exposion 02- hidraulica

EXPOSICIN N 02

Desde siempre el agua ha sido un recurso indispensable para los seres vivos, es fuente

de vida e indispensable en la vida diaria ( uso domstico, uso industrial, uso agrcola,

uso ganadero, etc).

En la actualidad el este recurso se encuentra en un proceso de escasez que va

aumentando con el tiempo, lo cual obliga a tomar conciencia y hacer un uso racional y

jerrquico del agua, esto puede verse en los diferentes sistemas de riego, los cuales

han ido mejorando con el tiempo, todos ellos con un objetivo comn : Utilizar el agua

necesaria, esto es se han tomado en cuenta una serie de factores como

evapotranspiracin, agua aprovechable por los cultivos y agua que va al suelo, los

cuales permiten tener una mejor estimacin de la cantidad de agua necesaria que se

requiere para un determinado cultivo, evitando de esta manera desperdiciar el agua.

En el presente documento se explican cada uno de estos factores asi como los clculos

que implican para su conocimiento.

INTRODUCCIN

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Aprender conceptos y mtodos bsicos que involucran al suelo aire plantas, los

cuales nos permitirn un mejor aprovechamiento de los recursos hdricos.

Definir los criterios elementales para un Proyecto de Irrigacin: clculo de demanda.

Conocer acerca de los sistemas y mtodos de riego para saber cundo, cuando y como

proporcionar a un cultivo el agua que este requiere.

OBJETIVOS

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1.1. EL AGUA DE RIEGO.

El agua de riego se obtiene de: ros, lagos o corrientes continuas de agua naturales, de pozos (que obtienen el agua de acuferos subterrneos), de estaciones depuradoras de aguas residuales, y por procesos de desalinizacin del agua del mar y, en menor medida, de lagos salados, que poseen el riesgo de salinizar las tierras. Se distribuye por acequias o por tuberas a presin. Tambin puede ser obtenida de embalses o balsas que acumulan las corrientes discontinuas de agua procedentes de la lluvia (especialmente de las ramblas) y de trasvases de agua procedentes de otras cuencas.

1.1. FUNDAMENTO TERICO

RESERVORIO TINAJONES

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1.2. CLASIFICACIN DE SUELOS AGRCOLAS

1.2.1. FUNDAMENTO TERICO El objetivo es establecer un lenguaje comn y relacionar propiedades con determinados grupos de suelos. A continuacin se presenta el tringulo de texturas segn el sistema USDA (Departamento de Agricultura de los Estados Unidos):

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1.2.2. PROPIEDADES AGROLGICAS

Textura arenosa: predomina la arena (dimetro de partcula entre 2 mm y 0,05 mm). Son

suelos fciles de laborar, con buena ventilacin y fcil infiltracin de agua (poros grandes),

pero poca capacidad de retencin de agua. Son suelos pobres en nutrientes.

Textura limosa: Tienen un contenido alto en limo (dimetro de partcula entre 0,05 mm i

0,02mm). Son suelos poco estructurados y por lo tanto sensibles a la erosin.

Textura arcillosa: Son suelos donde predomina la presencia de arcilla (dimetro de partcula

inferior a 0,002 mm). Estos suelos estn poco aireados y el agua penetra muy lentamente

(poros pequeos), son difciles de laborar y tienen una capacidad de retencin de agua muy

alta, pero no la ceden fcilmente a las plantas. Son suelos con presencia de nutrientes.

Textura franca: Est formada per una proporcin equilibrada de los tres tipos de partculas

(40% de arena, 40% de limo, 20 % de arcilla).

1.2.3. RESUMEN DE PROPIEDADES

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1.2.4. RELACIN ENTRE TIPOS DE SUELO, CULTIVO Y RELACIN BACTERIAS

Extrado de Ingham (2005)

1.3. NECESIDAD DE AGUA DE CULTIVO

El objetivo primario y esencial de la agricultura es producir alimentos para los individuos que trabajan en el campo, como tambin para la sociedad. Para ello, dispone de cuatro elementos: la tierra,el trabajo, la energa del sol y agua. Cualquiera de stos que falte an en parte, repercutir en la produccin agrcola que no lograr ser la ptima que se espera. El suelo agrcola es una capa fina de material, que est en la superficie de los continentes del globo terrqueo. Esta capa se ha formado por el efecto del agua y del aire sobre las rocas. Est formada por tres partes: una slida, la otra lquida y la gaseosa. La parte slida, est formada por pequeas partculas que se han separado del material original (rocas) y una pequeaproporcin de material orgnico, que ha generado la vegetacin que existi en tiemposrecientes.Estas partculasdejan espacios libres que estn ocupados, sea por agua o por aire, segn la estacin en que nos encontremos.

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La suma de los espacios huecos en un sueloseco, se llama porosidad del suelo, cuando expresa en relacin al volumen de las partculas slidas. Aquellos poros que se encuentran vacos, se llenan con agua luego de una lluvia o riego. La porosidad total de los suelos arcillosos es mayor que la de los suelos arenosos por el siguiente hecho : como el material arcilloso es mas fino que las arenas, disponen de una mayor cantidad de poros pequeos, en comparacin a las arenas que son partculas ms grandes y por tanto, dejan huecos de tamao mayor pero menos numerosos. Por otra parte, el movimiento del agua libre es mayor en los arenosos que en los arcillosos. Sin embargo, la retencin de agua es mayor en los suelos arcillosos que en los arenosos. Las arcillas son partculas muy finas (coloides) y por tanto, poseen algunas propiedades fsicas -qumicas, tales como la capacidad de absorber agua e hincharse. Esta propiedad, adems de poseer en su superficie una gran concentracin de cargas elctricas desbalanceadas, las hacecomportarse como lminas absorbentes de molculas de agua, por tener este elemento cargas diferentes positivas y negativas por efecto de su composicin molecular. Esto, a su vez, produce un potencial para atraer molculas de agua y retenerla con la fuerza suficiente paraevitar que sean atradas por la aceleracin de gravedad. Adems, la porosidad que deja libre esextremadamente fina y se comporta en la prctica como un gran nmero de tubos capilares,produciendo otro impedimento al movimiento del agua. El agua es atrada, entonces, portales partculasdel suelo y se conoce esta atraccincomo fuerza matricial. La energa del agua cuando est retenida por el suelo, implica efectuar un trabajo para sustraerla de su ambiente.Este ambiente es la matriz del suelo.En tanto ms seco se encuentre el suelo, mayor ser el trabajo que tendr que ejercer la planta para extraer el agua desde el suelo. Es interesante, entonces, conocer la energa con que el agua es retenida por el suelo. Esta vara segn sea el contenido de humedad del suelo en ese momento. El potencial de retencin del agua, se expresa comnmente en unidades de medida de metros de columna de agua, m.c.a. (energa por cantidad unitaria de peso), enkPa, bar o centibar (energa por cantidad unitaria de volumen), o en Joule*kg 1 (energa por cantidad unitaria de masa).

RIEGO POR GRAVEDAD

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1.4. EVAPORACIN

La evaporacin es una etapa permanente del ciclo hidrolgico. Hay evaporacin en todo momento y desde toda superficie hmeda. Considerada como un fenmeno puramente fsico, la evaporacin es el pasaje del agua al estado de vapor; sin embargo hay otra evaporacin, la provocada por la actividad de las plantas y que recibe el nombre de transpiracin. De modo general, la evaporacin se puede estudiar por separado, a partir de las superficies libres del agua (lagos, embalses, ros), a partir de la nieve, a partir del suelo y a partir de las plantas (transpiracin). O bien se puede estudiar la evaporacin total en una cuenca, sin tomar en cuenta las formas particulares que adopta; a esta evaporacin total se llama evapotranspiracin. Se estudiar la evaporacin en embalses y la evapotranspiracin. La primera, porque el ingeniero tiene inters en evaluar la cantidad de agua almacenada que se va a perder por evaporacin. La segunda, por sus aplicaciones en los proyectos de irrigacin. El fenmeno de la evaporacin a partir de los espejos de agua es complejo, pero podemos esquematizarlo del modo que sigue. Las molculas de la superficie libre adquieren energa cintica por accin de la energa solar y vencen la retencin de la masa de agua, salen al aire y se acumulan formando una capa encima del agua; para que contine el proceso es necesario remover esta capa de vapor de agua y esto lo hace el viento. El papel de la temperatura es doble: Aumenta la energa cintica de las molculas y disminuye la tensin superficial que trata de retenerlas.

CICLO HIDROLGICO

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1.5. MTODO DEL NOMOGRAMA DE PENMAN

1.5.1 FUNDAMENTO TEORICO La medida directa de la evaporacin en el campo no es posible. Debido a esto se han desarrollado una serie de tcnicas para estimar la evaporacin desde la superficie de un embalse. A continuacin presentamos el Mtodo de Penman para determinar la evaporacin diaria. Penman en 1948 propuso dos formas para calcular la evaporacin diaria, Eo, en mm a partir de una superficie libre de agua. La primera de ellas mediante el uso de un nomograma y la segunda mediante un balance energtico. En nuestro caso slo haremos del nomograma. Parmetros:

h : Humedad relativa del aire. T : Temperatura del aire (C) Ra : En ((cal/cm2)/da), cantidad de energa que alcanza el lmite exterior de la

atmsfera (Ver tabla adjunta). U2 : Velocidad del viento a una altura de 2m por encima de la superficie del

terreno. n/D : Relacin entre insolacin actual e insolacin mxima.

n= N horas que brilla el sol D= N horas del da astronmico (24)

VALORES DE Ra (Valor de Angot) en (cal /cm2) /da

LATITUD

SUR E F M A M J J A S O N D

0 885 915 925 900 850 820 830 870 905 910 890 875

10 965 960 915 840 755 710 730 795 875 935 955 960

20 1020 975 885 765 650 590 615 705 820 930 1000 1025

30 1050 965 830 665 525 460 480 595 750 900 1020 1065

40 1055 925 740 545 390 315 345 465 650 840 995 1080

50 1035 865 640 415 250 180 205 325 525 760 975 1075

Componentes:

E1= f (n/d, T, h)

E2= f (n/d, T, Ra)

E3= f (T, U2, h)

Eo=E1+E2+E3

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1.5.2 EJEMPLO DE APLICACIN

Datos: h = 0.7 T = 20 n/d = 0.4 Ra = 550 U2 = 5 Solucin:

Resultados: Del nomograma se obtiene:

E1= -1.00 mm/da E2= 2.30 mm/da E3= 1.80 mm/da

CONCLUSIN El nomograma de Penman es un mtodo fcil y directo para determinar la evaporacin diaria, adems de estar en funcin de parmetros no tan difciles de conocer.

