar algunos elementos que no se están considerando en la

presente descripción.

Figura Nº 05: Elemento de un sistema de riego por aspersión en ladera.

CAPTACIÓN

LÍNEA DE CONDUCCIÓN

CÁMARA DE DISTRIBUCIÓN O PARTIDOR

LÍNEA DE DISTRIBUCIÓN

RESERVORIOS O

CÁMARA DE CARGA

Posiciones alternativas PARCELA

Mangueras de riego

HIDRANTE

ASPERSORES Posición 1


73

A. Captación.- Se ubica en la fuente y ésta puede ser un manantial, un canal o

alguna quebrada, para el caso del riego en laderas, generalmente se utilizan

manantiales de pequeños caudal que varían de 0.1 a 3 l/s ó más. Generalmente

estos caudales no pueden ser utilizados en riego por gravedad debido a las

pérdidas que se producen por infiltración, pero si pueden utilizarse con el riego

por aspersión. De manera general se puede señalar que con un caudal de 0.1 l/s se

puede irrigar 2,000 m2

con riego por aspersión.

La infraestructura que se puede utilizar son las captaciones típicas para agua

potable como las que se muestran en los planos de captación de manantiales de

ladera tipo C-1 o las captaciones de manantiales de fondo tipo C-2 (ver planos

tipo Nº 01 y 02).

Para el caso de captaciones de canales (para caudales de 1 lps – 5 lps), se puede

hacer captaciones sencillas como la que se muestra en la figura Nº 06 donde la

captación consta de una tubería de PVC SAL de 4”, esta tubería lleva en la parte

que está en el canal su campana a la cual se le adiciona un niple de la misma

tubería para poder colocar una malla de plástico de un milímetro (comúnmente

conocida como malla mosquitera). Luego esta tubería se conecta a un desarenador

pequeño de 0.5 mt de ancho por 1 mt de largo, siendo su altura, la misma del

canal que sirve de fuente, esto para evitar derrames; este desarenador lleva en la

parte media una pared de 0.3 a 0.5 mt de altura, esta pared aparte de servir para el

sedimento sirve para el sostén de un marco que lleva una malla de plástico de 1.0

mm con dimensiones iguales a las del desarenador o sea 0.5 mt de ancho y de una

altura igual a la del desarenador. Luego a la salida de la cámara de carga se coloca

nuevamente una malla en la campana de la tubería.

En algunos casos se opta por colocar una tapa metálica debido a que podría darse

el caso de que personal mal intencionadas o niños metan piedras a la tubería

matriz y podría ocasionar daños significativos.

B. Línea de conducción.-.es la tubería que conduce el agua desde la fuente hasta la

cámara de distribución o punto de repartición.

Foto Nº 02: Cámara con vertederos Fotos 03 y 04: Cámaras de distribución con tubos y orificios

C. Cámara de distribución.- Es la estructura donde el caudal que viene por la

tubería de conducción es repartido mediante vertederos u orificios, dependiendo

de los caudales y de las áreas a irrigar.


74

Plano Nº 01: Captación de manantial de ladera C-1


75

Plano Nº 02: Captación de manantial de fondo C-2

Estos planos tipo han sido tomados de la publicación “Catálogo de Opciones Técnicas y Niveles de Servicio para SAP Rurales” – Rabanal F. y Soto F. publicado por APRISABAC,

Cajamarca, 1998


76

Figura N° 06

Línea de conducción

Reserv Línea de distribución

Fuente Desarenador y Caseta de válvula

Cámara de carga Reservorio Parcela a irrigar

D. Reservorios o cámaras de carga.- Es la estructura donde se almacena el caudal

que viene del manante, el dimensionamiento de esta se hace de acuerdo al área a

irrigar y al caudal disponible. Se aconseja que los reservorios se distribuyan por

sectores.

Fotos Nº 5, 6: Reservorios de concreto - Irrigación Cocán Barojo -Cajamarca.

Foto Nº 7: Reservorio con manta – Cusco Foto Nº 8: Res. con manta – Andahuaylas

Irrigación Tastahuaycco

E. Red de distribución.- Es el sistema de tuberías que conducen el agua desde los

reservorios hasta los hidrantes ubicados en las parcelas a irrigarse.


77

F. Hidrante.- Punto de toma de agua ó conexión que se ubica en la parcela a irrigar

y que conecta a la red de distribución con la unidad móvil, conformada por una

manguera que se va a utilizar para regar con los aspersores.

Foto Nº 9: Hidrante ubicado en la parcela. Foto Nº 10: Hidrantes operado por mujeres.

G. Mangueras.- Generalmente se utilizan de polietileno, y es en éstas donde se

conectan los elevadores en que van los aspersores.

H. Elevadores.- Accesorio que permite colocar el aspersor por encima de las

mangueras. Usualmente se utiliza tubería de PVC de ½” o de ¾” dependiendo del

diámetro de la conexión que tenga el aspersor.

I. Aspersores.- Encargados de asperjar ó distribuir el agua al terreno de forma

contínua con un grado de uniformidad y aspersión adecuada.

Foto Nº 11: Instalación de elevadores y aspersor Foto Nº 12: Aspersor funcionando.

J. Piezas auxiliares.- son accesorios necesarios que permiten la conexión entre las

partes y la adaptación del sistema a la topografía del terreno, generalmente son

acoples, codos, válvulas, reductores, tapones, etc.

5.2. TIPOS DE SISTEMAS.

Según la forma de instalación y operación se pueden clasificar en sistemas fijos,

móviles y semi móviles.

5.2.1. Sistemas fijos. Son sistemas que tienen la captación, las líneas de conducción,

distribución y laterales fijos o van enterrados sus costos de instalación son elevados.


78

5.2.2. Sistemas semi fijos. Generalmente tienen coberturas pequeñas por posición, la

línea de conducción y distribución van enterradas, estando los laterales en la

superficie. En estos casos el agricultor puede decidir si desea el uso de hidrantes u

opta por hacer la conexión directamente de la tubería o manguera lateral.

5.2.3. Sistemas móviles. Tienen fija la captación el resto de sus partes son portátiles o

móviles, en la mayoría de casos se utiliza manguera para la conducción y

distribución, su cobertura es pequeña. Estos sistemas se utilizan cuando varios

agricultores van a regar utilizando un solo equipo de riego.

5.3. TIPOS DE ASPERSORES.

Existe una gran variedad de aspersores pero se pueden clasificar por:

5.3.1. Por su ángulo de rotación. Estos pueden ser:

a. Aspersores de círculo completo. El aspersor gira 360º al regar.

b. Aspersores sectoriales. Son aspersores en los que se puede regular el ángulo de

riego, pudiendo ir de 0º a 360º. Estos se utilizan en laderas con pendiente fuerte

para evitar erosionar el suelo que se encuentra en la parte superior del terreno, o se

utilizan en los límites de las parcelas.

c. Aspersores mixtos. Existen aspersores que tienen accesorios que les permiten

regar en círculo completo o sectorialmente.

5.3.2. Por la presión de trabajo.

a. Aspersores de baja presión (10 – 20 metros de columna de agua -mca- 1 – 2

kg/cm2

ó 14.22 – 28.44 p.s.i.). Se utilizan cuando la carga de presión es limitada.

Se caracterizan por tener un diámetro de humedecimiento pequeño, buena

uniformidad, amplio manejo de intensidades de aplicación.

b. Aspersores de presión media (20 – 40 mca, 2 – 4 kg/cm2

ó 28.44 – 56.88 p.s.i.). Se adaptan a todo tipo de cultivos y suelos. Su diámetro de humedecimiento está

entre 20 – 40 m, amplio rango de intensidades de aplicación para espaciamientos

recomendados. Tienen buena uniformidad.

c. Aspersores de altas presiones (40 – 90 mca, 4 – 9 kg/cm2

ó 56.88 – 128 p.s.i.). se

caracterizan por tener un diámetro de humedecimiento superior a los 70 m, utiliza

caudales altos, amplio rango de espaciamiento, intensidades de aplicación por

encima de los 10 mm/hr. El viento afecta significativamente la uniformidad de

aplicación y se recomienda no regar cuando el viento supero los 8 km/hr.

5.4. ASPECTOS TÉCNICOS DEL DISEÑO.

5.4.1. Espaciamiento.

El espaciamiento es determinado por la cobertura circular del aspersor en el suelo y

la velocidad del viento.


79

Cuadro Nº 23: Espaciamiento entre aspersores y condiciones específicas de viento

Tipo de espaciamiento Velocidad del viento Distancia entre aspersores

Espaciamiento

cuadricular y rectangular

Espaciamiento triangular

o escalonado

Sin viento 65 % del diámetro

2 m/seg 60 % del diámetro

3.5 m/seg 50 % del diámetro

más de 3.5 m/seg 30 % del diámetro

Sin viento 75 % del diámetro

2 m/seg 70 % del diámetro 3.5 m/seg 60 % del diámetro

más de 3.5 m/seg 35 % del diámetro

Fuente: Manual de información Técnica de NAAN.

ESPACIAMIENTO OPTATIVO

A

B

A

B

Figura Nº 07

DEFINICIONES. Diámetro de boquilla.

El diámetro del orificio de la boquilla calculado en

milímetros o pulgadas.

Presión en el aspersor. La presión se registra en el cabezal del aspersor, cuando éste

funciona. La presión es calculada en atmósferas.

Caudal.

El volumen de agua asperjado por el aspersor por unidad de

tiempo, calculado en metros cúbicos por hora o litros/hr.

Diámetro de cobertura.

El diámetro de la superficie circular de tierra cubierta por el

aspersor, cuando el cabezal del aspersor está a 40 cm sobre

el nivel del suelo, calculado en metros.

Espaciamiento. Los lados del rectángulo o del cuadrado formado por los

aspersores.

A es la distancia entre los aspersores ubicados en un mismo

lateral – EA -. B es la distancia entre los laterales – EL-. A multiplicado por

B da la superficie rectangular o cuadrada en metros cuadrados. Si los aspersores están colocados en una forma

triangular o escalonada, toda la superficie es multiplicada por B (véase el dibujo a la izquierda).

Equivalente de lluvia (precipitación) A fin de determinar el volumen de agua que llega al suelo

(equivalente a milímetros por hora de lluvia natural), la

fórmula detallada a continuación brindará una información

precisa.

5.4.2. Precipitación ó intensidad de aplicación.

Caudal en m3

X 1,000 (mm/m)

Precipitación = -----------------------------------------------------------------------------

(mm/hora) distancia entre aspersores (m) X distancia entre laterales (m)


80

Q x 1000

PP = -------------------- (33)

EA X EL

Esta precipitación deberá de ser menor a la velocidad de infiltración básica.

5.4.3. Trazo o colocación de las tuberías.

Para la colocación de las tuberías en ladera se debe tener en cuenta lo siguiente:

a. La tubería principal debe colocarse a favor de la máxima pendiente con la

finalidad de obtener la mayor presión para la tubería lateral.

b. Las tuberías laterales deben de colocarse siguiendo las curvas de nivel, con la

intención de mantener una uniformidad en la pendiente del lateral.

c. Es conveniente que el diámetro de la tubería sea lo menos variado.

5.5. EL PROYECTO

Consideremos un grupo de 12 agricultores que tienen sus terrenos ubicados en ladera,

con un promedio de tenencia de tierra de 1.5 ha y poseen un manantial de 3.7 lt/seg, con

el cual desean irrigar sus terrenos. Estos solicitan que se formule un proyecto de riego.

Los pasos a seguir son los siguientes:

5.5.1. Trabajo de campo. Los trabajos a realizar en campo son:

a. Medición de caudal.- Se debe visitar la fuente, esta puede ser una quebrada, un

canal o un manante. Esta fuente se debe aforar

mediante el uso de vertederos3

o mediante el

método volumétrico que consiste en medir en que

tiempo se llena un depósito de volumen conocido

(lt/seg). Además se debe ver el tipo de manantial

con el que se va a contar (de ladera o de fondo)

para efectos del diseño. Para el caso del ejemplo

desarrollado el caudal –Q- es de 3.7 lt/seg.

Foto Nº 13. Aforo con vertedero

b. Visita a la comunidad.- Se hace con la finalidad de conocer la zona y aplicar los

criterios que se deben tener en cuenta para la elección de un sistema de riego en

laderas (ver Cap IV). Verificar el número de regantes que desean intervenir en el

Proyecto y su disponibilidad para participar, conocer la topografía y el relieve, el

tipo de suelo y la ubicación de las parcelas respecto a otras áreas. En cuanto a la

fuente se debe de verificar el caudal y su regularidad en el tiempo. Averiguar los

cultivos que se piensan sembrar (plan de cultivos por usuario).

3 Para conocer más sobre el uso de vertederos revisar la Revista del Instituto de Promoción para la Gestión

del Agua –IPROGA- AGUA y RIEGO Nº 10 de 1997 página14 y 15 del artículo “Procedimiento para el

aforo de caudales con el vertedero triangular o rectangular portátil”.


81

c. Levantamiento topográfico.- Este debe tener el detalle de un plano catastral (área,

limites o linderos, pendiente, curvas a nivel, distribución de las áreas por el

agricultor respecto a su uso actual). Las curvas a nivel deben dibujarse cada 2 o 5

mt de equidistancia como máximo, dependiendo del área a levantarse. La escala

puede ser 1:1000 ó 1:2000 si la zona es amplia (mayor a 20 ha). No olvidar que el

plano debe incluir la fuente, las áreas a irrigarse y las en secano, los límites de las

parcelas o linderos, casas y los detalles de las zonas que puedan tener influencia

en el diseño. (ver plano adjunto).

5.5.2. Trabajo de gabinete.

a. Procesamiento de datos topográficos.- Los datos del levantamiento topográfico

se procesan para confeccionar el plano, este debe ser detallado. Existen programas

de cómputo para agilizar el trabajo como el Surfer y su posterior trabajo en Auto

Cad para efectos de diseño.

b. Área de las parcelas.- Estas áreas se calculan con planímetro, de no contar con

este instrumento un método práctico es el utilizar papel milimetrado transparente.

Se coloca el papel milimetrado sobre el área que se desea medir y se cuentan las

cuadrículas que están dentro de la parcela y de acuerdo a la escala se puede

conocer el área. En una escala de 1:1000, un centímetro cuadrado equivale a 100

m2, y en una escala de 1:2000, un centímetro cuadrado equivale a 400 m

2.

Una vez que se tienen los planos se procede con el diseño agronómico.

5.5.3. Diseño Agronómico. Haremos un recuento del mismo:

a. Características físicas del suelo.- Se debe conocer la textura del suelo, ya sea pr

muestreo o por métodos empíricos; su densidad aparente y real. En el ejemplo que

se viene desarrollando se tiene:

- Textura franco arcilloso (30% arcilla, 30% limo, 40% arena).

- dr = 2.65 gr/cm3.

- da = 1.3 gr/cm3

.

b. Velocidad de infiltración básica.- Es un dato que se debe tener en cuenta ya que

condicionará el diseño del sistema de riego por aspersión. Esta puede calcularse

mediante el cilindro infiltrómetro o tomar los datos del cuadro Nº 03. En el

ejemplo que se viene desarrollando se tiene:

- Velocidad de infiltración básica = 6.4 mm/hr determinada con la textura y el

cuadro Nº 03.

c. Cálculo de los coeficientes hídricos o de la humedad del agua en el suelo, con la

textura y aplicando las fórmulas 16 y 17 se puede calcular la CC y PMP. También

se puede recurrir al cuadro Nº 07. (ver ítem 2.4.5.).


82

De existir diferencias significativas entre el cuadro Nº 07 y la fórmula aplicada se

recomienda utilizar los resultados obtenidos con la fórmula por contener datos de

campo en cuanto a la textura. Otra opción es hacer las mediciones de campo como

el método del girasol (revisar Winter E.J. “El agua, el suelo y la planta”).

CC = 0.48 x 30 + 0.162 x 30 + 0.023 x 40 + 2.62 = 22.80 %

PMP = 0.302 x 30 + 0.102 x 30 + 0.0147 x 40 = 12.71 %

HD = 10.09 %

d. Cálculo de la evapotranspiración potencial y Kc. Recordemos los cuadros Nº 14

y 15 del ejemplo desarrollado en el capítulo III.

Cuadro Nº 14 (copia) ETo x Kc Etc x Nº días

FASE FECHAS DÍAS ETo

mm/día

Kc

cuadro 12

ETc

mm/día

LAMINA

mm

LAMINA

FASE mm

VOLUMEN

M3

INICIAL

DESARROLLO

MEDIANA

ESTACIÓN

ULTIMA

ESTACIÓN

21 jun - 30 jun 10 3.121 0.45 1.404 14.04

01 jul - 20 jul 20 3.132 0.45 1.409 28.19

21 jul - 31 jul 11 3.132 0.75 2.349 25.84

01 ag - 24 ag 24 3.486 0.75 2.615 62.75

25 ag - 31 ag 7 3.486 1.15 4.009 28.06

01 set - 30 set 30 3.567 1.15 4.102 123.06

01 oct - 13 oct 13 4.242 1.15 4.878 63.42

14 oct - 31 oct 18 4.242 0.85 3.606 64.90

01 nov - 12 nov 12 4.053 0.85 3.445 41.34

42.23 422.3

88.59 885.9

214.54 2,145.4

106.24 1,062.4

Cuadro Nº 15: Necesidades hídricas por mes

Fechas Nº días Etc

mm/día

Mes Necesidades Necesidades diarias

por mes por mes

21 jun – 30 jun 10 1.404 Junio 14.04 1.404

01 jul – 20 jul 20 1.409 Julio 54.019 1.743

21 jul – 31 jul 11 2.349

01 ag – 24 ag 24 2.615 Agosto 90.823 2.930

25 ag – 31 ag 7 4.009

01 set – 30 set 30 4.102 Septiembre 123.06 4.102

01 oct – 13 oct 13 4.878 Octubre 128.322 4.139

14 oct – 31 oct 18 3.606

01 nov – 12 nov 12 3.445 Noviembre 41.340 3.445

TOTAL 145 451.604

e. Cálculo del módulo de riego.

El módulo de riego es el que se va a utilizar para hacer el diseño hidráulico del

sistema de riego por aspersión (diámetro de tubería, pérdidas de carga, etc.).

El cálculo del módulo de riego debe hacerse para el mes de mayor demanda

por parte del cultivo, del cuadro Nº 15 se puede ver que la mayor demanda se da

en octubre cuando:

9 ETo = 3.00 mm/día,

9 Kc = 1.15

9 ETc = 4.139 mm/día,


83

Nota 01: Cuando se tiene una parcela con varios cultivos se debe trabajar con un

Kc promedio ponderado en función del área.

Kc promedio = (c cultivo 1 x % área a sembrar) + (Kc cultivo 2 x % área a sembrar)

Ejemplo si se tiene una parcela con 3 cultivos: 50% papa, 30% maíz y 20% avena, su

Kc promedio será:

Kc (prom.) = Kc(papa) x %Área + Kc(maíz) x %Área + Kc(lenteja) x %Área

Kc (prom) = (1.15 x 0.5) + (1.15 x 0.3) + (1.1x 0.2) = 1.14

El sistema de riego a utilizar es el sistema de riego por aspersión, para este efecto

se considerará una eficiencia de aplicación –Eap- de 70% (ver cuadro Nº 16).

Como se ha explicado la ETc = Ln por lo tanto la lámina real será:

Ln = 4.139 mm/día Lr = Ln / Eap

Lr = 4.139 / 0.70 = 5.91 mm/día

Recordemos que 1mm = 10 m3/ha lo que quiere decir que el módulo de riego será:

Mr = 5.91 mm/día = 59.1 m3/ha/día, este valor llevado a lt/seg/ha será:

Mr = 0.68 lt/seg/ha.

f. El área regable:

Con este dato se puede calcular el área que se puede regar aplicando la siguiente

fórmula:

Donde:

Q

A = ---------- (34)

Mr

Q = caudal de la fuente en lt/seg.

Mr = módulo de riego en lt/seg/ha.

A = área irrigable en ha.

3.7 lt/seg

Por lo tanto A = ----------------------- = 5.44 ha

0.68 lt/seg/ha

Esto quiere decir que cada uno de los 12 agricultores podrá regar 4,534 m2

en

promedio.


84

Nota 02: En el ítem 3.3.3. se muestra el cálculo de la lámina neta utilizando la fórmula:

(CC – PMP) Ln = ------------------- x Dap x Pr x fa

100

Los resultados así obtenidos son: Ln = 1.97 cm y la lámina real o bruta, con

una Eap de 70%, sería de Lr = 2.81, se refieren a las posibilidades que tiene el

suelo para retener agua y llevar de PMP a CC, estos valor se utilizan para el

cálculo de IR, Nº riegos y el tiempo de riego. Por lo tanto difiere del valor 4.139

calculado utilizando la máxima evapotranspiración del cultivo en todo el

período vegetativo, que es la que debemos de cubrir en su período crítico. El

cálculo del sistema de riego por aspersión debe hacerse con la máxima

demanda del período.

g. Cálculo de la lámina neta: Como se mencionara en el ítem 3.3.3. ya hemos

calculado la lámina neta y su valor es de

Ln= 1.97 cm

.

h. Calculo de la lámina real: Se está asumiendo un valor de Eap = 70% (ver cuadro

Nº 16).

Lr = Ln/Eap Lr = 1.97 /0.7

Lr = 2.81 mm

i. Calculo del intervalo de riego, número de riegos y el tiempo de riego: Este

cálculo se describe al detalle en el ítem 3.6 y 3.7, siguiendo la misma metodología

pero con una Eap = 70%, con un caudal disponible de 3.7 lps y un factor de

agotamiento fa = 0.3 se tiene:

Cuadro Nº 24: Volúmenes e intervalos de riego por mes (ejemplo en curso).

MES Pr Ln Lr Vol/riego Etc IR Nº Vol riego Tiempo riego

mm mm por ha Días

M3 Riegos en el mes

(m3) con Q=3.7 lps

A B C(1) D= C/Eap E= Dx10m3 F(2)

G= C/F H(3)

=

PV/G

I= ExH J=

Ex1000/Q/3600

Jun 30 11.8 16.86 169 1.404 8 1* 169* 59.10 hr

787

Jul 30 11.8 16.86 169 1.743 7 4 676 12.69 hr

Ag 50 19.7 28.14 281 2.930 7 4 1,124 21.10 hr

Set 60 23.6 33.7 337 4.102 6 5 1,685 25.30 hr

Oct 60 23.6 33.7 337 4.139 6 5 1,685 25.30 hr

Nov 60 23.6 33.7 337 3.445 7 0** 00 25.30 hr

Total de riegos y volumen de agua por campaña 19 5,957


(1)Calculado con la fórmula de Ln

(2)Ver cuadro Nº 15: columna de necesidades diarias por mes.

(3)PV= número de días del mes del período vegetativo.

* Este dato es referencial se tomará 787 m3 que es el primer riego ** En la fase final a la papa no se le riega


85

Analizando los resultados en momentos críticos:

A. Mes crítico:

A.1. Demanda: en septiembre se necesitaría un volumen de:

1,685 m3/mes X 5.44 ha = 9,166.4 m3

A.2. Oferta: el manantial tiene un caudal de:

3.7 lt/seg X 86400 seg X 30 días / 1000 lt/m3

= 9,590.4 m3

A.3. Balance hídrico = Oferta – Demanda = 9,590.4 – 9,166.4 = 424 m3

Se puede concluir que el diseño es acertado.

B. Riego crítico: en setiembre se debe regar cada 6 días con 337 m

3

B.1. Demanda: en estos riegos se necesitaría un volumen de:

337 m3/riego X 5.44 ha = 1,833.28 m3

B.2. Oferta: el manantial tiene un caudal de:

3.7 lt/seg X 86400 seg X 6 días / 1000lt/m3

= 1,918.08 m3

B.3. Balance hídrico = Oferta – Demanda = 1,918.08 – 1,833.28 = 84.80 m3

Se puede concluir que el diseño es acertado.

A continuación se presenta un cuadro que detalla los meses del período

vegetativo, el volumen de agua por riego, el intervalo de riegos, el número de

riegos por mes y tres propuestas de organización del turnado de riegos.

El primero propone que cada agricultor riegue con el total del caudal (A), el

segundo donde el caudal se dividiría entre dos sectores y el riego sería por turnos

(B) y un tercero donde el caudal se repartiría en 4 sectores (3 regantes por sector).

Analizando, las 3 propuestas son aplicables; el tiempo de riego –TR- nos puede

llevar a pensar en un exceso de horas, esto se aclarará al analizar el tiempo de

riego por posición de los aspersores, en el siguiente ítem.

Si se analiza el “Plano Tipo” y las opciones de turnados, se recomienda organizar

el riego en cuatro sectores (tres regantes por sector).

Cuadro Nº 25: Volúmenes e intervalos de riego por parcela (ejemplo en curso).

MES Vol/riego/ IR Nº TR TR TR

parcela Días Riegos Q=3.7 lps Q=1.85 lps Q=0.925 lps

M3 A B C

Jun 787 8 1* 59.1 hr 118.17 hr 236.10 hr

Jul 169 7 4 12.69 hr 25.38 hr 50.75 hr

Ag 281 7 4 21.10 hr 42.19 hr 84.38 hr

Set 337 6 5 25.30 hr 50.60 hr 101.20 hr

Oct 337 6 5 25.30 hr 50.60 hr 101.20 hr

Nov 00 0** 00 00 00

TOT 19


En el trabajo de campo estos intervalos de riego son difíciles de aplicar por lo que

se podría uniformizar a 6 ó 7 días. En lo que habría que insistir es en los tiempos


86

de riego. Muchas veces la solución está en compartir los turnados y si fuera

posible repartir el caudal total en caudales pequeños durante todo el tiempo, se

contaría con un caudal permanente.

j. Calculo de la velocidad de infiltración básica:

Se puede utilizar el método de cilindros infiltrómetros o recurrir al Cuadro Nº 03,

para el caso del ejemplo con una textura franco arcilloso se tiene que la velocidad

de infiltración es de 6.4 mm/hr.

La velocidad de infiltración es condicionante para escoger el tipo de aspersor mas

adecuado en base a la precipitación calculada con la fórmula que se presenta en el

ítem 5.4.2.

Q x 1000

PP = ---------------------- (35)

EA x EL

Donde:

PP : precipitación del aspersor en mm/hr.

Q : caudal del aspersor en m3/hr.

EA : espaciamiento entre aspersores en m.

EL : espaciamiento entre líneas en m.

5.5.4. Diseño Hidráulico:

a. Selección del aspersor.

Esta selección se hace en base a los catálogos proporcionados por los fabricantes.

Los datos que proporcionan los fabricantes son:

9 Diámetro de la boquilla.

9 Presión de operación del aspersor.

9 Gasto del aspersor.

9 Diámetro de humedecimiento.

9 Espaciamiento entre aspersores recomendados (en algunos casos).

A continuación se presentan los datos que otorgan los fabricantes de dos modelos

comúnmente utilizados el Modelo 427 y el Modelo 501.


87

1.0 1.0 0.039 8.0

Foto Nº 14. Aspersor 501 NAAN Foto Nº 15. Modelos de aspersores NAAN.

427

Aspersor plástico a impacto de giro completo o parcial Aplicaciones principales: De ½”, montado en elevación, para jardines privados y parques públicos de menor tamaño.

427-5-WP Boquilla mm

P

bar

Q D

m3/hr m

Suministrado también sobre bases de púas metálicas o bases

deslizables. - Construcción duradera en plásticos de alto impacto y

2.8 2.0 0.45 22 Anaranjada 3.0 0.55 23

4.0 0.63 24

acero inoxidable. 3.0 1.0 0.36 19

- Peso: 70 gr. Roja 2.0 0.51 23

- Sencillo ajuste manual del mecanismo de giro completo

o parcial.

3.0

4.0

0.63 24

0.72 25

- Brazo de guía que controla el chorro de agua e impide 3.2 1.0 0.41 √ 20

las salpicaduras laterales a edificaciones o senderos

adyacentes. - Escudo deflector y tornillo difusor, que controla la

Verde 2.0 0.57 23

3.0 0.70 24 4.0 0.81 26

distancia y el patrón de riego. 3.5 1.0 0.49 20 - Todas las partes ajustables están codificadas por color

para una fácil identificación. Espaciamiento entre rociadores: hasta 12 m

Azul 2.0

3.0 4.0

0.66 23

0.81 24 0.93 26

Presión: entre 2.0 y 4.0 bars 4.0* 1.0 0.60 21 Conector a tubería: macho de ½” Peso: 70 gr

Negra 2.0

3.0

4.0

13.O boquilla Otandard

0.85 24

1.03 26

1.18 26

501

Aspersor turbomartillo de bajo volumen y ángulo

501

Boquilla mm

P

bar

Q D

m3/hr m reducido.

Conexión hembra o macho de ½”

Peso: 39.gr.

Excelente para la irrigación en ángulo reducido de huertos,

Anaranjada 2.0 3.0

0.055 0.068

9.0 11.0

viñedos, viveros y semilleros, invernaderos, plantíos pequeños, jardines, etc. El diseño único en su especie de turbomartillo le otorga una

impulsión muy fuerte, para funcionar a baja presión, a una

1.5 1.0 0.066 8.0 Blanca 2.0 0.095 10.0

3.0 0.114 11.5

1.6 1.0 0.081 √ 8.0

velocidad rotativa constante y uniforme. Fabricación especial a prueba de arena de todas las piezas móviles, el

Roja 2.0 0.117 11.0 3.0 0.144 12.0

conjunto inferior y la zona del resorte eyector. Boquillas en código de color. Plástico de alto grado muy resistente a impactos, para una

mayor vida útil. La gama de 501 acusa un grado de uniformidad excepcionalmente levado en la distribución.

Trayectorias.

501 – Altura de chorro: entre 0.4 y 0.8 metros sobre la

1.7 1.0 0.095 9.0 Negra 2.0 0.137 11.0

3.0 0.168 12.5

1.8 1.0 0.113 9.0

Verde 2.0 0.160 11.5

3.0 0.195 12.5

2.0 1.0 0.135 9.5

boquilla. Régimen operacional: Precipitación a partir de 1.3 mm/hr

Azul 2.0 3.0

0.195 0.236

11.5 13.0

en adelante, según sea el espaciamiento. 2.2 1.0 0.153 9.5

El espaciamiento hasta 8 metros, dependiendo de la presión y

el tamaño de la boquilla.

Amarilla 2.0 0.219 11.5 3.0 0.267 13.0


88

De acuerdo al caudal o gasto, que en la tabla se da en m3/hr, y tomando como

referencia la velocidad de infiltración básica (6.4 mm/hr) se puede escoger el tipo

de aspersor que se va a seleccionar y el espaciamiento entre aspersores y entre

líneas. Muchas veces se tendrá que escoger de acuerdo a la existencia de los

modelos en el mercado.

En el ejemplo se tiene que el modelo 427 tiene el siguiente rango en su caudal:

- 0.41 m3/hr - 1.18 m

3/hr

Si aplicamos la fórmula antes mencionada y considerando un espaciamiento

mínimo de 10 x 10 se obtiene:

PP = (0.41 x 1000) / (10 x 10) = 4.1 mm/hr

PP ≤ Ib

Si se calcula con este mismo caudal (0.41 m3/hr) pero con un espaciamiento 5 x 5

da una precipitación de 16.4 mm/hr que supera la velocidad de infiltración básica

por lo cual se descarta.

Si calculamos con el caudal de 1.18 m3/hr, se obtiene una precipitación de 11.8

mm/hr, que al ser mayor que la velocidad de infiltración básica se descarta.

Probaremos como alternativa el modelo 501 con boquilla roja, una presión de 1

bar (10 mca) y un espaciamiento de 5mt entre aspersores y entre líneas:

PP = (0.081 x 1000) / (5 x 5) = 3.24 mm/hr

PP ≤ Ib

Por lo tanto el diseño es correcto, pero el tiempo de riego se alargaría.

Se pueden utilizar cualquiera de estos aspersores o cualquier modelo que cumpla

con este requisito (PP ≤ Ib). Para el caso del ejemplo escogeremos el Modelo 427

con boquilla verde (3.2 mm), trabajando con una presión de 10 mca y con un

diámetro de humedecimiento de 20 mt. El espaciamiento que se ha escogido es

de 10 m x 10 m lo que nos da una precipitación de 4.1 mm/hr.

b. Espaciamiento entre aspersores y entre líneas.