Eo= 3.10 mm/da

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EVAPOTRANSPIRACIN

La evapotranspiracin es esencialmente igual a la evaporacin, excepto que la superficie de la cual se escapan las molculas de agua no es una superficie de agua, sino hojas de plantas. La cantidad de vapor de agua que transpira una planta, vara da a da con los factores ambientales que actan sobre las condiciones fisiolgicas del vegetal y determinan la rapidez con que el vapor del agua se desprende de la planta, siendo los principales:

Radiacin solar

Humedad relativa

Temperatura

Viento


EVAPOTRANSPIRACIN

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EVAPOTRANSPIRACIN POTENCIAL (ETp)

Es la mxima evapotranspiracin posible bajos las condiciones existentes, cuando el suelo est

abundantemente provisto de agua (colmada su capacidad de campo) y cubierto con una

cobertura vegetal completa.

EVAPOTRANSPIRACIN REAL (ETr)

Es la evapotranspiracin que ocurre en condiciones reales, teniendo en cuenta que no siempre

la cobertura vegetal es completa ni el suelo se encuentra en estado de saturacin.

METODOS PARA DETERMINAR LA EVAPORANSPIRACIN

Los mtodos pueden clasificarse en mtodos directos e indirectos. Los primeros proporcionan

directamente el consumo total del agua requerida, utilizando para ello aparatos e

instrumentos para su determinacin. Los segundos en forma directa y bajo la utilizacin de

frmulas empricas, obtienen los consumos de agua a travs de todo el ciclo vegetativo de la

planta.

Mtodos directos Miden directamente los consumos por evaporacin y requieren para su determinacin la instalacin de aparatos, el cuidado de ellos y seguir la metodologa especfica en cada paso. Son aplicables para zonas donde se tiene una agricultura establecida, ya que proporcionan valores mucho ms apegados a la realidad y sirven a la vez para ajustar los parmetros de los mtodos empricos. Los mtodos ms utilizados son: el del lismetro, delevapotranspirmetro de Thornthwaite, los atmmetros y el mtodo gravimtrico.

TIPOS DE LISMETRO

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Mtodo indirectos o empricos Los mtodos ms comunes para estimar la evapotranspiracin son:

1. Thornthwaite 2. Turc 3. Blaney y Criddle 4. Racional utilizando la curva de Hansen 5. Grassi y Christensen 6. Tanque evapormetro tipo A 7. Penman simplificado

La mayor parte de ellos son demasiado tericos ya que han sido deducidos bajo condiciones definidas entre regiones y su aplicacin precisa de una serie de datos que generalmente no se tienen a la disposicin. El mtodo deThornthwaite calcula la evapotranspiracin potencial mediante los datos existentes de las temperaturas medias mensuales, el de Turc utiliza la precipitacin y temperatura medias de una cuenca, y los de Blaney y Criddle y Grassiy Christensen hacen uso de la radiacin solar.

FORMULA DE PENMAN

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2.2.1. MTODO DE BLANEY - CRIDDLE 2.2.1.1. PROCEDIMIENTO

Blanney y Criddle desarrollaron una frmula en el Oeste de los Estados Unidos, en la que hacen intervenir la temperatura media mensual y el porcentaje de horas luz por mes con respecto al total anual. Originalmente los autores disearon el mtodo para estimar la evapotranspiracin real total de los cultivos y su frmula es:

ET = evapotranspiracin real total del cultivo expresada como lmina (cm). K = Coeficiente total de ajuste que depende del cultivo y de la ubicacin de la zona de estudio.

Es la suma de los valores f de todos los meses (desde el mes 1 hasta el mes n

del ciclo n vegetativo del cultivo en cuestin).

Para calcular el valor de f se utiliza la siguiente ecuacin:

T = temperatura promedio mensual ( C) P = porcentaje de horas luz en el da en relacin con el total anual (%) (Tabla No. 1)

Duracion_mes es la divisin del nmero de das considerados en un mes para el ciclo vegetativo del cultivo, dividido entre el nmero total de das que tiene el mes.

= +.

. _ ...(1)

=

ET = K * F

2.2. MTODOS: BLANEY-CRIDDLE Y CHRISTIANSEN - HERGREAVES

_ = __

___ (2)

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Una modificacin a la ecuacin de Blanney-Criddle la realiz Phelan que introdujo al procedimiento el uso de un coeficiente por temperatura:

T = temperatura media mensual en C

Una vez determinado el valor de f y Kt se procede a calcular el valor de la evapotranspiracin de referencia (ETo), ya que, hasta este paso, nicamente se han considerado aspectos climticos.

Posteriormente se determinan los valores de los coeficientes de cultivo (Kc) (Tabla No. 2 yNo. 3) para cada uno de los meses correspondientes al ciclo vegetativo y se calcula una primera estimacin de la evapotranspiracin potencial (ETp)

Para finalizar con el clculo se determina un coeficiente de ajuste:

De la tabla No. 4 se obtiene el valor de un coeficiente global de cultivo (KG) y se calcula el valor final de la evapotranspiracin, con la siguiente expresin:

En resumen, para aplicar el mtodo de Blanney Criddle, se requiere de datos climticos como temperatura media mensual y porcentajes de hora luz para cada mes (estos se obtienen de una tabla y estn en funcin de la latitud de la zona de estudio). Se requiere adems de los coeficientes de cultivo (Kc se obtienen de tablas), conocer la curva de desarrollo del cultivo. Se requiere finalmente un coeficiente global de cultivo (KG se obtiene de una tabla).

=

(7)

=

(6)

ETp = ETo * Kc (5)

ETo = f * Kt (4)

Kt = 0.031144*T + 0.2396(3)

EXPOSICIN N 02

TABLAS A UTILIZAR:

EXPOSICIN N 02

EXPOSICIN N 02

Para facilitar el clculo de la evapotranspiracin (ETp) se propone la integracin de la informacin en un cuadro de clculo como el que se muestra a continuacin:

MES DURACIN T(C) (T+17.8)/21.8 P(%) f(cm) Kt Eto Kc ETp QTp

EXPOSICIN N 02

2.2.1.2. EJEMPLO DE APLICACIN

Determinar la evapotranspiracin potencial (ETp) para el cultivo de maz sembrado en lazona de Culiacn, con las siguientes caractersticas: Cultivo: Maz Localizacin de la zona: 24 40 Fecha de siembra: 15 nov Fecha de cosecha: 10 mayo

Paso No 1.-Se determinan los meses que abarca el ciclo vegetativo del cultivo, considerando el ciclo vegetativo como el tiempo en das, entre la fecha de siembra y la fecha de cosecha. Para este caso los meses son desde noviembre hasta mayo (columna No. 1).

Paso No 2.- Se determina la duracin de cada uno de los meses que quedan incluidos dentro del ciclo vegetativo, para ello se utiliza la ecuacin (2).

_ = 16

30= 0.53

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

MES DURACION MES T (C) (T+17.8)/21.8 P (%) f (cm) Kt Eto Kc ETp Etp

NOV

DIC

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

EXPOSICIN N 02

_ = 10

31= 0.53

_ = 31

31= 1

Los meses de enero, febrero, marzo y abril, estn en la misma condicin que diciembre, as que se toma el valor de 1 para esos meses tambin y se anotan en la columna No 2.

Paso No 3.- De la tabla climatolgica se toma el valor de temperatura media mensual para cada mes, en caso de que en la tabla se tenga la temperatura mxima y mnima, se calcula la media con la ecuacin:

Los valores de Temperatura media mensual se colocan en la columna No 3.

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Paso No 4.- Se calcula el valor de la columna No. 4 con la ecuacin que ah aparece:

NOVIEMBRE

DICIEMBRE

ENERO

FEBRERO

MARZO

ABRIL

MAYO

Paso No 5.- Se determina el valor de la columna No. 5, para ello se utiliza la tabla No 1.

Con la localizacin de la zona (24 40 LN) se entra a la tabla y se toman los valores de P correspondiente. Como el dato exacto de 24 40 no viene en la tabla, se debe realizar una interpolacin entre los datos de 24 y 25, para ello se debe convertir los 40 a grados.

EXPOSICIN N 02

Paso No. 6.- Se calcula el valor de f con la ecuacin No 1 y los resultados seanotan en la columna 6.

Se anota tambin la sumatoria de estos valores, ya que se ocupar ms adelante.

Paso No 7.- Se calcula una correccin por Temperatura propuesta por Phelan, para ello se utiliza la ecuacin No. 3. Los resultados se anotan en la columna No 7.

Paso No 8.- Se calcula la evapotranspiracin de referencia (ETo), cabe recordar que sta depende nicamente de factores climticos. Se utiliza la ecuacin No (4). Los resultados se anotan en la columna No. 8 de la tabla de clculo.

Paso No 9.- Se obtienen los coeficientes de cultivo (Kc) de la tabla N 2 y 3, dependiendo si trata de un cultivo anual o perenne respectivamente. Se distribuye la curva de desarrollo del

ETo = f * Kt (4)

Kt = 0.031144*T + 0.2396(3)

= +.

. _ ...(1)

EXPOSICIN N 02

cultivo entre el nmero de meses que abarca el ciclo vegetativo del cultivo, se obtiene as un Kc promedio mensual, que es el que se utiliza para la primera estimacin de la evapotranspiracin potencial (ETp).

De acuerdo con la Tabla No 3, los valores de Kc para el maz son los que se observan a continuacin:

EXPOSICIN N 02

Paso No 10.- Se calcula un primer valor de la Evapotranspiracin potencial (ETp), con la ecuacin No (5), y los resultados se anotan en la columna No 10.

Paso No 11.- Se hace un ajuste al valor de Evapotranspiracin calculado en el paso anterior. El coeficiente de ajuste se obtiene con el valor de K (ecuacin No 6) y un coeficiente de cultivo (KG) que se obtiene de la Tabla No 4. Para calcular el valor de K se utiliza la suma de f, calculada en el Paso No 6 y la suma de ETp calculada en el Paso No 10.

En la Tabla No 4 se obtiene el KG para el cultivo de maz, considerando que la zona de Culiacn (20 40 LN) se encuentra en una zona rida.

Con la ecuacin No (7) se calcula finalmente el valor de la evapotranspiracin ajustada (ETp).

=

(6)

ETp = ETo * Kc (5)

EXPOSICIN N 02

Se concluye as que la necesidad hdrica del cultivo de maz para la zona de Culiacn y con un ciclo vegetativo aproximado a los 6 meses, es de 68.29 cm. Para fines prcticos se puede considerar el valor como de 70 cm. Es importante recordar que este valor de evapotranspiracin (ETp) es el que se utiliza para el diseo de los sistemas de riego. A continuacin se muestra el Cuadro de clculo.

RESUMEN DE CLCULO O CUADRO DE CLCULO DE LA ETP PARA MAZ

2.2.2. MTODO DE CHRISTIANSEN Y HARGREAVES

=

(7)

EXPOSICIN N 02

2.2.2.1. METODO DE CHRISTIANSEN

2.2.2.1.1. PROCEDIMIENTO:

FORMULAS UTILES EN EL METODO DE CHRISTIANSEN PARA CLCULO DE

EVAPOTRANSOIRACION POTENCIAL (ETP)

Formula bsica:

=

=

Dnde:

ETP: Valor de evapotranspiracin (mm/da)

K : Constante adimensional de correlacin = 0.324

RT: Radiacin solar terica considerada en el techo de la atmosfera.

T : Valores mensuales de T.

H : Humedad relativa.

W: Velocidad del viento.

S : Horas de sol.

E : Altitud.

COEFICIENTES:

= . + .

+ .

EXPOSICIN N 02

TC : Temperatura promedio en C.

TCO : 20C

= . + .

.

W : Promedio de la velocidad del viento a 2m sobre el nivel del suelo.

WO : 100 millas/da 6.7 Km/hora.

= . + .

.

Hm : Humedad relativa promedio.

Hmo : 60%

= . + .

.

S : Porcentaje promedio de luz solar.

So : 80%

Nota: Las horas de sol se registran generalmente en horas de sol totales al mes, por la que hay

que convertirlas en % de horas sol diarias usando la expresin:

% =

12 100

= . + .

E : Altura sobre el nivel del mar de la estacin meteorolgica.

Eo : 305 m

Nota: Para calcular la ETPmensual, se multiplica la ETPdiaria por el nmero de das por mes.

EXPOSICIN N 02

EXPOSICIN N 02

2.2.2.2. METODO DE HARGREAVES

2.2.2.1.1. PROCEDIMIENTO:

La frmula de Hargreaves (Hargreaves y Samani, 1985) para evaluar la Evapotranspiracin Potencial necesita solamente datos de temperaturas y de Radiacin Solar. La expresin general es a siguiente:

= 0.0135 + 17.78 Dnde:

ET0 = Evapotranspiracin potencial diaria, mm/da Tmed = Temperatura media, C Rs = Radiacin solar incidente, convertida a mm/da

La radiacin solar incidente,RS, se evala a partir de la radiacin solar extraterrestre (la que llega a la parte exterior de la atmosfera, que sera la que llegara al suelo si no existiera atmosfera); sta ltima aparece segn los autores como R0 o Ra, y la leemos en tablas en funcin de la latitud del lugar y del mes. En este documento nos referimos a ella como R0.

Obtencin de la Radiacin Solar Incidente (Rs) Samani (2000) propone la siguiente frmula:

= ( )0.5

Donde:

Rs = Radiacin solar incidente R0 = Radiacin solar extraterrestre (tabulada) KT = Coeficiente tmax = Temperatura diaria mxima tmin = Temperatura diaria mnima

Puesto que los valores de R0 estn tabulados y las temperaturas mximas y mnimas sondatos empricos relativamente fciles de obtener, la dificultad para aplicar esta sencilla expresin la encontramos en el coeficiente KT. Para evaluar la Radiacin Solar Extraterrestre (R0) existen varias tablas, todas ellas en funcin de la latitud y del mes. Al final de este documento se incluye la tabla de R0 de Alllen (1998). Esta tabla est en MJulio/m

2/da, para pasar a mm/da (de agua evaporada), multiplicar por 0,4082.

(1)

(2)

EXPOSICIN N 02

El coeficiente KT de la expresin (2) es un coeficiente emprico que se puede calcular a partir de datos de presin atmosfrica, pero Hargreaves (citado en Samani, 2000) recomienda KT = 0,162 para regiones del interior y KT = 0,19 para regiones costeras.

FRMULA SIMPLIFICADA: Sustituyendo del valor de Rs de (2) en la expresin inicial (1), y tomando para el coeficiente KT el valor medio de 0,17.

= 0.0135 + 17.78 ( )0.5

Tabla de Radiacin solar extraterrestre en MJ m-2 d-1 (Allen et al., 1998)

(3)

EXPOSICIN N 02

2.2.2.1.2. EJERCICIO DE APLICACIN:

EJEMPLO 1: MEDIANTE LAS ECUACIONES (1) Y (2). CALCULAR LA ET0 DIARIA EN COSTA RICA PARA EL MES DE OCTUBRE SABIENDO QUE SE ENCUENTRA A 10 DE LATITUD NORTE, Y QUE LAS TEMPERATURAS REPRESENTATIVAS DE ESES MES SON:

T MEDIA = 26,8 C T MAX DIARIA = 31,6 C. T MIN DIARIA = 23,0 C

SOLUCIN: VALOR DE LA RADIACIN EXTRATERRESTRE (TABLA, PARA OCTUBRE Y 10 LATITUD NORTE):

R0 = 35,1 MJULIOS/M2/DA PARA PASARLO A SU EQUIVALENTE EN MM/DA:

R0 = 35,1 * 0,408 = 14,3 MM/DA TOMANDO UN VALOR DE 0,17 PARA LA CONSTANTE KT, EL VALOR DE RS SERA [ECUACIN (2)]:

RS = 14,3 * 0,20 * (31,6-23)0,5 = 7,13 MM/DA

FINALMENTE [ECUACIN (1)] : ET0 = 0,0135* 8,38 * (26,8+17,8) = 4,29 MM/DA

EJEMPLO 2: MEDIANTE LAS ECUACIN (3) . CALCULAR LA ET0 DIARIA EN SALAMANCA PARA UN DA DEL MES DE JULIO SABIENDO QUE SE ENCUENTRA A 40 DE LATITUD NORTE, Y QUE LAS TEMPERATURAS DE ESE DA SON:

T MEDIA = 24,2 C T MAX DIARIA = 29,8 C. T MIN DIARIA = 18,3 C

SOLUCIN: VALOR DE LA RADIACIN EXTRATERRESTRE (TABLA, PARA AGOSTO Y 40 LATITUD NORTE):

R0 = 36,7 MJULIOS/M2/DA PARA PASARLO A SU EQUIVALENTE EN MM/DA:

R0 = 36,7 * 0,408 = 15,0 MM/DA FINALMENTE, APLICANDO LA ECUACIN (3): ET0 = 0,0023 (TMED + 17,78) * R0 * (TMAX - TMIN)

0,5 ET0 = 0,0023 (24,2 + 17,78) * 15,0 * (29,8 - 18,3)

0,5 = 4,91 MM/DA

EXPOSICIN N 02

El coeficiente del cultivo es bsicamente el cociente entre la evapotranspiracin del

cultivo ETc y la evapotranspiracin del cultivo de referencia, ETo, representando el

efecto integrado de cuatro caractersticas principales que diferencian a un cultivo en

particular del cultivo del pasto de referencia. Las caractersticas mencionadas son las

siguientes:

Altura del cultivo. La altura del cultivo tiene influencia en el valor de la

resistencia aerodinmica, ra, de la ecuacin de Penman-Monteith, as como en

la transferencia turbulenta del vapor del agua desde el cultivo hacia la

atmsfera.

Albedo (reflectancia) de la superficie del cultivo y suelo. El valor del albedo

est afectado por la porcin del suelo cubierta por la vegetacin, as como por

la humedad presente en la superficie del suelo. El albedo de las superficies del

cultivo y suelo afectan el valor de la radiacin neta de la superficie, Rn, la cual

constituye la fuente principal de energa para el proceso de evapotranspiracin.

Resistencia del cultivo. La resistencia del cultivo a la transferencia del vapor de

agua es afectada por el rea foliar (cantidad de estomas), edad y condicin de

la hoja, as como por el grado de control estomtico. La resistencia de la

vegetacin tiene influencia en el valor de la resistencia de la superficie, rs.

Evaporacin que ocurre en el suelo. Especialmente en la parte expuesta del

mismo.