El espaciamiento entre aspersores está en función a la velocidad de infiltración

básica del suelo, al diámetro de humedecimiento del aspersor y a la velocidad del

viento. Como se señala líneas arriba la precipitación debe ser menor a la velocidad

de infiltración básica.

A continuación se presenta, adicional a la tabla 21, un cuadro que señala los

valores máximos de espaciamiento y se describe como un porcentaje del diámetro

de humedecimiento. Estas tablas deben ser tomadas como referenciales para el

espaciamiento entre aspersores y entre líneas. Si se opta por escoger el

espaciamiento antes que el tipo de aspersor, deberá de comprobarse


89

obligatoriamente la precipitación que se va a producir y compararla con la

velocidad de infiltración básica.

Estos límites en el espaciamiento se hace para lograr los traslapes que son

necesarios en este tipo de riego.

Cuadro Nº 26: Espaciamiento entre aspersores y laterales.

ESPACIAMIENTO EN % DEL DIÁMETRO

VELOCIDAD DEL VIENTO DE HUMEDECIMIENTO

EN EN RECTÁNGULO

CUADRADO EA EL

Sin viento 65% 65% 65%

Hasta 6 km/hr (1.67 m/seg) 60% 50% 65%

Hasta 12 km/hr (3.33 m/seg) 50% 40% 60%

Hasta 15 km/hr (4.17 m/seg) 40% 40% 50%

Mayor de 15 km/hr (4.17/m/seg) 30% 30% 40% Fuente: M. Villón. – Universidad Nacional Agraria La Molina. Publicación Nº 106

Para el caso de nuestro ejemplo, al escoger el tipo de aspersor a utilizar, se llegó a

calcular el espaciamiento entre aspersores: 10 mt y entre líneas 10 mt.

Observando el gráfico Nº 08 se señala la “posición 1” que indica la posición en

que se colocaría la manguera que porta los aspersores, a lo largo de esta manguera

se deberán de colocar los aspersores cada 10 mt, luego se señala con, líneas

punteadas, las “posiciones alternativas” de la manguera, este espaciamiento de

las posiciones alternativas de las mangueras deberán tener un espaciamiento de 10

mt.

c. Tiempo de riego por posición.

Calcularemos ahora el tiempo de riego –TR- que deberá permanecer cada aspersor

por posición. Según lo calculado en la tabla Nº 24 se tiene la lámina real por mes,

con este dato y la precipitación del aspersor seleccionado –PP aspersor- se calcula

el tiempo de riego para el aspersor:

TR = Lr / PP aspersor (36)

Cuadro Nº 27: tiempo de riego con el aspersor 427

MES IR Lr Precipitación del TR

Días mm aspersor Hr

mm/hr

A B C D E = C/D

Junio 8 16.86 4.1 4.11

Julio 7 16.86 4.1 4.11

Agosto 7 28.14 4.1 6.9

Septiembre 6 33.7 4.1 8.2

Octubre 6 33.7 4.1 8.2

Noviembre 33.7 4.1 8.2 Fuente: Elaboración propia


90

Para efectos prácticos se podría recomendar un intervalo de riego fijo de 9 días,

pero se debe insistir en respetar el tiempo de riego por posición de acuerdo al mes.

PLANO TIPO DE UNA PARCELA EN LADERA (plano Nº 3)

CAPTACIÓN

NM

CC-03 R-I

LEYENDA

CRP1

H-02 02

CP

H-03

03

04 Porfirio Tanta Heras

0.93 ha

H-04

05 H-05

Límite de Parcela

Línea de Conducción y Distribución

Línea Fija de Riego

Curvas de Nivel

H-01

01

Federico Valiente Ramos

0.43 ha

Corpus Valiente Mendoza

0.40 ha

Luis Valiente Mendoza

0.47 ha H-06

06

Tomás Tanta Heras

0.80 ha

H-07

Quebrada

Captación

Repartidor

H-08

Genaro Tanta Heras

0.70 ha

08

H-10

07

H-09

10

Cámara de Carga

Cámara de purga

Hidrante

Juan Tanta Heras

09 0.63 ha

H-12

Manuel Tanta Villanueva

0.67 ha

H-11

11

12

Número de Parcela 12

Area no Cultivable


91

d. Sectores de riego.

Para definir los sectores de riego, con la ayuda del plano topográfico, es necesario

tener en cuenta los siguientes aspectos:

9 Distribución de las parcelas en el terreno, se deberá de tratar de agruparlas de

tal manera que se utilice la menor cantidad de tubería y el menor diámetro para

bajar los costos. Para el caso del ejemplo se puede ver que existen 3 parcelas

agrupadas (1,2,3) y el resto se alinean en dos filas, una debajo de la otra, se

opta por agruparlas en cuatro grupos de tres cada uno, esto con la idea de

utilizar un caudal de 0.925 lt/seg (ver tabla Nº 25)

9 Caudal disponible, según el caudal de la fuente, se conoce que el caudal

disponible es de 3.7 lt/seg.

9 Área a regar por usuario, para que sea equitativo se ha decidido que cada

usuario riegue 4,534 m2

(ver ítem 5.5.3-f).

9 Topografía, esta nos limita las áreas que son factibles de irrigar, según la

diferencia de altura entre la fuente y el terreno. Esta decidirá si se tienen que

utilizar cámaras rompe presión y el mejor trazo de las líneas de conducción y

distribución.

9 Aspecto social, se debe tener en cuenta el grado de amistad que existe entre

regantes y los conflictos que puedan existir de tal manera que no se produzcan

enfrentamientos y haya un respeto por los turnados de riego. Este factor es

clave para el buen funcionamiento del sistema.

Una vez definido los sectores y el caudal que emplearán, en el ejemplo cada sector

utilizará un caudal de 0.925 lt/seg, se hará el planteamiento hidráulico.

e. Planteamiento hidráulico.

De acuerdo al plano confeccionado (ver plano Nº 3 Plano tipo de una parcela) se

hacen lo trazos tanto de la línea de conducción como de la línea de distribución,

en este caso en particular, se ha dividido en cuatro sectores:

Sector I parcelas (01, 02, 03), el sector II (parcelas 4,5,6), sector III (parcelas

7,8,9) y el sector IV (parcelas 10, 11 y 12) y se hace el siguiente planteamiento

hidráulico:

9 Línea de conducción: Captación – Cámara de distribución, este tramo llevará

un caudal de 3.7 lt/seg. La cámara de distribución, además servirá como

cámara rompe presión, y en este punto se distribuirá el caudal en dos partes,

una con un caudal de 0.925 lt/seg para el sector I y el resto (2.775 lt/seg) para

los otros tres sectores.

9 Cámara de distribución, de este punto saldrán dos tuberías que irán a dos

reservorios, uno que servirá como cámara de carga del sector I y el segundo

que servirá como cámara de carga de los sectores II, III y IV.

9 Reservorios, se calculará el volumen de cada uno de los reservorios y de acá

saldrán las líneas de distribución.

9 Línea de distribución, una irá al sector I y la otra dirigida a cubrir los demás

sectores y se trazarán por las “cabeceras de las parcelas”, para una vez que se


92

llega a ellas, hacer el trazo a favor de la mayor pendiente y colocar los

hidrantes.

9 Hidrantes, estos irán ubicados estratégicamente a lo largo de la línea de

distribución parcelaria, el distanciamiento entre hidrantes dependerá de la

longitud de la manguera que se utilice. En nuestro caso se utilizará una

manguera de 75 mt.

9 Mangueras de riego, estas se conectarán a los hidrantes y se tenderán

siguiendo las curvas a nivel y respetando el espaciamiento entre líneas de 10

mt. (ver el presente ítem, b).

9 Elevadores, son los niples de tubería PVC de ½” que permitirán la colocación

de los aspersores.

9 Aspersores, son los que distribuirán el agua en forma de lluvia en la parcela,

para nuestro caso se ha decidido el uso del modelo 427 WP, con boquilla verde

(3.2 mm).

f. Diseño de las líneas de conducción, distribución.

En este punto hay que hacer una diferenciación en cuanto a las fórmulas a utilizar:

9 Para diámetros mayores a 75 mm (3”), se utiliza la fórmula de Hazen

Williams:

10 7

x L

hf = --------------------------------- Qp

5.813 x C 1.85

x D 4.87

(37)

Donde : hf =, pérdida de carga en mt.

: L = longitud de la tubería, en km.

: Q = caudal en la tubería, en lt/seg.

: C = coeficiente de fricción que es función del material de la

tubería (ver valores en cuadro adjunto)

: D = diámetro del tubo en plg.

: p = exponente que toma el valor de 1.85 para Hazen Williams

Valores típicos de C para uso en la ecuación de Hazen – Williams.

Tubería C

Plástico 150

PVC 140*

Asbesto cemento 140

Aluminio (con acoples cada 30 pies) 130

Acero galvanizado 130

Acero (nuevo) 130

Acero (15 años de uso) 100

* Este valor debe ser requerido a los fabricantes debido a que en algunos

casos se utiliza C = 140 ó 150, dependiendo del fabricante.


93

Consideramos necesario citar a Keller que señala “La fórmula de Hazen –

Williams fue desarrollada a partir de estudios de sistemas de distribución de

agua usando tubos de diámetro mayor a 75 mm (3”) y descargas mayores de

3.2 lt/seg (50 gpm). Bajo estas condiciones de flujo el número de Reynolds es

mayor que 5x104

y la fórmula predice las pérdidas de carga

satisfactoriamente. Sin embargo para tubos de diámetro pequeño y de

paredes lisas que se utilizan en sistemas de riego por goteo, la fórmula de

Hazen – Williams con C = 150 subestima las pérdidas de carga”.4

9 Para diámetros menores a 75 mm (3”), en la línea de conducción se utiliza la

fórmula:

hf = S x L

Q 1/0.57

S = ----------------------

60.237 x D2.71

(38)

Donde : hf =, pérdida de carga en m.

: L = longitud de la tubería, en m.

: Q = caudal en la tubería, en m3/seg.

: D = diámetro interno del tubo en m.

: S = pendiente en m/m.

9 Para diámetros menores a 75 mm (3”), en la línea de distribución se utiliza la

fórmula de Fair Wipple Hasiao:

hf = S x L

Q1.88

(39)

S = 0.002021 x -----------

D4.88

Donde : hf =, pérdida de carga en m.

: L = longitud de la tubería, en m.

: Q = caudal en la tubería, en m3/seg.

: D = diámetro interno del tubo en m.

: S = pendiente en m/m.

Utilizando las dos fórmulas antes mencionadas se hará el diseño tanto de la línea

de conducción como de la de distribución. Esta se muestra en los cuadros

siguientes.

4 Manual de diseño de sistemas de riego por aspersión y goteo, por Jack Keller, 1983 International Irrigation

Center.- Centro Internacional de Riegos. Agricultural and Irrigation Engineering, UTA State University.

Logan, Utah. U.S.A.


94

CÁLCULO DE PRESIONES Y DIÁMETROS DE UNA PARCELA TIPO

PLANILLA DE CALCULO DE CAUDALES Y PRESIONES PARA CADA TRAMO EN LA RED DE CONDUCCIÓN Y DISTRIBUCIÓN

A. LÍNEA DE CONDUCCIÓN

LT= 220.00 mt Qtotal = 3.7 lt/sg

Cuadro N° 28

TRAMO LONG CAUDAL DIAM DIAM CLASE S

PERD.

TRAMO V

COTA TERRENO COTA

PIEZOMETRICA

PRESIONES

Captación (A) -

ml m3 plg m m/m hf (mt) m/sg inicio final tramo inicio final tramo inicio final tramo

Cámara dist (B) 200.00 0.00370 2.5" 0.0660 5 0.0167 3.346 1.081 3585.00 3575.00 3585.300 3581.954 0.300 6.954

Cámara dist (B)

– reserv 1 –C- 10.00 0.000911 1” 0.0282 5 0.0815 0.815 1.459 3575.00 3573.00 3575.300 3574.485 0.300 1.485

Cámara dist (B)

– reserv 2 (D) 10.00 0.00270 2" 0.0544 5 0.0241 0.241 1.162 3575.00 3573.00 3575.300 3575.059 0.300 2.059

TOTAL 220.00

Fuente: Elaboración propia Cuadro N° 29 Diámetros

plg mm m

1/2" 16,60 0,0166

3/4" 21,90 0,0219

1" 28,20 0,0282

1 1/4" 37,00 0,0370

1 1/2" 43,00 0,0430

2" 54,40 0,0544

2 1/2" 66,00 0,0660

3" 80,90 0,0809

4" 106,00 0,1060

Fuente: Manual técnico AMANCO


95

A. LÍNEA DE DISTRIBUCIÓN

Modelo del aspersor 427-5WP marca NAAN

N° de aspersores por parcela : 8 Caudal por parcela en lt/seg : 0.9112

Cuadro N° 30: Cálculo de presiones en la línea de distribución

TRAMO LONG Caudal DIAM DIAM CLASE S Pérd Tramo V COTA TERRENO COTA PIEZOMETRICA PRESIONES

SECTOR I

ml lt/seg plg m m/m hf (mt) m/s Inicio

final

tramo inicio

final

tramo inicio final

tramo

Res. 1 (C) -Hidr 1 365.00 0.911 2" 0.0544 5 0.0058 2.100 0.3920 3573.00 3560.00 3573.86 3571.76 0.86 11.76

Hidrante 1 - Hid 2 40.00 0.911 1" 0.0282 5 0.1420 5.682 1.4589 3560.00 3545.00 3571.76 3566.08 11.76 21.08

Hidrante 2 - Hid 3 80.00 0.911 1" 0.0282 5 0.1420 11.364 1.4589 3545.00 3528.00 3566.08 3554.71 21.08 26.71

SECTOR II

Res 2 (D) -Hid 4 350.00 2.734 2" 0.0544 5 0.0454 15.884 1.1761 3573.00 3549.00 3573.86 3557.98 0.86 8.98

Hidrante 4 - Hid 5 60.00 2.734 2" 0.0544 5 0.0454 2.723 1.1761 3549.00 3545.00 3557.98 3555.25 8.98 10.25

Hidrante 5 - Hid 6 60.00 0.911 1" 0.0282 5 0.1420 8.523 1.4589 3545.00 3527.50 3555.25 3546.73 10.25 19.23

Hidrante 5 - Hid 7 70.00 1.822 2" 0.0544 5 0.0212 1.482 0.7841 3545.00 3540.00 3555.25 3553.77 10.25 13.77

Hidrante 7 - Hid 8 70.00 0.911 1" 0.0282 5 0.1420 9.943 1.4589 3540.00 3515.00 3553.77 3543.83 13.77 28.83

Hidrante 7 - Hid 9 65.00 1.822 2" 0.0544 5 0.0212 1.376 0.7841 3540.00 3536.00 3553.77 3552.39 13.77 16.39

Hidrante 9 - Hid 10 75.00 0.911 1" 0.0282 5 0.1420 10.653 1.4589 3536.00 3512.00 3552.39 3541.74 16.39 29.74

Hidrante 9 - Hid 11 60.00 0.911 1" 0.0282 5 0.1420 8.523 1.4589 3536.00 3530.00 3552.39 3543.87 16.39 13.87

Hidran 11 - Hid 12 75.00 0.911 1" 0.0282 5 0.1420 10.653 1.4589 3530.00 3510.00 3543.87 3533.22 13.87 23.22

Manguera lateral 65.00 0.456 ¾” 0.0219 0.1325 8.615 1.2095 3510.00 3510.00 3533.22 3524.60 23.22 14.60

Manguera lateral 5.00 0.456 ¾” 0.0219 0.1325 0.663 1.2095 3510.00 3510.00 3533.22 3532.55 23.22 22.55

Manguera lateral 65.00 0.456 1” 0.0282 0.0386 2.508 0.7295 3510.00 3510.00 3533.22 3530.71 23.22 20.71

Manguera lateral 5.00 0.456 1” 0.0282 0.0386 0.193 0.7295 3510.00 3510.00 3533.22 3533.02 23.22 23.02

Fuente: elaboración propia


96

g. Diseño de las líneas parcelarias.

En promedio según el plano las parcelas tienen una extensión promedio de 70 mt

de ancho por 80 mt de largo, lo que nos da un área de 5600 m2. Se ha considerado

que cada agricultor regará con 8 aspersores modelo 427 – 5WP con un

espaciamiento de 10 m x 10 m entre aspersores y entre líneas respectivamente. La

línea corrida señala la primera posición y las punteadas indican las posiciones que

se tendrían que colocar las mangueras para cubrir toda el área. Recordemos que en

la tabla N° 25 se especifican los tiempos de riego.

En las cuatro últimas filas de la tabla N° 30 se presenta el cálculo del diámetro de

las mangueras, como se puede observar las cotas del terreno del inicio y del final

son las mismas, debido a que las mangueras se colocan siguiendo las curvas a

nivel del terreno.

Se ha calculado la presión en el primer aspersor, ubicado a 5 mt y el que se ubica

al extremo de la manguera en la posición más alejada (el último aspersor a 65mt).

Este cálculo se realiza para poder comparar las presiones con que trabajan el

primero y el último de los aspersores ya que hay una condición: “la diferencia de

presiones entre el primer aspersor y el último no debe ser mayor al 10% para

mantener una uniformidad en la precipitación” y se puede notar que esta

condición se cumple con la manguera de 1”, por lo que se opta por este diámetro.

Figura Nº 08: Parcela tipo, espaciamiento 10 X 10

Posiciones alternativas con espaciamiento entre líneas de

10 metros

Posición 1 con espaciamiento entre aspersores de 10 mt 70 mt

80 mt

La manguera llevará 4 aspersores a cada lado.


97

h. Diseño de la infraestructura.

Sobre el diseño de las captaciones (ver plano N° 01 y 02), las cámaras de

distribución, y los reservorios se puede revisar la siguiente bibliografía de

VI. COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD DE LOS SISTEMAS DE

RIEGO POR ASPERSIÓN EN LADERAS

Una defectuosa uniformidad de aplicación del agua puede provocar en el suelo un

considerable derroche de agua para profundidades que están fuera del alcance del sistema

radicular de la planta. Esto se manifiesta en la planta observándose crecimientos no

uniformes o diferencias en la coloración del follaje que influirán sobre los rendimientos del

cultivo.

En el caso de riego por aspersión la uniformidad de aplicación de los aspersores es

comprobada por el fabricante durante las distintas etapas de desarrollo del modelo

formulando las recomendaciones para la planificación. Cuando los aspersores están en uso

es necesario comprobar su uniformidad de aplicación bajo condiciones reales de

funcionamiento en el campo, para evaluar la eficiencia de riego en horas diferentes del día

y según los resultados, mejorar esta uniformidad.

6.1. PRINCIPIOS DEL SISTEMA DE UNIFORMIDAD DE APLICACIÓN.

El principio de los diferentes métodos de uniformidad de aplicación del agua por los

aspersores es basado en la medición de las precipitaciones en distintos puntos del

área regada.

6.2. MÉTODOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA UNIFORMIDAD DE

APLICACIÓN.

Existen tres métodos para determinar la uniformidad de aplicación de los aspersores.

6.2.1. Método 1: Ensayo con un aspersor (único).

Este ensayo es adecuado para la comprobación de un aspersor por el fabricante

durante las distintas etapas de desarrollo del modelo y para la formulación de

las recomendaciones para la planificación, pues en este caso el ensayo se hace

sin influencia de los aspersores vecinos. Además se puede realizar este ensayo

en cultivos extensivos bajo condiciones sin vientos o vientos ligeros.

Para este ensayo en cultivos extensivos, el aspersor es operado durante un

período de 2 a 4 horas y el agua es recolectada en envases dispuestos en

distancias de 2 x 2 mt, mientras que sobre los ejes cardinales la distancia entre

envases es de 1 metro, como lo indica la figura Nº 9. En los huertos frutales la

distancia entre envases es 1 metro por 1 metro.

Calderón y Broeks o de Anten y Willet (ver revisión bibliográfica).


98

La ventaja de este método permite calcular las uniformidades de aplicación

para cualquier espaciamiento de los aspersores, pero sus desventajas están en la

necesidad de ejecutar un ensayo relativamente largo (2- 4 horas), el uso de más

envases que los otros métodos y en tomar precauciones, para evitar la

evaporación del agua de los envases.

6.2.2. Método 2: Ensayo con una línea lateral unitaria.

En este caso se hace funcionar una línea con 4 aspersores en un espaciamiento

uniforme a lo largo de esa línea, durante un período mínimo de 2 horas (ver

figura Nº 09).

Este método es adecuado para cultivos extensivos pues está cerca de las

condiciones reales de riego en el campo. En efecto las líneas funcionan de una

manera separada y no simultánea.

Este sistema permite calcular la uniformidad de aplicación para cualquier

distancia entre líneas, mientras que el espaciamiento entre aspersores es fijado

de antemano.

6.2.3. Método 3: Ensayo con líneas laterales operadas simultáneamente.

En este método se hace operar de una manera simultánea 2 a 4 líneas con 4 o

más aspersores, de acuerdo al diámetro de cobertura del aspersor.

Este sistema como se indica en la figura Nº 9, permite calcular la uniformidad

de aplicación únicamente para un espaciamiento dado. Se utiliza este método

en cultivos extensivos, huertos frutales y bajo cualquier condición de viento.

Este sistema tiene por ventajas de utilizar un número reducido de envases y de

ejecutar el ensayo durante un período de 1 hora a 1 hora y media que es igual a

una lámina de 10 mm de precipitación en promedio.

6.3. REALIZACIÓN DEL ENSAYO DE CAMPO.

Para realizar el ensayo de uniformidad de aplicación de los aspersores, se tiene que

elegir la parcela del ensayo y medir los factores que puedan influir sobre esta prueba

(vientos, temperatura, humedad relativa, caudal de descarga y presión).

6.3.1. Elección de la parcela de ensayo.

El área del ensayo debe ser representativa de la parcela del cultivo, donde se

prueba la aplicación del agua. En general se toma la parte central de dicha

parcela.

El área debe ser limpia, sin malas hierbas y preferiblemente no arada.


99

Figura Nº 09. Ensayos de la uniformidad de aplicación de los aspersores.

X X

X X X X X X

X X X X X X X X

X X X X X X X X

X X X X X X X X X X

X X X X X X X X X X X X

X X X X X X X X X X

X X X X X X X X

X X X X X X X X

X X X X X X

X X

MÉTODO Nº 01: Ensayo con un aspersor










MÉTODO Nº 02: Ensayo con una línea lateral unitaria

X X X X X X X

X X X X X X X

X X X X X X X

X X X X X X X

X X X X X X X

X X X X X X X

X X X X X X X

X X X X X X X

X X X X X X X

MÉTODO Nº 03: Ensayo con líneas laterales operadas simultáneamente


100

6.3.2. Disposición de los envases.

Según el principio del ensayo ya mencionado se debe recolectar las

precipitaciones en envases o pluviómetros que tienen por diámetro 15 a 20 cm.

y una altura de 10 cm. En la práctica se utilizan baldes de plástico de 1 litro o

envases de aceite para carros.

Estos envases vacíos y limpios son colocados en la parcela del ensayo en forma

alineada (derechos) y perpendiculares al suelo, a una distancia que varía según

el método de ensayo y el tipo del cultivo. La figura Nº 9 muestra las diferentes

disposiciones de los envases según el método utilizado.

6.3.3. Disposición de las líneas de aspersores.

Según el método de uniformidad de aplicación se instala una o más líneas de

aspersores. Estos aspersores deben ser del mismo tipo y en buen estado de

funcionamiento.

6.3.4. Medidas de factores climáticos.

Las condiciones climáticas como la temperatura, la humedad relativa y el

viento pueden influir sobre las pérdidas de agua por evaporación, por eso es

necesario medirlas durante el ensayo. Además el viento tiene una influencia

sobre la aplicación del agua.

¾ Velocidad y dirección del viento.- Hay que registrar la dirección del viento

y medir su velocidad por medio de un anemómetro cada 10 – 15 minutos

cerca de la parcela y colocado a una altura de 1.5 mt del suelo.

¾ Temperatura y humedad relativa.- Estos factores son medidos en el

momento del ensayo con un termómetro y un higrómetro.

6.3.5. Medidas del caudal de descarga y de la presión de funcionamiento.

El caudal de descarga de los aspersores en funcionamiento es medido por un

medidor de agua colocado cerca de la parcela en la salida del agua. En la

práctica se puede hacer la medición volumétrica, desviando el caudal que sale

del aspersor hacia un balde utilizando mangueras y midiendo luego el volumen

de agua recogido versus el tiempo (litros/segundo).

En cuanto a la presión de funcionamiento se mide 3 a 4 veces durante el ensayo

con un manómetro.

6.3.6. Resumen.

La ejecución del ensayo consiste en efectuar las operaciones siguientes:

1. Abrir las válvulas de agua.

2. Medir la presión requerida (control 3 a 4 veces)

3. Controlar el funcionamiento de los aspersores.


101

4. Medir la velocidad de rotación de los aspersores.

5. Medir el caudal de descarga de los aspersores.

6. Medir la velocidad del viento y registrar la dirección (control cada 10-15

min. Se aconseja hacer la prueba en momentos de menor velocidad del aire.

7. Medir la temperatura y la humedad relativa.

8. Cerrar las válvulas del agua después de cumplir el tiempo necesario de

acuerdo al método del ensayo.

6.4. MEDIDAS DE PRECIPITACIONES.

El agua contenida en los envases se medirá con una probeta graduada de 100 – 250

cm3. Las medidas se hacen con una precisión de 1 a 2 cm

3 y se registran en

formularios, que señalan la ubicación y el volumen de agua acopiado.

6.5. REPETICIÓN DEL ENSAYO.

En general se hace 2 repeticiones de cada ensayo de uniformidad de aplicación de los

aspersores, bajo condiciones climáticas diferentes (riegos de noche, riegos de día) y

con velocidades diferentes de vientos. Se aconseja hacer el ensayo en las horas en

que se harán los riegos.

6.6. INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LAS OBSERVACIONES.

El cálculo de la uniformidad de aplicación debe hacerse de acuerdo a la fórmula de

Christiansen

Σ X

Cu = 100 1 - -------------- (40)

Σ m x n

Donde : Cu = Uniformidad de aplicación

: X = Desviación de las observaciones del promedio (m)

: m = promedio de todas las observaciones (lecturas) cm3

: n = número de observaciones (lecturas)

En consecuencia una aplicación absolutamente uniforme debería tener un coeficiente

de uniformidad de 100%, una aplicación menos uniforme tendría un porcentaje más

bajo.

Como ya se ha mencionado, en la práctica no es posible conseguir una absoluta

uniformidad de aplicación (100%) pues muchos factores tales como métodos de

riego, estructura y topografía del suelo, vientos, etc., no permiten alcanzar esta

uniformidad. Generalmente un coeficiente de uniformidad de aplicación de 85% es

considerado como muy satisfactorio.

Enseguida se muestra un ejemplo de los cálculos que se hicieran para determinar el

coeficiente de uniformidad de aplicación de un aspersor NAAN, 233/92, boquilla de

5.00 mm


102

Método de ensayo: Ensayo con líneas laterales operadas simultáneamente.

Cuadro Nº 31: Datos de campo.

Ensayo Nº 1 Presión : metros 35

Fecha de ensayo 1-10-01 Descarga del aspersor m3/hr 1.65

Inicio del ensayo Hora 8 Velocidad de rotación: re/min

Duración del ensayo min 90 Altura del elevador : cm 40

Velocidad del viento: m/seg 1.5 Espaciamiento de los envases: m/m 2 x 2

Límite de velocidad del viento: m/seg 0 - 2 Espaciamiento de aspersores: m x m 12 x 12

Temperatura: ºC 20

Humedad relativa: % 50


Cuadro Nº 32: Datos de campo

NORTE

OESTE

X 194 200 196 194 202 X

190 168 186 194 186 194 190

184 180 180 184 170 186 184

206 186 180 176 174 194 206

190 180 176 170 176 190 190

202 192 178 180 192 192 202

X 202 184 182 182 190 X

SUR

ESTE

Cuadro Nº 33: Cálculo del coeficiente de uniformidad de aplicación según

Christiansen

Σ X

Cu = 100 1 - --------------

Σ m x n Observaciones

(lecturas)

Nº de

observaciones

Total Desviación del

promedio

Total (X)

(R) (n) Σm x n = R x n (X) ΣX = n x X

(1) (2) (3) (4) (5) = (2) x (4)

168

170

172

174

176

178

180 182

184

186 188

190

192 194

196

198 200

202 204

206

1 168 19 19

2 340 17 34

0 0 0 0

1 174 13 13

3 528 11 33

1 178 9 9

5 900 7 35 2 364 5 10

4 736 3 12

4 744 1 4 0 0 0 0

6 1140 3 18

3 576 5 15 5 970 7 35

1 196 9 9

0 0 10 0 1 200 13 13

4 808 15 60 0 0 0 0

2 412 19 33

TOTALES 45 8434 357



103

Precipitación / promedio = (3) / (2) = 8434 / 45 = 187

(5) 357

Cu = 100 1 - ---------- = 100 1 - --------- = 95.77%

(3) 8434

Cu = 95.8%

VII. MÉTODOGÍA PARA ESTIMAR EL COSTO / BENEFICIO


104

VIII. LEGISLACIÓN EN RIEGO

A continuación se hará un análisis de los principales artículos de la actual Ley de Aguas –

Decreto Ley Nº 17752 y de su reglamento el Decreto Supremo DS 057-2000-AG

DECRETO LEY Nº 17752 ARTICULADO COMENTARIOS

ASPECTOS GENERALES

• El orden de preferencia en el uso de las aguas es:

∗ Para las necesidades primarias y abastecimiento de poblaciones.

∗ Para cría y explotación de animales. ∗ Para agricultura. ∗ Para usos energéticos, industriales y mineros ∗ Para otros usos.

• Está prohibido verter o emitir cualquier residuo sólido, líquido o gaseoso que pueda contaminar las aguas.

• Podrán descargarse únicamente cuando sean sometidos a los necesarios tratamientos previos

• La medición volumétrica es la norma general que se aplicará a los diversos usos de las aguas.

• Todo sistema destinado a usar las aguas debe disponer de las obras e instalaciones necesarias para su medición y control adecuados.

• Nadie podrá impedir, alterar, modificar o perturbar el uso legítimo de las aguas, cualquiera que sea el lugar o el fin al que ellas

estuviesen destinadas.

DE LAS OBRAS

• Las obras se ejecutarán ciñéndose estrictamente a las características, especificaciones y condiciones de los estudios y proyectos.

• Los estudios de irrigación que por infiltración pudieran ocasionar daños deberán incluir lo referente al avenamiento.

• Son de necesidad y utilidad pública las expropiaciones de tierras para la construcción de las obras.

• Todo aquel que sin autorización ejecute alguna obra (para uso de agua, desagües, defensas, encausamientos, etc.) puede ser obligado a

demolerla y ser sancionado con una multa no

mayor del 50% del importe de las obras

indebidamente ejecutadas.

⇒ La Ley señala una priorización para el uso de las aguas señalando como la primera, el uso para consumo humano, esto quiere decir que nadie puede

oponerse al uso del agua para sistemas de agua

potable, una vez satisfecha esta necesidad se puede

utilizar para el consumo de animales y agricultura

siendo los siguientes rubros factibles de cambiarlos

en su priorización.

⇒ Da importancia al equilibrio y control ambiental,

este artículo es infringido por la mayoría de las ciudades y poblados en el País (disposición del desagüe) y las explotaciones mineras existentes.

⇒ Señala la forma de medir el agua que puede ser en lt,

m3 o medirse como caudal y en función del tiempo calcular el volumen.

⇒ Las estaciones de medición de caudales no han sido implementadas en el país.

⇒ A excepción del Ejecutivo, cuando de en uso otra fuente similar o en caso de emergencias.

⇒ Algo que pocas veces se cumple, tanto en canales

como en sistemas de agua potable, se debe recordar que en ambos casos se necesita la aprobación de los proyectos por parte del Ministerio de Agricultura (canales, reservorios, etc.).

⇒ De aquí la necesidad de la aprobación previa de los expedientes técnicos para las obras de irrigación y de sistemas de agua potable, por parte de la autoridad

competente..

⇒ Artículo poco utilizable en nuestro medio pero necesario de conocerlo. La expropiación de los pases de agua para riego no se da en la sierra y se obtienen

por consenso.

Fuente: Decreto Ley Nº 17752, comentarios del autor.


105

• El otorgamiento del uso se dará cuando: ∗ Se compruebe que no causará

contaminación.