4.1 COEFICIENTE DE CULTIVOS (KC)

EXPOSICIN N 02

El valor de Kc permite predecir el valor de ETc bajo condiciones estndar. Este valor

representa el lmite mximo de evapotranspiracin del cultivo cuando no existen

obstculos al crecimiento del mismo debido a limitaciones de agua, densidad del

cultivo, enfermedades, malezas, insectos o excesiva salinidad. Cuando sea necesario, el

valor de ETc deber ser ajustado, en ausencia de las condiciones estndar.

4.1.1 FACTORES QUE DETERMINAN EL COEFICIENTE DEL CULTIVO

El coeficiente del cultivo integra los efectos de las caractersticas que distinguen a un

cultivo tpico de campo del pasto de referencia, el cual posee una apariencia uniforme

y cubre completamente la superficie del suelo. En consecuencia, distintos cultivos

poseern distintos valores de coeficiente del cultivo. Por otra parte, las caractersticas

del cultivo que varan durante el crecimiento del mismo tambin afectarn al valor del

coeficiente Kc. Por ltimo, debido a que la evaporacin es un componente de la

evapotranspiracin del cultivo, los factores que afectan la evaporacin en el suelo

tambin afectarn al valor de Kc.

Tipo de cultivo

Debido a las diferencias en albedo, altura del cultivo, propiedades aerodinmicas, as

como caractersticas de los estomas y hojas de las plantas, se presentarn diferencias

entre la evapotranspiracin de un cultivo bien desarrollado y regado y la de referencia

ETo.

Los espaciamientos estrechos entre plantas, as como la mayor altura y rugosidad de la

superficie de una gran cantidad de cultivos agrcolas, producen como consecuencia

que esos cultivos presenten coeficientes Kc mayores a 1,0. En esos casos, el factor Kc

es con frecuencia de 5 a 10% mayor que el valor de referencia (donde Kc = 1,0),

pudiendo ser hasta 15-20% mayor para el caso de cultivos altos como el maz, el sorgo

o la caa de azcar.

EXPOSICIN N 02

Por otra parte, cultivos como la pia, los cuales pueden cerrar sus estomas durante el

da, poseen valores bajos del coeficiente del cultivo. Sin embargo, en la mayora de las

especies, los estomas se abren en respuesta al aumento de la radiacin solar. Adems

de la respuesta de los estomas a las condiciones ambientales, la posicin y nmero de

estomas y la resistencia de la cutcula a la transferencia de vapor de agua determinan

la prdida de agua del cultivo. Las especies que presentan estomas solamente en la

parte inferior de la hoja y/o que presentan gran resistencia en las hojas, presentarn

valores relativamente menores de Kc. Este es el caso de los ctricos y los frutales de

hojas caducas. El control a la transpiracin y el espaciamiento entre rboles, los cuales

cubren un 70% del suelo en el caso de rboles completamente desarrollados, puede

causar que el valor de Kc en los mismos sea menor a uno, si son cultivados en ausencia

de un cultivo que cubra el suelo.

Clima

Los valores de Kc son valores medios tpicos de Kc que se pueden esperar bajo

condiciones climticas estndar, las cuales son definidas como aquellas

correspondientes a climas sub-hmedos, con una humedad relativa mnima diaria

(HRmin) 45% y con velocidades del viento bajas a moderadas, con un promedio de 2

m s-1.

Las variaciones en la velocidad del viento afectan el valor de la resistencia

aerodinmica de los cultivos y por lo tanto los valores del coeficiente del cultivo,

especialmente en aquellos cultivos que posean una altura significativamente mayor a

la del cultivo hipottico del pasto. La diferencia entre la resistencia aerodinmica del

pasto de referencia y la de otros cultivos agrcolas es no slo especfica del tipo de

cultivo, sino que depende adems de las condiciones climticas y la altura del cultivo.

Debido a que las propiedades aerodinmicas son ms pronunciadas en la mayora de

los cultivos agrcolas, al compararse con el pasto de referencia, el cociente entre ETc y

ETo (sea Kc), aumenta en la mayora de los cultivos cuando la velocidad del viento

aumenta y cuando la humedad relativa disminuye. En condiciones de una mayor aridez

climtica y de una mayor velocidad del viento, los valores de Kc aumentan. Por otro

lado, en climas hmedos y en condiciones de velocidades del viento bajas, los valores

de Kc disminuyen.

EXPOSICIN N 02

EXPOSICIN N 02

El impacto relativo del clima sobre los valores de Kc para cultivos completamente

desarrollados se ilustra en la figura anterior. Los lmites superiores representan

condiciones de extrema aridez y de velocidad del viento fuerte, mientras los lmites

inferiores son vlidos para condiciones de alta humedad y vientos suaves. Los rangos

esperables en los valores de Kc, en respuesta a los cambios de las condiciones

climticas y meteorolgicas, son menores en el caso de los cultivos de poca altura,

siendo mayores en los cultivos ms altos.

Bajo condiciones de humedad alta y vientos suaves, el valor de Kc es menos

dependiente de las diferencias en los componentes aerodinmicos incluidos en ETc y

ETo, por lo que los valores de Kc para cultivos agrcolas con cobertura completa no

excedern a 1,0 por ms de un valor de 0,05. Esto es debido a que tanto los cultivos

agrcolas de cobertura completa como el cultivo de referencia del pasto absorben la

cantidad mxima posible de radiacin de onda corta, la cual es la fuente principal de

energa para el proceso de evaporacin en condiciones hmedas y de vientos suaves.

Evaporacin del suelo

Las diferencias en la evaporacin del suelo y la transpiracin del cultivo, que existen

entre los cultivos de campo y el cultivo de referencia, estn incorporados en el

coeficiente del cultivo. El valor del coeficiente Kc para cultivos que cubren

completamente el suelo refleja principalmente las diferencias en transpiracin, debido

a que la evaporacin que ocurre en el suelo es relativamente pequea. Despus de un

evento de lluvia o riego, el efecto de evaporacin es predominante cuando el cultivo es

pequeo y sombrea escasamente el suelo. En esas condiciones de poca cobertura, el

coeficiente Kc est determinado principalmente por la frecuencia con la cual se

humedece la superficie del suelo. Cuando el suelo se encuentra humedecido la

mayora del tiempo debido al riego o la lluvia, la evaporacin en el suelo ser

significativa y el valor de Kc puede exceder a la unidad. Por otro lado si la superficie del

suelo est seca, la evaporacin ser restringida, traducindose en un valor de Kc

pequeo, pudiendo incluso alcanzar valores tan bajos como 0,1.

EXPOSICIN N 02

Etapas del crecimiento del cultivo

A medida que el cultivo se desarrolla, tanto el rea del suelo cubierta por la

vegetacin como la altura del cultivo y el rea foliar variarn progresivamente.

Debido a las diferencias en evapotranspiracin que se presentan durante las

distintas etapas de desarrollo del cultivo, el valor de Kc correspondiente a un

cultivo determinado, tambin variar a lo largo del perodo de crecimiento del

mismo. Este perodo de crecimiento puede ser dividido en cuatro etapas: inicial, de

desarrollo del cultivo, de mediados de temporada y de final de temporada. En la

figura siguiente se ilustra la secuencia general y la proporcin de cada una de las

etapas de crecimiento mencionadas, correspondiente a diferentes tipos de

cultivos.

EXPOSICIN N 02

- Etapa inicial

La etapa inicial est comprendida entre la fecha de siembra y el momento que el

cultivo alcanza aproximadamente el 10% de cobertura del suelo. La longitud de la

etapa inicial depende en gran medida del tipo de cultivo, la variedad del mismo, la

fecha de siembra y del clima. El final de la etapa inicial ocurre cuando la vegetacin

verde cubre aproximadamente un 10% de la superficie del suelo. Para cultivos

permanentes, la fecha de siembra es reemplazada por el momento en que aparecen

las primeras hojas.

Durante el perodo inicial el rea foliar es pequea y la evapotranspiracin ocurre

principalmente como evaporacin en el suelo. Por lo tanto, el valor de Kc durante el

perodo inicial (Kc ini) es alto cuando el suelo se encuentra hmedo debido al riego o

lluvia, y es bajo cuando la superficie del suelo se encuentra seca. El tiempo que tardar

el suelo en secarse depender del intervalo de tiempo entre eventos que humedezcan

al suelo, del poder evaporante de la atmsfera (ETo) y de la magnitud del evento de

humedecimiento.

EXPOSICIN N 02

- Etapa de desarrollo del cultivo

La etapa de desarrollo del cultivo est comprendida desde el momento en que la

cobertura del suelo es de un 10% hasta el momento de alcanzar la cobertura efectiva

completa. Para una gran variedad de cultivos, el estado de cobertura completa ocurre

al inicio de la floracin. Para cultivos en hileras, donde en las hileras se presenta

comnmente el solape entre las hojas, tales como los frijoles, remolacha azucarera,

papas y el maz, la cobertura efectiva completa puede ser definida como el momento

cuando algunas hojas de las plantas en hileras adyacentes comienzan a solaparse, lo

que produce un sombreamiento casi completo del suelo, o cuando las plantas casi

alcanzan su tamao mximo, en el caso que no ocurra el solape entre las hojas.

- Etapa de mediados de temporada

La etapa de mediados de temporada comprende el perodo de tiempo entre la

cobertura completa hasta el comienzo de la madurez. El comienzo de la madurez est

indicado generalmente por el comienzo de la vejez, amarillamiento o senescencia de

las hojas, cada de las hojas, o la aparicin del color marrn en el fruto, hasta el grado

de reducir la evapotranspiracin del cultivo en relacin con la ETo de referencia. La

etapa de mediados de temporada representa la etapa ms larga para los cultivos

permanentes y para una gran variedad de cultivos anuales, siendo relativamente corta

para los cultivos hortcolas que son cosechados frescos para aprovechar su vegetacin

verde.

Durante la etapa de mediados de temporada, el coeficiente Kc alcanza su valor

mximo. El valor de Kc en esta etapa (Kc med) es relativamente constante para la

mayora de los cultivos y prcticas culturales. La diferencias entre el valor de Kc med

con respecto al valor de referencia 1, son debidas principalmente a las diferencias en

la altura del cultivo y la resistencia, entre la superficie del pasto de referencia y el

cultivo agrcola, adems de diferencias en las condiciones climticas.

EXPOSICIN N 02

- Etapa de finales de temporada

La etapa final o tarda de crecimiento comprende el perodo entre el comienzo de la

madurez hasta el momento de la cosecha o la completa senescencia. Se asume que el

clculo de los valores de Kc y ETc finaliza cuando el cultivo es cosechado, secado al

natural, alcanza la completa senescencia o experimenta la cada de las hojas. Para

algunos tipos de vegetacin perenne en climas libres de heladas, los cultivos pueden

desarrollarse durante todo el ao, por lo que podra tomarse la fecha de trmino de la

etapa final como la misma fecha de siembra.

El valor de Kc al finalizar la etapa final (Kc fin) refleja el efecto de las prcticas de cultivo

y el manejo del agua. Si el cultivo es regado frecuentemente hasta el momento de su

cosecha en fresco, el valor de Kc fin ser alto. Si se permite la senescencia y secado del

cultivo en el campo antes de la cosecha, el valor de Kc fin ser bajo. El estado de

senescencia es generalmente asociado a una conductancia menos eficiente de los

estomas debido a los efectos del envejecimiento, lo que causa una reduccin en el

valor de Kc. En la figura siguiente se ilustra la variacin del valor de Kc para diferentes

cultivos, bajo la influencia de factores meteorolgicos y de desarrollo del cultivo.

EXPOSICIN N 02

La publicacin de la serie de Riego y Drenaje de

la FAO No. 24 incluye duraciones generales para las cuatro etapas de crecimiento de

distintos cultivos, as como la duracin total de la temporada de crecimiento de cada

cultivo, para distintos tipos de clima y diferentes localidades. Esta informacin ha sido

ampliada con otras fuentes y se sintetiza en el cuadro siguiente.

En algunos casos, el momento de aparicin de la vegetacin as como el momento de

la cobertura completa pueden ser estimados usando regresiones basadas en la

acumulacin de grados de temperatura o a travs de modelos ms sofisticados de

crecimiento vegetal. Estos modelos debern ser verificados y validados para cada rea

o para la variedad especfica del cultivo, usando observaciones locales.

EXPOSICIN N 02

Duracin de las etapas de crecimiento del cultivo

para distintos periodos de siembra y regiones climticas (das)

Cultivo Inicial Desarrollo Mediados Final Total Fecha de siembra

Zanahoria 20 30 30 20 100 Enero

Papa 25 30 30 30 115 Mayo

Maz 30 50 60 40 180 Noviembre

Ajo 30 30 50 40 150 Octubre

Arroz 30 30 60 30 150 Abril

Sandia 20 30 30 30 110 Mayo

Tomate 30 40 40 25 135 Abril

Trigo 40 30 40 20 130 Febrero

Pepino 25 35 50 20 130 Noviembre

Berenjena 30 40 40 20 130 Enero

Camote 15 30 50 30 125 Febrero

Cebolla 15 25 70 40 150 Abril

Meln 30 45 35 10 120 Enero

Lentejas 20 30 60 40 150 Abril

Soya 15 15 40 15 85 Mayo

Lino 25 35 50 40 150 Abril

Girasol 25 35 45 25 130 Abril

Cebada 15 25 50 30 120 Noviembre

Lpulo 25 40 80 10 155 Abril

Sorgo 20 35 40 30 125 Marzo

CURVA DEL COEFICIENTE DE CULTIVO

Esta curva representa los cambios del coeficiente del cultivo a lo largo de la temporada

de crecimiento del cultivo. La forma de la curva representa los cambios en la

vegetacin y el grado de cobertura del suelo durante el desarrollo de la planta y la

maduracin, los cuales afectan el cociente entre ETc y ETo. A partir de esta curva se

puede derivar el valor del coeficiente Kc, y en consecuencia el valor de ETc, para

cualquier perodo de la temporada de crecimiento.

EXPOSICIN N 02

En la figura siguiente se presenta, en forma generalizada, la curva del coeficiente del

cultivo. Poco despus de la plantacin de cultivos anuales o poco despus de la

aparicin de las hojas nuevas en el caso de los cultivos perennes, el valor de Kc es

pequeo, con frecuencia menor a 0,4. El valor de Kc comienza a aumentar, a partir de

este valor inicial de Kc, al comenzar el desarrollo rpido de la planta y alcanza su valor

mximo, Kc med, al momento del desarrollo mximo, o cercano al mximo, de la planta.

Durante la etapa de final de temporada, a medida que las hojas comienzan a envejecer

y se produce la senescencia debido a procesos naturales o las prcticas culturales, el

valor de Kc comienza a disminuir hasta alcanzar un valor mnimo al final de la

temporada de crecimiento igual a Kc fin.

EXPOSICIN N 02

Determinar la cdula de cultivo, en un rea de riego, incluye las consideraciones siguientes: Especies y perodos de sus cultivos. reas de cobertura de estas especies. Nmero de campaas agrcolas al ao.

Para definir tericamente una cdula de cultivo, "adecuada", puede considerarse los criterios que a continuacin indican, sin embargo stos son relativos:

Criterios tcnicos para elegir cdula de cultivo:

o Clima y aptitud de los suelos. o Nivel de la demanda de agua de los cultivos. o Rentabilidad de los cultivos. o Comportamiento del mercado para la adquisicin de insumos y para la

venta de la produccin. o Tenencia de la tierra. o Vas de comunicacin. o Disponibilidad de servicios para la produccin y comercializacin.

Para elegir una cdula de cultivo con riego, deber antes que nada tener en cuenta la cdula actual, las opiniones de los campesinos y poder observar cdulas de cultivo de proyectos de riego prximos, para poder apreciar lmites de posibles cambios. En general es poco probable, que ocurra cambios radicales, sobre todo en lo referente a las especies. Un aspecto de fcil aceptacin por parte de los campesinos es adelantar pocas de siembra, de las mismas especies para obtener mejores precios.

4.2. CDULA DE CULTIVO

EXPOSICIN N 02

La cdula de cultivo, deber prepararse, en base a la lgica de explotacin de la finca familiar y no necesariamente a la aptitud de los suelos y otros factores. En este sentido deber analizarse tambin el sistema de distribucin de agua entre los usuarios. Por ejemplo, si una comunidad decide repartir el caudal disponible insuficiente para toda la comunidad, en parte proporcional entre todos sus componentes y que esta cantidad satisface el riego de solo una fraccin de la propiedad, deber averiguarse, cul ser la prioridad de riego, puede ser para hortalizas, pastos, papa, etc. En relacin a los otros cultivos tradicionales que no se regarn. En el riego, de comunidades campesinas, no es posible un optimizacin terica de la cdula de cultivo en base slo de parmetros hdricos (los cultivos que optimizan la disponibilidad de agua) o econmicos (la combinacin de cultivos ms rentables).

Ejemplo de Cdula de cultivo:

EXPOSICIN N 02

La precipitacin efectiva es aquella fraccin de la precipitacin total que es

aprovechada por las plantas. Depende de mltiples factores como pueden ser la

intensidad de la precipitacin o la aridez del clima, y tambin de otros como la

inclinacin del terreno, contenido en humedad del suelo o velocidad de infiltracin.

Como primera aproximacin, Brouwer y Heibloem, proponen las siguientes frmulas

para su aplicacin en reas con pendientes inferiores al 5 %. As en funcin de la

precipitacin cada durante el mes tenemos:

Como aproximaciones, se desarrollan las siguientes frmulas para su determinacin y

bajo condiciones estndar aplicados en la mayora de casos, en funcin de la

precipitacin media mensual registrada.

Servicio de recursos hdricos WaterPowerResourcesService (WPRS USA)

Servicios de conservacin de suelos SoilConservationService (SCS - USA)

Organizacin de las Naciones Unidas para la agricultura y alimentacin (FAO)

4.3. PRECIPITACIN EFECTIVA

EXPOSICIN N 02

Mtodo FAO:

Pe = 0.8 P - 25 Si: P > 75 mm/mes

Pe = 0.6 P - 10 Si: P < 75 mm/mes

Donde:

P = precipitacin mensual (mm/mes)

Pe = precipitacin efectiva (mm/mes)

En forma prctica se aplica:

Donde:

PP75%: Precipitacin al 75% de probalidad.

PM: Precipitacin media mensual.

SD: Desviacin estndar.

75%(1 )*

:

efectivapp C PP

Donde

C coeficientedeescorrenta

75% 0.6745PP PM SD

EXPOSICIN N 02

PROCEDIMIENTO PARA EL CLCULO DEL USO CONSUNTIVO (UC)

Para realizar el clculo, se multiplica el valor de evapotranspiracin del mes

considerado; por el coeficiente KC del cultivo (Tabla N03).

Se requiere conocer:

a) Ciclos vegetativos del Cultivo.