⇒ Dos cuestiones claves para el saneamiento ambiental: uno la no contaminación, que no se cumple en el caso de las minas o las ciudades, con

∗ Que hayan sido aprobadas las obras de raras excepciones, y dos la aprobación de los

captación, alumbramiento, producción o

regeneración, conducción, utilización,

avenamiento, medición y las demás que

fuesen necesarias.

• Para cada Valle o Distrito de Riego se fijará la descarga o caudal mínimo debajo del cual será

declarado en “estado de emergencia por

escasez”

• La Ley comprende las aguas marítimas,

terrestres y atmosféricas en todos sus estados físicos.

proyectos por las entidades competentes. ⇒ Punto importante que no se toma en cuenta y no se

conoce debido a que no se tiene un inventario de los recursos hídricos ni de los caudales, las Instituciones que trabajan en una cuenca deberían tener este inventario y tener un registro de caudales

con una frecuencia mínima mensual. Los comités de gestión de cuencas es una expectativa para cumplir con este mandato.

⇒ Se señala todas las aguas que son propiedad del estado, no siendo este listado limitativo.

USUARIOS

• Es obligación de los usuarios la instalación de los dispositivos de control y medición para su distribución y aprovechamiento adecuados.

• Los usuarios de cada Distrito de Riego abonarán tarifas que sean fijadas por unidad de volumen para cada uso.

• Utilizar las aguas sin perjuicio de otros y no tomar mayor cantidad que la otorgada.

• Para ser considerados en los planes de cultivo los interesados deberán cumplir con:

∗ Estar inscritos en el padrón respectivo. ∗ Tener en buenas condiciones la

infraestructura de riego

∗ Acreditar el pago de la tarifa de agua.

⇒ En la sierra si no hay un asesoramiento para este punto es difícil aplicar este artículo.

⇒ Es necesaria una capacitación previa, ya que en la

sierra, generalmente el pago de la tarifa es por tiempo que puede ser día, horas.

⇒ No se cumple y no hay autoridad que la haga cumplir, es origen de conflictos.

⇒ Es necesario insistir en este punto ya que sea esta u otra Ley esto se va a implantar para salir de la informalidad con que se maneja el agua

actualmente.

OBLIGACIONES DEL ESTADO

• Planificar y administrar sus usos.

• Inventariar y evaluar su uso potencial • Realizar y mantener actualizados los estudios

hidrológicos, hidrobiológicos, hidrogeológicos, meteorológicos en las cuencas hidrográficas.

• El M. de Agricultura y Pesquería en cuanto a la conservación y el M de Salud en lo que respecta a la preservación de los recursos hídricos

(estudios, investigaciones, dictar providencias -

disposición, prevención - que pongan fin a la

contaminación o pérdida de las aguas.

• Promover programas de forestación de cuencas.

EL EJECUTIVO PODRÁ:

∗ Reorganizar una zona, cuenca hidrográfica o valle para una mejor o más racional utilización de las aguas.

∗ Autorizar la desviación de aguas de una cuenca a otra que requiera ser desarrollada.

∗ Sustituir una fuente de abastecimiento de

⇒ Obligaciones que muchas veces no cumple el Estado como es el inventario y las potencialidades del recurso hídrico en una cuenca, además el

acceso a la información meteorológica es costosa y

las estaciones no están distribuidas con un criterio de cuenca sino de piso altitudinal y son escasas.

⇒ La preservación o defensa contra algún daño o peligro por parte de Agricultura y Pesquería es limitada, especialmente en lo que respecta a la

contaminación.

⇒ Los programas de forestación son limitados pero existen esfuerzos interesantes como los que realiza PRONAMACHCS

⇒ En Cajamarca este caso se va a dar debido a que

existen dos Juntas, Mashcón y Chonta que no pueden ser tales porque solo existe un Distrito de Riego y sus áreas no alcanzan la extensión para ser declaradas Cuencas.

⇒ Aspecto importante, pero que el M. de Agricultura o la AA no asumen esta función por temor o


106

agua de uno o más usuarios, por otra de

similar cantidad y calidad, para lograr un

mejor o más racional aprovechamiento de

los recursos.

SON DE PROPIEDAD DEL ESTADO

• Las aguas, sin excepción alguna, son de propiedad del Estado, y su dominio es inalienable e imprescriptible. No hay propiedad

privada de las aguas ni derechos adquiridos

sobre ellas.

• La de los ríos y sus afluentes, la de los arroyos, torrentes y manantiales, y las que discurren por cauces artificiales.

• Extensión comprendida entre la línea de alta y baja marea

coyunturas especiales.

⇒ Es claro al señalar que no hay propiedad privada y

que todas la aguas en todos sus estados son propiedad del Estado, inclusive los manantiales. En los casos de los sistemas de agua potable existe la falsa idea de que el dueño del terreno es el dueño del agua, y se desconoce que el propietario del terreno está en la obligación de dar

accesibilidad a la fuente.

AUTORIDAD DE AGUAS

• La autoridad de aguas (AA) regulará y administrará los usos de aguas para fines agrícolas en los Distritos de Riego de acuerdo a

planes de cultivos y riego semestrales o anuales.

Estos serán formulados entre la AA en

coordinación con la Junta de Usuarios y las

Autoridades de la Zona Agraria.

• Quienes ejercen autoridad en materia de aguas, podrán ingresar a cualquier lugar de propiedad pública o privada, sin necesidad de previa

notificación, para cumplir con sus funciones y

cualquier persona cuando exista un peligro

inminente.

• La AA limitará los usos excesivos.

• Cuando la Autoridad de Aguas AA revoque determinado uso para servir a otro, no habrá indemnización cuando se trate de

abastecimiento de poblaciones.

⇒ La formulación de los Planes de Cultivos y Riego no se formulan de manera coordinada y en especial en la sierra no se practica.

⇒ Lo que se señaló en el análisis del cuadro anterior,

el propietario está en la obligación de dar acceso a la fuente tanto para la autoridad como para los usuarios

⇒ En la sierra este control no es asumido por el

Estado.

⇒ Este caso se presenta en los sistemas de agua

potable, donde los dueños de los terrenos donde queda el manante “venden” o condicionan el uso de los manantiales para consumo.

ORGANISMOS Y PROCEDIMIENTOS ADMINISTRATIVOS

• La Administración Técnica del Distrito de Riego es el organismo competente para resolver en primera instancia.

• El Consejo Superior de Aguas es el organismo consultivo del Poder Ejecutivo.

• Los usuarios de cada Distrito de Riego se

organizarán en juntas.

⇒ Las ATAR no tienen la autoridad suficiente para solucionar los conflictos por uso de agua y es un problema sin solución por años. Existen algunos

problemas con las áreas que están a cargo de una

Administración Técnica, en algunos casos el

personal es insuficiente para atender sus ámbitos y

en otras no responden al concepto de cuenca.

⇒ No se ha reglamentado la delimitación de cuencas y esto ocasiona problemas en las organizaciones.

PERMISOS

• Toda persona, incluyendo las entidades del Sector Público Nacional y de los Gobiernos Locales, requiere permiso, autorización o

licencia según proceda, para utilizar aguas, con excepción de las destinadas a satisfacer

necesidades primarias.

• Los usos de las aguas se otorgan mediante: ∗ Permiso lo otorga la Autoridad de aguas de

la jurisdicción. Autorización otorgado por resolución de la Dirección Regional.

Licencias otorgada por Resolución del Dir

General de Aguas, Suelos e Irrigaciones.

⇒ Es necesario ajustarse a esta norma si se quiere trabajar en orden, es curioso observar que la Ley señala que no es necesario el permiso para la

construcción de sistemas de agua potable, lo cual representa un craso error en la Ley y un vacío o

fomento de la informalidad en este aspecto.

⇒ Todos los otorgamientos para el uso del agua son dados por el Estado o su representante y señala las modalidades de éstos.


107

• Los usos de las aguas serán revocados cuando: ∗ Por ser reincidente en la sustracción de

aguas cuyo uso haya sido otorgados a terceros

∗ Por destinar sin autorización las aguas a uso o predio distinto al cual fueron otorgadas.

⇒ Relaciona directamente el agua a la tierra y lo hace dependiente.

• Serán sancionados administrativamente: ⇒ La Ley inclusive señala el monto de la multa, pero

∗ El que sacare agua de alguna fuente sin autorización.

∗ El que impidiere o estorbare el uso legítimo de las aguas.

∗ El que dañare u obstruyera las defensas naturales o artificiales de las márgenes o los terrenos forestados.

∗ El que obstruyera o impidiera el ingreso de la Autoridad de Aguas.

este aspecto no se cumple en la mayoría de los

casos por desconocimiento de la misma.

⇒ Es necesario una difusión de esta Ley y del Proyecto de Ley que se está discutiendo en el Congreso de la República.


108

LEY GENERAL DE AGUAS

DECRETO LEY Nº 17752

RESUMEN

ASPECTOS GENERALES DERECHOS DE AGUA

• Trata de todas las aguas en todos sus estados. • Se otorga el derecho de uso de aguas, que no

• La Nación tiene el dominio de las aguas. • Agua y tierra están ligadas. • Asigna prioridades de uso. • El plan de cultivo y riego es de uso obligatorio • El uso de aguas subterráneas para riego está

sujeto a estudios técnicos y de factibilidad, así como a otras regulaciones.

• El Estado se reserva el derecho de intervenir en casos de emergencia y establece prioridades de uso.

• No hay indemnización por las servidumbres.

otorga propiedad ni derechos adquiridos sobre

ellas.

• El derecho de uso es intransferible y está ligado al uso o actividad. Está sujeto a restricciones, incluyendo causales de caducidad.

• Se otorgan derechos de uso permanentes (licencia), temporales (autorización) y eventuales sobre excedentes de agua (permisos).

• La medición volumétrica es de uso obligatorio a nivel de usuario.

• No constituye una garantía real.

CONSERVACIÓN Y PRESERVACIÓN TARIFA - IMPUESTOS Y CUOTA

• El Estado asume directamente la responsabilidad sobre la materia. Corresponde al Ministerio de Agricultura velar por la

conservación e incremento de las aguas y a

Salud (luego la Autoridad Ambiental) por su preservación.

• Obliga al usuario a hacer uso eficiente de las aguas y de su infraestructura.

• Se paga tarifa y cuota. • En caso de incumplimiento, la cobranza debe

iniciarla la autoridad de aguas por la vía coactiva.

• La falta de pago de tarifas por dos años consecutivos origina la reversión de las tierras al Estado.

ÓRGANOS DEL ESTADO ORGANIZACIONES DE USUARIOS

• El Estado tiene la autoridad total sobre el manejo de las aguas.

• La Autoridad Administrativa recae en el M de Agricultura, la Dirección General de Aguas y las Administraciones Técnicas del Distrito de

Riego.

• El Consejo Superior de Aguas es un ente consultivo y multisectorial presidido por el Director General de Aguas

• El distrito de riego es la unidad de administración y planificación.

• Puede autorizar el cambio de uso de las aguas a otras actividades.

• En el padrón o registro de la Adm. Técnica del distrito de riego se inscribe el uso otorgado.

• Otorgan derechos de uso y declaran su extinción.

• Pueden ingresar a cualquier lugar sin previa notificación para hacer cumplir las disposiciones de la Ley.

• Su funcionamiento está totalmente reglamentado por el Estado.

⇒ Para determinar el voto en los Comités de Regantes el reglamento señala que “está únicamente en relación a la suma total de

hectáreas bajo riego con régimen de licencia que

figuren en el Padrón electoral, aplicando la escala

acumulativa siguiente:

⇒ Hasta 20 ha tiene un voto por ha ⇒ Mayor de 20 ha – 100 ha, 0.4 votos / ha ⇒ Mayor 100 ha – 500 ha, 0.30 votos / ha ⇒ Mayor a 500 ha, 0.15 votos / ha • Los que no superen la ha tendrán derecho a un

voto.

• Son el soporte de la Autoridad de Aguas en la operación y mantenimiento y en la conservación de las aguas.

• Los comités de regantes no participan en el otorgamiento de los derechos de uso, ya que esto es potestad exclusiva del Estado.

• No contempla organizaciones de usuarios de aguas subterráneas ni de drenaje.

109

MASAL -Manual para el diseño y gestión de pequeños sistemas de riego por aspersión en laderas

IX. FORMULACIÓN DE PLANES DE USO Y GESTIÓN DE LOS

SISTEMAS DE RIEGO.

9.1. INTRODUCCIÓN.

Como se señalara al analizar la problemática de riego, las organizaciones de regantes

son débiles, no tienen reconocimiento legal ni están fortalecidas, hay un escaso

asesoramiento técnico en la elaboración de sus reglamentos de uso que permita un

manejo autónomo de estos sistemas.

Con esta problemática es difícil pensar en que estas organizaciones tengan planes de uso

y gestión de los sistemas de riego que les ayude a planificar la administración,

operación, mantenimiento y mejoramiento de sus sistemas de riego. Siendo

indispensable desde cualquier punto de vista que cuenten con este instrumento el cual

debe ser de fácil formulación, entendimiento y aplicación del mismo.

Los proyectos de desarrollo crean la expectativa de una vida sana y más larga para las

personas, pero introducir tecnología nueva en las comunidades de la sierra es sólo una

parte; la otra parte del trabajo es la capacitación a la comunidad para que la

combinación de ambos elementos logren la mejoría en la calidad de vida.

La experiencia demuestra que el logro de una participación responsable y eficaz de la

comunidad en las actividades de desarrollo es una tarea difícil y su éxito depende, en

alto porcentaje de la forma cómo el personal institucional establece contacto con los

integrantes de la comunidad. Se hace visible a importancia de considerar un proceso de

capacitación, comprendido como la información que se comparte con la comunidad

para entender cómo obtener de sus sistemas de riego los mayores beneficios para el

incremento de la producción y de su economía.

9.2. OBJETIVO.

El objetivo de este capítulo es dirigirse a los promotores (as), frente a la necesidad de

lograr formular los planes de uso y gestión con la participación comunitaria efectiva.

Esta dirigido en particular a lograr que los promotores puedan conducir una

planificación participativa.

El objetivo fundamental de la participación de la comunidad no es simplemente

asegurar la sostenibilidad de los sistemas de riego capacitando a los regantes en cómo

actuar en los Comités de Regantes o en como solucionar conflictos entre regantes o

cómo hacer la “limpia del canal”, sino que consiste en lograr que los usuarios

desarrollen confianza en sí mismos y el sentido de compromiso que garantice un

esfuerzo comunitario sostenido.

Es necesario que la comunidad exprese su problemática, sea analizada, se reconozcan

las debilidades y potencialidades y estas sean recogidas en los Planes de Uso, a la vez

que se comprometen en la solución planificada de los problemas expresados.


110

9.3. METODOLOGÍA.

A continuación se presenta una metodología ágil y rápida para la elaboración de “Planes

de Uso y Gestión en los Sistemas de Riego” a través de un enfoque participativo con el

apoyo de técnicas que promueven una participación de los protagonistas de manera

efectiva. Para el desarrollo de estos planes se utilizan algunos métodos participativos del

SARAR∗

que se describen al detalle. Estos métodos pueden ser aplicados para otros

temas o en otras circunstancias.

Para una mejor comprensión del método propuesto, nos ayudaremos en algunos pasos

con los resultados del Taller, que sobre el tema se realizó en Vilcabamba entre el 06 –

08 de agosto del 2,001 organizado por Cáritas Chuquibambilla y financiado por

MASAL.

Los Planes que se lleguen a formular, deben ser sencillos y comprensibles a los usuarios

de tal manera que se convierta en una herramienta de fácil aplicación y sea operativo.

Los pasos a seguir para la formulación de los planes participativos son los siguientes:

9.3.1. Trabajo de campo.

Es necesario que se haga una visita de campo al sistema de riego del cual se desea

formular el Plan de Uso y Gestión, con la finalidad de tener una idea clara del

panorama. Las entrevistas con los dirigentes de los Comités de Regantes y las

opiniones de los usuarios son indispensables para poder realizar el trabajo de

gabinete posterior.

En esta visita de campo se deben de recabar datos como son el número de usuarios,

área irrigada, características del canal, problemas más frecuentes. Se aclara que este

diagnóstico rápido es referencial. Con los dirigentes se puede ver el grado de

desarrollo de la organización, conocimiento de sus roles y funciones, en cuanto a la

parte legal, existencia de su reglamento, el reconocimiento por la Administración

Técnica del Distrito de Riego -ATDR-; en la parte administrativa la existencia y uso

del libro de caja, padrón de usuarios; en la operativa, turnados de riego; en cuanto al

mantenimiento, número de limpias al año y fechas. Con los usuarios se pueden

recoger datos sobre problemas más frecuentes, roles dentro de la organización

deberes y derechos, etc.

Con estos datos de campo se planifica un Taller de Planificación Participativo.

9.3.2. Convocatoria.

La convocatoria debe hacerse con la participación de los dirigentes del Comité de

Regantes, expresando en la misma de forma clara el objetivo de la convocatoria y la

importancia de la misma, o sea el ¿para qué? y el ¿por qué? de la reunión.

∗ Metodología participativa SARAR, son las iniciales en inglés de “confianza en sí mismo, fuerzas asociadas,

ingenio, planificación de la acción y responsabilidad”.


111

9.3.3. Trabajo de gabinete.

Se aconseja que estos Planes de Uso y Gestión, se formulen bajo la modalidad de

Taller, de tal manera de ir “aprendiendo haciendo”. El trabajo de gabinete consiste

en el desarrollo del taller mismo y consta de los siguientes pasos.

A. Inscripción - identificación de la población objetivo.

Durante la inscripción de los participantes se deben de recoger datos sobre la

población con la que se va a trabajar, como por ejemplo: edad, nivel de

instrucción, nivel de representatividad (los cargos que ocupan).

B. Presentación de los asistentes.

Al iniciar el evento se realiza una presentación de todos los asistentes,

incluyendo a los organizadores, con la finalidad de que todos se vayan

conociendo y se rompa la tensión inicial.

Lo aconsejable es que la presentación se haga

iniciándose por los organizadores, esto con la

intención de que los asistentes tomen

confianza. Se aconseja colocar el primer

nombre de la persona en una cartulina pequeña

y colocarla en el pecho, las letras del nombre

deben ser de un tamaño que pueda leerse de

lejos. Esto facilita el recordar los nombres de

los participantes.

Luego es necesario conocer lo que los

Foto N° 16: presentación de los asistentes – Vilcabamba asistentes esperan del taller.

C. Expectativas de los asistentes - ¿qué espero del taller?

Mediante el uso de tarjetas se consulta a los

asistentes que esperan de curso o cuales son

sus expectativas. Estas tarjetas se colocan en la

pared y se van ordenando por temas. Esto

permitirá saber si la convocatoria ha sido clara

en caso contrario es necesario explicar los

objetivos del Taller. Estas expectativas

permitirán la evaluación final del Taller.

Durante todo el desarrollo del Taller existen

conceptos que los participantes desean que se

les aclare, es necesario ir aclarando estos

conceptos, sin dejarlos pasar. Por ejemplo en

algunos casos desean “conocer algo” sobre el

riego tecnificado, identificando la palabra

“tecnificado” con el riego por aspersión. Foto N° 17: ¿qué espero del taller? – Vilcabamba.


112

Análisis: Esta fase tiene tres objetivos específicos que son:

1. Conocer las expectativas que tienen los participantes respecto al evento o

que es lo que esperan aprender.

2. Servirá para la evaluación del evento, al final del mismo y conocer cuantas

de las expectativas se van cumpliendo.

3. Permite conocer si las personas que están asistiendo saben de que se trata el

Taller.

D. Formación de los grupos de trabajo.

Los grupos de trabajo se forman por afinidad, pero para el caso de los Planes

de Uso es necesario que se conformen según el sistema de riego, de ser todos

los asistentes de un solo canal, se conformarían varios grupos (no más de 10

por grupo) para poder conocer los planteamientos de todos.

E. ¿Cómo es mi parcela?

Para la formulación del Plan de Uso se emplea, bajo esta metodología, el

método inductivo, por lo que se formula esta pregunta que tiene tres objetivos:

* Dar a conocer lo que significa un diagnóstico.

* Emplearla como un ensayo para hacer el “árbol de problemas” e ir

introduciendo a los asistentes en la metodología de trabajo.

* Conocer las necesidades individuales de los regantes a nivel de parcela y

conocer los cambios que se podrían promover según la visión de futuro de

su parcela. Esta última parte (la visión de futuro de su parcela) se trabaja al

final del curso.

El desarrollo de esta fase es la siguiente:

a. Se pide que en forma individual dibujen sus parcelas o propiedades, en

hojas. Los dibujos obtenidos proyectarán visiones muy diferentes, algunos

de manera muy detallada y otros de manera general.

b. A continuación se pide que se intercambien los dibujos entre los asistentes.

c. Luego con los dibujos se hace un ejercicio de diagnosticar la parcela en base

a lo que está dibujado. El diagnóstico lo deben realizar los agricultores bajo

la supervisión del facilitador, validando la lectura del dibujo con los dueños

de las propiedades.

Como ejemplo señalaremos que al hacer el intercambio de dibujos los

asistentes al taller de Vilcabamba diagnosticaron lo siguiente:

o Un primer agricultor identificó: los sectores de la parcela, la existencia de

agua entubada, de un canal de riego, la plaza, que las casas estaban

dispersas, la existencia de parcelas, árboles de eucaliptos y cultivos como

el maíz.

o Otro agricultor identificó el canal de riego, la carretera, que las parcelas

estaban protegidas, que los cercos tenían alambre de púas y cultivo de

alfalfa.

o Un tercer agricultor identificó, que no había canal, reconoció la

delimitación de la parcela y el cerco.


113

Foto N° 18: Parcela de Jorge Oblitas Tuyro - Vilcabamba

d. Este paso sirve para hacer un análisis de lo que significa un diagnóstico,

cumpliendo con el 1° objetivo.

e. Luego los dibujos se acopian y se los archiva para ser utilizados

posteriormente.

f. A continuación se les pregunta a todos sobre la problemática que

encontraban en su parcela, incidiendo que si alguno de los anteriores habían

señalado ya el problema, ellos lo recalcaran o lo repitieran, con esto se tuvo

una suerte de listado de problemas con una frecuencia de ocurrencia (esto

no se hace notar a los asistentes).

g. Luego se les pide identificar cuál es el problema más importante que afecta

a su parcela - priorización de problemas -, esto permitirá definir la

priorización personal de los problemas y se comparará con las frecuencias

alcanzadas en el paso anterior.

Con esta primera lluvia de ideas se trabaja un árbol de problemas (CAUSA /

RAÍZ – EFECTO / RAMAS), a nivel de parcela de manera integral,

ubicando al problema principal como tronco; éste se presenta en el gráfico

N° 01. “Árbol integral de problemas a nivel de parcela” (2° objetivo). Se

presenta el árbol de problemas a nivel de parcela de Vilcabamba como

ejemplo.

Este árbol permite tener una idea clara de la problemática a nivel de parcela en

otras líneas de trabajo, pero aún parcialmente. Más adelante cuando se

responde a la pregunta “¿cómo quisiera que sea mi parcela?, se

complementará y se cumplirá con el 3° objetivo.

Este árbol permite tener una idea clara de la problemática a nivel de parcela en

otras líneas de trabajo, pero aún parcialmente. Más adelante cuando se

responde a la pregunta “¿cómo quisiera que sea mi parcela?, se

complementará y se cumplirá con el 3° objetivo.


114

F. Conocimientos Generales.

Antes de iniciar el diagnóstico del Sistema de Riego es

necesario que los asistentes profundicen sus conocimientos

en ciertos temas que permitirán un mayor criterio de análisis.

Los temas que se aconseja desarrollar son:

» El ciclo hidrológico del agua.

» La Cuenca.

» Tipos de riego.

» La Ley de Aguas y su Reglamento.

Esta recomendación no es limitativa, se deben incorporar los

temas que los agricultores soliciten le sean aclarados. Foto N° 19: Charla teórica – Vilcabamba

G. ¿Cómo es mi canal?- trabajo grupal.

Luego se explica lo que se desea trabajar, o sea la parte relacionada con la

problemática del sistema de riego y en base al ejemplo desarrollado con la

parcela se hará el diagnóstico del canal respondiendo a la pregunta: “¿cómo es

mi canal?”. En ese punto es necesario que los grupos tengan el

acompañamiento de un técnico.

Para esto se les pide, a cada uno de los grupos, tres cosas:

A. Que dibujen el plano de su canal de manera grupal en un papelógrafo,

tratando de ser lo más descriptivo posible, especialmente en lo que se refiere

al canal.

B. Que hagan una descripción por escrito del canal y su problemática,

ubicando los puntos críticos y describiendo la totalidad del sistema,

desarrollando algunos ejes guías como:

∗ Datos generales.- ¿qué longitud tiene?, ¿cuál es su fuente?, ¿cuántos riegan?, ¿qué área irriga?.

∗ Sistema de captación.- ¿cuál es su fuente?, ¿cuál es el caudal?, ¿de qué material está construido?, ¿en qué estado está?.

∗ Sistema de conducción.- ¿cuál es la longitud de sus tramos?, descripción del canal, ¿de qué material está construido?, ¿en qué estado está?, ¿cuáles son las zonas críticas?.

∗ Sistema de distribución.- ¿cuál es la longitud de sus tramos?, descripción del canal, ¿de qué material está construido?, ¿en qué estado está?, ¿cuáles son las zonas críticas?, ¿cuántos laterales tiene?, ¿existen conflictos entre

los usuarios?, ¿cuántos laterales tiene?, ¿tienen compuertas, de que

material son y en que estado se encuentra?, ¿cuál es su turnado de riego?.

∗ Sistema de aplicación.- ¿qué tipo de riego se utiliza?, ¿existe riego presurizado?, ¿durante cuántas horas riegan?.

∗ Diagnóstico socio organizativo.- ¿cuál es su organización?, ¿están reconocidos?, ¿qué problemas tienen?, ¿qué gestiones han realizado?, ¿con quienes han coordinado?. ¿conocen lo que es una Comisión de


115

Regantes?, ¿qué es una Junta de Usuarios y a cual pertenecen?, ¿qué tipo

de coordinaciones tienen con el Distrito de Riego?

∗ Operación y mantenimiento.- ¿cuáles son los turnados de riego?, ¿cómo se distribuye el agua?, ¿pagan por el agua?, ¿cómo se hace el mantenimiento?, ¿quién controla el agua?, ¿cómo es la participación de

la gente en el mantenimiento?

∗ Agentes externos.- ¿qué Instituciones trabajan en su zona?, ¿qué actividades hacen estas Instituciones?

∗ Diagnóstico productivo.- ¿cuáles son los cultivos que produce?, ¿qué área se siembra con cada cultivo, aproximadamente?

Foto N° 20: ¿cómo es mi canal? - exposición.

C. Exposición del trabajo realizado,

describiendo el canal y su problemática de

manera integral. Esto permitirá repasar el

diagnóstico realizado y permitirá corregir

algunos errores que se hayan cometido.

Además responderán a las preguntas que se

les planteen.

H. Árbol de problemas del sistema de riego – trabajo grupal.

Luego de hacer el diagnóstico participativo de cada uno de los sistemas de

riego por los participantes, se procede a la identificación de los problemas

mediante una lluvia de ideas, se vuelve a destacar, que este trabajo se hace a

nivel grupal.

En este punto se debe de identificar el problema principal del canal. Para el

caso de Vilcabamba el problema principal de su canal era el mal manejo del

agua, por lo que se acordó hacer un análisis grupal tomando como problema

principal “el mal manejo del agua”. Una vez identificado el problema principal,

se pasa a hacer un análisis de causa – efecto.

Para efectos de presentación de la guía se incluye los resultados obtenidos del

sistema de riego de Vilcabamba (ver gráfico N° 02)

F. N° 21: Trabajo grupal con acompañamiento técnico F. Nº 22: Árbol de problemas a nivel de parcela


116

Gráfico N° 01: ÁRBOL INTEGRAL DE PROBLEMAS A NIVEL DE PARCELA CASO VILCABAMBA – GRAU – APURÍMAC.

BAJA PRODUCCIÓN

FALTA DE

ASESORAMIENTO

FALTA SEMILLAS

DE CALIDAD

PRESENCIA DE

PLAGAS

DAÑOS EN LAS PARCELAS -

animales

ESCASEZ DE AGUA

MAL MANEJO DEL

AGUA

MAL

MANTENIMIENTO DE CANALES

FALTA DE

CANALES Y RESERVORIOS

TERRENOS POBRES

TERRENOS EN

LADERAS

CAPA ARABLE SUPERFICIAL

PRESENCIA DE

HELADAS,

SEQUÍAS Y

LLUVIAS EN

EXCESO

MAL MANEJO EN RIEGO POR ASPERSIÓN


117

Gráfico N° 02: ÁRBOL DE PROBLEMAS DEL SISTEMA DE RIEGO CASO VILCABAMBA – GRAU – APURÍMAC.

NO HAY OBEDIENCIA A

AUTORIDADES

CONFLICTOS ENTRE

USUARIOS Y DIRIGENTES

CONFLICTOS SOCIALES

DESORDEN EN EL

RIEGO

DESCONOCIMIENTO DE TÉCNICAS DE

RIEGO

RIEGO DESORDENADO

INCUMPLIMIENTO DE DEBERES Y

OBLIGACIONES

PERJUICIOS EN

CARRETERAS Y CASAS ORGANIZACIÓN

INFORMAL FRONTERA AGRÍCOLA

LIMITADA NO HAY REPARTO

EQUITATIVO OPOSICIÓN AL PAGO

DE TARIFAS DEMORA EN APLICAR

EL RIEGO

MAL MANEJO DEL AGUA

CANAL PEQUEÑO AL FINAL

NO HAY RELACIONES CON EL DISTRITO DE

RIEGO

FALTA DE APOYO TÉCNICO PARA RIEGO

FALTA DE COMPUERTAS Y

PARTIDORES

DESCONOCIMIENTO DE LA LEY Y SU REGLAMENTO

NO HAY MANTENIMIENTO

ADECUADO

FILTRACIONES EN EL

CANAL DESCONOCIMIENTO

DEL REGLAMENTO DE LA LEY

FALTA DE GESTIÓN MALA DISTRIBUCIÓN DEL AGUA

DEFICIENTE ORGANIZACIÓN

NO EXISTE TURNADOS

DE RIEGO

INFRAESTRUCTURA MARCO LEGAL ASESORAMIENTO OPERACIÓN ORGANIZACIÓN MANTENIMIENTO

CAPACITACIÓN


118

Gráfico N° 03. ÁRBOL DE OBJETIVOS DEL SISTEMA DE RIEGO CASO VILCABAMBA – GRAU - APURÍMAC.

SE OBEDECE A AUTORIDADES

NO HAY CONFLICTOS SOCIALES

SE EVITA LOS CONFLICTOS Y

PERJUICIOS

RIEGO ORDENADO

ORGANIZACIÓN FORMAL Y

RECONOCIDA

DIRECTIVA CON CAPACIDAD DE

GESTIÓN

RIEGO ORDENADO Y TECNIFICADO

REPARTO EQUITATIVO

DEL AGUA

CONFLICTOS ENTRE USUARIOS Y DIRIGENTES

SUPERADOS TODOS CUMPLEN SUS

DEBERES Y OBLIGACIONES

USUARIOS PAGAN LA

TARIFA

RIEGO APLICADO SIN

DEMORA

OPTIMO MANEJO DEL AGUA

CANAL CONCLUIDO Y FUNCIONANDO EN

CONDICIONES OPTIMAS CON buena

DISTRIBUCIÓN

DIRECTIVA CON BUENAS RELACIONES

CON EL DIST. DE RIEGO

USUARIOS Y DIRIGENTES CONOCEN

LA LEY

USUARIOS Y DIRIGENTES

CAPACITADOS EN RIEGO

APOYO TÉCNICO DE INSTITUCIONES EN

CAPACITACIÓN

CANAL CON COMPUERTAS Y

PARTIDORES

TURNADOS DE RIEGO

DEFINIDOS

Usuarios y dirigentes CONOCEN LA LEY Y

LA APLICAN

COMITÉS

ORGANIZADOS Y

RECONOCIDOS

MANTENIMIENTO DE CANAL DOS VECES AL

AÑO ADECUADAMENTE

INFRAESTRUCTURA MARCO LEGAL ASESORAMIENTO OPERACIÓN ORGANIZACIÓN MANTENIMIENTO

CAPACITACIÓN

NOTA: LOS OBJETIVOS DEL MISMO COLOR LLEVAN A UN SOLO OBJETIVO DEBIDO A QUE SON LOS MISMOS O ESTÁN DENTRO DEL MAYOR (*)


I. Árbol de objetivos del sistema de riego – trabajo grupal.

Continuando con el trabajo grupal, luego de analizar el árbol de problemas y

en base a las causas, se confecciona el árbol de objetivos. A partir de ese

punto el trabajo se agiliza y el resultado se puede observar el gráfico N° 03.