Tabla N 1 Ciclos Vegetativos del Cultivo

Cultivos Das MESES

1 2 3 4 5 6 7 8

Alfalfa 90( 3 meses)

30% 60% 100%

Algodn 210 ( 7 meses)

10% 25% 40% 55% 70% 85% 100%

Frijol 150 ( 5 meses)

20% 40% 60% 80% 100%

Maz 180 ( 6 meses)

20% 40% 55% 70% 85% 100%

b) Siembra (inicio periodo vegetativo)

Tabla N 2 Siembra

Inicio del periodo vegetativo

Alfalfa: Enero, Abril, Julio, Octubre (*)

Algodn: Noviembre

Frijol: Marzo, Agosto (**)

Maz: Marzo, Setiembre (**)

* 4 cosechas

** 2 cosechas

4.4. CALCULO DE LA DEMANDA PARA UN PROYECTO DE IRRIGACION

EXPOSICIN N 02

c) Determinacin del coeficiente KC de los cultivos para resolver la formula

Christiansen. ( VER Tabla II de Anexos)

Tabla N 3 Determinacin del coeficiente "Kc" de los cultivos

Meses

CULTIVOS

Alfalfa Algodn Frijol Maz

% Kc % Kc % Kc % Kc

Enero

Febrero

Marzo

Abril Mayo

Junio

Julio

Agosto

Septiembre

Octubre

Noviembre

Diciembre

d) Calculo del Uso Consuntivo de los cultivos: mm/mes y seleccin:

= =

Tabla N 4 Uso Consuntivo

MES Das ETP

mm/mes

Cultivos UC TOTAL

Alfalfa Algodn Frijol Maz mm/mes mm/da

Enero

Febrero

Marzo

Abril

Mayo

Junio

Julio

Agosto

Septiembre

Octubre

Noviembre

Diciembre

UC max = Donde se determina el:

EXPOSICIN N 02

PROCEDIMIENTO PARA CLCULO DE CAUDALES DE DISEO

Se requiere conocer:

Uso consuntivo de los cultivos: UC

Capacidad retentiva de agua o eficiencia del suelo (fs).

Perdida por infiltracin.

a) Demanda de agua (d: mm/da)

=

/

Tabla N 5 Demanda de Agua Normal

Tipo de Suelo

Fco Lo Fco FcoAo Ao

fs 1 1 0.9 0.75

dn (mm/da)

b) Dotacin de agua Neta (DNeta = m3/ha da)

= 10 3/

Donde dn: Demanda Normal de agua en mm/da.

Tabla N 6 Dotacin de Agua Neta

Dneta=dn(10) m3/Ha-Da

Tipo de Suelo

Fco Lo Fco FcoAo Ao

Dneta

EXPOSICIN N 02

c) Dotacin de agua Real (DReal = m3/ha da)

= 1

3/

Donde: = 0.85 0.80 = 0.68 = 68%

Ec : Eficiencia de conduccin y distribucin =85%

Ea : Eficiencia de aplicacin y manejo =80%

Tabla N 7 Dotacin de Agua Real

Tipo de Suelo

Fco Lo Fco FcoAo Ao

Dreal

d) Calculo de los caudales de diseo para los canales A, B Y C

Tabla N 8 Clculo de los caudales de diseo para los canales A,B,C

Canal Tipo de Suelo

Dreal m3/Ha/dia

Area Ha

Dotacin m3/da

Q (m3/seg)

A

Ao

Fco

FcoAo

B Fco Lo

FcoAo

C

Fco

FcoAo

Ao

Se obtiene:

= = = + + 3/

e) El caudal de la captacin es:

= 1.103/

* Ya que se est considerando 10 % de prdidas.

EXPOSICIN N 02

EJEMPLO DE APLICACIN DETERMINAR LA DEMANDA DE AGUA QUE DEBE DERIVARSE O CAPTARSE DEL CANAL

CUSQUEN

DATOS:

Estacin: Jayana

Altitud: 54 m.s.n.m

Latitud: 6 23 6.38

Cultivos: Alfalfa, maz, Algodn, Frijol

rea Valor numrico

a 75

b 60

c 50

d 50

e 70

f 60

EXPOSICIN N 02

CLCULO Y PRESENTACIN DE

RESULTADOS

A continuacin se presentarn los clculos realizados y los resultados obtenidos, con

informacin obtenida del Estacin Jayanca

1. INFORMACIN DE PARMETROS DE LA ESTACIN JAYANCA

2. CLCULO DE EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL (ETP) UTILIZANDO EL METODO DE CHRISTIANSEN

(DICHOS PASOS YA SE DESARROLLARON EN EL CAPITULO II)

3. CLCULO DEL USO CONSUNTIVO (UC)

a) Ciclos vegetativos del Cultivo.

Tabla N 1 Ciclos Vegetativos del Cultivo

Cultivos Das MESES

1 2 3 4 5 6 7 8

Alfalfa 90( 3 meses)

30% 60% 100%

Algodn 210 ( 7 meses)

10% 25% 40% 55% 70% 85% 100%

Frijol 150 ( 5 meses)

20% 40% 60% 80% 100%

Maz 180 ( 6 meses)

20% 40% 55% 70% 85% 100%

b) Siembra (inicio periodo vegetativo)

Tabla N 2 Siembra

Inicio del periodo vegetativo

Alfalfa: Enero, Abril, Julio, Octubre (*)

Algodn: Noviembre

Frijol: Marzo, Agosto (**)

Maz: Marzo, Setiembre (**)

* 4 cosechas

** 2 cosechas

EXPOSICIN N 02

c) Determinacin del coeficiente KC de los cultivos para resolver la formula

Christiansen.

Tabla N 3 Determinacindel coeficiente "Kc" de los cultivos

Meses

CULTIVOS

Alfalfa Algodn Frijol Maz

% Kc % Kc % Kc % Kc

Enero 30 0.5 40 0.75

85 0.675

Febrero 60 0.6 55 0.9

100 0.5

Marzo 100 0.3 70 0.85 20 0.4 20 0.5

Abril 30 0.5 85 0.65 40 0.85 40 0.8

Mayo 60 0.6 100 0.35 60 0.9 55 0.9

Junio 100 0.3

80 0.6 70 0.85

Julio 30 0.5

100 0.2 85 0.675

Agosto 60 0.6

20 0.4 100 0.5

Septiembre 100 0.3

40 0.85 20 0.5

Octubre 30 0.5

60 0.9 40 0.8

Noviembre 60 0.6 10 0.2 80 0.6 55 0.9

Diciembre 100 0.3 25 0.475 100 0.2 70 0.85

d) Calculo del Uso Consuntivo de los cultivos: mm/mes y seleccin:

= =

Tabla N 4 Uso Consuntivo: UC=Kc*ETP

MES Das ETP

mm/mes

Cultivos UC TOTAL

Alfalfa Algodn Frijol Maz mm/mes mm/da

Enero 31 146.171 73.09 109.63 0.00 98.67 281.38 9.08

Febrero 28 146.606 87.96 131.94 0.00 73.30 293.21 10.47

Marzo 31 142.004 42.60 120.70 56.80 71.00 291.11 9.39

Abril 30 134.043 67.02 87.13 113.94 107.23 375.32 12.51

Mayo 31 119.859 71.92 41.95 107.87 107.87 329.61 10.63

Junio 30 89.881 26.96 0.00 53.93 76.40 157.29 5.24

Julio 31 97.796 48.90 0.00 19.56 66.01 134.47 4.34

Agosto 31 113.317 67.99 0.00 45.33 56.66 169.98 5.48

Septiembre 30 130.546 39.16 0.00 110.96 65.27 215.40 7.18

Octubre 31 148.147 74.07 0.00 133.33 118.52 325.92 10.51

Noviembre 30 142.793 85.68 28.56 85.68 128.51 328.42 10.95

Diciembre 31 158.160 47.45 75.13 31.63 134.44 288.64 9.31

UC max = 12.51

Donde se determina el:

EXPOSICIN N 02

4. CLCULO DE CAUDALES DE DISEO

a) Demanda de agua (dn: mm/da)

=

/

Tabla N 5 Demanda de Agua Normal

Dn=Ucmx/Fs

Tipo de

Suelo Fco Lo Fco FcoAo Ao

fs 1 1 0.9 0.75

dn

(mm/da) 12.51 12.51 13.90 16.68

b) Dotacin de agua Neta (DNeta = m3/ha da)

= 10 3/

Donde dn: Demanda Normal de agua en mm/da.

Tabla N 6 Dotacin de Agua Neta

Dneta=dn(10) m3/Ha-Da

Tipo de


Dneta 125.11 125.11 139.01 166.81

c) Dotacin de agua Real (DReal = m3/ha da)

= 1

3/

Donde: = 0.85 0.80 = 0.68 = 68%

Ec : Eficiencia de conduccin y distribucin=85%

Ea : Eficiencia de aplicacin y manejo=80%

Ero=Ec*Ea

Ec 0.85

Ea 0.8

Ero 0.68

EXPOSICIN N 02

Tabla N 7 Dotacin de Agua Real

Dreal=Dneta*(1/Ero) m3/Ha-Da Tipo de


Dreal 183.98 183.98 204.42 245.31

d) Calculo de los caudales de diseo para los canales A, B Y C

Tabla N 8 Clculo de los caudales de diseo para los canales

A,B,C

Canal Tipo de

Suelo

Dreal

m3/Ha/dia

Area

Ha

Dotacin

m3/da

Q

(m3/seg)

A

Ao 245.31 75 18398.09

0.46 Fco 183.98 60 11038.86

FcoAo 204.42 50 10221.16

B Fco Lo 183.98 80 14718.48

0.48 FcoAo 204.42 130 26575.03

C

Fco 183.98 50 9199.05

0.44 FcoAo 204.42 70 14309.63

Ao 245.31 60 14718.48

Se obtiene:

Tabla N 9 Caudal

Total

Canal Q

(m3/seg)

A 0.46

B 0.48

C 0.44

Total 1.38

= = = + + 3

= 1.38

3

EXPOSICIN N 02

e) El caudal de la captacin es:

Tabla N 10 Caudal de Captacin

Qt (m3/s) 1.38 * considerando 10% de perdidas

Qcaptacin (m3/s) 1.52 Qcaptacin = 1.10* Qt

5. GRAFICO DE CANALES Y PUNTO DE CAPTACION

ANEXOS:

EXPOSICIN N 02

TABLA NII : COEFICIENTES DE USO CONSUNTIVO DE LOS CULTIVOS EN PORCENTAJE DE

CRECIMIENTO ESTACIONARIO - PROCEDIMIENTO CHRISTIANSEN (UTAH)

CULTIVOS

PORCENTAJE ESTACIONAL DE CRECIMIENTO DEL

CULTIVO

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

FRIJOL 0.20 0.30 0.40 0.65 0.85 0.90 0.90 0.80 0.60 0.35 0.20

MAIZ 0.20 0.30 0.50 0.65 0.80 0.90 0.90 0.85 0.75 0.60 0.50

ALGODN 0.10 0.20 0.40 0.55 0.75 0.90 0.90 0.85 0.75 0.55 0.35

SORGO G. 0.20 0.35 0.55 0.75 0.85 0.90 0.85 0.70 0.60 0.35 0.15

GRANO PRIM. 0.15 0.20 0.25 0.30 0.40 0.55 0.75 0.85 0.90 0.90 0.30

GRANO INV. 0.15 0.25 0.35 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 0.90 0.30

CUCURBITACEAS 0.35 0.35 0.45 0.50 0.60 0.65 0.65 0.60 0.60 0.55 0.55

PECANO 0.35 0.45 0.55 0.75 0.75 0.65 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30

MANI 0.15 0.25 0.35 0.45 0.55 0.60 0.65 0.65 0.60 0.45 0.30

PAPA 0.20 0.35 0.40 0.65 0.80 0.90 0.95 0.95 0.95 0.90 0.90

ARROZ 0.80 0.95 1.05 1.15 1.20 1.30 1.30 1.20 1.10 0.90 0.50

SOYA 0.15 0.20 0.25 0.30 0.45 0.55 0.70 0.80 0.70 0.60 0.50

VEG. PEQ. 0.25 0.30 0.45 0.55 0.60 0.65 0.65 0.60 0.55 0.45 0.30

REMOL. AZUC 0.25 0.45 0.60 0.70 0.80 0.85 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90

TOMATE 0.20 0.25 0.40 0.60 0.70 0.75 0.75 0.65 0.55 0.30 0.20

VEGETALES DE RAIZ

PIVOTANTES 0.10 0.20 0.40 0.50 0.60 0.60 0.60 0.55 0.45 0.35 0.30

FUENTE: MANUAL PARA OPERACIONES DE RIEGO. DGA - IICA - MAA - LIMA PER

EXPOSICIN N 02

LA EFICIENCIA DEL RIEGO (IE): Cuantifica el agua de riego de uso benfico y no

benfico; es la relacin o porcentaje entre el volumen de agua efectivamente utilizado por las

plantas y el volumen de agua retirado en la bocatoma. Del volumen de agua retirado en la

bocatoma de un sistema de riego, una parte importante no es utilizada por las plantas.

Las "perdidas" pueden ser:

Prdidas en los canales y tuberas del sistema de distribucin, antes de llegar

propiamente a la parcela donde estn los cultivos a ser regados. Este primer tipo de

prdidas puede ser denominado de prdidas en la distribucin del agua, y se pueden

deber a prdidas por:

Infiltracin profunda en los canales no revestidos;

Evapotranspiracin de la maleza en los bordes del canal;

Fugas en los canales revestidos o en las tuberas;

Evaporacin desde los canales;

Operacin errada de las compuertas que ocasiona que una parte del agua fluya

directamente a los drenes.

Prdidas de agua en el interior de la parcela. Estas prdidas son inherentes a las tcnicas

de riego utilizada, y, en segundo lugar dependen de:

EFICIENCIA DEL RIEGO

-CRIDDLE Y CHRISTIANSEN - HERGREAVES

EXPOSICIN N 02

Las caractersticas del suelo;

La dimensin de la parcela;

La declividad longitudinal de la parcela;

Lmina de agua suministrada en cada riego.

El volumen terico de agua a ser suministrada al terreno es el necesario para mojar una capa

uniforme del terreno, de un espesor equivalente a la profundidad media de las races, en esa

fase del crecimiento de las plantas.

SAGACIDAD DEL RIEGO (IS): cuantifica la prudencia de uso de agua de riego (Salomon,

1993)

I. LA EFICIENCIA DE CONDUCCIN.

EXPOSICIN N 02

La eficiencia de riego es una relacin porcentual que

vincula la parte del agua que llega efectivamente a las plantas del total del agua entregada. Se

la puede dividir en:

eficiencia de conduccin, que representa la eficiencia del agua transportada por el canal

y

eficiencia de aplicacin, que representa la eficiencia del agua aplicada en la parcela,

Los canales construidos sobre terreno natural y no impermeabilizados suelen ser aquellos que

tienen eficiencias de conduccin ms bajas. Este sistema constructivo, tiene que sortear dos

inconvenientes: la erosin y las prdidas. El agua que se pierde enel trayecto, la que no llega

su destino, define la prdida por conduccin, puesto que sta relaciona la prdida con la

dotacin de un canal. Los motivos por los que el agua ingresada no llegue a destino se

pueden discriminar en: prdidas administrativas y prdidas por infiltracin.

Las prdidas administrativas, en ciertos casos, son de mayor significancia que las

producidas por la infiltracin a travs de rea mojada de un canal. Pueden tener

distintos motivos, como derivaciones defectuosas, prdidas en compuertas,

asignaciones incorrectas producidas por deficiencias en los registros de usuarios,

tiempos y dotaciones mal calculados, incorrecta calibracin de elementos de

medicin, embanque o mal funcionamiento de aforadores, hojas partidoras

parcialmente obstruidas o mal diseadas, errores de operacin de los repartidores,

etc.

Las prdidas por infiltracin en los cauces, dependen de su longitud, del tipo de

suelos donde se encuentran trazados o la permeabilidad del lecho y de su estado

de mantenimiento. Y se define como infiltracin al movimiento del agua a travs

de la superficie del suelo, y hacia adentro del mismo, producido por la accin de

fuerzas gravitacionales y capilares. Cuando un canal lleva mucho tiempo

transportando agua y el suelo por el que est trazado se satura, las fuerzas

capilares pierden importancia paulatinamente hasta llegar un momento en el que

el movimiento del agua se produce slo por la accin de la gravedad y la velocidad

de infiltracin se hace constante. (Aparicio, 1992). Esta velocidad de infiltracin se

define como infiltracin bsica. La textura del suelo, las porciones de partculas

finas, la compactacin, y la estructura son los factores que afectan las fuerzas

gravitacionales.

El setenta por ciento del agua dulce en todo el mundo se usa para el riego citado. Esta cifra es

tres veces la cantidad utilizada para la industria y diez veces la destinada los usos domstico y

urbano.

EXPOSICIN N 02

MEDICIN DE LA EFICIENCIA DE

CONDUCCIN

Tal como se menciona en distintos trabajos, las prdidas por infiltracin pueden medirse

directamente o estimarse en base a procedimientos analticos y empricos. Estas prdidas se

expresan comnmente como:

Caudal infiltrado por unidad de longitud , en m3/s/km

Volumen por unidad de superficie de rea mojada del canal y por unidad de tiempo; en

m3/m2/da.

Caudal infiltrado con relacin al caudal que conduce el canal por unidad de longitud,

en tanto por ciento por km.

Desde el punto de vista de las condiciones hidrodinmicas del flujo de filtracin, cabe

distinguir entre infiltracin libre e infiltracin sujeta. La infiltracin libre ocurre cuando el

acufero fretico y su capa capilar, se encuentra a profundidad tal que no ejerce influencia

sobre la infiltracin desde el canal. La infiltracin sujeta se produce cuando el nivel fretico es

somero, tiene una marcada influencia sobre la infiltracin, que se produce segn el gradiente

creado entre el agua en el canal y el agua en la fretica.

Mtodos de medicin de prdidas por infiltracin:

Para medicin de las prdidas por infiltracin existen mtodos directos y mtodos analticos y

empricos.

a. Mtodos directos:

i. Mtodo del estanque o endicamiento:

Consiste en aislar un sector del canal lleno de agua y medir las prdidas registradas en funcin

del tiempo. Las prdidas se expresan en m3/m2/da. Las mediciones por el mtodo del

estanque, se pueden llevar a cabo durante el perodo de corta del canal, inmediatamente

despus del cese del flujo normal, mientras que el permetro del canal est todava saturado.

Se debe aislar un sector del canal de por lo menos 300 m, por medio de diques temporales;

conviene sellar los extremos con una lmina de plstico. Se observa el nivel del agua estancada

en la seccin a intervalos regulares, generalmente durante varios das y se observa la velocidad

de cada de nivel de agua despus del llenado inicial. Se debe tener en cuenta la evaporacin

diaria. Si bajara mucho el nivel, conviene rellenar para mantener una profundidad semejante a

la del funcionamiento normal del canal (como en un infiltrmetro de doble anillo), Al realizar

las determinaciones de esta manera, midiendo cada intervalos, es decir haciendo un

considerable nmero de repeticiones, se reduce la incertidumbre del resultado medio.

EXPOSICIN N 02

Para los clculos, los autores proponen la frmula sugerida por Kraatz (Kraatz, 1977, citado por

Alam y Bhutta, 2004)

Donde:

3 2 24 ,

,

1 (),

2 24 (),

()

().

Las principales limitaciones que mencionan los autores son: no puede ser utilizado mientras

que los canales estn funcionando y no se corresponde con las velocidades y cargas de

sedimentos de las condiciones de funcionamiento. Por otra parte es aplicable en pequeos

canales, que pueden no tener servicio permanente. No es aplicable a todas las condiciones,

requiere de la ejecucin de diques, y es un mtodo intrusivo, otra desventaja es que el

material en suspensin se puede depositar en el permetro mojado, alterando las condiciones

naturales de infiltracin.