Los objetivos vienen a ser la solución a los problemas.

J. Plan de uso y gestión del sistema de riego – trabajo grupal.

En base al árbol de objetivos y los datos del diagnóstico parcelario, del

sistema de riego, organizativo, productivo y al de los agentes externos que

trabajan en la zona se elabora el Plan de Uso y Riego del Sistema de Riego,

optándose por seguir los siguientes pasos:

a. Se analizan cada uno de los objetivos y se los agrupa cuando tienen

semejanza o son similares.

b. Se puede agrupar cuando son complementarios.

c. Otro criterio que se puede utilizar es: cuando las actividades que se

tengan que realizar para cumplir con los objetivos son iguales, se pueden

unir los objetivos.

d. Una vez definidos los objetivos, éstos se trasladan al esquema del Plan de

Uso.

El esquema del cuadro N° 34 se plantea un modelo de Plan Operativo,

sencillo y fácil de entender. donde se señala:

Columna N° 01 – Objetivos. En esta columna se señalan los objetivos que

han sido seleccionados del paso anterior.

Columna N° 02 - ¿qué hacer? – Actividades (metas). En esta columna se

colocan las actividades que son necesarias hacer para cumplir con el

objetivo respectivo; para facilitar la respuesta se plantea una pregunta de

fácil concepción “¿qué hacer?”.

Es posible que en este punto se incluyan las metas, según le sea más fácil

comprender a los regantes que estén formulando el Plan Operativo.

Columna N° 03 - ¿cómo? – Estrategias (metas). Luego se continúa con el

¿cómo lo hacemos? que lleva a plantear las estrategias que se deben emplear

para hacer las actividades planificadas.

En esta columna queda como alternativa la colocación de metas, como se

señaló anteriormente, se optará por colocar las metas en la columna para que

los usuarios lo comprendan mejor.

Columna N° 04 - ¿quién? – Responsables. Cada una de las actividades

planteadas deberá tener un responsable, puede individualizarse o

institucionalizarse.

Columna N° 05 - ¿cuándo? – Cronograma. Finalmente cada actividad

deberá de tener un fecha de ejecución con lo que se conforma el

cronograma.

Columna N° 06 - ¿cuánto cuesta? – Presupuesto. En cada actividad se

señalará el costo aproximado que conllevaría su ejecución.

119


120

Cuadro N° 34: PLAN OPERATIVO DEL SISTEMA DE RIEGO VILCABAMBA

PLAN DE USO VILCABAMBA

OBJETIVOS ¿QUÉ HACER?

ACTIVIDADES

¿CÓMO?

ESTRATEGIAS - METAS

¿QUIÉN?

RESPONSABLES

¿CUÁNDO?

CRONOGRAMA

COSTO

1. Comité de Regantes

reconocido, organizado con

capacidad de gestión

2. Canal concluido, funcionando

en condiciones óptimas con

buena distribución.

1.1. Asamblea para elegir directiva

democráticamente. 1.2. Inscripción en el Distrito de

Riego

1.3. Capacitación a todos en:

- Ley de aguas y su

reglamento.

- Operación y mantenimiento.

- Turnado de riego.

- Gestión

2.1. Revestimiento de 60 mt del

canal principal a la altura del

manante.

2.2. Colocación de rejillas de 10

mt en el cruce con la calle 2

de Junio.

2.3. Construcción de 02 partidores en los laterales Rosas Pata y

Villafuerte. 2.4. Ampliación de 250 mt de

canal desde Víctor Rojas

hasta Muyurina

1.1. Convocatoria a Asamblea por

el D. R. y autoridades. 1.2. Según reglamento.

1.3. Solicitud de capacitación a:

- Distrito de Riego – DR .

- Marenas.

- Cáritas. - Ceproder.

» Solicitud de financiamiento a:

Cáritas, Ceproder y

Municipalidad de Vilcabamba.

» Aporte de mano de obra

voluntaria.

» Ejecución de la obra.

1.1. Autoridades y el

Distrito de Riego.

1.2. Nuevo Comité.

1.3. Comité de Riego e

Instituciones que

acepten

» Comité de Regantes.

» Comunidad.

» Financiera y la

comunidad

1.1. Agosto 2,001

1.2. Septiembre 2,001

1.3. Septiembre a

octubre 2,001

Mayo 2,002

Desde agosto a

noviembre del 2,001

3. Usuarios y dirigentes conocen

la Ley de Aguas y la aplican.

3.1. Curso de capacitación de la

Ley de Aguas a dirigentes

3.2. Curso sobre la Ley de Aguas a

usuarios.

3.3. Curso sobre el reglamento de

la Ley de aguas a dirigentes.

3.4. Curso sobre el reglamento de la Ley de Aguas a usuarios.

» Solicitud al Distrito de Riego.

» Solicitud a Cáritas

» Comité de Regantes » Agosto del 2,001 a »

octubre del 2,002


121

OBJETIVOS? ¿QUÉ HACER?

ACTIVIDADES

¿CÓMO?

ESTRATEGIAS - METAS

¿QUIÉN?

RESPONSABLES

¿CUÁNDO?

CRONOGRAMA

COSTO

4. Sistema con apoyo técnico de

Instituciones.

5. Turnos de riego definidos y

canal con mantenimiento

adecuado.

4.1. Solicitar a Instituciones apoyo

en:

4.1.1. Organizar el Comité de

Regantes.

4.1.2. Conservación de Suelos.

4.1.3. Conocimiento del

calendario agrícola.

4.1.4. Técnicas de riego

5.1. Solicitar a Instituciones

capacitación en turnos de

riego.

5.2. Organizar a los usuarios para el

mantenimiento.

5.3.Formular planes de operación,

mantenimiento y distribución.

» Presentar solicitudes y visitar a

las Instituciones.

» Llamar a una Asamblea General

con apoyo Institucional.

» Cursos en C° de Suelos.

» Capacitación en el calendario

agrícola.

» Capacitación en técnicas de

riego

5.1. Presentación de solicitudes para

el dictado de cursos de

capacitación y dar a conocer

los derechos y obligaciones.

5.2. Organización de faenas con los

usuarios.

5.3. Pedir apoyo al Distrito de

Riego

» Comité de Regantes.

» Comité de Regantes y

Distrito de Riego. » Dirigentes y Ministerio

de Agricultura y Distrito

de Riego.

» Dirigentes y Cáritas.

» Dirigentes, usuarios y

Distrito de Riego.

» Dirigentes y usuarios.

» Dirigentes y usuarios.

» Desde Agosto »

del 2,001 hasta

agosto del

2,002

» Agosto del »

2,001 a

diciembre del

2,002

» Octubre 2,001

Abril y octubre

del 2,002

MASAL –Manual para el diseño y gestión de pequeños sistemas de riego por aspersión en laderas

122

Cua

K. Acciones complementarias.

Durante el dictado del curso se deben hacer

juegos motivadores para que los participantes se

relajen y poder mantener la atención de los

mismos.

Foto N° 23: Juegos de relax

L. ¿Cómo quisiera que sea mi parcela?.

Para cumplir con el tercer objetivo de la pregunta “¿cómo es mi parcela?” y

poder complementar la información conseguida con el primer dibujo, ahora

se pide que de manera individual dibujen la misma parcela anterior pero

pensando en ¿cómo quisiera que sea mi parcela?, se busca que planteen su

visión objetivo.

Este documento servirá para conocer las actividades que cada agricultor

incorporaría, expresado como deseo en este momento, a sus actividades

cotidianas.

Esto permite apuntar las líneas de trabajo a nivel de parcela, en las cuales se

tendría una aceptación intrínseca por parte de los agricultores.

M. Evaluación final.

Luego de haber culminado con la formulación del los planes, se hace

necesario la evaluación del Taller y este se desarrolla de dos maneras:

A. Evaluación de expectativas.

Se retoman las ideas planeadas cuando se realizó la

pregunta “¿qué espero del taller?” y se vuelven a

plantear pero esta vez para que sean respondidas por

los asistentes, verificando el cumplimiento de los

objetivos del taller.

La confirmación o no de haber satisfecho las

expectativas será un indicador de la eficacia del

curso y de la aceptación que ha tenido.


123

X. MONITOREO DE LOS PLANES DE USO Y GESTIÓN.

El monitoreo de los planes de uso tiene dos espacios, uno que se podría llamar micro

(gestión interna) y otro macro (gestión externa).

Además hay dos espacios de monitoreo institucional, uno el que debe realizar los

dirigentes de los Comités de Regantes y otro el que interesa realizar a Institución que

trabaja con la comunidad. Esta combinación de cuatro espacios se tiene que basar

únicamente en el Plan de Uso formulado.

10.1. GESTIÓN INTERNA.

La mejor manera de evaluar el mejoramiento del manejo del agua de riego, es la

identificación de los dirigentes y usuarios con el Proyecto en términos de:

9 Fortalecimiento organizacional.

9 Cumplimientos de las reglas.

9 Distribución equitativa del agua según sus necesidades.

9 Mantenimiento de la infraestructura.

9 Operación adecuada de la infraestructura.

9 Habiendo intensificado del uso de la tierra.

9 Habiendo mejorado el riego y la producción.

Parte complementaria a la nombrada es la evaluación técnica representada por:

A. Eficiencias de riego. Tanto la eficiencia de captación, como las eficiencias de

conducción, almacenamiento, distribución y aplicación. La medición de los índices

de eficiencia puede ayudar a la evaluación de los avances.

B. Operación y mantenimiento. Además de las eficiencias se tiene que evaluar la

eficiencia en la operación y mantenimiento de los sistemas, que abarcan los turnados

de riego, el mantenimiento (limpias). Etc. Dentro de esto vale nombrar la

preocupación de los dirigentes por la capacitación de los regantes y hacer conocer

sus deberes y derechos que les corresponden.

El número de limpias por año, cursos dictados y conocimiento de la normatividad

son indicadores que pueden ser utilizados.

La Satisfacción de los usuarios son índices que se pueden emplear para medir la

eficiencia de los trabajos.

10.2.GESTIÓN EXTERNA.

Esta evalúa la labor de los dirigentes en lo que se refiere a las coordinaciones con otras

Instituciones con especial énfasis en lo que se refiere a la autoridad de aguas.

A. Autoridad de Aguas. Lo primero que se evalúa es el estado del Comité de

Regantes respecto a su formalización (inscripción en el Distrito de Riego), el

conocimiento de los dirigentes sobre la Ley de Aguas y su Reglamentación.


124

B. Organizaciones de Regantes. Se tiene que evaluar su gestión respecto a las

Comisiones de Regantes y a las Juntas de Usuarios. Esta relación no se debe

descuidar. El grado de relación con estas organizaciones se puede utilizar como

indicador.

C. Coordinaciones Inter Institucionales. Se refiere a la gestión que debe hacer el

Comité de Regantes respecto al pedido de capacitaciones con las Instituciones,

gestiones para la mejora de sus canales. Esto se encuentra en el Plan de Uso e

inclusive se menciona ante que Instituciones harán sus gestiones.


125

CONSULTAS BIBLIOGRÁFICAS

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Ladera”. SNV – PRONAMACHCS. Cajamarca, Perú.

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agua” en el distrito de Kunturkanki provincia de Canas. Boletín educativo Nº 01.

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3. Calderón F, Lucio y Broeks Van den Berg, 1996. “Manual de Riego por aspersión en

los Andes”. Instituto de Manejo de Agua y Medio Ambiente – IMA – Región Inka.

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4. Cánovas Cuenca, Juan, 1986. “Calidad Agronómica de las Aguas de Riego”.

Madrid España.

5. CEMPRO, “Guía para el Diseño de Programas de Desarrollo”. Escuela de Proyectos

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6. Conesa V. “Riegos a presión media y alta frecuencia”. Ed. Prensa XXI, Barcelona.

7. COSUDE, 1991. “Viabilidad de Proyectos de Desarrollo”. Dirección de la

Cooperación al Desarrollo y de la Ayuda Humanitaria (COSUDE) Servicio de

Evaluación. CH-3003 Berna.

8. COSUDE, 1992. “La Autoevaluación (AE) en la Cooperación al Desarrollo”.

Dirección de la Cooperación al Desarrollo y de la Ayuda (COSUDE) Servicio de

Evaluación. CH-3003 Berna.

9. Cruz Roche Jose, 1993. “Riego por Aspersión”. Edita I.R.Y.D.A. Ministerio de

Agricultura Pesca y Alimentación, Madrid, España.

10. De Piérola J y otoros,1994. “Diseño de obras hidráulicas”. Universidad Nacional de

Ingeniería. Lima, Perú.

11. Estudio FAO Riego y drenaje Nº 24. ”Necesidades de agua de los cultivos”, Roma

Italia.

12. Estudio FAO Riego y drenaje Nº 29. ”Calidad del agua para la agricultura”, Roma

Italia.

13. Estudio FAO Riego y drenaje Nº 33. ”Estudios del agua sobre el rendimiento de los

cultivos”, Roma Italia.

14. Franco Guardia, Efraín, 1995. Informe de consultoría “Evaluación del Proyecto de

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Canadá. Lima, Perú.

15. Fuentes Yagûe, José Luis, 1992. “Técnicas de Riego”. Edita I.R.Y.D.A. Madrid España

García Rico, Elmer, 1987. “Manual de Diseño Hidráulico de Canales y Obras de Arte”,

CONCYTEC. Chiclayo, Perú.

16. Instituto Ecuatoriano de Recursos Hidráulicos, 1988. “Medidores de Agua de Riego”.

Ministerio de Agricultura y Ganadería – República del Ecuador.

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18. IPROGA, 1999. “La Perspectiva de Género en la Gestión Social del Riego.

Experiencias del IRROGA”. Lima, Perú.

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for Land Reclamation and Improvent.

Wageningen – Holanda.

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126

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University, Logan, Utah. U.S.A.

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24. RAIN BIRD, 1999 - 2000. Catálogo “Landscape Irrigation Products. USA.

25. Soto Terrazas, Betty, 2000. “Un Enfoque Participativo” Guía para la Capacitadotes

del Sector Agua y Saneamiento Rural. Fondo de las Naciones Unidad para la Infancia.

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26. Soto Hoyos Juan Francisco, informe de consultoría “Elaboración de Planes de Uso y

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27. Sotomayor Berrío, Marco A. “Riego, producción de forrajes y ganadería en la zona

Altoandina”. Apuntes para una sistematización. Cusco, Perú 2,000.

28. Villón B.M.1982. “Riego por Aspersión”. Editorial PubliDrat, Universidad Nacional

Agraria “La Molina”. Lima, Perú.

29. Willet Has. 1997. “Inventario de pequeñas fuentes de agua en la Microcuenca

Sendamal, Provincia de Celendín” Aspectos Metodológicos. Revista Agua y Riego Nº

10 IPROGA. Lima, Perú.

30. Winter E. J., 1981. “El agua, el suelo y la planta”. Editorial Diana S. A. Mexico.

Cusco, abril 2,002

MASAL – Manual para el diseño y gestión de pequeños sistemas de riego por aspersión en laderas – Anexos

1

ANEXO I

EVAPOTRANSPIRACIÓN

MÉTODOS EMPÍRICOS

1. Método de Blaney-Criddle

Este método se aplica para períodos de un mes. Se parte de la fórmula.

F = p(0.46t + 8.13)

Donde:

f = Factor de Blaney-Criddle, expresado en mm de agua diarios. Tiene el

mismo valor para todos los días del mes considerado.

p = Tanto por uno de horas diurnas del mes respecto de los totales (tabla 4).

t = Temperatura media mensual, expresada en °C.

T° máxima media + T° mínima media

t =-------------------------------------------------------

2

Los efectos del clima sobre los cultivos no quedan definidos únicamente por la

temperatura y la duración del día, que son las dos únicas variables relacionadas con

el factor f. Las necesidades de agua de un cultivo varían considerablemente en climas

que tienen la misma temperatura y la latitud, pero con variación de otros datos, tales

como la humedad, la insolación y el viento.

Las relaciones entre el factor “f” y la evapotranspiración del cultivo de referencia

ETo se indica gráficamente en la figura 1-1, en donde se han considerado tres niveles

de humedad, insolación y viento. Hay que tener en cuenta que:

◊ En lo relativo a humedad se considera la humedad relativa mínima (HR mínima)

durante las horas diurnas, que suele darse normalmente entre las 2 y las 4 p.m.

◊ En lo relativo a insolación se considera la relación n/N entre las horas reales (n) y

las horas máximas posibles (N) de insolación fuerte. En la tabla 2 se indican los

valores de N correspondientes a distintos meses y latitudes. Los valores de n se

obtienen mediante heliógrafo situado en la zona de estudio.

◊ En lo relativo al viento se consideran los vientos diurnos a una altura del suelo de

2 m.

Dado que “f” se expresa en mm diarios, la ETo viene también expresada en mm

diarios. ETo representa el valor medio diario para el período de un mes.


2

Tabla Nº 1: Tanto por uno (p) de horas diurnas del mes respecto de las totales.



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 0.170

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

Tabla Nº 2: Duración máxima diaria media de las horas de fuerte insolación N en diferentes meses y

latitudes.



50º 8.5 10.1 11.8 13.8 15.4 16.3 15.9 14.5 12.7 10.8 9.1 8.1

48º 8.8 10.2 11.8 13.6 15.2 16.0 15.6 14.3 12.6 10.9 9.3 8.3

46º 9.1 10.4 11.9 13.5 14.9 15.7 15.4 14.2 12.6 10.9 9.5 8.7

44º 9.3 10.5 11.9 13.4 14.7 15.4 15.2 14.0 12.6 11.0 9.7 8.9

42º 9.4 10.6 11.9 13.4 14.6 15.2 14.9 13.9 12.9 11.1 9.8 9.1

40º 9.6 10.7 11.9 13.3 14.4 15.0 14.7 13.7 12.5 11.2 10.0 9.3

35º 10.1 11.0 11.9 13.1 14.0 14.5 14.3 13.5 12.4 11.3 10.3 9.8

30º 10.4 11.1 12.0 12.9 13.6 14.0 13.9 13.2 12.4 11.5 10.6 10.2

25º 10.7 11.3 12.0 12.7 13.3 13.7 13.5 13.0 12.3 11.6 10.9 10.6

20º 11.0 11.5 12.0 12.6 13.1 13.3 13.2 12.8 123.3 11.7 11.2 10.9

15º 11.3 11.6 12.0 12.5 12.8 13.0 12.9 12.6 12.2 11.8 11.4 11.2

10º 11.6 11.8 12.0 12.3 12.6 12.7 12.6 12.4 12.1 11.8 11.6 11.5

5º 11.8 11.9 12.0 12.2 12.3 12.4 12.3 12.3 12.1 12.0 11.9 11.8

0º 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1


3

Fig 1.-1.Predicción de la Eto (eje de ordenadas) a partir del factor de f de Blaney –

Criddle (eje de abscisas), para diferentes condiciones de humedad relativa mínima, horas

de insolación diarias y vientos (FAO).


4

Ejemplo: Calcular ETo media diaria del mes de junio por el método de Blaney-Criddle con los datos

siguientes:

Cuadro Nº 02: Temperaturas del mes de junio

Día Temperatura

máxima

(en °C)

Termperatura

mínima

(en °C)

Día Temperatura

máxima

(en °C)

Temperatura

mínima

(en °C)

1 31.2 21.6 16 32.9 22.7

2 31.7 21.4 17 33.6 23.1

3 31.2 21.3 18 33.4 23.4

4 30.9 21.1 19 33.6 23.6

5 31.4 21.6 20 33.5 23.5

6 32.3 21.9 21 33.9 23.7

7 32.7 22.1 22 34.2 23.2

8 33.2 22.5 23 34.3 22.9

9 33.4 22.6 24 34.2 22.8

10 33.6 22.7 25 34.1 23.1

11 33.1 23.2 26 33.8 22.7

12 32.9 23.1 27 33.6 22.5

13 32.6 22.8 28 33.5 22.3

14 32.5 22.7 29 33.6 22.1

15 32.4 22.5 30 33.4 22.5

◊ Latitud 40° Norte.

◊ Humedad relativa mínima: 30%

◊ Insolación fuerte: 12.5 horas diarias de medida.

◊ Viento: moderado.

Solución:

1. Cálculo del factor f= p (0.46 t + 8.13)

a) Cálculo de t

Suma de las temperaturas máximas........... 990.7

Suma de las temperaturas mínimas .......... 677.2

Suma de temp. Máximas 990.7

T máx. media = --------------------------------- = ------------ = 33.02 Número de días 30

Suma de temp. Mín. 677.2

T mín. media = ---------------------------- = --------------- = 22.57

Número de días 30

Tº máx. media + Tº mín. media 33.02 + 22.57

T media del mes = ------------------------------------------- = --------------------- = 27.80

2 2

b) Cálculo de p

En la tabla 1, para el mes de junio y latitud 40° Norte

p =0.34 Sustituyendo valores:

f = p(0.46 t + 8.13) = 0.34 (0.46 x 27.80 + 8.13) = 7.11 mm

f = 7.11 mm


5

2.- Cálculo de ETo

Se tiene como dato que la HR mínima = 30% , con este dato en la figura 1.1 nos ubicamos en

la columna central de HR min Media.

En la tabla Nº 2, para el mes de junio y 40° Latittud Norte se obtiene N=15 horas.

Según dato se tiene que n = 12.5

Se encuentra el valor de: n/N = 12.5 / 15 = 0.83

Con este valor nos ubicamos en la segunda fila con valoración alta. Como dato se tiene un

viento moderado.

En la figura 1.1, con los datos de Hrmin Media, n/N alta y viento moderado nos ubica en la

línea oblícua Nº 2 del ábaco Nº II

Con el valor de f = 7.11 se ingresa por el eje “X” hasta intersectar a la línea de viento diurno

moderado y nos proyectamos al eje “Y” encontrando el valor de Esto.

Eto = 9.2 mm/día

Observaciones al método de Blaney - Criddle.

◊ El método de Blaney-Criddle se aplica solamente cuando los únicos datos

concretos de que se dispone son los de temperaturas. Los datos de humedad,

insolación y viento son datos estimados.

◊ Se aplica normalmente a períodos de un mes natural.

◊ No se debe emplear en regiones ecuatoriales, en zonas de gran altitud, en islas

pequeñas ni en aquellos climas en donde hay una gran variación de horas de

insolación durante los meses de transición (primavera y otoño).

Ejemplo práctico de Cusco.

Calcular ETo media diaria del mes de julio por el método de Blaney-Criddle con

los datos obtenidos de la tabla Nº 08 Estación Meteorológica Granja K’Ayra:

Solución:

La ventaja con los datos que se tienen es que son mensuales y se tiene las

temperaturas medias máxima, mínima y media del mes por lo que se obvia el

cálculo ejecutado en el ejemplo anterior, y se tiene:

MES TEMP. MAXIMA

(en °C)

TEMP. MINIMA

(en °C)

TEMP.MEDIA

(en °C)

Junio 20.4 1.5 10.95

Julio 21.1 -1.3 9.9

Agosto 18.5 3.8 11.15

Los siguientes datos son obtenidos de la tabla de la estación Granja K’Ayra:


6

• Latitud 13°34’ Sur (para otras estaciones este dato se puede obtener de las

cartas nacionales).

• Humedad relativa mínima media julio: 48%

• Insolación mes de julio: 8.0 horas diarias de medida, de no contar con este dato

en el Cusco se recomienda utilizar la heliofonía de la estación Granja K’Ayra y

realizar la interpolación.

A continuación se presenta la tabla de interpolación del valor de N de todos los

meses del año en base a la tabla Nº 02. En la primera columna se señalan los

meses en la segunda están los valores de heliofonía (n) promedio mensual del

Cusco de la estación Granja K’Ayra.; luego los valores de la tabla Nº 02 de N en

las latitudes sur a 10° y 15° y por último los valores de N interpolado a la latitud

del Cusco.

* Para interpolar se debe tener cuidado con la Latitud que se desea trabaja que

para el caso del Cusco es 13°34' latitud sur.

Cuadro Nº 3 Heliofonía y valor de N mensual para la estación Granja K’Ayra -

Cusco MES HELIOFONIA

n

VALOR DE N

Lat 10°

VALOR DE N

Lat 15°

DATO INTERPOLADO

N

Lat 13°34´00”

Enero 4.00 12.6 12.9 12.81

Febrero 4.38 12.4 12.6 12.54

Marzo 4.78 12.1 12.2 12.17

Abril 6.14 11.8 11.8 11.80

Mayo 7.55 11.6 11.4 11.46

Junio 7.84 11.5 11.2 11.29

Julio 8.00 11.6 11.3 11.39

Agosto 7.62 11.8 11.6 11.66

Setiembre 6.63 12.0 12.0 12.00

Octubre 6.39 12.3 12.5 12.44

Noviembre 5.50 12.6 12.8 12.74

Diciembre 4.65 12.7 13.0 12.91

• Se va a considerar vientos débiles

Solución:

1. Cálculo del factor f= p (0,46 t + 8,13)

a) Cálculo de t.- Por lo señalado líneas arriba y según el cuadro se tiene que la

t media del mes de julio es = 9.9 °C

b) Cálculo de “p”. En la tabla 1, para el mes de julio y 13°34' Sur, interpolando

se obtiene: p=0,26

Sustituyendo valores

f= p(0.46t + 8.13) = 0,26(0.46 x 9.9 + 8,13) = 3.30 mm

f = 3.30 mm


7

2.- Cálculo de ETo

a) Humedad relativa mínima = 48% (dato de la estación Granja K’Ayra).

Esto nos ubica en la columna central de la figura 1.1 siendo la valorización

de media.

b) En la tabla 2, interpolando para el mes de julio y 13°34' latitud sur se

obtiene N = 11.39 horas.

Según cuadro de la estación meteorológica Granja K’Ayra se tiene que la

heliofonía es n=8.0 en julio.

n / N = 8.0 / 11.39

n / N = 0.703

En el ábaco se tiene una valoración media. Lo que nos ubica en la fila

central osea en el ábaco Nº V, luego:

c) Viento debil. Se adopta esta velocidad.

Entrando con estos datos en la figura 1-1, se puede observar en la parte

superior que la HR mínima que se tiene es de 38% por lo que nos ubicamos

en la columna de en medio; luego analizamos la relació n/N que en nuestro

caso es de 0.702 por lo que su valoración es media y nos colocamos en la

segunda fila, que intersectada con la columna de en medio estamos en el

recuadro V; luego como nuesta velocidad del viento es debil no ubicamos

en la recta 1. Una vez cumplidos los pasos anteriores se ingresa con el valor

de f =3.30 mm/día por el eje de abscisas, se intersecta con la recta 1 y se

proyecta al eje de las ordenadas para encontrar el valor de la ETo. Para este

caso se obtiene:

f = 3.30 (eje X) ; ETo = 2.2 (eje Y)

ETo = 2.2 mm/día

Este valor multiplicado por el número de días (31 en julio) nos da la

evapotranspiración potencial del mes.

ETo = 68.2 mm/mes

Este resultado puede compararse con cualquier estación del Cusco que

registre este dato, se podrá observar que son cercanos.


8

2. Método de la Radiación

Este método se aplica para períodos de un mes ó 10 días. Se parte de la fórmula:

Donde:

ETo = W.Rs.C

Eto = Evapotranspiración del cultivo de referencia, expresado en mm/día. Tiene el mismo valor para

todos los días del período (30 ó 10 días).

Rs = Radiación solar que llega a la superficie de la tierra, expresada en equivalente de evaporación

en mm/día.

W = Factor de ponderación, que depende de la temperatura y de la altitud.

C = Factor de ajuste que depende de valores estimados de la humedad y del viento.

1. Cálculo de Rs.

La radiación -Rs- que llega a la superficie de la tierra es una fracción de la radiación

extraterrestre -Ra-. La radiación Rs se mide directamente en centros especializados,

pero cuando no se dispone de estos datos en la zona considerada (que es el caso más

frecuente) se calcula mediante la fórmula:

n

Rs = (0.25 + 0.50 --------) Ra

N Donde:

n/N = Relación entre las horas reales (n) y las horas máximas posibles (N) de insolación

fuerte. Los valores de N se indican en la tabla 2. Los valores de n se obtienen mediante

heliógrafo situado en la zona que se estudia (para nuestro caso es el dato de la estación

Granja K’Ayra.

Ra = Radiación extraterrestre que se recibe antes de llegar a atmósfera. En la tabla 3 se indican los valores de Ra correspondientes a distintos meses y latitudes. La radiación se

mide en calorías por cm2

y minuto, pero conviene expresarla en equivalente de evaporación de agua osea en mm/día.

2. Cálculo de W.

En la tabla 4 se calcula el índice de ponderación en función de la altitud de la zona y

de la temperatura media (en °C) del período considerado:

T máxima media + T mínima media

T media= -------------------------------------------------------

2

3. Cálculo de Eto

La relación entre W, Rs y ETo se indica en la figura 1-2, en donde se han

considerado 4 niveles de humedad relativa media (HR media) y 4 niveles de vientos

diurnos.

HR máxima + HR mínima

HR media = -----------------------------------------

2

Como W.Rs (indicado en el eje X) viene expresado en mm/día, ETo (indicado en el eje

Y) también viene expresado en mm/día.


9

Tabla Nº 03: Radiación extraterrestre Ra expresada en equivalente de evaporación de agua en mm/día.

Hemisferio Norte Hemisferio Sur

Ene Feb. Marz Abr. May. Jun. Jul. Ago. Set. Oct. Nov. Dic. Lat. Ene Feb. Marz Abr. May. Jun. Jul. Ago. Set. Oct. Nov. Dic.

3.8 6.1 9.4 12.7 15.8 17.1 16.4 14.1 10.9 7.4 4.5 3.2 50º 17.5 14.7 10.9 7.0 4.2 3.1 3.5 5.5 8.9 12.9 16.5 18.2

4.3 6.6 9.8 13.0 15.9 17.2 16.5 14.3 11.2 7.8 5.0 3.7 48º 17.6 14.9 11.2 7.5 4.7 3.5 4.0 6.0 9.3 13.2 16.6 18.2 4.9 7.1 10.2 13.3 16.0 17.2 16.6 14.5 11.5 8.3 5.5 4.3 46º 17.7 15.1 11.5 7.9 5.2 4.0 4.4 6.5 9.7 13.4 16.7 18.3

5.3 7.6 10.6 13.7 16.1 17.2 16.6 14.7 11.9 8.7 6.0 4.7 44º 17.8 15.3 11.9 8.4 5.7 4.4 4.9 6.9 10.2 13.7 16.7 18.3 5.9 8.1 11.0 14.0 16.2 17.3 16.7 15.0 12.2 9.1 6.5 5.2 42º 17.8 15.5 12.2 8.8 6.1 4.9 5.4 7.4 10.6 14.0 16.8 18.3

6.4 8.6 11.4 14.3 16.4 17.3 16.7 15.2 12.5 9.6 7.0 5.7 40º 17.9 15.7 12.5 9.2 6.6 5.3 5.9 7.9 11.0 14.2 16.9 18.3

6.9 9.0 11.8 14.5 16.4 17.2 16.7 15.3 12.8 10.0 7.5 6.1 38º 17.9 15.8 12.8 9.6 7.1 5.8 6.3 8.3 11.4 14.4 17.0 18.3

7.4 9.4 12.1 14.7 16.4 17.2 16.7 15.4 13.1 10.6 8.0 6.6 36º 17.9 16.0 13.2 10.1 7.5 6.3 6.8 8.8 11.7 14.6 17.0 18.2

7.9 9.8 12.4 14.8 16.4 17.1 16.8 15.5 13.4 10.8 8.5 7.2 34º 17.8 16.1 13.5 10.5 8.0 6.8 7.2 9.2 12.0 14.9 17.1 18.2

8.3 10.2 12.8 15.0 16.5 17.0 16.8 15.6 13.6 11.2 9.0 7.8 32º 17.8 16.2 13.8 10.9 8.5 7.3 7.7 9.6 12.4 15.1 17.2 18.1

8.8 10.7 13.1 15.2 16.5 17.0 16.8 15.7 13.9 11.6 9.5 8.3 30º 17.8 16.4 14.0 11.3 8.9 7.8 8.1 10.1 12.7 15.3 17.3 18.1

9.3 11.1 13.4 15.3 16.5 16.8 16.7 15.7 14.1 12.0 9.9 8.8 28º 17.7 16.4 14.3 11.6 9.3 8.2 8.6 10.4 13.0 15.4 17.2 17.9

9.8 11.5 13.7 15.3 16.4 16.7 16.6 15.7 14.3 12.3 10.3 9.3 26º 17.6 16.4 14.4 12.0 9.7 8.7 9.1 10.9 13.2 15.5 17.2 17.8

10.2 11.9 13.9 15.4 16.4 16.6 16.5 15.8 14.5 12.6 10.7 9.7 24º 17.5 16.5 14.6 12.3 10.2 9.1 9.5 11.2 13.4 15.6 17.1 17.7

10.7 12.3 14.2 15.5 16.3 16.4 16.4 15.8 14.6 13.0 11.1 10.2 22º 17.4 16.5 14.8 12.6 10.6 9.6 10.0 11.6 13.7 15.7 17.0 17.5

11.2 12.7 14.4 15.6 16.3 16.4 16.3 15.9 14.8 13.3 11.6 10.7 20º 17.3 16.5 15.0 13.0 11.0 10.0 10.4 12.0 13.9 15.8 17.0 17.4

11.6 13.0 14.6 15.6 16.1 16.1 16.1 15.8 14.9 13.6 12.0 11.1 18º 17.1 16.5 15.1 13.2 11.4 10.4 10.8 12.3 14.1 15.8 16.8 17.1

12.0 13.3 14.7 15.6 16.0 15.9 15.9 15.7 15.0 13.9 12.4 11.6 16º 16.9 16.4 15.2 13.5 11.7 10.8 11.2 12.6 14.3 15.8 16.7 16.8

12.4 13.6 14.9 15.7 15.8 15.7 15.7 15.7 15.1 14.1 12.8 12.0 14º 16.7 16.4 15.3 13.7 12.1 11.2 11.6 12.9 14.5 15.8 16.5 16.6

12.8 13.9 15.1 15.7 15.7 15.5 15.5 15.6 15.2 14.4 13.3 12.5 12º 16.6 16.3 15.4 14.0 12.5 11.6 12.0 13.2 14.7 15.8 16.4 16.5

13.2 14.2 15.3 15.7 15.5 15.3 15.3 15.5 15.3 14.7 13.6 12.9 10º 16.4 16.3 15.5 14.2 12.8 12.0 12.4 13.5 14.8 15.9 16.2 16.2

13.6 14.5 15.3 15.6 15.3 15.0 15.1 15.4 15.3 14.8 13.9 13.3 8º 16.1 16.1 15.5 14.4 13.1 12.4 12.7 13.7 14.9 15.8 16.0 16.0

13.9 14.8 15.4 15.4 15.1 14.7 14.9 15.2 15.3 15.0 14.2 13.7 6º 15.8 16.0 15.6 14.7 13.4 12.8 13.1 14.0 15.0 15.7 15.8 15.7

14.3 15.0 15.5 15.5 14.9 14.4 14.6 15.1 15.3 15.1 14.5 14.1 4º 15.5 15.8 15.6 14.9 13.8 13.2 13.4 14.3 15.1 15.6 15.5 15.4

14.7 15.3 15.6 15.3 14.6 14.2 14.3 14.9 15.3 15.3 14.8 14.4 2º 15.3 15.7 15.7 15.1 14.1 13.5 13.7 14.5 15.2 15.5 15.3 15.1

15.0 15.5 15.7 15.3 14.4 13.9 14.1 14.8 15.3 15.4 15.1 14.8 0º 15.0 15.5 15.7 15.3 14.4 13.9 14.1 14.8 15.3 15.4 15.1 14.8


10

Tabla Nº 04: Valores del factor de ponderación W para los efectos de la radiación sobre la ETo, a diferentes temperaturas y altitudes.

Temperatura

ºC

Altitud (m)

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

0 0.43 0.46 0.49 0.52 0.55 0.58 0.61 0.64 0.66 0.68 0.71 0.73 0.75 0.77 0.78 0.80 0.82 0.83 0.84 0.85

500 0.45 0.48 0.51 0.54 0.57 0.60 0.62 0.65 0.67 0.70 0.72 0.74 0.76 0.78 0.79 0.81 0.82 0.84 0.85 0.86

1,000 0.46 0.49 0.52 0.55 0.58 0.61 0.64 0.66 0.69 0.71 0.73 0.75 0.77 0.79 0.80 0.82 0.83 0.85 0.86 0.87

2,000 0.49 0.52 0.55 0.58 0.61 0.64 0.66 0.69 0.71 0.73 0.75 0.77 0.79 0.81 0.82 0.84 0.85 0.86 0.87 0.88

3,000 0.52 0.55 0.58 0.61 0.64 0.66 0.69 0.71 0.73 0.75 0.77 0.79 0.81 0.82 0.84 0.85 0.86 0.88 0.88 0.89

4,000 0.55 0.58 0.61 0.64 0.66 0.69 0.71 0.73 0.76 0.78 0.79 0.81 0.83 0.84 0.85 0.86 0.88 0.89 0.90 0.90


11

Fig. 1-2 Relación para obtener la Eto (eje de ordenadas) a partir de valores calculados

de W.Rs (eje de abscisas) y un conocimiento general de la humedad relativa media y de os

vientos diurnos (FAO).


12

Ejemplo: Calcular la ETo media diaria del mes de junio, por el método de la

radiación, con los datos siguientes:

• Temperatura media del mes de junio = 28°C

• Latitud = 40° Norte

• Altitud = 500 mt

• Humedad relativa máxima = 40 %

• Humedad relativa mínima = 30 %

• Insolación fuerte media = 12.5 horas diarias.

• Viento = moderado.

Solución: Eto = W.Rs.C

n

1. Cálculo de Rs = (0.25 + 0.50 ------- ) Ra

N

• n = 12.5 horas

• N = 15 horas (tabla 2, mes de junio en 40° latitud norte)

n / N = 12.5 / 15 = 0.83

• Ra = 17.3 mm/día (tabla N° 3, mes de junio a 40° latitud norte).

• Sustituyendo valores en la fórmula:

Rs = [0.25 + (0.5 x 0.83)] x 17.3 = 11.5 mm/día

2. Cálculo de W

• Para una altitud de 500 mt y una temperatura media del mes de junio de 28°C,

en la tabla N° 04 se obtiene W = 0.78

W . Rs = 0.78 x 11.5 = 8.97 mm/día

3. Cálculo de ETo

HR máxima + HR mínima 40 + 30

HR media = ----------------------------------------- = ---------------- = 35 %

2 2

Viento moderado.

Entrando con estos datos en la figura 1.1.2, recuadro 1 y recta 2 se obtiene:

Para W . Rs = 8.89 una ETo = 9.6 mm/día


13



Granja K’Ayra del Cusco: Se averiguará la ETo media diaria del mes de julio, por el

método de la radiación, con los siguientes datos:

• Temperatura media julio = 9.9°C



• Humedad Relativa máxima = 82%

• Humedad Relativa mínima = 48%

• Heliofonía (n) - julio = 8.0 hr

• Se considerará vientos débiles según el ejemplo inicial.



Solución:

n

1. Cálculo de Rs = (0.25 + 0.50 --------- ) Ra

N

• según los cálculos del ejemplo anterior se tiene que: n/N = 0.703

• Ra se ubica en la tabla N° 3, ubicando el hemisferio sur, mes de julio y latitud

13°34', para encontrar el valor de Ra es necesario interpolar:

HEMISFERIO SUR

LATITUD SUR JULIO

14° 11.6


12° 12.0

Reemplazando en la fórmula se tiene: Rs = 7.032

2. Cálculo de W

• Con la altura de 3,219 m.s.n.m. y con una temperatura media del mes de julio

de 9.9°C (estación Granja K’Ayra del Cusco.) en la tabla Nº 4 se puede

calcular el valor de “W” interpolando de la siguiente manera:

• En la tabla tenemos los siguientes valores


14

TEMPERATURA

°C

8º 9.9º 10º

Altitud (m)

3,000 0.61 0.638 0.64

3,219 0.643

4,000 0.64 0.659 0.66

• Los valores resaltados son encontrados mediante interpolación.

• Para interpolar en este caso primero se interpola entre los valores de

temperatura y los valores de W, osea entre 8º y 10º con 0.61 y 0.64 para

encontrar el valor correspondiente a 9.9º a 3,000 m.s.n.m., encontrándose el

valor de 0.638, luego entre los valores 8 y 10 con 0.64 y 0.66 para encontrar el

valor de 9.9º a 4,000 m.s.n.m., encontrándose el valor de 0.659.

• Una vez que se tienen estos valores se interpola entre la altitud y los valores de

W para 9.9°C osea entre 3,000 y 4,000 con 0.638 y 0.659 encontrándose el

valor de 0.643 para 9.9°C y para 3,219 m.s.n.m.

3. Cálculo de la ETo

• Con los valores de W = 0.643 y Rs = 7.032 se calcula:

W X Rs = 0.643 X 7.032 = 4.52 mm/día

• Con las dos Humedades Relativas, máxima y mínima se puede calcular la HR

media los que nos da un valor de:

HR media = HR mínima + HR máxima = 82 + 48

2 2

HR = 65 %

• Con este valor recurrimos a la fig 1.1 y nos ubicamos en el cuadro de HR

media (Cuadro N° III)

• En el eje de las abscisas entramos con el valor de WxRs = 4.52 mm/día hasta

intersectar a la línea Nº 01 (viento débil), encontrando un valor de

evapotranspiración de:

ETo = 3.75 mm/día

ETo = 3.5 X 31 días = 116.25 mm/ mes

Observaciones al método de la Radiación.

• El método de la radiación se aplica cuando se dispone de datos concretos de

temperatura y de radiación. La radiación se mide en centros especializados,

pero cuando no se dispone de este dato se puede calcular mediante tablas.

• Los datos de la humedad y del viento son datos estimados.


15

• Se aplica a períodos de tiempo de un mes o 10 días.

• Los resultados del método de radiación son más fiables que los obtenidos por

el método de Blaney-Criddle. En zonas ecuatoriales, islas pequeñas y zonas de

gran altitud el método de radiación es más seguro que el de Blaney-Criddle.

3. Método de Penman.

Este método se utiliza en zonas donde se disponga de datos medidos sobre temperatura,

radiación, humedad y viento. Es el más exacto de los que utilizan fórmulas empíricas

para predecir las necesidades hídricas de los cultivos, pero exige unos cálculos

laboriosos. Se aplica la siguiente fórmula:

ETo = c [W . Rn + (1 – W) . f(u) . (ea – ed)]

Donde:

ETo = Evapotranspiración del cultivo de referencia, expresado en mm/día.

ea = Presión saturante del vapor de agua, expresada en milibares (tabla 8).

ed = Presión real del vapor de agua, expresada en milibares.

ea . RH

ed = ----------------

100

• RH = Humedad relativa media en porcentaje

u

f(u) = 0.27 (1 + -----------)

100

• u es la velocidad del viento expresada en km/día, a 2 mt de altura.

• Rn = Radiación neta total, expresada en equivalente de evaporación en mm/día.

Rn = 0.75 Rs - Rnl

n

Rs = (0.25 + 0.5 -----------) Ra

N

• Rs, Ra, n y N son los mismos conceptos inidcados en el método de radiación.

• Rnl = Radiación neta de onda larga, expresada en equivalente de evaporación en

mm/día.

n

Rnl = f(T) . f(ed) . f(--------) (tablas 9,10 y 11)

N

• W = Factor de ponderación (tabla 4)

• c = Factor de ajuste (tabla 9).


16

Ejemplo: Calcular la ETo media diaria en el mes de julio, por el método de Penman, con los datos siguientes, pertenecientes a la estación Augusto Weberbawer de Cajamarca ubicada a

2,536 m.s.n.m.:

• Temperatura media de julio = 12.9°C

• Humedad relativa mínima julio = 38%

• Humedad relativa máxima julio = 93%


• Velocidad del viento julio (u) = 99.1 km/día = 1.147 m/s

• Latitud = 7°10' Sur

Solución: Recordemos la fórmula:

ETo = c [W . Rn + (1 - W) .f(u) . (ea - ed)]

a) Calculo de “ed”

HRmedia = (Hrmin + HR max) / 2 = (38 + 93) / 2 = 66%

Cálculo de ea. En la tabla N° 08 se señala que para una temperatura de 12.9°C se

tiene que ea = 14.9 mbar

ea X.HR 14.9 X 66

ed = ---------------- = -------------------- = 9.83 ed = 9.83 mbar

100 100

b) Cálculo de (ea - ed) = 14.9 - 9.83 = 5.07 mbar

c) Cálculo de f(u) f(u) = 0.27 ( 1 + u/100)

f(u) = 0.27 (1 + 99.1/100) f(u) = 0.54

d) Cálculo de Rn.

Recordemos que: Rn = 0.75 Rs – Rnl

d.1. Cálculo de Rs: Rs = [0.25 + (0.5xn/N)] x Ra

• Primero se calcula Ra en la tabla N° 03 Ra = 12.97

• En la tabla Nº 2, interpolando para el mes de julio y 7º10’ latitud sur se

obtiene un N= 11.71 horas y n = 7.3 hr (dato). Por lo tanto: se tiene que n/N

= 0.623

• Reemplazando los valores en la fórmula de Rs:

Rs = [0.25 + (0.5 x n/N)] x Ra = [0.25 + ( 0.5 x 0.623)] x 12.97

Rs = 7.243

d.2. Cálculo de Rnl: Rnl = f(T) . f(ed) . f(n/N)


17

• Para calcular estos valores se recurre a las tablas 6, 7, 8 respectivamente.

Para esto se tiene que interpolar los valores para ubicar el valor que

corresponde:

› f(T) con la temperatura media 12.9ºC en la tabla Nº 06 se interpola y se

obtiene:

f(T) = 13.28

› f(ed) con el dato calculado de ed = 9.83 mbar en la tabla Nº 7 se

obtiene:

f(ed) = 0.2017

› f(n/N) con el valor de n/N = 0.623 en la tabla Nº 8 se obtiene:

f(n/N)= 0.663

Remplazando en la fórmula se tiene que:

Rnl = 13.28 X 0.2017 X 0.663 Rnl = 1.776 mm/día

Rn = 0.75 Rs - Rnl = 0.75 X 7.243 - 1.76 Rn = 3.66

e) Cálculo de W. En la tabla Nº 4 se puede averiguar el valor de:

W = 0.6621

f) Cálculo de “c”:

En la tabla Nº 9 la interpolación que se tiene que hacer es un tanto laboriosa:

Primero se define la columna en la que se trabajará en base a la HR máx, en nuestro

caso estamos en la tercera columna ya que se tiene una HR max=93% y con el valor

de Rs = 7.243 mm/día nos ubicamos entre las columnas de 6 y 9.

La relación entre la velocidad del viento de día y de noche es uno ya que la velocidad

del día que generalmente es más alta es débil (1.147 m/s); por lo tanto nos ubicamos

en el recuadro inferior y con el dato de la velocidad nos ubicamos entre los valores

de:

HR máx = 90 %

Rs mm/día 6 7.243 9

U día / U noche = 1.0

0 1.06 1.077 1.10

1.147 1.031

3 0.92 0.957 1.01

La manera en que se ha hecho la interpolación ha sido tomando inicialmente los

datos de Rs 6 y 9 y los datos de “c” correspondientes a 0, encontrándose el valor de

1.077.

Luego con los mismos datos de Rs 6 y 9 se ha encontrado el dato correspondiente a

3, llegando a tener un valor de 0.957, luego con estos dos datos se interpola entre los

valores de Rs 0 y 3 para encontrar el "c" correspondiente a un Rs de 1.147


18

encontrándose el valor de c = 1.031.

Sustituyendo estos valores en la fórmula:

ETo = c[W.Rn + (1-W) . f(u) (ea-ed)]

ETo = 1.031 [0.6621 x 3.672 + (1-0.6621) X 0.54 (14.9-9.83)]

ETo = 3.460 mm

La ETo en el mes de julio será de 107.26 mm

Ejemplo práctico del Cusco:

Calcular la ETo media diaria en el mes de julio, por el método de Penman, con los datos

siguientes, pertenecientes a la estación GRANJA K’AYRA del Cusco ubicada a 3,219

m.s.n.m.:

• Temperatura media de julio = 9.9°C

• Humedad relativa mínima julio = 48%

• Humedad relativa máxima julio = 82%

• Heliofonía (n) - julio = 8 hr

• Latitud = 13°34' Sur

• Velocidad del viento julio (u) = 86.8 km/día = 1.0 m/s - Si bien en esta estación

no se cuenta con este dato se toma este valor que pertenece a una estación con

características similares.

Solución: Es siempre necesario ordenarse y recordad la fómula:

ETo = c [W . Rn + (1 - W) .f(u) . (ea - ed)]

a) Calculo de “ed”

HRmedia = (Hrmin + HR max) / 2 = (48 + 82) / 2 = 65%

Cálculo de ea. En la tabla N° 05 se señala que para una temperatura de 9.9°C se tiene

que ea = 12.22 mbar.

ea X.HR 12.22 X 65

ed = ---------------- = ---------------------- = 7.94 ed = 7.94 mbar

100 100

b) Cálculo de (ea - ed) = 12.22 – 7.94 = 4.28 mbar

c) Cálculo de f(u) f(u) = 0.27 ( 1 + u/100)

f(u) = 0.27 (1 + 86.8/100) f(u) = 0.504


19

d) Cálculo de Rn. Rn = 0.75 Rs – Rnl

d.1. Cálculo de Rs: Rs = [0.25 + (0.5xn/N)] x Ra

• Primero se calcula Ra en la tabla N° 03 Ra = 11.69

• En la tabla Nº 2, interpolando para el mes de julio y 13º34’ latitud sur se

obtiene un N= 11.39 horas y n = 8.0 hr (dato). Por lo tanto: se tiene que n/N

= 0.703

• Reemplazando los valores en la fórmula de Rs:

Rs = [0.25 + (0.5 x n/N)] x Ra = [0.25 + ( 0.5 x 0.703)] x 11.69

Rs = 7.032

d.2. Cálculo de Rnl: Rnl = f(T) . f(ed) . f(n/N)

• Para calcular estos valores se recurre a las tablas 6, 7, 8 respectivamente.

Para esto se tiene que interpolar los valores para ubicar el valor que

corresponde:

› f(T) con la temperatura media 9.9ºC en la tabla Nº 06 se interpola y se

obtiene:

f(T) = 12.685

› f(ed) con el dato calculado de ed = 7.94 mbar en la tabla Nº 07 se

obtiene:

f(ed) = 0.2203

› f(n/N) con el valor de n/N = 0.703 en la tabla Nº 08 se obtiene:

f(n/N)= 0.733

Remplazando en la fórmula se tiene que:

Rnl = 12.685 X 0.2203 X 0.733 Rnl = 2.05 mm/día

Rn = 0.75 Rs - Rnl = 0.75 X 7.032 – 2.05 Rn = 3.224

e) Cálculo de W. En la tabla Nº 4 se puede averiguar el valor de:

W = 0.643

f) Cálculo de “c”:

En la tabla Nº 09 luego de la interpolación se tiene:

La HR max = 82% por lo que se escoge la tercera columna y con el valor de Rs =

7.032 mm/día nos ubicamos entre las columnas de 6 y 9.

La relación entre la velocidad del viento de día y de noche es uno ya que la velocidad

del día que generalmente es más alta es débil (1.0 m/s); por lo tanto nos ubicamos en

el recuadro inferior y con el dato de la velocidad nos ubicamos entre los valores de:


20

HR máx = 90 %

Rs mm/día 6 7.032 9


0 1.06 1.074 1.10

1.0 1.033

3 0.92 0.951 1.01

La manera en que se ha hecho la interpolación ha sido tomando inicialmente los

datos de Rs 6 y 9 y los datos de “c” correspondientes a 0, encontrándose el valor de

1.074.

Luego con los mismos datos de Rs 6 y 9 se ha encontrado el dato correspondiente a

3, llegando a tener un valor de 0.951, luego con estos dos datos se interpola entre los

valores de Rs 0 y 3 para encontrar el "c" correspondiente a un Rs de 1.0

encontrándose el valor de c = 1.033.

Sustituyendo estos valores en la fórmula:

ETo = c[W.Rn + (1-W) . f(u) (ea-ed)]

ETo = 1.033 [0.643 x 3.224 + (1-0.643) X 0.504 (4.28)]

ETo = 2.94 mm

La ETo en el mes de julio será de 91.14 mm

En resumen las características prnincipales de estos métodos son.

Cuadro Nª 04: Análisis comparativo de los métodos para calcular la EVT.

BLANEY - CRIDDLE RADIACIÓN PENMAN

f = p . (0.46 t + 8.13) ETo = W . Rs . C ETo = c{W . Rn+[(1-W).f(u).(ea – ed)]}

9 Latitud.

9 Temperatura media mensual.

9 Humedad Relativa (estimado).

9 Velocidad del viento

(estimado).

9 Heliofonía (estimado).

9 Se aplica cuando los únicos

datos concretos de que se

dispone son los de temperatura

9 Se aplica para períodos de un

mes

9 No emplear en regiones ecuatoriales o de gran altitud

9 Latitud


9 Heliofonía

9 Humedad Relativa (estimado).

9 Velocidad del viento (estimado).

9 Se aplica cuando los datos

concretos con que se dispone es la

temperatura y la radiaciónl

9 Se aplica a períodos de tiempo de

un mes o 10 días.

9 Los resultados son más fiables que

los obtenidos con Blaney -

Criddley

9 Latitud


9 Heliofonía

9 Humedad Relativa.

9 Velocidad del viento.

9 Es el más exacto de los que utilizan las

fórmulas empíricas.

9 Es mas laborioso.


21

Tabla Nº 5: Presión de saturación del valor (ea) en mbar, en función de la temperatura media del aire (T) en ºC

Temperatura ºC 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

ea mbar 6.1 6.6 7.1 7.6 8.1 8.7 9.3 10.0 10.7 11.5 12.3 13.1 14.0 15.0 16.1 17.0 18.2 19.4 20.6 22.0

Temperatura ºC 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39

ea mbar 23.4 24.9 26.4 28.1 29.8 31.7 33.6 35.7 37.8 40.1 42.4 44.9 47.6 50.3 53.2 56.2 59.4 62.8 66.3 69.9

Tabla Nº 6: Efecto de la temperatura f(T) sobre la radiación de onda larga (Rnl).

Temperatura ºC 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

f(T) = dTk4

11.0 11.4 11.7 12.0 12.4 12.7 13.1 13.5 13.8 14.2 14.6 15.0 15.4 15.9 16.3 16.7 17.2 17.7 18.1

Tabla Nº 7: Efecto de la presión real del vapor de agua f(ed) sobre la radiación de onda larga (Rnl).

ed mbar 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

F(ed) = 0.34-0.044(ed)½ 0.23 0.22 0.20 0.19 0.18 0.16 0.15 0.14 0.13 0.12 0.12 0.11 0.10 0.09 0.08 0.08 0.07 0.06

Tabla Nº 8 Efecto de la relación entre el número real y el máximo de horas de fuerte insolación f(n/N), sobre la radiación de onda larga (Rnl)

n/N 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.0

f(n/N) =0.1+0.9 n/N 0.10 0.15 0.19 0.24 0.28 0.33 0.37 0.42 0.46 0.51 0.55 0.60 0.64 0.69 0.73 0.78 0.82 0.87 0.91 0.96 1.0


22

Tabla Nº 9: Factor de ajuste (c) en la ecuación de Penman modificada.

RH máx = 30% RH máx = 60% RH máx = 90% Rs mm/día 3 6 9 12 3 6 9 12 3 6 9 12 U día m/seg U día / U noche = 4.0

0 0.86 0.90 1.00 1.00 0.96 0.98 1.05 1.05 1.02 1.06 1.10 1.10

3 0.79 0.84 0.92 0.97 0.92 1.00 1.11 1.19 0.99 1.10 1.27 1.32

6 0.68 0.77 0.87 0.93 0.85 0.96 1.11 1.19 0.94 1.10 1.26 1.33

9 0.55 0.65 0.78 0.90 0.76 0.88 1.02 1.14 0.88 1.01 1.06 1.27


0 0.86 0.90 1.00 1.00 0.96 0.98 1.05 1.05 1.02 1.06 1.10 1.10

3 0.76 0.81 0.88 0.94 0.87 0.96 1.06 1.12 0.94 1.04 1.18 1.28

6 0.61 0.68 0.81 0.88 0.77 0.88 1.02 1.10 0.86 1.01 1.15 1.22

9 0.46 0.56 0.72 0.82 0.67 0.79 0.88 1.05 0.78 0.92 1.06 1.18


0 0.86 0.90 1.00 1.00 0.96 0.98 1.05 1.05 1.02 1.06 1.10 1.10

3 0.69 0.76 0.85 0.92 0.83 0.91 0.99 1.05 0.89 0.98 1.10 1.14

6 0.53 0.61 0.74 0.84 0.70 0.80 0.94 1.02 0.79 0.92 1.05 1.12

9 0.37 0.48 0.65 0.76 0.59 0.70 0.84 0.95 0.71 0.81 0.96 1.06


0 0.86 0.90 1.00 1.00 0.96 0.98 1.05 1.05 1.02 1.06 1.10 1.10

3 0.64 0.71 0.82 0.89 0.78 0.86 0.94 0.99 0.85 0.92 1.01 1.05

6 0.43 0.53 0.68 0.79 0.62 0.70 0.84 0.93 0.72 0.82 0.95 1.00

9 0.27 0.41 0.59 0.70 0.50 0.60 0.75 0.87 0.62 0.72 0.87 0.96

MASAL - Manual para el diseño y gestión de pequeños sistemas de riego por aspersión en laderas – Anexos

23

4. Método de la cubeta evaporimétrica.

Los efectos combinados de la radiación, la temperatura, la humedad y el viento influyen

sobre la cantidad de agua evaporada en una superficie de agua libre. Estos mismos

elementos climáticos influyen también, de modo análogo, sobre la evapotranspiración

de las plantas. El método de la cubeta evaporimétrica se basa en relacionar la

evaporación del agua de la cubeta con la evapotranspiración del cultivo de referencia

(ETo), mediante la siguiente fórmula:

ETo = Kp X Ep

Donde: ETo= Evapotranspiración del cultivo de referencia, expresada en mm/día.

Kp = Coeficiente de la cubeta, que depende del tipo de cubeta, del clima y del

medio que circunda a la cubeta.

Ep = Evaporación de la cubeta, expresada en mm/día, representa el valor

medio diario del período considerado.

La cubeta más utilizada es la de clase A, que es de hierro galvanizado, de forma

circular, con un diámetro de 121 cm y una profundidad de 25.5 cm. Se coloca sobre una

plataforma de madera a 15 cm de altura sobre el suelo.

La cubeta evaporimétrica se instala en un medio abierto, en un sitio donde no haya a su

alrededor cultivos que tengan más de 1 mt de altura en un radio de 50 mt. A su

alrededor habrá suelo desnudo o hierba verde segada frecuentemente.

El nivel del agua en la cubeta no debe aproximarse ni alejarse mucho del borde. Cuando

el nivel sube hasta 5 cm del borde o baja hasta 7.5 cm del mismo (como consecuencia

de una lluvia o de la evaporación, respectivamente), se quita o se añade agua.

La lectura de la altura de agua en la cubeta se hace todos los días a la misma hora

mediante un tornillo micrómetro situado en un depósito. La lectura ha de hacerse de

forma meticulosa, para evitar errores.

El coeficiente Kp varía con el clima de la región, el tipo de cubeta y la colocación de la

misma (situada sobre una cubierta verde o sobre barbecho). En la tabla Nº 13 se indican

los valores de Kp en distintas condiciones.


24

Tabla Nº 9: Coeficiente Kp, en el caso de una cubeta de la clase A, para diferentes

cubiertas y niveles de humedad relativa media y vientos durante las 24

horas (FAO).

Cubeta

Clase A

Caso A

Cubeta rodeada de cubierta verde baja

Caso B

Cubeta con barbecho de secano

RH media

%

Vientos

km/día

Distancia a

barlovento de

la cubierta

verde (en m)

Baja

<40

Media

40 – 70

Alta

> 70

Distancia a

barlovento del

barbecho de

secano (en m)

Baja

<40

Media

40 – 70

Alta

> 70

Débiles

< 175

0 0.55 0.65 0.75 0 0.70 0.80 0.85

10 0.65 0.75 0.85 10 0.60 0.70 0.80

100 0.70 0.80 0.85 100 0.55 0.65 0.75

1,000 0.75 0.85 0.85 1,000 0.50 0.60 0.70

Moderados

175 – 425

0 0.50 0.60 0.65 0 0.65 0.75 0.80

10 0.60 0.70 0.75 10 0.55 0.65 0.70

100 0.65 0.75 0.80 100 0.50 0.60 0.65

1,000 0.70 0.80 0.80 1,000 0.45 0.55 0.60

Fuertes

425-700

0 0.45 0.50 0.60 0 0.60 0.65 0.70

10 0.55 0.60 0.65 10 0.50 0.55 0.65

100 0.60 0.65 0.70 100 0.45 0.50 0.60

1,000 0.65 0.70 0.75 1,000 0.40 0.45 0.55

Muy fuertes

> 700

0 0.40 0.45 0.50 0 0.50 0.60 0.65

10 0.45 0.55 0.60 10 0.45 0.50 0.55

100 0.50 0.60 0.65 100 0.40 0.45 0.50

1,000 0.55 0.60 0.65 1,000 0.35 0.40 0.45

Ejemplo.

Mediante una cubeta evaporimétrica de tipo A determinar ETo durante el mes de

junio con los datos siguientes:

• Cubeta rodeada de 10 mt de hierba verde baja.

• Humedad relativa media = 50 %

• Viento moderado.

• En el cuadro siguiente se indican las lecturas diarias de altura de agua de la

cubeta, la cantidad de lluvia caída diariamente y las cantidades de agua añadidas o

sustraídas a la cubeta.

• Se ha añadido agua hasta una altura de 205 mm los días 5, 9, 16, 19, 23, 27 y 30

como se ve en el cuadro que se presenta a continuación.


25

Día Altura de

agua en mm

Lluvia Ep

mm mm

Día Altura de

agua en mm

Lluvia Ep

mm mm

1 205 - 6 16 183.3/205 - 6.9

2 199 - 5.2 17 198.1 - 7.1

3 193.8 - 5.4 18 191 - 7

4 188.4 - 5.5 19 184/205 - 6.8

5 182.9/205 -- 5.4 20 198.2 - 6.7

6 199.6 - 5.8 21 191.5 - 6.5

7 193.8 - 5.4 22 185 - 4.9

8 188.4 - 5.8 23 180.1/205 - 4.8

9 182.6/205 - 5.7 24 200.2 - 5.1

10 199.3 - 6.1 25 195.1 - 5.6

11 193.2 - 6.2 26 189.5 - 6.1

12 187 - 6.4 27 183.4/205 - 6.9

13 180.6 21 6 28 198.1 - 7.1

14 195.6 - 6.1 29 191 - 7

15 189.5 - 6.2 30 184/205 - 7.2

1 - 7 19.8

Solución:

Se aplica la fórmula de ETo = Ep x Kp

Suma de Ep diaria durante el mes 182.9

Ep = ----------------------------------------------------- = -------------- = 6.1 mm/día

Número de días del mes 30

La tabla 13 da Kp = 0.7. Sustituyendo valores en la fórmula

ETo = Ep x Kp = 6.1 x 0.7 = 4.27 mm/día

Observaciones al método.

La cubeta evaporimétrica integra los efectos de la temperatura, viento, insolación y

humedad en la evaporación del agua de la cubeta. Estos mismos efectos son los que

determinan el consumo de agua de un cultivo localizado en esa misma zona, por lo

que este método es de gran utilidad para establecer un programa de riego en una zona

determinada.

El método de la cubeta evaporimétrica permite conocer en cada momento las

necesidades de riego, aunque pueden cometerse graves errores entre la ETo calculada

y las necesidades reales si la instalación de la cubeta es inadecuada. Para evitarlo se

han de tener en cuenta las siguientes consideraciones:

• Cuando la cubeta se coloca rodeada de cultivos altos (por ejemplo, maíz) hay que

aumentar los coeficientes de la tabla 10 hasta un 30% en caso de clima seco y

ventoso, y un 5-10 % en condiciones húmedas y de buen tiempo.


26

• Los coeficientes de la tabla 10 se refieren a cubetas que se pintan todos los años

de aluminio o de blanco. El material de la cubeta y la turbidez del agua repercuten

muy poco en los datos.

• En la cubeta clase A hay que mantener el nivel del agua entre 50 y 75 mm por

debajo del borde. Los errores en los resultados pueden llegar hasta el 15 % cuando

el nivel del agua queda 100 mm por debajo del nivel aceptado.

• Hay que evitar que los pájaros beban de la cubeta. Para ello se puede poner al lado

de la cubeta otro recipiente lleno hasta el borde, para que los pájaros beban de éste

con más facilidad.


27

5. Método de la Radiación

Este método se aplica para períodos de un mes ó 10 días. Se parte de la fórmula:

Donde:

ETo = W.Rs.C

Eto = Evapotranspiración del cultivo de referencia, expresado en mm/día. Tiene el

mismo valor para todos los días del período (30 ó 10 días).

Rs = Radiación solar que llega a la superficie de la tierra, expresada en

equivalente de evaporación en mm/día.

W = Factor de ponderación, que depende de la temperatura y de la altitud.

C = Factor de ajuste que depende de valores estimados de la humedad y del

viento.

1. Cálculo de Rs.

La radiación -Rs- que llega a la superficie de la tierra es una fracción de la

radiación extraterrestre -Ra-. La radiación Rs se mide directamente en centros

especializados, pero cuando no se dispone de estos datos en la zona considerada

(que es el caso más frecuente) se calcula mediante la fórmula:

n

Rs = (0.25 + 0.50 --------) Ra

N Donde:

n/N = Relación entre las horas reales (n) y las horas máximas posibles (N) de insolación

fuerte. Los valores de N se indican en la tabla 2. Los valores de n se obtienen mediante

heliógrafo situado en la zona que se estudia (para nuestro caso es el dato de la estación

Granja K’Ayra.

Ra = Radiación extraterrestre que se recibe antes de llegar a atmósfera. En la tabla 6 se indican los valores de Ra correspondientes a distintos meses y latitudes. La radiación se

mide en calorías por cm2

y minuto, pero conviene expresarla en equivalente de evaporación de agua osea en mm/día.

2. Cálculo de W.

En la tabla 4 se calcula el índice de ponderación en función de la altitud de la zona

y de la temperatura media (en °C) del período considerado:

T máxima media + T mínima media

T media= -------------------------------------------------------

2

3. Cálculo de Eto

La relación entre W, Rs y ETo se indica en la figura 1.1., en donde se han

considerado 4 niveles de humedad relativa media (HR media) y 4 niveles de

vientos diurnos.

HR máxima + HR mínima

HR media = -----------------------------------------

2

Como W.Rs (indicado en el eje X) viene expresado en mm/día, ETo (indicado en el

eje Y) también viene expresado en mm/día.


28

Ejemplo: Calcular la ETo media diaria del mes de junio, por el método de la

radiación, con los datos siguientes:

• Temperatura media del mes de junio = 28°C

• Latitud = 40° Norte

• Altitud = 500 mt

• Humedad relativa máxima = 40 %

• Humedad relativa mínima = 30 %

• Insolación fuerte media = 12.5 horas diarias.

• Viento = moderado.

Solución: Eto = W.Rs.C

n

1. Cálculo de Rs = (0.25 + 0.50 ------- ) Ra

N

• n = 12.5 horas

• N = 15 horas (tabla 2, mes de junio en 40° latitud norte)

n / N = 12.5 / 15 = 0.83

• Ra = 17.3 mm/día (tabla N° 3, mes de junio a 40° latitud norte).

• Sustituyendo valores en la fórmula:

Rs = [0.25 + (0.5 x 0.83)] x 17.3 = 11.5 mm/día

2. Cálculo de W

• Para una altitud de 500 mt y una temperatura media del mes de junio de 28°C,

en la tabla N° 04 se obtiene W = 0.78

W . Rs = 0.78 x 11.5 = 8.97 mm/día

3. Cálculo de ETo

HR máxima + HR mínima 40 + 30

HR media = ----------------------------------------- = ---------------- = 35 %

2 2

Viento moderado.

Entrando con estos datos en la figura 1.1, recuadro 1 y recta 2 se obtiene:

Para W . Rs = 8.89 una ETo = 9.6 mm/día


29



Granja K’Ayra del Cusco: Se averiguará la ETo media diaria del mes de julio, por el

método de la radiación, con los siguientes datos:

• Temperatura media julio = 9.9°C



• Humedad Relativa máxima = 82%

• Humedad Relativa mínima = 48%


• Se considerará vientos débiles según el ejemplo inicial.



Solución:

n

1. Cálculo de Rs = (0.25 + 0.50 --------- ) Ra

N

• según los cálculos del ejemplo anterior se tiene que: n/N = 0.703

• Ra se ubica en la tabla N° 3, ubicando el hemisferio sur, mes de julio y latitud

13°34', para encontrar el valor de Ra es necesario interpolar:

HEMISFERIO SUR

LATITUD SUR JULIO

14° 11.6


12° 12.0

Reemplazando en la fórmula se tiene: Rs = 7.032

2. Cálculo de W

• Con la altura de 3,219 m.s.n.m. y con una temperatura media del mes de julio

de 9.9°C (estación Granja K’Ayra del Cusco.) en la tabla Nº 4 se puede

calcular el valor de “W” interpolando de la siguiente manera:

• En la tabla tenemos los siguientes valores


30

TEMPERATURA

°C

8º 9.9º 10º

Altitud (m)

3,000 0.61 0.638 0.64

3,219 0.643

4,000 0.64 0.659 0.66

• Los valores resaltados son encontrados mediante interpolación.

• Para interpolar en este caso primero se interpola entre los valores de

temperatura y los valores de W, osea entre 8º y 10º con 0.61 y 0.64 para

encontrar el valor correspondiente a 9.9º a 3,000 m.s.n.m., encontrándose el

valor de 0.638, luego entre los valores 8 y 10 con 0.64 y 0.66 para encontrar el

valor de 9.9º a 4,000 m.s.n.m., encontrándose el valor de 0.659.

• Una vez que se tienen estos valores se interpola entre la altitud y los valores de

W para 9.9°C osea entre 3,000 y 4,000 con 0.638 y 0.659 encontrándose el

valor de 0.643 para 9.9°C y para 3,219 m.s.n.m.

3. Cálculo de la ETo

• Con los valores de W = 0.643 y Rs = 7.032 se calcula:

W X Rs = 0.643 X 7.032 = 4.52 mm/día

• Con las dos Humedades Relativas, máxima y mínima se puede calcular la HR

media los que nos da un valor de:

HR media = HR mínima + HR máxima = 82 + 48

2 2

HR = 65 %

• Con este valor recurrimos a la fig 1.1 y nos ubicamos en el cuadro de HR

media (Cuadro N° III)

• En el eje de las abscisas entramos con el valor de WxRs = 4.52 mm/día hasta

intersectar a la línea Nº 01 (viento débil), encontrando un valor de

evapotranspiración de:

ETo = 3.75 mm/día

ETo = 3.5 X 31 días = 116.25 mm/ mes

Observaciones al método de la Radiación.

• El método de la radiación se aplica cuando se dispone de datos concretos de

temperatura y de radiación. La radiación se mide en centros especializados,

pero cuando no se dispone de este dato se puede calcular mediante tablas.

• Los datos de la humedad y del viento son datos estimados.


31

• Se aplica a períodos de tiempo de un mes o 10 días.

• Los resultados del método de radiación son más fiables que los obtenidos por

el método de Blaney-Criddle. En zonas ecuatoriales, islas pequeñas y zonas de

gran altitud el método de radiación es más seguro que el de Blaney-Criddle.

DISEÑO DE PEQUEÑOS SISTEMAS

DE RIEGO POR ASPERSION

PRESURIZADOS POR GRAVEDAD

Documento para el curso de capacitación en diseño de riego por aspersión dedicado a especialistas IR

Cajamarca, 22 a 26 de Noviembre 1999

PRONAMACHCS SNV

2

Indice:

PARTE I: CONSIDERACIONES GENERALES..........................................................3

1 Introducción......................................................................................................3

2 Proceso de diseño.............................................................................................4

3 El sistema de riego con sus componentes......................................................53.1 Captación (Figura 1-A).................................................................................................53.2 Línea de conducción (Figura 1-B)................................................................................53.3 Tanques de repartición (Figura 1-C)............................................................................53.4 Red de distribución (Figura 1-D)..................................................................................73.5 Sectores de riego (Figura 1-E).....................................................................................73.6 Reservorio regulador / cámara de carga (Figura 1-F).................................................73.7 Hidrantes (Figura 1-G).................................................................................................73.8 Línea de riego fijo, enterrado (Figura 1-H)..................................................................73.9 Línea de riego móvil (Figura 1-I)..................................................................................7

4 Algunas consideraciones sobre técnicas de riego presurizado....................84.1 Costos de inversión por hectárea...............................................................................84.2 Costo real del agua......................................................................................................94.3 Tipos de cultivo.............................................................................................................94.4 Presiones Disponibles ...............................................................................................104.5 Síntesis.......................................................................................................................10 GOTEO............................................................................................................................10

PARTE II: PASOS DEL DISEÑO......................................................................11

1 Estudio de pre-factibilidad..............................................................................111.1 Componente Social....................................................................................................121.2 Pre factibilidad Técnica..............................................................................................121.3 Pre factibilidad económica ........................................................................................12

Levantamiento topográfico y catastral.............................................................131.4 Introducción................................................................................................................131.5 Escala.........................................................................................................................131.6 Elementos del terreno a mapear................................................................................131.7 Organización del levantamiento.................................................................................131.8 Croquis.......................................................................................................................151.9 Anotación de lecturas en la libreta de campo............................................................151.10 Conversión de datos de campo para su ingreso en SURFER................................161.11 Dibujo........................................................................................................................161.12 Cálculo de la superficie de las parcelas..................................................................16

2 Demanda de agua............................................................................................172.1 Plan de cultivos por usuario.......................................................................................172.2 Definición del ETP, el Kc y la eficiencia de riego......................................................172.3 Eficiencia de riego......................................................................................................182.4 Definición de la demanda de agua de la parcela y del módulo del sistema.............19

3 Area neta regable.............................................................................................213.1 El caudal de diseño del sistema.................................................................................213.2 El área total regable..................................................................................................22

1

3.3 Por usuario.................................................................................................................22

4 Lámina e intervalo de riego y selección de aspersores ...............................234.1 El intervalo y la dotación de riego..............................................................................234.2 La elección del aspersor............................................................................................254.3 Velocidad básica de infiltración (VBI)........................................................................27

5 Selección de sectores de riego.......................................................................29

6 Ubicación de los hidrantes..............................................................................306.1 Diseño de la línea de riego móvil...............................................................................306.2 Ubicaciones de la línea de riego móvil por el sector de riego...................................316.3 Diseño de las líneas de riego fijas (líneas de presión)..............................................32

7 Redes de conducción, distribución, y líneas fijas de parcela......................347.1 Introducción................................................................................................................347.2 Líneas de conducción y de distribución.....................................................................347.3 Obras de arte en las líneas de conducción y de distribución ...................................357.4 Obras de repartición...................................................................................................357.5 Reservorios/ cámaras de carga.................................................................................397.6 Redes presurizadas...................................................................................................41

8 Costos y presupuesto.....................................................................................43

9 Análisis de costo / beneficio...........................................................................45

Anexo 1: Formato para informe de pre-factibilidad de un proyecto de riego tecnificado

Anexo 2: Tablas de características de aspersores NAAN 427 y NAAN 501

Anexo 3: Estimación de costos de pequeños reservorios, revestimiento de concreto

Anexo 4: Estimación de costos de pequeños reservorios, revestimiento de geomembrana de polietileno

2

PARTE I: CONSIDERACIONES GENERALES

1 Introducción

La elaboración de esta guía surge de la fuerte demanda que en los últimos años expresan los campesinos de la Sierra, por sistemas de riego mejorados que los permite aprovechar sus escasos fuentes de agua en forma más eficiente, y con bajo costo. Entre las diferentes soluciones: mejorar el riego por gravedad; mejoramientos de canales y de las formas de distribución del agua; y la introducción de diferentes formas de riego presurizado (micro aspersión, goteo, aspersión), hemos elaborado sobre el riego por aspersión, porque ya ha demostrado ser una técnica que fácilmente se adapta a las condiciones de Sierra, y los costos pueden ser reducidos a niveles aceptables para la agricultura de baja rentabilidad.

La presente guía puede ser utilizado como acompañamiento de proyectistas que elaboran pequeños proyectos de riego por aspersión, sean ellos ingenieros civiles, agrícolas o agrónomos. Como habilidades se suponen presentes, el manejo de instrumentos topográficos y de los métodos de levantamientos topográficos sencillos; uso de computadoras (MSWINDOWS, EXCEL, SURFER) y algunos bases de hidráulica.

Con esta guía y la utilización de algunos paquetes de software presentados, se pretende promover la elaboración de proyectos de calidad y con mayor rapidez, lo que permite realizar un número mayor de estudios en menor tiempo y con menor costo, y esto por ende puede dar un impulso a la tecnificación del riego en la Sierra.

La guía tiene dos partes: Parte I contiene algunas consideraciones generales sobre el riego por aspersión en la Sierra que pueden ser tomadas en cuenta por los proyectistas, y especifica algunos conceptos utilizados en la guía. Parte II describe paso por paso el procedimiento de diseño.

3

2 Proceso de diseño

Este documento presenta paso por paso las etapas por lo cual pasa el proceso del diseño de un proyecto:

1. La primera etapa es el estudio de la pre-factibilidad. En esta etapa se tiene que determinar si las condiciones físicas (disponibilidad de agua, condiciones agronómicas) y sociales (acuerdo sobre uso de la fuente de agua, disposición de tecnificar su riego), indican la viabilidad de un proyecto de riego por aspersión.

2. Levantamiento topográfico y catastral de la zona de riego y determinación de las características del suelo y del padrón de cultivos a regar

3. Cálculo de la demanda de agua de los cultivos previstos

4. Cálculo del área neta regable con el agua disponible, y determinación del área a regar por cada beneficiario, en base al plano topográfico/catastral.

5. Cálculo de la lámina de riego, del intervalo de riego, de la intensidad de riego, y selección de aspersores y su distanciamiento

6. Selección de los sectores de riego en función de la topografía, distribución parcelaria y área a regar por usuario. De allí sigue la ubicación de los reservorios/cámaras de carga para cada sector

7. Ubicación de los hidrantes para cada sector de riego, en base al equipo de riego móvil seleccionado (manguera con aspersores) y la topografía de cada parcela

8. Diseño de la red de distribución, de conducción, obras de arte, y líneas fijas (enterradas) de parcela, en base a un diagrama de caudales y presiones

9. Elaboración del presupuesto

10. Cálculo de la relación costo beneficio en base al presupuesto global, padrón de cultivos y fichas de rendimiento para cada cultivo seleccionado

El proceso de diseño es un proceso cíclico, en que se va varias veces “de abajo hacia arriba” y “ de arriba hacia abajo” entre el nivel parcela y el sistema, y requiere de mucha interacción entre el técnico y los (futuros) beneficiarios en cada etapa aquí descrito, antes de llegar a un diseño final satisfactorio para todos los interesados, incluyendo una relación favorable de los costos por hectárea.

4

3 El sistema de riego con sus componentes

Iniciaremos con la aclaración de algunos términos: ¿Qué es un sistema de riego?. El sistema tiene tres componentes: La infraestructura, la organización para su operación y mantenimiento, y el sistema de producción agropecuario bajo riego. Esta guía trata los tres componentes en conjunto para que los proyectos crean sistemas de riego coherentes, es decir, cuyas partes forman un conjunto funcional.

¿Qué entendemos con pequeños sistemas de riego? El proceso de diseño aquí descrito fue hecho teniendo en mente un rango de tamaño de sistemas de entre ¼ ha a 100 has. Para sistemas menores el proceso es demasiado engorroso: Bastaría en realidad tomar una manguera y un aspersor y ya se puede regar un área muy pequeña sin mayor estudio. Por encima de los 100 has consideramos que los métodos de evaluación (técnica y económica) presentados pueden ser insuficientes. Posiblemente se tendrán que incluir algunas etapas de estudio y de concertación que no se prevén aquí.

La presurización por gravedad es el factor clave que nos permite diseñar para zonas montañosas sistemas de riego presurizados a un costo significativamente más bajo que en la costa. Utilizamos la altura de las fuentes naturales de agua y tuberías para obtener la presión necesaria para los aspersores.

Revisaremos brevemente los componentes de un sistema típico adaptado a las condiciones de la Sierra (ver Figura 1).

3.1 Captación (Figura 1-A)

Podemos captar a agua para nuestros sistemas presurizados de manantiales (caudales de 0.2 litros/segundo para arriba), quebradas, o canales de riego. En el último caso se debe asegurar que existe aceptación por parte del comité de regantes de asignar un caudal continuo al sector de riego a presurizarse, y el proyecto de riego por aspersión debe ubicarse en la parte alta del canal para asegurar un caudal (semi) permanente al sistema.

Las captaciones de manantiales o quebradas pueden ser construidas de la misma manera que captaciones de agua potable. Captaciones de canales de riego tienen que ser equipados con un repartidor de agua que asegure que el caudal asignado al sistema de riego es medida.

3.2 Línea de conducción (Figura 1-B)

Es el tramo de canal entre una captación y el primer tanque de repartición. Según el caso puede ser ejecutado como canal abierto (de tierra o concreto) o entubado. La última opción es generalmente preferible para evitar que el sistema trae sedimento a los sectores de riego

3.3 Tanques de repartición (Figura 1-C)

Son obras de arte que distribuyen el caudal de sistema en varios caudales continuos en forma proporcional, de acuerdo a las superficies de las áreas a regar de

5

Figura 1: Componentes de un sistema típico de riego presurizado por gravedad

A: captación

C: tanques de repartición

B: línea de conducción

D: Red de distribución

F: Reservorio

E: sector de riego

G: Hidrante

I: Línea de riego móvil

H:Línea de riego fijo

6

cada sector servido por estos tanques. Para la repartición proporcional de caudales se utilizan vertederos (caudales mayores) o orificios (caudales menores)

3.4 Red de distribución (Figura 1-D)

Son los canales (abiertos o entubados) que distribuyen el caudal de sistema a los diferentes sectores de riego. Podemos utilizar en sistemas entubadas obras adicionales como sifones, válvulas de limpia de y de desfogue, cámaras de rompe presión, etc. La capacidad de los canales o tuberías disminuye conforme se divide el caudal de sistema por los sectores.

3.5 Sectores de riego (Figura 1-E)

Son las unidades de riego que reciben un caudal continuo para regar. Al interior de los sectores de riego el caudal es rotado para regar toda su superficie en forma intermitente con un intervalo de riego de varios días. El sector de riego puede ser de una o varias parcelas. En el último caso la distribución del agua entre parcelas es por turnos. El caudal permanente de un sector de riego es recibido en una cámara de carga / reservorio regulador que se encuentra en la parte más alta del sector y donde se genera la presión para regar.

3.6 Reservorio regulador / cámara de carga (Figura 1-F)

El reservorio regulador / cámara de carga cumple la función de regular entre el caudal fijo que recibe el sector de riego de un tanque de repartición, y el caudal utilizado por los aspersores que se tiene funcionando en el sector. El desequilibrio que puede ocurrir entre los dos es absorbido por el reservorio. Además cumple la función de cámara de carga, donde se genera una presión constante en el sistema de riego presurizado del sector.

3.7 Hidrantes (Figura 1-G)

Los hidrantes son los puntos de conexión de una línea de riego móvil en las parcelas a regar. Son equipados con una válvula y un acople rápido para una manguera. Desde un hidrante se pueden servir varias partes de la parcela, si son ubicados en lugares estratégicos. Los hidrantes son conectados entre ellos y con la cámara de carga con tuberías enterradas.

3.8 Línea de riego fijo, enterrado (Figura 1-H)

La línea de riego fijo distribuye el agua por todo el sector de riego, entregando el caudal de riego mediante los hidrantes a las líneas de riego móviles en forma presurizada. Consiste de tuberías de PVC enterradas cuyos diámetros con calculados de tal manera que en cada hidrante existe la presión suficiente para los aspersores. En algunos casos se tendrán que instalar cámaras de rompe presión.

3.9 Línea de riego móvil (Figura 1-I)

La línea de riego móvil consiste de una manguera con aspersores que es conectado a los hidrantes para regar, en forma rotativa, todo el sector de riego. Si el sector de riego consiste de varias propiedades la línea de riego móvil es compartida entre los usuarios de este sector.

7

4 Algunas consideraciones sobre técnicas de riego presurizado

En riego presurizado se distingue por lo general entre las técnicas siguientes: riego por goteo, riego por micro aspersión, y riego por aspersión. La aplicación de cada uno de las tres está sujeta a criterios distintos, porque cada uno tiene características técnicas diferentes, aplicaciones distintas, y costos por hectárea diferentes.

Hasta la fecha PRONAMACHCS tiene mayor experiencia con riego por aspersión, un poco de experiencia en micro-aspersión, y para riego por goteo contamos tan sólo con información referencial de otras instituciones como la INIA. Por lo tanto este documento enfatiza en la tecnología de riego por aspersión, hasta tener más experiencia significativa en las otras tecnologías.

Sin embargo, se presentará aquí algunas consideraciones para los que ya quieren orientarse hacia goteo y micro-aspersión.

Seleccionar una de las tres depende de una gama de factores entre los cuales señalamos como más importantes:

Costos de inversión por hectárea Costo real del agua Tipos de cultivo Presiones disponibles

4.1 Costos de inversión por hectárea

Como sistemas por goteo y por micro aspersión son fijos, estos requieren una cobertura completa del área a regar. La distancia entre líneas y entre emisores depende mucho del tipo de cultivo y las distancias entre sus plantas. En árboles frutales el distanciamiento entre líneas y entre emisores puede subir hasta 8 o 9 m, mientras que en horticultura puede haber tan sólo 0,2 m entre emisores y 0,75m entre líneas. Se deja entender entonces que el tipo de cultivo influye mucho en la inversión por hectárea de estos sistemas, mientras que en sistemas móviles con aspersores la variación en espaciamientos no influye mucho en los costos del sistema.

Como consecuencia de muchos factores, los costos por hectárea de cada tipo de sistema pueden variar considerablemente. Sin embargo, la tendencia de sistemas presurizados es la siguiente ranking de costos por hectárea:

Cuadro 1: Ranking de costos por hectárea de sistemas de riego presurizados

Tipo de sistema Ranking de: bajo costo alto costo/ha

Riego por aspersión Bajo – mediano

Micro aspersión Mediano – alto

Goteo Bajo – alto (bajo sólo en cultivos permanentes de distanciamiento alto)

8

4.2 Costo real del agua

Una indicación de eficiencias que se logran con los diferentes tipos de riego es: Riego por aspersión: 65%-75%; riego por goteo: 85%-90% (no tenemos datos sobre micro aspersión).

Un factor que influye en la selección es por lo tanto, el valor productivo por m3 de agua, que depende dos factores: El valor de la producción agrícola por cada m3 de agua consumido por el cultivo, y la escasez del agua.

Estas apreciaciones nos conducen a tener una indicación inicial para el uso de las técnicas en la Sierra: goteo en zonas más cálidas donde las fuentes de agua son más escasas con caudales limitados, y donde las oportunidades de producciones de alto valor sean mejores (diversificación, mercado); el riego por aspersión tendría mejores condiciones de aplicabilidad en zonas de altura, para el riego de pastos, forrajes y cultivos tradicionales. Micro aspersión sería especialmente apropiado para el riego de viveros, huertos, invernaderos, etc.

4.3 Tipos de cultivo

En general, por ser sistemas fijos o semi-fijos (es decir, fijos durante una campaña agrícola), riego por goteo y micro aspersión son adecuados para cultivos permanentes y semi-permanentes , en lo cual se requiere una aplicación de agua localizada en la zona radicular de las plantas. Se puede pensar en arboricultura, viñas, viveros invernaderos, etc.

También hay experiencias en cultivos de papa y hortalizas (INIA) pero por ser fijo por lo menos durante la campaña del cultivo hay que tener toda el área cubierta con los dispositivos de riego lo que hace que la inversión sea mayor que en sistemas móviles con aspersores. En cultivos muy intensivos y rentables, de hortalizas en zonas cálidas por ejemplo, se puede justificar un riego por goteo o micro aspersión.

Riego por aspersión es aplicable en la mayoría de cultivos anuales, y para zonas de pastos es lo más recomendable por tener que regar con mayor grado de homogeneidad ya que el pasto no se cultiva en surcos pero cubre toda el área.

Para los cultivos más susceptibles a hongos tenemos que tener en cuenta las ventajas comparativas que el goteo presenta en comparación de un riego sobre las hojas.

Como una primera orientación, presentamos en el Cuadro 2 algunas indicaciones sobre técnicas de riego y su aplicación en diferentes cultivos.

Cuadro 2: Técnicas de riego más indicadas para algunos cultivos

CULTIVO GOTEO MICRO-ASPERSION ASPERSIONArboles frutales X - -

Viveros - X -

Pastos - - X

Zanahoria - X X

Betarraga - X X

Cebolla - X X

Alfalfa - - X

Alverja - - X

Papa X - X

Repollo X - X

Rocoto X - -

Viñas X - -

Invernaderos X X -

9

4.4 Presiones Disponibles

Conforme la forma de administrar el agua, los sistemas de riego por goteo pueden funcionar con presiones mínimas, mientras que el riego por aspersión requiere presiones relativamente elevadas. Micro-aspersión ocupa una posición intermedia.

En sistemas por goteo, existen ahora emisores que autoregulan la presión, que se autolimpian etc, y por lo tanto las descargas no cambian en un rango largo de presiones. En micro aspersores y aspersores las descargas varían bastante entre las presiones mínimas y máximas permisibles. La presión mínima con qué trabajan aspersores depende mucho del material de confección: más ligera que sean (plástico), menos presión que se requiere para que funcionan satisfactoriamente. Por eso, en sistemas presurizadas por gravedad se recomienda implementar aspersores de plástico.

4.5 Síntesis

Como resumen, el cuadro siguiente da algunas características de los 3 tipos de riego presurizado.

Cuadro 3: Características de sistemas de riego presurizados

GOTEO MICRO ASPERSION ASPERSION

− Presiones entre 4m y 35m

− Sistemas fijos

− Descarga por emisor entre 0.7 y 4.5 l/h

− Vida útil de cintas : 2 años

− Se presta para zonas más cálidas para poder producir con facilidad diferentes cultivos.

− Interesante para sistemas muy intensivos de producción, en zonas más cálidas, aplicando fertilizantes a través de los emisores .

− Adecuado para invernaderos.

− Indispensable para arboricultura y cultivos permanentes.

− Costo: S/. 2.500 a S/. 10,500/ha (sistemas INIA).

− Presiones entre 7m y 30

− Distancia entre líneas y aspersores 1.5 –5 m.

− Sistemas fijos (por lo general).

− Area mojada por aspersor: .Entre 0.5 y 25 m2

− Descargas por aspersor entre: 33 y 333 l/h

− Se presta para viveros en todos los pisos altitudinales y para cultivos en zonas más cálidas, donde se puede producir con facilidad una variedad de cultivos.

− Adecuado para invernaderos grandes.

− Costo ± S/. 11,000/ha hasta ± S/. 20,000/ha (viveros forestales).

− Presiones entre 12m y 45m

− Distancia entre líneas y aspersores: De acuerdo al tipo de aspersor (7-20m).

− Area mojada por aspersor: entre 50 y 200m2.

− Descarga por aspersor: entre 0.0625 y 0.9 l/s (225 a 3240 l/h)

− Sistemas móviles.

− Se presta para todas las alturas porque se puede implementar pastos en zonas altas como en otros tipos de cultivo en todos los pisos altitudinales.

− El viento puede bajar considerablemente la eficiencia.

− Costo: S/. 2,500 a S/. 6,000/ha.

10

PARTE II: PASOS DEL DISEÑO

1 Estudio de pre-factibilidad

La identificación de un proyecto de riego tecnificado, debería pasar por un inventario de las fuentes de agua a nivel de caserío/comunidad, en que se aforan los caudales en estiaje y se determinan los usos actuales y potenciales. Luego se hace un taller comunal de planificación del uso de agua. En esta fase se puede detectar los intereses de la población en riego tecnificado, y se puede ver si hay fuentes de agua disponibles exclusivamente para riego, o si en caso contrario se presentan posibilidades para sistemas de uso múltiple en que se combinaría agua potable con riego tecnificado.

Unos puntos de partida para el desarrollo de riego tecnificado son los siguientes:

Se busca desarrollar riego tecnificado en un primer instancia a partir de fuentes y manantiales, y no tanto a partir de canales de regadío, dado la complejidad relacionado a la introducción de riego tecnificado en los últimos1.

Se partirá del principio de que los beneficiarios contribuyan financieramente a la inversión en riego tecnificado, específicamente los equipos que se instalen en sus propios parcelas, por ser esto un factor clave para la sostenibilidad de las inversiones. De no procederse de esta manera, el momento de desgastarse los equipos de riego aplicados en la chacra probablemente significará el fin de la vida útil del proyecto. Para lograr eso se puede buscar formas para facilitar esta contribución financiera, por ejemplo mediante un programa de créditos.

Antes de tomar la decisión de elaborar un estudio técnico sobre un proyecto de riego, se tiene que saber en base a un diagnóstico en que se recogen informaciones y datos de campo, claves, si el proyecto tiene una alta probabilidad de tener éxito, tanto técnicamente como socioeconómicamente. El proyecto tiene que tener aceptación social, y sobre los siguientes puntos clave se deben tener acuerdos entre la institución y la población antes de iniciar la elaboración del expediente técnico:

Identificación de posibles beneficiarios

Repartición de agua y de tierras

Participación financiera de los beneficiarios en la inversión del proyecto

De igual manera, se tiene que saber si técnicamente el proyecto es factible, cuántas hectáreas se podrían regar con el caudal disponible, y cuales son los cultivos que los agricultores van a poner.

Se debe tener una idea sobre los beneficios a generar con el proyecto para determinar la inversión permisible por hectárea.

Siempre hay cosas que se determinarán recién con el estudio detallado del proyecto: por ejemplo, la participación de algunos agricultores cuyos terrenos están ubicados relativamente lejos dependerán de que si el costo por hectárea permite su inclusión.

1 Para una reflexión más a fondo de este asunto referimos al documento: “Riego por aspersión: Potencialidades y limitaciones para el desarrollo del riego en la Sierra”

11

El estudio de pre-factibilidad tiene un componente social, técnico y económico. Para más detalles, véase el anexo 1.

1.1 Componente Social

Se tiene que asegurar una aceptación de la propuesta de riego tecnificado por parte de todos los futuros beneficiarios, tener definido los derechos al uso del agua, quiénes participan y quiénes no. Los futuros beneficiarios tienen que estar dispuestos a contribuir financieramente al proyecto (a parte de la mano de obra ), con fondos propios o mediante un crédito.

Un aspecto importante de tomar en cuenta es la ubicación de las parcelas a regar relativo a las viviendas, porque los equipos fijos y móviles de parcela difícilmente se conservarán sin la atención permanente de los regantes.

Es indispensable tomar el tiempo para tener conversaciones amplias con los futuros beneficiarios sobre estos asuntos.

1.2 Pre factibilidad Técnica

Se evalúa la disponibilidad de agua, el uso potencial de la fuente, el área total regable con el agua disponible, el área regable por usuario, las presiones disponibles, que tan dispersas se encuentran las parcelas a regar, el riesgo de erosión, y el viento.

1.3 Pre factibilidad económica

Se evalúa el incremento neto en área regada con la implementación del riego tecnificado, y se hace una proyección de los tipos de cultivo que se piensa poner para determinar inversiones por hectárea permisibles.

12

Levantamiento topográfico y catastral

1.4 Introducción

El levantamiento topográfico/catastral de la zona a regar, y de las fuentes de agua, es indispensable para lograr un buen diseño de un sistema de riego presurizado. Para obtener un resultado con mayor rapidez, se puede aplicar el diseño de mapas con uso del paquete de dibujo topográfico SURFER. Con este programa se puede procesar los datos topográficos de campo, previa su conversión en coordenadas XYZ, y construir el mapa de curvas de nivel a cada formato deseado.

1.5 Escala

La escala más adecuada del mapa topográfico es de 1:1000, pero en algunos casos podemos optar por un mapa a escala 1:2000, caso que la zona de riego fuera mayor a 40 has.

1.6 Elementos del terreno a mapear

El diseño del sistema de riego presurizado requiere los siguientes elementos a ser incorporados en el mapa topográfico (ver ejemplo, Figura 2):

Curvas de nivel cada 5 metros

Límites de parcelas

Areas a regar y no regables (casas, parcelas de personas no involucradas, áreas rocosas, bosques, áreas demasiado inclinadas o pantanosas, etc.)

Fuente(s) de agua

Cada una de estos elementos tienen que estar claramente indicados con líneas, colores, sombreados, etc. y acompañados con una leyenda.

La densidad de puntos a tomar en campo con teodolito depende de la topografía. Con una topografía bastante regular pueden bastar puntos de límite de terreno (cada 20 a 50 metros de lindero), pero donde la topografía es irregular (lomos y valles dentro de la misma parcela), o donde hay áreas en la parcela que no serán regadas, será necesario medir puntos adicionales.

1.7 Organización del levantamiento

Para la organización del levantamiento, se acuerda con la comunidad beneficiaria el día del levantamiento, y el número de personas y materiales necesarios. Tienen que presentarse el día del levantamiento todos los potenciales regantes, porque tenemos la experiencia que parceleros no quieren manifestar los linderos de las propiedades de sus vecinos (por razones entendibles).

Primeramente se determina el orden de las parcelas a levantar y se planifica el trabajo con los presentes. En cada estación se deja una estaca pintada para uso posterior (por ejemplo cuando algún punto tuviera ser corregido posteriormente.

man

antia

l El D

uend

e

13

Figura 2: Ejemplo de un mapa topográfico/catastral para un proyecto de riego presurizado

-300

-250

-200

-150

-100

-50

050

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

900

950

1000

1050

1100

1150

-750

-700

-650

-600

-550

-500

-450

-400

-350

-300

-250

-200

-150

-100-5

0050100

150

200

07 Gri

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alaz

ar1,

46 h

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11 Teó

filo

Lei

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16 h

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06 Julio

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22 h

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0,40

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14 Co

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0722 S

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01 Teó

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04 h

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0 3E u s t a q u i o V a r g a s0 , 3 9 h a

man

antia

l El D

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14

En áreas grandes (más de 50 has) puede ser conveniente levantar primeramente un polígono de estaciones, y después levantar las parcelas.

Por lo general, se puede trabajar con dos portamiras a la vez, con el fin de avanzar más con el trabajo y no dejar esperar demasiado a los ayudantes.

El topógrafo y su libretista tienen que prepararse bien para el día de levantamiento, a fin de evitar que se olviden atributos, o que al inicio del levantamiento aún tiene que aprender las funciones de un teodolito específico. Hay que tener la libreta ya prellenada con columnas de datos.

Se tiene que escribir en letra clara, y evitar errores de lectura y de transcripción, porque esto implica costos de volver a tomar puntos, no solamente del topógrafo sino también de los beneficiarios.

1.8 Croquis

Es de mucha importancia elaborar durante los levantamientos croquis detallados de todos los detalles levantadas, con números de puntos que coinciden con los de la libreta topográfica.8520

Figura 3: Ejemplo de un mapa topográfico/catastral para un proyecto de riego presurizado

En levantamientos que comprenden varias estaciones (puntos donde se ubica el teodolito), se debe además incluir a parte, un diagrama de estaciones en forma de polígonos (Figura 3)

1.9 Anotación de lecturas en la libreta de campo

El nombre de la estación aparece solo en la primera fila de una serie de puntos tomados de la estación. Debajo del nombre de la estación apuntamos la altura del eje del teodolito sobre la estaca sobre la cual esta centrada la estación.

Ejemplo:

Nombre estación Observación Nombre punto

lectura mira

Distancia inclinada

Angulo horizontal Angulo vertical

grados minutos segundos grados minutos segundos

E-2 Manantial 1 2 21 10 35 30 75 32 00

Altura teod 2 2 35 99 20 50 100 55 00

= 1,51 m. 3 3 80 110 01 00 94 40 30

vista atrás 4 2 109 123 30 30 95 55 00

en E-1 5 2 101 120 10 30 92 33 50

Vista adel. E-3 2 99 150 05 50 102 12 00

Cuando se ubica una nueva estación, las lecturas correspondiente con este punto, desde la estación anterior, serán marcadas con vista adelante. Desde la nueva estación, se

E 1

E 2

E 3

E 4

E 5

E 6

E 7

E 8

15

realiza primeramente una vista atrás hacia la estación anterior, u otra estación previamente utilizada, y se pone en cero el ángulo horizontal.

1.10 Conversión de datos de campo para su ingreso en SURFER

Para el ingreso de datos en el programa SURFER es necesario la conversión de coordenadas polares (ángulos y distancias) en coordenadas ortogonales (X, Y, Z). Para este fin se ha diseñado un programa de conversión en FOXPRO (PUNTO).

El programa genera un archivo en formato WK1 (LOTUS), que es reconocido por SURFER. En la primera columna encontramos las coordenadas X, en la segunda las coordenadas Y, en la tercera las coordenadas Z, y en la cuarta la identificación de los puntos (números o nombres).

1.11 Dibujo

Una vez generado la base de datos con coordenadas XYZ, esta es procesado por SURFER para generar el plano con curvas de nivel (escoger [contours] del menu [plot]), y puntos del levantamiento ([post]).

Podemos además utilizar el SURFER como programa de dibujo, para dibujar el plano catastral (parcelas), otros elementos (casas, caminos, quebradas, bosques, etc).

Posteriormente se pueden dibujar en el mismo plano los componentes del sistema de riego como son: Líneas de conducción, obras de arte, reservorios, hidrantes y líneas fijas de parcela.

1.12 Cálculo de la superficie de las parcelas

Para los próximos pasos del proceso de diseño necesitaremos las superficies de las parcelas levantadas. Para eso podemos utilizar un planímetro, o cuando no se cuenta con este instrumento podemos planimetrar con papel milimetrado transparante.

Se coloca el papel milimetrado encima de la parcela y se cuentan los cuadrículas de centímetro cuadrado que caben dentro de la parcela. Las cuadrículas que caben parcialmente se cuentan como ¼, ½, o ¾. Luego se suman todas las cuadrículas y se multiplica por el área representada por un centímetro cuadrado (si la escala es de 1:1000, un centímetro cuadrado representa 100 metros cuadrados).

Luego se resumen los resultados de esta operación en un cuadro.

Cuadro 4: Superficies de las parcelas

Proyecto: Fecha levantamiento:

Caserío: caudal disponible: Lit/seg

Parcela Nº Beneficiario Area total (ha) Area regable (ha) Area a ser regada (ha)

TOTAL

Se reserva una última columna para introducir el resultado de la determinación de las áreas que realmente se podrán regar, en función del caudal disponible, los requerimientos hídricos del padrón de cultivos seleccionado y las áreas regables de cada usuario.

16

2 Demanda de agua

2.1 Plan de cultivos por usuario

Aunque en este momento no sabemos exactamente cual es el área que se puede regar, lo que sí sabemos a partir de la ficha de pre-factibilidad es cuantas familias están interesadas y podrán razonablemente beneficiar del proyecto porque cumplen con los criterios establecidos. También tenemos una idea aproximada del área total a regar y el área por familia, datos que van a tener que ser determinados con más precisión en los capítulos siguientes.

Se tiene que determinar en una primera instancia cuáles son los cultivos que los agricultores quieren poner con el riego por aspersión, y más o menos en que proporción del área a regar. También se tiene que definir la cédula de los cultivos, es decir los momentos de siembra y de cosecha. Se establecerá el cuadro siguiente:

Cuadro 5: Plan de cultivos

Proyecto: Caserío:Nombre agricultor:

Cultivo % del área a regar época de siembra Epoca de cosecha

Total: 100%

Eso nos dará para el conjunto de los usuarios el plan de cultivos que se piensa poner.

2.2 Definición del ETP, el Kc y la eficiencia de riego

La evapotranspiración potencial ETP, un valor que indica la evaporación de agua a través de un cultivo referencial, en este caso pasto, está relacionado a la altura en que está ubicado el cultivo, y se exprime en mm/día. Tomando referencia a investigaciones hechos en el valle de Cajamarca, en lo cual se ha determinado un ETP de 3,5 a 4 mm/día a un 2,750 msnm, y notando que con Penman y Hargreaves se calcula para Cajamarca a una altura de 2500 msnm una ETo de aproximadamente 3,5 mm/día, se puede establecer la relación siguiente entre ETP y altura: sin equivocarse mucho:

Ejemplo:

El agricultor Juan Alvarez todavía no sabe exactamente cuantas ha podrá regar con el futuro proyecto de riego por aspersión, pero su idea es de poner en la mitad del terreno (50%) maíz, y en la otra mitad (50%) alfalfa.

17

Cuadro 6: Valores estimados de ETP (condiciones de Cajamarca) en función de altura

Para zonas intermedias habría que interpolar entre estos valores.

Con los coeficientes de cultivo (Kc) se puede determinar los requerimientos en agua que necesita un cultivo en cada etapa de su ciclo vegetativo. El Kc es un factor que

corrige la evapotranspiración para un cultivo diferente al pasto, tomando en cuenta características específicas del cultivo y las etapas de su ciclo vegetativo. Normalmente, para diseñar un sistema de riego, se toma como referencia la etapa con el requerimiento más alto para estar seguro que el cultivo no carece de agua.

Sin embargo, en la práctica campesina, en situaciones con escasez de agua, se aplica mayormente una sub-irrigación sistemática, es decir que los cultivos siempre reciben menos de su requerimiento que necesitan para desarrollarse óptimamente. Lo que busca el agricultor es tener una área máxima bajo riego, en vez de una producción optima. Por ello, podemos tomar como referencia el requerimiento promedio de los cultivos sobre su ciclo vegetativo para estimar el consumo de agua en las parcelas. El Cuadro 7 muestra para algunos cultivos el coeficiente de cultivo Kc promedio.

Cuadro 7: Valores de coeficiente de cultivo promedio Kc

CULTIVO Kc CULTIVO Kc

AlfalfaAlverjaAvenaBerenjenaCaña de azúcar CebadaCebolla secaCebolla verdeColEspinacaFrijol seco

0,90.890.800.820.950.800.900.740.860.730.87

Frijol verdeLechugaLentejaMaíz dulceMaíz granaPapaPastoPimientoRábanoTrébolTrigoZanahoria

0.750.700.790.880.830.831.000.830.731.000.800.84

Para un plan de cultivo con varios cultivos a la vez se tiene que estimar el consumo total de las parcelas con el porcentaje de cubrimiento que tiene cada cultivo:

2.3 Eficiencia de riego

Para la eficiencia de un sistema de riego por aspersión se considera que las pérdidas de agua ocurren mayormente a nivel de la parcela, porque la conducción entubada desde la fuente minimiza las perdidas a este nivel. Podemos estimar bajo condiciones normales un 70%. Sin embargo, bajo ciertas condiciones la eficiencia puede ser más baja:

En el caso de pequeñas parcelas y aspersores con diámetros de humedecimiento grandes, pueden haber bastante pérdidas en los bordes: para tener un buen humedecimiento de toda la parcela, es inevitable regar una franja alrededor de la parcela que recibirá menos agua que la parcela misma (ver Figura 4). Se puede solucionar eso escogiendo aspersores sectoriales, aspersores con diámetros más pequeños, o plantar

una parcela con por ejemplo 40% alfalfa y 60 % papa tendrá un coeficiente de cultivo total de 0,4 x Kc alfalfa + 0,6 x Kc papa.

Altura (msnm) ETP (mm/día)

1500 4,5

2500 3,5

3500 2,5

Ln = 2,6 mm/día

= 26 000 lit/día

Mn = 26 000 = 0,3 lit/seg

86 400

18

en esta franja otros cultivos que se adapten al riego deficiente y aprovechen el agua al máximo.

En zonas con vientos fuertes, puede haber pérdidas grandes por que el viento lleva parte del agua pulverizada fuera de las parcelas de riego. Eso ocurre aún más con aspersores que dan una pulverización alta del agua (ejemplo: Naan 501), sobre todo si están funcionando en partes del sistema con presiones altas. Se lo puede remediar buscando un tipo de aspersor que pulveriza menos el agua, o escoger momentos en el día o en la noche con menos viento. Barreras de viento serían una solución a más largo plazo.

Al no solucionar los dos puntos arribamencionados, la eficiencia puede bajar a un 50%!

Figura 4: Franja exterior con menor intensidad de riego en una parcela de riego por aspersión

2.4 Definición de la demanda de agua de la parcela y del módulo del sistema

Con la información de los capítulos anteriores, se puede determinar ahora la demanda de agua a nivel de la parcela y a nivel del sistema.

La demanda de agua de una parcela con determinadas plantas está dada por:

Ln = ETP * Kc, donde:

Ln = Lámina neta (mm/día)

ETP= Evapotranspiración potencial (mm/día)

Kc = Coeficiente de cultivo promedio de las plantas

El módulo de esta parcela se calcula a través del razonamiento siguiente: La evaporación de una lamina de 1 mm de agua por día en 1 hectárea equivale a un volumen de agua de

0,001 x 100 x 100 = 10 m3 = 10 000 litros/día.

1 día (24 horas) tiene: 24 x 60 x 60 = 86 400 segundos

Por hectárea, 10 000 litros/ día equivalen a

10 000 = 0.116 litros/seg. 86 400

Entonces, la evaporación de 1 mm/día equivale a un caudal fijo de 0.116 litros/seg/ha.

El módulo de la parcela (módulo neto Mn) está dado por:

Mn = Ln * 10 000 (litros/segundo/hectárea) 86 400

Mn = Módulo neto

Ln = Lámina neta

Para determinar el módulo del sistema Ms (módulo bruto) se tiene que tomar en consideración la eficiencia total del sistema del capítulo 3.3, y se aplica la fórmula siguiente:

Ln = 2,6 mm/día

= 26 000 lit/día

Mn = 26 000 = 0,3 lit/seg

86 400

19

Ms = Mn * 100 Eff

Ms = Módulo del sistema (bruto) (l/s/ha)

Mn = Módulo de la parcela (neta) (l/s/ha)

Eff = Eficiencia total del sistema (%)

Ejemplo:

Supongamos un agricultor que quiere hacer una parcela con riego por aspersión con 50% papas, 25% alfalfa y 25% col. Su parcela se encuentra a 3000 msnm. La eficiencia total del sistema se estima a 65%.

El ETP en esta parcela será 3 mm/día (interpolado del Cuadro 6).

El coeficiente de cultivo promedio Kc en esta parcela será (véase Cuadro 7)

Kc = 0,5 * 0,83 + 0,25 * 0,9 + 0,25 * 0,86 = 0,86

Ln = ETP * Kc = 3 * 0,86 = 2,6 mm/día

Mn = Ln * 10 000 = 2,6 * 10 000 = 0,3 l/s/ha 86 400 86 000

Ms = Dn * 100 = 0,3 * 100 = 0,46 l/s/ha Eff 65

evapotranspiración de la parcela = Ln = ETP x K

c

1 haL

n = 2,6 mm/día

= 26 000 lit/día

Mn = 26 000 = 0,3 lit/seg

86 400

20

3 Area neta regable

3.1 El caudal de diseño del sistema

En el caso de la Sierra Peruana, donde el agua es un recurso escaso mayormente disponible en forma de manantiales, pequeñas fuentes, o ríos y quebradas que llevan agua todo el año, el área total que se puede regar a partir de un manantial (o manantiales), quebrada o canal depende del caudal disponible en la época de estiaje. Es necesario analizar de cada fuente cuáles son sus otros usos, a parte del riego. Véase la ficha de evaluación de la pre-factibilidad de un proyecto de riego por aspersión, anexo 1. Hay que tomar referencia al plan de cultivos que se propone por los agricultores, y analizar cómo la cédula de los cultivos se relaciona con la disponibilidad de agua en diferentes momentos.

En el mes de mayo / junio, cuando terminan las lluvias y empieza la campaña de riego, los caudales son todavía altos.

En los meses de agosto / setiembre, los caudales bajan hasta su mínimo, limitando el área a regar en este momento a un mínimo también.

Si existen fuertes variaciones entre los caudales disponibles al inicio de la época de estiaje, meses Junio-Julio, y el final de estiaje, se puede aumentar al caudal de diseño con un 20 a 30%, a fin de aprovechar la mayor disponibilidad hídrica en Mayo-Julio y en época de lluvias. Pero no debemos sobredimensionar demasiado el sistema, ya que esto implica un importante aumento de inversión. Hay que tener en cuenta también que al inicio de la época de estiaje por lo general la demanda de agua aún no es muy fuerte.

La decisión sobre el dimensionamiento del sistema en función al caudal mínimo de estiaje medido, deberá ser tomada en diálogo con los futuros beneficiarios y con juicio, analizando la utilización del agua de riego en las diferentes épocas del año, costos de inversión, etc.

En el caso de que se quiera tomar el agua de un canal para un sistema de riego por aspersión, la disponibilidad en agua, a parte de saber el caudal que lleva el canal en mayo/junio y en setiembre, depende de cuántos turnos van a poder ser utilizado para el sistema de riego por aspersión, cuántas horas tiene cada turno y cuánto tiempo hay entre dos turnos. Eso requiere un buen análisis del sistema de reparto del canal. Es conveniente convertir un turno de un canal de riego en un caudal continuo equivalente, para el cálculo del área a regar por aspersión.

Ejemplo: El Caudal del canal es: 15 l/sEl turno de riego es: 4 horas cada 9 díasEl caudal continuo equivalente es: 15 * 4 = 0.278 l/s

9 * 24

21

3.2 El área total regable

El área regable del sistema está dada por:

A = Q (Ha) Ms

A = Area regable (Ha)

Q = Caudal (l/s)

Ms = Módulo del sistema (l/s/ha)

3.3 Por usuario

Una vez determinado al área total que se podrá regar con el caudal disponible, se tendrán que fijar las áreas netas de cada usuario. Hay tres formas de determinar la distribución de parcelas entre usuarios:

La forma equitativa, en que cada uno tiene una parcela de la misma área. Eso se aplica cuando cada uno de los usuarios tiene mucho más terreno de lo que se puede regar.

La forma proporcional, de acuerdo al área total que tiene cada uno: eso se aplica si una repartición equitativa dejase un número considerable de usuarios con más agua que necesario para regar su terreno.

Proporcional con un tope máximo de X Has por beneficiario, si la distribución proporcional dejaría a unas pequeñas parcelas con muy poca área regada.

La propuesta de una parcela comunal se puede considerar, pero es mucho más complejo en términos de quién dará el terreno, quienes son responsables para el mantenimiento del equipo, que se hará con la cosecha, etc.

Ejemplo:

Con el ejemplo del capítulo 4, suponiendo que la fuente que se piensa utilizar tiene un caudal de 2,5 l/s en setiembre que es 100% utilizable para riego, el área a regar sería dado por:

Caudal de diseño:

Q = 2,5 + 20% = 3 l/s

A = 3 = 6,5 Ha. 0,46

22

4 Lámina e intervalo de riego y selección de aspersores

4.1 El intervalo y la dotación de riego

Tenemos que saber aquí con qué tipo de suelo contamos, que profundidad tiene, y hasta qué profundidad van las raíces de las plantas.

El agua disponible en el suelo se expresa en porcentaje de volumen del suelo, y varía con el estado de humedecimiento del mismo. Los dos extremos son:

Capacidad de campo: el suelo está totalmente mojado, pero no saturado; el agua que no está adherida a las partículas del suelo por fuerzas capilares ha sido drenada.

Punto de marchitez permanente: el suelo contiene tan poco agua que las plantas sufren y que el proceso de marchitez es irreversible.

El volumen de agua entre estos dos extremos se llama Agua Rápidamente Aprovechable (ARA), y constituye el agua que teóricamente está a la disposición de las plantas. Este volumen de agua disponible varía considerablemente con el tipo de suelo. El da valores para 3 tipos: suelos arcillosos, limosos y arenosos.

Del agua disponible en el suelo, entre la capacidad de campo y el punto de marchitez permanente, solamente una parte es fácilmente aprovechable para la planta para evitar que la planta sufra de una escasez de agua: la Fracción de Agua Rápidamente Aprovechable (FARA, ver Cuadro 8).

Cuadro 8: Datos sobre profundidad de raíces de cultivos en media estación y la Fracción de Agua Rápidamente Aprovechable (FARA).

CULTIVO PROFUNDIDADRAICES (m)

F A R A

Ln>3mm/día Ln< 3mm/díaAlverjaAlfalfaCaña de azúcarCebadaCebollaColEspinacaFrijolLechugaLegumbresMaízPapaPastoPimientoTrigoZanahoria

0.45-0.601.50.45-1.051.250.30.600.60-0.900.45-0.600.15-0.450.40.6-0.90.6-0.90.3-0.750.750.75-1.050.45-0.60

0.350.550.650.550.250.450.20.450.30.20.550.250.50.250.550.35

0.450.70.850.70.30.60.250.60.40.250.70.30.650.30.70.45

Fuente: FAO publicación 24 / ILRI publicación 46

23

Cuadro 9: Capacidades de retención de agua de diferentes tipos de suelo

TIPO DE SUELO Agua Rápidamente Aprovecha(ARA)(volumen %)

ArcillosoLimosoArenoso

20%14% 6%

Fuente: FAO publicación 24

La cantidad de agua que una planta puede extraer del suelo está determinada por la profundidad de sus raíces en m, el agua rápidamente aprovechable en el suelo (ARA) en decimales, y la fracción de esta agua (FARA), igualmente en decimales, que depende del cultivo y de la evapotranspiración en la zona. Esta cantidad es expresada en una lámina de agua, (LARA, Lámina de Agua Rápidamente Aprovechable) generalmente tiene la dimensión de mm.

CUIDADO: si el suelo es menos profundo que los valores en el Cuadro 8, se toma como profundidad de raíces la profundidad del suelo!

En fórmula

LARA = prof.raíces(m) * ARA * FARA * 1000 (mm)

El intervalo de riego (IR) depende de la lámina que evapora la planta por día (Ln) y la cantidad de agua que puede extraer del suelo (LARA), y está dado por:

IR (días) = LARA (mm) Ln (mm/día)

La dotación neta de riego Dn (en mm) es la lámina de agua que se requiere dar al suelo cuando la planta ha extraído la fracción de agua rápidamente aprovechable (FARA) de su zona de raíces. Una dotación más grande significa una pérdida de agua, por que significa que el nivel de humedad en la zona de raíces superará la capacidad de campo, y parte del agua percolará por debajo de la zona de raíces.

La dotación bruta de riego Db (en mm) es mayor que la dotación neta (Dn) porque parte de la lámina de riego aplicado es perdida como consecuencia de desuniformidad de la lámina aplicada, y otros factores:

Db = Dn * 100 Effap

Effap = Eficiencia de aplicación (65-75% para riego por aspersión, 85-90% para riego por goteo)

Para los pequeños sistemas a que se refiere esta guía, y dado el hecho que las conducciones y distribuciones serán generalmente entubadas, se asume que las principales pérdidas ocurrirán a nivel de parcela, justamente en la aplicación del agua a la planta. Por eso se considera que la eficiencia de aplicación prácticamente equivale a la eficiencia total del sistema.

La dotación bruta Db tiene que ser asegurado por los aspersores que tienen una intensidad de precipitación P (mm/hora), y eso determina el tiempo de riego, es decir las horas que los aspersores tienen que estar en una sola posición.

En parcelas con diferentes cultivos la solución más práctica es de adoptar el intervalo más corto de los calculados para los diferentes cultivos.

24

4.2 La elección del aspersor

La elección del tipo de aspersor a aplicar en un sistema de riego por aspersión está sujeta a varios factores:

Velocidad básica de infiltración: la intensidad de precipitación del aspersor, expresada en mm/hora, no debe superar la velocidad básica de infiltración del suelo, para evitar escorrentía.

El tamaño de las parcelas: en parcelas grandes se puede aplicar aspersores con una diámetro mojado grande, mientras que en parcelas pequeñas se deberían aplicar aspersores con diámetros mojados más pequeños para adecuarse al área más pequeña, o aplicar aspersores sectoriales.

Tipo de cultivos: Si la parcela será dedicada a hortalizas con rotaciones muy estrechas, será conveniente un aspersor con un diámetro pequeño (micro aspersores) para poder ajustar el riego a las necesidades de cada parte de la parcela.

Presiones de trabajo disponibles: para condiciones de la sierra se quiere aspersores que puedan trabaja trabajar en un rango largo, desde presiones de 1 atm. hasta 4.5 atm.

Existe una gama larga de modelos de aspersores, adaptados a diferentes condiciones del terreno, exigencias del clima, características del sistema, etc. Sin embargo, no todos los tipos se adaptan igualmente a las condiciones específicas de un riego presurizado por gravedad, que es el tipo sistema que se adecua especialmente a la agricultura campesina de la Sierra (por su bajo costo: no se emplean estaciones de bombeo). Los siguientes criterios pueden servir para hacer una selección entre los modelos presentes en el mercado:

Ejemplo:

Con el ejemplo del capítulo 4, para el caso de la papa la Lámina neta Ln será dado por:

Ln papa = Kc papa * ETP = 0.83 * 3 = 2,5 mm/día (Cuadro 7)

Entonces Ln papa < 3mm/día FARA papa = 0,3 (Cuadro 8)

Suponiendo un suelo limoso de 0.75 m de profundidad, la cantidad de agua que la planta de la papa puede extraer del suelo está dado por:

LARA papa = prof. Raíces papa x ARA limoso x FARA papa

= 0.5 * 0.14 * 0.3 = 0.021 m.

= 21 mm.

El intervalo de riego, usando los datos anteriores, es de:

IR = LARA papa = 21mm = 8,4 días Ln papa 2,5 mm/día

Se puede regar preferiblemente cada 8 días.

La dotación neta Dn es de 21 mm., y se tiene que saber la eficiencia de aplicación del riego para conocer la dotación bruta Db. Suponiendo una eficiencia de aplicación 70%, esta última será de 21 / 0,7 = 30 mm.

El Tiempo de riego: Depende básicamente del tipo de aspersor. Si el aspersor seleccionado tuviera una intensidad de precipitación de 4 mm/hora, el tiempo de riego sería 30 / 4 = 7,5 horas. En este caso se tomarían 8 horas (dos cambios de aspersores por 24 horas).

25

Material de confección: existen aspersores de bronce (de varias calidades) y de plástico (igualmente de varias calidades). Por lo general, a pesar de que el bronce es más duradero, las marcas conocidas (VYR, Naan, Rainbird, Nelson, etc.) tienen aspersores de plástico de alta calidad. Aspersores de bronce requieren por lo general una presión mínima de 2 a 2,5 Bar (20 a 25 metros de carga de agua), lo que limita su aplicación para sistemas presurizadas por gravedad. Aspersores de plástico son más ligeros y pueden funcionar (aunque deficitariamente) con 10m de carga de agua.

Las conexiones de aspersores varían de ½” a 1” , y los aspersores pueden tener 1 o 2 boquillas. Aspersores con 2 boquillas tienen generalmente conexiones ¾” o 1” y emiten caudales mayores por lo cual necesitan presiones relativamente altas. Pueden tener impactos fuertes, que lleva el riesgo de la destrucción de la estructura del suelo en terrenos con pendientes fuertes. Para nuestros sistemas escogeremos preferiblemente aspersores de ½” con una boquilla.

Hay aspersores que son sectoriales y aspersores que funcionan a círculo completo. Aspersores sectoriales tienen la ventaja de acomodarse con mayor facilidad en parcelas pequeñas.

Micro aspersores y aspersores tipo KARPAY, obtienen su movimiento rotativo de la misma reacción del chorro de agua, contrario a los aspersores de tipo martillo que obtienen su rotación de un contrapeso y resorte que impulsa la cabeza giratoria. El impulso necesario para lograr la rotación disminuye la velocidad del agua y el radio mojado, con la consecuencia de que este tipo de aspersores tienen un diámetro más pequeño y una intensidad de precipitación mayor. Las desventajas son que se tiene que cambiar los aspersores más frecuentemente (cada 2 a 4 horas), y existe un mayor peligro de erosión por exceso de intensidad de precipitación. Ventaja es que este tipo de aspersores pueden dar una uniformidad aceptable con presiones más bajas (hasta mínimo 6 metros de carga de agua).

En resumen, para las condiciones de la sierra en dónde se quiere regar permanentemente con pequeños caudales, aprovechando al máximo de los desniveles en el terreno, eso nos lleva a tener preferencia para pequeños aspersores de plástico de tipo martillo, con 1 boquilla, y si posible sectoriales, porque:

Tienen precipitaciones relativamente bajas

Su costo es relativamente bajo

Se aprovecha de presiones a partir de 10m

Son aptos para pequeñas áreas

En el mercado, se encuentran entre otros los modelos siguientes: NAAN 5OI, NAAN 427, NAAN 435, VYR 802, y muchos otros.

Para la elección del aspersor podemos utilizar el software proporcionado por el fabricante NAAN (NAANCAT). Con este podemos obtener rápidamente una idea de las características de diferentes tipos de aspersores que hay en el mercado.

En situaciones donde los desniveles del terreno a regar con la fuente de agua son insuficientes para aplicar aspersores de tipo martillo, podemos optar por micro aspersores o aspersores tipo KARPAY.

Para este curso trabajamos con aspersores de plástico de la fábrica NAAN, porque NAAN tiene la ventaja de ofrecer un software para el diseño de redes de riego presurizado. A continuación se presentan dos modelos cuyas tablas de características se presentan en anexo 2.

26

NAAN 501, espaciamiento recomendado hasta 8.5 m (con una altura de 0.8 metros sobre el suelo).

Ventajas:

Precipitación relativamente baja: entre 1,6 y 7,3 mm/ hora.

Caudal bajo y diámetro mojado reducido: se adapta a pequeñas áreas (huertos) y a caudales pequeños

Trabaja con presiones bajas (1 atm = 10 m.)

Desventajas:

Pulveriza mucho el chorro de agua, lo que efectúa pérdidas grandes en áreas con mucho viento.

Comparado con aspersores de mayor diámetro, el costo por metro cuadrado irrigado es mayor

NAAN 427, espaciamiento recomendado hasta 15 m.

Ventajas:

La precipitación está entre 4 y 8,2 mm/hora, que puede servir para dotaciones más grandes de agua en menos tiempo, siempre y cuando la velocidad de infiltración del suelo lo permita.

Diámetro mojado más grande, para áreas más extendido, y el costo por metro cuadrado irrigado es más bajo

Sectorial, facilita el riego en pequeñas parcelas, y puede evitar el choque del chorro contra la ladera en caso de pendientes fuertes.

Trabaja con presiones bajas (1 atm = 10 m.)

Desventajas:

Puede tener un diámetro mojado grande para parcelas pequeñas, por ejemplo huertos.

4.3 Velocidad básica de infiltración (VBI)

La mejor manera de determinar la velocidad básica de infiltración VBI es mediante mediciones en situ, utilizando por ejemplo un cilindro infiltrómetro o el método del surco infiltrómetro. Para más información, véase “Necesidades hídricas de los cultivos”, Soto Hoyos 1997.

Algunos datos indicativos y referenciales sobre la taza de infiltración de diferentes tipos de suelos presenta el cuadro siguiente:

Cuadro 10: Velocidades de infiltración típicas

Textura del suelo Velocidad básica deInfiltración (mm/hora)

ArenaFrancaLimosaFranco arcillosoArcillo

50 25 12,5 8 2,5

Una manera sencilla para hacer una estimación de la intensidad de precipitación de un tipo de aspersor, es a través de los cálculos siguientes:

27

Se determina, a través del anexo 2 o a través del programa NAANCAT, el caudal que corresponde con determinada presión y determinada boquilla, expresado en m3/h.

De acuerdo al espaciamiento entre los aspersores, se puede considerar que el área de influencia directa de cada aspersor, incluyendo todos los efectos de traslape, corresponde a la distancia de espaciamiento elevado al cuadrado

Si el caudal del aspersor es Q (m3/h) y la distancia de espaciamiento entre 2 aspersores es D (m), la precipitación del aspersor será

P = Q * 1000 (P en mm/h) D²

Para una elección de un tipo de aspersor el criterio es entonces que

VBI ≥ P

Ejemplo:En el ejemplo del capitulo 4, el suelo es de tipo limoso. Un aspersor NAAN 427, trabajando a una presión de 15m (1.5 bar), con una boquilla de 4 mm (negra) tendrá un caudal Q de 0.72 m3/h (o sea 0.2 l/s). Con un espaciamiento entre aspersores D de 12 m, la precipitación será

P = 0.85 * 1000 = 5 mm/h 144

VBI > P 12.5 > 5 O.K.

El tiempo de riego del ejemplo del capitulo 7 con este aspersor bajo estas condiciones esta dado por:

Dotacion bruta = 30 mm ≈ 6 horas P 5 mm/h

Entonces, el agricultor cambia la posición de los aspersores cada 6 horas, y para una determinada posición pasarán 8 días entre 2 riegos de 6 horas.

28

5 Selección de sectores de riego

Si el área de riego es mayor de 3 a 4 hectáreas y el número de regantes mayor de uno, será conveniente dividir la zona de riego en sectores, cada uno regando independientemente con un caudal continuo. Los sectores pueden consistir de una parcela o varias, dependiendo de las áreas a regar de las parcelas.

La selección de sectores de riego es un proceso principalmente de intuición del dibujante. Se toman en cuenta factores como costo, topografía, barreras en el terreno como quebradas, caminos, etc, lazos de solidaridad entre agricultores, y otros. trataremos cada una de estas consideraciones a continuación:

Topografía: En la selección de sectores se tomará en cuenta la topografía del terreno. Se seleccionan áreas compactas que pueden ser abarcadas fácilmente desde un solo punto (cámara de carga). A veces es importante tomar en cuenta las disponibilidad de terrenos apropiados para la construcción de reservorios. Para las partes más altas estos tienen que estar en elevaciones que permiten abarcar la mayor parte de los terrenos con suficiente presión. También se evaluará la forma en que se puede distribuir al agua al interior de los sectores.

• Número de parcelas : El número de parcelas del sector es de preferencia uno, porque esto significará que el equipo de riego móvil con que se riego el sector pertenece a un solo regante, con todas las ventajas que esto implica. Sin embargo, cuando las áreas de riego de cada parcela son muy pequeñas, no quedará otra alternativa que juntarlas para tener caudales de riego manejables y para evitar gastos excesivas en reservorios, líneas de parcela, tanques de repartición, mano de obra para cambiar aspersores, etc.

• Solidaridad entre regantes : Es obvio que cuando se juntan varias parcelas en un sector, lo mejor es seleccionar parcelas cuyos propietarios tienen confianza entre ellos. Esto porque las líneas fijas y el equipo móvil de riego tendrá que ser adquirido y administrado en forma compartida. Además, el riego de diferentes parcelas en un sector se realiza mediante turnos, y esto requiere de una coordinación fluida entre los usuarios. En la práctica esto significa muchas veces que se juntarán en un sector las diferentes parcelas de una sola herencia, o parcelas de vecinos que tienen buenas relaciones de confianza.

• Tamaño del sector : Una indicación para el tamaño mínimo de un sector es de 0,5 has, con un caudal continuo de alrededor de 0,2 lit/seg, que es el caudal de un aspersor pequeño. Si las parcelas son mayores de 0,5 a 1 ha, por lo general se puede asignar a cada parcela un caudal fijo de riego.

Una vez que se tienen definido los límites de los sectores de riego y la ubicación de las cámaras de carga de cada uno, se puede delimitar las áreas netas a regar, tomando para ellos todas las partes regables que se encuentren por debajo de los 12 metros de la altura del reservorio (las partes no regables podemos marcar con una sombrilla).

Luego nos queda sumar las superficies neta regables de cada parcela en los sectores, obteniendo así las superficies regables de cada sector. Estas a su vez van a determinar los caudales de riego de cada sector, el número de aspersores, los diámetros de tubería, etc.

29

Figura 5: Línea de riego móvil

Figura 6: ubicación de las líneas de riego, adecuándose a las curvas de nivel

6 Ubicación de los hidrantes

6.1 Diseño de la línea de riego móvil

Una vez que se tiene definidos los sectores de riego y la ubicación de las cámaras de carga, se puede proceder a la ubicación de los hidrantes. Pero primeramente tenemos que diseñar la línea de riego móvil que va a regar el sector.

El caudal de riego del sector es dado por:

z

2 4

1

23

4

5

6

7

8

9

1 0

1 1

1 2

1 3

1 4

1 5

1 6

1 7

1 8

1 9

2 0

2 1

2 22 3

2 5

2 6

2 7

2 8

2 9

3 0

3 1

3 2

e

- 1 5 0 - 1 0 0 - 5 0 0

- 1 5 0

- 1 0 0

- 5 0

0

5 0

1 0 0

c a s a

R e s e r v o r i o

A

H 1

H 2

H 3

H 4 H 5H 6

H 7

m a n g u e r a d e p o l i e t i l e n o ( P E )

E l e v a d o rP V C 1 / 2 "

c o l l a r í n

h i d r a n t e :v á l v u l a d e 1 "a c o p l e r o s c a

L í n e a d e r i e g o m ó v i l

e s p a c i a m i e n t o e n t r e a s p e r s o r e s

e s p a c i am

i en t o

en t r e

l ín e a s

L í ne a d

e r ie g o f i

j o ( e

n t er r a

d o )

30

Qsector = Asector x Mr

El número de aspersores es dado por:

Naspersores = Qsector / Qaspersor

Para el caudal del aspersor tomaremos el caudal dada por la tabla de característica del aspersor seleccionado, y para la presión promedia que se espera obtener en las líneas de riego (1,8 o 2,0 Bar generalmente). El resultado de Qsector / Qaspersor redondeamos hacia arriba (por ejemplo: 4,3 aspersores redondeamos a 5).

Una vez determinado el número se aspersores del sector se debe definir el distanciamiento entre aspersores. Para eso se tiene que respetar el criterio de:

Dist. entre aspersores ≤ 0,8 x Diámetro área mojado

Para determinar el diámetro mojado consultamos la tabla de característica del aspersor. Si nuestra intención es, elevar el aspersor con un elevador de X metros (para regar encima de cultivos altos), el diámetro indicado en tablas se aumentará entre 4 * X y 6 * X.

El distanciamiento máximo entre aspersores se escoge evaluando el sector a regar. En el plano topográfico se determina la longitud máxima que debe tener la línea de riego para que todas las parcelas del sector puedan ser cubiertas por la línea de riego en sentido paralelo a las curvas de nivel. Si el ancho del sector, medido paralelo a las curvas de nivel, es mayor que:

Naspersores * 0,8 * Diámetro área mojada,

Entonces se tendrá que optar por ubicar una o varias filas de hidrantes en medio de las parcelas (la parcela de regará extendiendo la línea de riego móvil hacia ambos lados de los hidrantes). Una vez determinado la mayor distancia entre hidrante y límite del sector de riego, medido en forma paralela a las curvas de nivel, se divide esta distancia entre el número de aspersores para definir el distanciamiento.

Ahora podemos calcular el diámetro de la manguera portador de los aspersores, con ayuda del programa NAANCAT. Se lo encuentra en el Internet, buscando www.naan.co.il. En este se escoge el aspersor y la boquilla. En la pantalla “cálculo hidráulico” se escoge el distanciamiento determinado, y la distancia máxima de la línea de riego. Luego se escoge una presión de cabecera de la línea de riego (se coloca el valor mínimo esperado) y un tipo de tubería. Si la curva de presiones se mantiene dentro de los límites permitidos (1 Bar normalmente), el diámetro escogido es suficiente.

6.2 Ubicaciones de la línea de riego móvil por el sector de riego

En el plano topográfico se diseña la línea de riego determinado, y se trata de ubicarlo de la manera más conveniente por todo el sector a regar. Para eso se tienen que marcar primeramente las áreas no regables por falta de presión hidrostática, relativa a la altura de la cámara de carga/reservorio proyectado para el sector, o por otras razones. Las ubicaciones de las líneas de riego se proyectan luego sobre el área a regar, pensando en el requisito de que la línea de riego no debe tenderse mucho en sentido hacia abajo o hacia arriba de la pendiente, porque esto produce desuniformidad de precipitación entre aspersores (es decir, la línea de riego sigue el sentido de las curvas de nivel, ver Figura 6).

Figura 7: Rotación de la línea de riego móvil por el sector

31

http://www.naan.co.il/

En la distancia entre las líneas de riego tenemos que tener en cuenta el distanciamiento recomendado (por ejemplo 12 x 12 m = 144 m2), y el distanciamiento entre aspersores obtenidos arriba por la división del ancho de la parcela a regar por el número de aspersores. Dividimos el distanciamiento recomendado al cuadrado por el distanciamiento entre aspersores para obtener el distanciamiento entre líneas.

Cuando se determinaron de esta manera las posiciones que la línea de riego móvil tendrá para cobertura de todo el sector, se escogen los puntos de entrega, los hidrantes, tomando en cuenta lo siguiente: Los hidrantes son componentes relativamente caras en la red de parcela, por lo tanto su número tiene que limitarse. Como regla se puede tomar para la distancia entre hidrantes 3 veces la distancia entre líneas (ver Figura 7).

Para determinar la longitud de la manguera de la línea de riego móvil, utilizamos la siguiente fórmula:

LM = (Naspersores – ½) * Daspersores + Dlíneas

LM = Longitud de la manguera de la línea móvil

Naspersores = número de aspersores de una línea

Daspersores = Distanciamiento entre aspersores en la línea de riego

Dhidrantes = Distanciamiento entre líneas

6.3 Diseño de las líneas de riego fijas (líneas de presión)

Para el diseño de las líneas de riego fijas, basta conectar los hidrantes del sector con el reservorio / cámara de carga por la vía más corta. Por lo general esto significa conectar

r e s e r v o r i o

h i d r a n t el í n e a d e r i e g o e n t e r r a d a

l í n e a d e r i e g o m ó v i l

12

3

4

5

6

7

8

9

1 0

1 1

1 2

Ejemplo: Distanciamiento recomendado = 12 x 12 = 144 m2. Ancho de la mitad de la parcela medido paralelo a las curvas de nivel = 60 m. Número de aspersores = 4. Distancia entre aspersores = 60 / 4 = 15 m. Distancia entre líneas = 144 / 15 = 9,6 m. Podemos redondear a 10 metros.

Ejemplo: Distancia entre aspersores = 15 m. Número de aspersores = 4. Distancia entre líneas = 10 metros. Longitud de la línea móvil es 3½ * 15 + 10 = 62,5 m

32

los hidrantes con líneas rectas. Donde los puntos a conectar forma triángulos con lados equidistantes puede ser conveniente conectarlos en forma de “polígonos de Thiessen” (ver Figura 8).

Figura 8: Conexión de hidrantes con polígonos de Thiessen

Hidrante 2

Hidrante 2

Hidrante 2

Hidrante 2

Hidrante 2

120o

120o

120o

120o

120o

120o

33

7 Redes de conducción, distribución, y líneas fijas de parcela

7.1 Introducción

Una vez determinado los planes de cultivos, los requerimientos en agua, el área total regable, la repartición del área total entre los usuarios, el caudal de diseño, y la distribución de los sectores de riego y de los hidrantes, se puede proceder al diseño de la infraestructura desde la fuente hasta los hidrantes.

Figura 9: Esquema de la distribución de agua, conducción, distribución proporcionar, línea fija y línea móvil

El concepto básico del planteamiento hidráulico de los pequeños sistemas de riego desarrollado en este curso, consiste en:

Una repartición del flujo de agua desde la captación o de la fuente, a través de una red de conducción y distribución, en forma proporcional hasta los sectores, en caudales continuos que alimentan pequeños reservorios / cámaras de carga. Esta parte del sistema tiene que ser diseñado de tal manera que en las obras de repartición haya presión atmosférica para poder asegurar una repartición proporcional correcta. Significa que esta parte del sistema consiste de canales abiertos y/o tubería con presión atmosférica, con en algunas partes si necesario tramos presurizados para atravesar pendientes fuertes o quebradas (con sifones) que luego desembocan en una obra repartidora o en un reservorio/cámara de carga.

A partir de los reservorios/cámaras de carga el flujo continuo que corresponde a cada sector entra en una red de tubería presurizada, que tiene como salida uno o varios hidrantes. En esta red no se puede lograr reparticiones del agua en forma proporcional entre los hidrantes, y por lo tanto la distribución es en forma de turno o rotación (ver Figura 9).

7.2 Líneas de conducción y de distribución

De acuerdo al caudal que tiene que pasar por la tubería, se puede considerar 2 opciones: conducción con tubos llenos, y conducción con tubos con tirante hasta 75% del diámetro del tubo.

Con tubos llenos, se aplicará la siguiente formula para tubos de PVC o con rugosidad igual a PVC, basada en Hazen Williams, :

D = (0.349 * Q * S -0.5701) 0.369

Con: Q = caudal en l/s

S = pendiente del tubo en m/m

D = diámetro del tubo en pulgadas

El resultado D de este calculo tiene que ser redondeado hacia arriba para obtener valores de diámetros existentes.

También se puede hacer los cálculos utilizando la hoja de cálculo en Excel “perdida de carga.xls”.

34

Para calcular los tirantes de agua en tubos parcialmente llenos, se puede utilizar el programa HCANALES.

7.3 Obras de arte en las líneas de conducción y de distribución

A continuación van a ser presentados algunos tipos de obras que podemos necesitar en las líneas de conducción y de distribución.

Captación o bocatoma

Sedimentador

Obras de repartición

Cámara rompe-presión

Cajas de válvulas de purga y de desfogue

Reservorio/cámara de carga

Se asume que los diseños de pequeñas captaciones, bocatomas, sedimentadores, cámaras rompe-presión y válvulas de purga y de desfogue son suficientemente conocidos, y nos limitamos a dar más detalles sobre las obras de repartición, las reservorios/cámaras de carga.

7.4 Obras de repartición

El objetivo de una obra de repartición en el contexto de riego por aspersión es: asegurar una repartición proporcional del flujo de agua de acuerdo a una proporción preestablecida: 50% - 50%, 60% - 40%, 1/3 – 2/3, independientemente de la variación del caudal que pasa por la obra. Eso para asegurar que las diferentes secciones del sistema siempre reciban la misma proporción del caudal total.

Se han desarrollado experiencias con 2 tipos de obras de repartición:

Los vertederos triangulares de cresta aguda, en que el ángulo de la apertura tiene una relación directa con el caudal que pasa por el vertedero (ver Figura 10).

Los orificios circulares, en que el numero de orificios con diámetro determinado determina la repartición de agua entre 2 o más partes (ver Figura 13)

La elección del tipo de obra repartidora tiene mucho que ver con el nivel de conflictos y/o confianza de los (futuros) usuarios: en muchos casos es muy importante visualizar bien la repartición de agua. En estos casos podría ser más conveniente escoger una obra con orificios en ves de una con vertedores: la repartición determinada por números de orificios es más fácil de entender que una repartición determinada por ángulos de vertedores.

Ejemplo: un caudal de 2 l/s puede pasar por 10 orificios de 0.2 l/s cada uno, y 6 de estos orificios separan el agua para un ramal mientras que 4 llevan el resto del flujo a otro ramal, asegurando de esta manera una repartición 60% - 40%.

35

Figura 10: Tanque repartidor con vertederos triangulares

Vertedero triangular

Para repartir el flujo de agua proporcionalmente en 2, 3 o más partes, se construye una caja en concreto con una sección donde entra el caudal a repartir. Esta sección esta separada de las secciones de salida mediante una placa metálica de 2 o 3 mm que tiene para cada sección de salida una apertura triangular.

Variando el ángulo entre 2 vertedores, se llega a una diferencia entre los caudales que pasan por cada vertedero con una proporción constante. El Cuadro 11 muestra 3 ángulos de vertederos y la relación entre los caudales que pasan por cada vertedero.

Cuadro 11: Angulos específicos para vertederos triangulares

Angulo del vertedero θ Proporción del caudal Q 90° 53° 8’ 35° 46’

Q ½*Q 1/3*Q

La formula para determinar la relación entre el caudal Q y el ángulo θ del vertedero es la siguiente:

Ejemplo: si colocamos en una caja repartidora un vertedero de 90° y un de 35° 46’, dividiremos un caudal de entrada de 1 l/s en 2 caudales: 0.75 l/s y 0.25 l/s.En el caso de remplazar el vertedero de 35° 46’ por uno de 53° 8’, la división del mismo caudal sería: 0.66 l/s y 0.33 l/s.

V i s t a e n P l a n t a

C o r t e L o n g i t u d i n a lC o r t e T r a n s v e r s a l

0 . 1 0 1 . 0 0 1 . 0 0 0 . 1 0

0.10

1.0

00

.10

p l a n c h a d e f i e r r o 3 / 1 6 "

v e r t e d e r o s t r i a n g u l a r e sd e á n g u l o v a r i a d o

0 . 1 0 1 . 0 0 0 . 1 0

0.10

0.2

00.4

0

t u b o d e s a l i d at u b o d e e n t r a d a

0.10

t a p a d e c o n c r e t o a r m a d o

r e j i l l a p r o t e c t o r a

36

Q = Ce 8 √ 2g tan θ (h1 + Kh) 2.5

15 2

Con: Q = caudal en m3/s

θ = ángulo del vertedero en grados

g = 9.81 m/s²

h1 = altura del nivel del agua, aguas arriba del vertedero, medido a partir del punto del ángulo (m)

Ce = coeficiente en función de θ , véase Figura 12

Kh = coeficiente en función de θ , véase Figura 11 (la lectura es en mm, se convierte en m para introducir en la formula).

Figura 11: Valor de Kh, función de θ

Fuente: Bos M.G.,1976

Figura 12: Coeficiente de descarga Ce, funcion de θ

Fuente: Bos M.G., 1976

Manteniendo constante la altura h1, se puede variar el ángulo θ y iterativamente calcular los caudales parra llegar a proporciones de caudal entre dos vertedores, diferentes de los presentados en el cuadro 8.

Condiciones a respetar:

Sabiendo los caudales máximos que tienen que repartirse y la proporción, se determina el h1max. La caja repartidora tiene que ser diseñado de tal manera que la distancia P entre el fondo de la caja y el punto de los vertedores respeta la condición:

P ≥ 2.5 * h 1max.

La anchura de la caja tiene que ser suficiente para que sea igual a la suma de los anchos de flujo B mínimos de cada vertedor. Para cada uno, B tiene que respetar la condición:

B ≥ 5 * h 1max.

Para una caja con 2 vertedores, Bcaja será entonces:

Bcaja ≥ 2 * 5 * h 1max

En general, con un numero X de vertedores:

Bcaja ≥ X * 5 * h 1max

ángulo del vertedero en grados

Ce

ángulo del vertedero en grados

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El nivel del agua, aguas abajo de los vertedores, no tiene que superar 0.05 m por debajo del punto de los vertedores, para garantizar una caída libre del agua a través de los vertedores

Es de suma importancia para el buen funcionamiento de esta obra la fabricación correcta de los vertedores, que se hace preferiblemente en un taller especializado (en Cajamarca: Herrandina, ESMEPRE). Luego, su instalación debe de hacerse con la máxima precisión para que los vertedores estén en una posición perfectamente horizontal.

Repartidor con orificios

Cuando nos interesa incorporar cierta flexibilidad en las proporciones, se puede optar por el repartidor con orificios perforados en tubos de PVC verticales como demuestra la Figura 13. Los orificios son perforados en tubo de PVC de 6” o 8”, si los caudales de salida son menores de 3 lit/seg. Para repartir caudales mayores es preferible optar por repartidores del tipo vertedero. El pedazo de tubo perforado no debe pegarse en su unión/reducción que se está anclado en el fondo del tanque, para que pueda ser removida. A parte de ser una solución relativamente flexible, el costo es bajo porque las dimensiones de los tanques son reducidas.

Figura 13: Tanque repartidor con orificios en tubos verticales

La descarga de un orificio sumergido que descarga libremente en el aire es:

Q = Cd * ¼ * π * d2 * √(2g * h)

Cd = coeficiente de descarga (ver tabla siguiente)

d = diámetro del orificio

g = 9,8

h = carga hidráulica

Cuadro 12 presenta los valores de la coeficiente de descarga Cd en función del diámetro de orificios con salida libre en el aire.

t u b o d e e n t r a d a

t u b o d e l i m p i a

t u b o d e s a l i d a

t u b o d e s a l i d a

8 0 c m

80

cm

t u b o P V C 6 " t u b o P V C 6 " S A L c o n o r e f i c i o s 1 / 2 "

t u b o l i m p i a2 "

1 0 c m

E s q u e m a d e f u n c i o n a m i e n t o

t u b o d e e n t r a d a

a s e c t o r d e r i e g o " A "

a s e c t o r d e r i e g o " B "

a s e c t o r e s d e r i e g o " C " . . . . .

38

Cuadro 12: Valores de Cd como función de d, orificios con salida libre

diámetro orificio (metros) Cd (coeficiente de descarga)

0.02 0.61

0.025 0.62

0.035 0.64

0.045 0.63

0.05 0.62

0.065 0.61

>0 .075 0.60

Orificios de ½” (12 mm), sumergidos con 0,1 metros de agua tiene una descarga de aproximadamente 0,1 lit/seg. Entonces, si los aspersores a usar tuvieran un caudal aproximado de 0,1 lit/seg, podríamos establecer la repartición proporcional del agua mediante un orificio de este tamaño por cada aspersor que en el sistema de riego estuviera operando bajo el repartidor.

Cuando por algún motivo, la repartición tiene que ser cambiada posteriormente, los mismos usuarios podrán realizar los cambios con la ayuda de un mecánico que puede perforar los orificios. Orificios que están de más pueden ser tapados temporal- o permanentemente.

Para asegurar la proporcionalidad, es necesario que las alturas de los orificios respecto a la altura del agua en el tanque sean perfectamente iguales. Esto significa que todos los orificios deben estar a la misma altura, o se puede perforar en dos o más filas si esto se hace proporcionalmente (es decir, cuando la proporción tiene que ser 1/3 – 2/3, se debe asegurar que hay dos orificios a cada altura, en un lado, por un orificio a la misma altura al otro lado).

7.5 Reservorios/ cámaras de carga

El tipo de obra descrito en este capitulo tiene 2 funciones:

cámara de carga para generar la presión para la red presurizada

obra de regulación para permitir el buen funcionamiento del sistema con caudales variables.

En algunos casos tiene una tercera función:

rompe-presión para evitar presiones demasiado altas en la red presurizada.

Ejemplo: en un tubo de 6” se pueden perforar 20 orificios con un diámetro de 12 mm a una sola altura. Sumergidos con 0,1 metros de agua, por los 20 orificios pasarán cerca de 2 lit/seg.

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Figura 14: Reservorio / cámara de carga de 8 m3, concreto reforzado con malla galvanizada

La regulación es necesaria por el hecho que el sistema de riego esta diseñado con

un caudal máximo pero que debe de poder funcionar con caudales más pequeños sin que la red presurizada aspire aire: el reservorio permite almacenar el agua entrando durante cierto tiempo, para que después se pueda regar con toda la capacidad del sistema. Más que todo esta obra asegura la flexibilidad del sistema cuando los caudales disminuyen, y deja a los agricultores de escoger las opciones que ellos prefieren para regar:

pueden regar con toda la capacidad que tienen, es decir con todos los aspersores y boquillas con qué también regan en la época de máximos caudales. En este caso los tiempos de riego serán más cortos, y van a tener que esperar con más frecuencia que se llene de nuevo el reservorio.

pueden sacar unos aspersores, poner boquillas más pequeños, o poner otro tipo de aspersor que gasta menos, para adecuar el riego al caudal disminuyente, maximizando así los tiempos de riego y minimizando las veces que tienen que esperar que se llene el reservorio.

En todo caso, dado que es prácticamente imposible ajustar en cada momento el caudal con qué se riega exactamente al caudal entrando, la necesidad de estos reservorios se justifica para no desperdiciar agua o estar regando con dificultad.

El volumen de un reservorio depende de los factores siguientes:

La diferencia entre el caudal máximo y mínimo con qué funciona el sistema

t u b o d e r e b o z o

t u b o d e s a l i d a c o n f i l t r o

t u b o d e s a l i d a c o n f i l t r o

t u b o d e r e b o z o

0 . 4 01 . 1 31 . 5 01 . 1 30 . 4 0

0 . 0 7

1 . 4

0 . 1

f i l t r o d e P V C c o n m a l l a

r e f u e r z o c o n m a l l ag a l l i n e r a g a l v a n i z a d a

40

El tiempo de riego que se considera conveniente para los agricultores, entre dos llenadas del reservorio. Eso se puede determinar conversando con ellos, y generalmente es conveniente hacerlo encajar en unidades de 6, 8 o 12 horas.

La construcción de los reservorios puede hacerse en concreto armado, o mampostería con revestimiento de geomembrana de PVC o de polietileno.

Preferiblemente se les da una forma trapezoidal para mayor estabilidad y una construcción menos costoso en el caso de concreto. Para revestimientos con geomembrana esta forma es indispensable. Este ultimo tipo de revestimiento esta todavía en estado de experimentación pero parece ser una alternativa interesante por su costo bajo. Los anexos 3 y 4 muestran un análisis de costos de 2 tipos de revestimiento: concreto armado y manta de polietileno de 0.1 mm.

7.6 Redes presurizadas

Una vez que se conoce el caudal que tiene que pasar por una red presurizada, a partir de su reservorio/cámara de carga, se puede jugar con la topografía del terreno y varios diámetros de tubería para llegar a las presiones optimas al nivel de cada hidrante, a través de las pérdidas de carga dentro de la tubería.

Se utiliza la hoja de calculo Excel “pérdida de carga.xls” para determinar las presiones en los diferentes puntos de la red presurizada, las cantidades de tubos de diferentes diámetros necesarios, y el costo por tramo y total.

Se trata de evitar diferencias grandes de presión entre los hidrantes conectados a una red presurizada con fines de poder trabajar lo más que posible con el mismo equipo móvil con la misma presión en cada hidrante.

Figura 15 presenta en croquis los elementos y accesorios necesarios para una red presurizada, un hidrante, y un equipo móvil de aspersión.

Ejemplo:

El sistema de riego por aspersión de San José, Shirac, ha sido diseñado tomando en consideración un caudal mínimo de 0.3 l/s (aforado en setiembre) y un caudal máximo de 0.5 l/s (estimado para el mes de junio). La capacidad del sistema esta entonces para poder funcionar con 0.5 l/s.

El reservorio/ cámara de carga se diseño de la siguiente manera:

se determinó que los agricultores tienen que poder regar un mínimo de 8 horas en el tiempo de caudales mínimos (0.3 l/s), con toda la capacidad del sistema, es decir con un caudal de 0.5 l/s.

el volumen de la diferencia entre 0.3 l/s y 0.5 l/s durante 8 horas tiene que ser entonces almacenado en un reservorio:

V reservorio = (0.5 – 0.3) * 8 * 3600 = 5760 litros

= 5.76 m3

se consideró construir un reservorio de 6 m3, que se llenaría en 6000/ 0.3/ 3600 = 5,5 horas.

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Figura 15: Esquema de red presurizada, hidrante, equipo móvil de aspersión

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8 Costos y presupuesto

Para calcular los costos de un sistema de riego presurizado hemos definido los rubros siguientes, con referencia a los componentes del sistema:

Captación

Conducción (que incluye los tanques de repartición y las redes de distribución)

Reservorios reguladores/ cámaras de carga

Redes presurizadas (que incluye líneas de riego fijas y enterradas, hidrantes, y líneas de riego móviles)

Mano de obra calificada (maestros, residentes de obra)

Mano de obra no-calificada

Elaboración de proyecto y supervisión (Ingo que diseña y supervise el sistema, topógrafo, etc.)

Capacitación

En principio, la política institucional que se está desarrollando frente al implementación de proyectos de riego define que el rubro D, redes presurizados, sea financiado por los propios beneficiarios, si posible mediante un crédito. Significa que la mano de obra calificada (rubro E) se calcula tan sólo sobre la infraestructura de base (rubros A, B y C). Mediante la capacitación (rubro H) se puede enseñar lo necesario a los beneficiarios, para que ellos mismos instalen sus hidrantes, conectan sus tubos, y armen sus líneas móviles de riego.

Como ejemplo están presentados aquí los costos de 2 proyectos ejecutados en 1998 y 1999 por la Dirección Departamental de PRONAMACHCS Cajamarca. Los proyectos distintos en su concepción. Cuadro 13 da un resumen de los costos totales del proyecto de riego por aspersión Hierba Santa que capta el agua de un manantial con Q = 0.3 l/s y lo reparte entre 8 familias de tal manera que cada familia pueda regar unos 1250 m2. Hay varios cultivos (papa, hortalizas, alfalfa, alverja, cebada), para autoconsumo y para venta al mercado. Los beneficiarios tenían que comprarse los aspersores y la manguera pero fueron apoyado en eso por el Municipio Distrital.

Cuadro 14 muestra los costos del proyecto de riego Pedregal que se alimenta de una fuente de 8.5 l/s y es un sistema de riego por gravedad que ha sido convertido en riego por aspersión. Cada beneficiario recibe un caudal proporcional al área que puede regar. Los beneficiarios son ganaderos vendedores de leche, regando mayormente pastos y algunos cultivos en limpio (papa). Los beneficiarios asumen todo el gasto para las redes presurizados (rubro D) mediante un crédito otorgado por el proyecto ALTURA de CARE.

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Cuadro 13: Resumen de costos del proyecto de riego Hierba Santa

Proyecto: Hierba Santa, provincia San MarcosArea regada: 1 haBeneficiarios: 8 familiasRubro Especificación Cantidad Costo S/.A. Captación Captación 1 330B. Conducción Tubería + accesorios

Tanque repartidor296 m1

464 130

C. Reservorios reguladores

Reservorios 3m3 2 458

D. Redes presurizados

Líneas de riego fijasManguerasAspersoresHidrantesAccesorios

645 m100 m88

1695

E. Mano de obra calificada

500

F. Mano de obra no-calificada

1500

G. Elaboración de proyecto y supervisión

800

H. Capacitación 200TOTAL 6077Costo por hectárea 6077

Cuadro 14: Resumen de costos del proyecto de riego Pedregal

Proyecto: Pedregal, provincia CelendínArea regada: 20 haBeneficiarios: 15 familiasRubro Especificación Cantidad Costo S/.A. Captación Captación 1 610B. Conducción Tubería + accesorios

Tanques repartidorTanques de valvula

2570 m73

24340 1820

C. Reservorios reguladores

Reservorios 3m3 13 7000

D. Redes presurizados

Líneas de riego fijasManguerasAspersoresHidrantesAccesorios

2020 m800 m4352

9600

E. Mano de obra calificada

3300

F. Mano de obra no-calificada

6500

G. Elaboración de proyecto y supervisión

9000

H. Capacitación 5500

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TOTAL 67670Costo por hectárea 3383

9 Análisis de costo / beneficio

Una vez determinado el presupuesto para la obra planteada, y el área neta a regar, se puede realizar un análisis de los costos en relación a los beneficios esperados. Una relación favorable entre estos dos es necesario para que las inversiones en este tipo de obras, tanto de las instituciones como de los agricultores, sea justificable.

Para las condiciones de la Sierra, por lo general los beneficios no deben ser sobreestimados, ya que la realidad agraria tiene bastantes limitaciones, fuera del agua de riego, que impiden altas tasas de renta. Para los dos casos presentados en el capítulo anterior se han hecho estimaciones de los beneficios de la introducción del riego tecnificado.

Para el caso de Shirac, donde el riego posibilita una segunda campaña (chica) en el año, en el caso estudiado con papa, se encontró una renta neta de la inversión en riego de S/.2500/ha/campaña. En el caso de Pedregal el riego permite una mayor constancia en la producción de los pastos y el beneficio es estimado en S/.1200/ha/año. Las inversiones totales, presentadas en el capítula anterior, de S/.6077/ha y S/.3383/ha parecen ser justificadas por estos aumentos de ingresos campesinos, ya que las inversiones se recuperan en entre 2 y 3 años en ambos casos.

Esta guía no puede proporcionar unas indicaciones para el cálculo de la rentabilidad de las inversiones con más detalle, sin embargo se recomienda analizar el nivel de costos por hectárea de riego incrementado por medio de la inversión. Los valores dados como ejemplo pueden servir de comparación. Si se encuentra un nivel de costos demasiado alto, se debe reconsiderar algunos decisiones de diseño tomados en los pasos del proceso de diseño, por ejemplo la inclusión de algunas parcelas más alejadas, e incluso reconsiderar la viabilidad del proyecto.

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Documents

Manual para el diseño y gestión de pequeños sistemas de riego por aspersión en laderas