Las pendientes de los suelos, an las zonas ms llanas tienen pendientes entre 0,1 y 0,2 % lo

que significa desniveles, en las longitudes recomendadas por el mtodo de 30 a 60 cm, con lo

que se altera notoriamente los permetros mojados en relacin con el funcionamiento normal

del canal.

ii. Mtodo de la diferencia de caudales o de entradas y salidas

Consiste en el aforo entre dos secciones de un tramo de canal. Cuando se hace en varias

porciones de canal tambin se lo denomina de entradas y salidas. Las pruebas se realizan en

las condiciones de funcionamiento y para el caudal de operacin del canal. Las prdidas

pueden expresarse en las tres formas enunciadas. Como inconvenientes se mencionan las

variaciones de caudales del sistema, lo que obliga a que los aforos se realicen con cierta

demora en el tiempo; se requieren tramos de canal lo suficientemente largos; se requiere de

ms tiempo y mano de obra.

EXPOSICIN N 02

Canal Flores: seccin ptima para la

medicin.

Canal Tulumaya: evaluando una seccin

para medir

Histricamente, la determinacin de prdidas por infiltracin en canales usando el mtodo de

entradas y salidas ha sido una tarea muy compleja. La determinacin de prdidas requiere de

mucho tiempo, a la vez que la minuciosidad es fundamental para obtener resultados precisos

(Kinzli, K. et al, 2010). Es muy importante tanto la eleccin del lugar de la medicin para

asegurar la regularidad de los filetes lquidos, como la determinacin del rea transversal del

cauce, pues ambas suelen constituirse en fuentes de error, y no siempre se dispone de una

seccin uniforme que permita una buena medicin del rea. Las mltiples salidas complican la

medicin, tal como se observa en la Rama Gil en la figura.

Rama Gil en Carbometal. Mltiples salidas

Algunos autores consideran el mtodo de encharcamiento o endicamiento es ms preciso que

el de entradas y salidas (Alam y Bhutta, 2004). Esa observacin puede ser vlida en ciertos

canales de Pakistn, donde los autores mencionan que es frecuente la variacin del caudal en

el canal, lo que impide la precisin en determinaciones por el mtodo de entradas y salidas.

Con el mtodo de entradas y salidas se puede precisar actualmente sus resultados, al

disponerse en el mercado de equipos ADCP (AccousticDopplerCurrentProfilers), que integran

velocidad en el rea y seccin de aforo, lo que le da a la medicin una gran precisin (Kinzli, K.

et al, 2010).

EXPOSICIN N 02

ADCP Integrando velocidad y rea Detalle de ADCP

iii. Mtodo del permemetro

Se hacen determinaciones puntuales de conductividad hidrulica en suelo saturado en

diferentes tramos del canal con aparatos diseados al efecto, en las condiciones normales de

funcionamiento del canal. Se menciona que es de fcil operacin. Su inconveniente es que se

requieren muchas repeticiones para establecer una representatividad adecuada. Su mayor

utilidad es que permite la medicin de conductividad hidrulica entre diferentes tramos, a

efectos de tomar decisiones respecto de obras para evitar prdidas (Grassi, 2001). Este autor

no da mayores precisiones, pero por lo consultado en la bibliografa, se aplica en Espaa. Su

desarrollo se basa en que la conductividad hidrulica en suelo saturado es una propiedad clave

en la descripcin de los procesos de infiltracin y redistribucin de agua en el suelo. El valor de

la conductividad hidrulica depende en su mayor medida de la estructura del suelo (Garca

Sinova et al, 2001).

b. Mtodos analticos y empricos

i. Modelos empricos

Con valores conocidos y medidos de prdidas por infiltracin, para diferentes condiciones de

medio fsico, se pueden establecer ecuaciones empricas y grficos. Estos mtodos permiten

realizar estimaciones que se pueden emplear con fines de planificacin, para situaciones

similares en las que se han hecho las determinaciones. Sin embargo, a los efectos de la

operacin resulta conveniente medir las prdidas. Para la provincia de Isfahan, en Irn, se han

desarrollado modelos empricos para indicar la relacin entre la Ec. y la textura de los suelos, la

capacidad del canal, la cobertura vegetal en canales de tierra. Estos modelos pueden ser

eficaces segn el autor para diferentes condiciones de las variables mencionadas.

EXPOSICIN N 02

Por el contrario, para la realidad mendocina es ms razonable sostener lo expresado por Grassi

(2001) que expresa que las formulas empricas y analticas en la realidad no son de mayor

ayuda desde el punto de vista de la operacin, pues en este caso se requiere de mayor

precisin y es por lo tanto ms lgico medir las prdidas. En zonas de suelos homogneos

puede ser de utilidad la aplicacin de modelos empricos para la estimacin de la ecuacin.

ii. Imgenes infrarrojas

Kinzli (2010) menciona trabajos realizados con imgenes infrarrojas. Se supone que las zonas

con altas filtraciones tienen mayor cobertura vegetal que las de menor infiltracin. (Engelbert

et al., 1997). El principal inconveniente de este mtodo es que no se cuantifica realmente la

infiltracin y no se puede utilizar donde existe suficiente agua subterrnea para el crecimiento

vegetal. En general, este mtodo puede ser til para identificar reas donde el revestimiento

del canal podra ser ventajoso.

iii. Medicin por resistividad elctrica:

Resistencia elctrica es otro mtodo que puede utilizarse para determinar las tasas de

infiltracin, basado en el principio de que las reas de alta filtracin muestran un aumento de

resistividad elctrica.

Los procedimientos fueron desarrollados y probados para las prdidas por filtracin en los

canales no revestidos (Hotchkisss et al., 2001). El procedimiento es adecuado para secciones

de canales trapezoidales sustentados por arcilla con una capa de material permeable en

profundidad. Estas condiciones prevalecen en gran parte de Central Nebraska PublicPower and

IrrigationDistrict. El procedimiento utiliza de resistividad elctrica (RE) Las mediciones se

realizan mientras que los canales estn en servicio, en la capa de arcilla subyacente. Se

correlacionan datos de ER con la profundidad del canal y luego con la tasa de filtracin

(medida realmente). La precisin es aproximadamente 20% Lo interesante del mtodo,segn

el autor, es que este mtodo puede determinar con precisin las zonas de mayor infiltracin,

que el uso de medidores de flujos, y permite reducir las longitudes a revestir. Produce

informacin valiosa para la toma de decisiones respecto a la conservacin del agua y la gestin

de las aguas subterrneas y dnde invertir los recursos, siempre limitados. Este mtodo

requiere el desarrollo de un ajuste local de la medicin real de infiltracin, por lo que se limita

su utilidad general. (Kinzli, K. et al, 2010).

EXPOSICIN N 02

II. LA EFICIENCIA PARCELARIA O EFICIENCIA DE

APLICACIN.

Permite reducir los volmenes de agua aplicados sin menoscabo del rendimiento de los

cultivos. Tal es el caso del riego intermitente con sifones. Mediante este sistema en parcelas

demostrativas, se han obtenido ahorros de entre 30 y 40% en los volmenes de agua aplicados

en comparacin con los mtodos tradicionales, gracias a que disminuyen los tiempos de riego.

EXPOSICIN N 02

EFICIENCIA PARCELARIA O EFICIENCIA DE APLICACIN

Donde:

,

,

EXPOSICIN N 02

EJEMPLO:

OBJETIVOS: Analizar las definiciones tradicionales de eficiencia de riego y compararlas con

losltimos avances que introducen conceptos de usos beneficiosos y no beneficiosos,racionales

y no racionales del agua en la agricultura.

EXPOSICIN N 02

MATERIALES Y MTODOS: partiendo de estudios

locales (muestreos estadsticamenterepresentativos) se recalcularon los valores de los

parmetros de desempeo del uso del agua. Se analizaron los siguientes indicadores:

1 Eficiencia de aplicacin a nivel de parcelario (EAPAE): obtenida ponderando el valor de

laEAP de cada mtodo de riego por la superficie regada por cada uno de ellos (INDEC,2002).

2 Eficiencia de aplicacin potencial (EAPPPAE): obtenida mejorando la operacin de

losmtodos de riego y asegurando el balance salino en la rizsfera.

3 Eficiencia de riego parcelaria (IE): cociente entre el agua de riego usada

beneficiosamente(requerimiento de lixiviacin, agua para la preparacin del suelo, reusada y

cosechadacon el cultivo) y el volumen de agua aplicada.

4 ndice de sagacidad del riego parcelario (IS): propone adicionar al volumen

usadobeneficiosamente, otros utilizados racionalmente (mantenimiento de la humedad

delsuelo en transplante, defensa contra heladas, etc.) Se asign un incremento del 2,5 %.

EXPOSICIN N 02

EXPOSICIN N 02

DEFINICIN Y OBJETIVOS DEL RIEGO.

En trminos generales, ste consiste en la aplicacin artificial del agua al terreno para

que las plantas (cultivos) puedan satisfacer la demanda de humedad necesaria para su

desarrollo.

Los objetivos del riego son:

1. Proporcionar la humedad necesaria para que los cultivos se desarrollen.

2. Proporcionar nutrientes en disolucin.

3. Asegurar las cosechas contra sequas de corta duracin.

4. Refrigerar el suelo y la atmsfera para mejorar el medio ambiente de la planta.

5. Disolver las sales contenidas en el suelo.

6. Reducir el contenido de sales de un suelo existiendo un adecuado drenaje.

Cuando se habla del riego en general, se dice que el problema principal por plantearse

es el Cunto, Cundo y Cmo regar.

El Cunto plantea el problema de la cantidad de agua que hay que aplicar a un suelo

en el que se va establecer o se tiene establecido algn cultivo.

El Cundo plantea el problema de la oportunidad con que se debe aplicar esa cantidad

de agua.

El Cmo plantea el problema de la forma en que esa cantidad de agua deba aplicarse

al suelo en la oportunidad que defini el Cundo.

Todo esto con el fin de hacer un aprovechamiento integral del agua para que sea

aplicada en oportunidad y con la mayor eficiencia posible, obteniendo el mximo de

los rendimientos en la produccin.


EXPOSICIN N 02

SISTEMAS DE RIEGO.

El sistema de riego, es el conjunto de instalaciones tcnicas que garantizan la organizacin y

realizacin del mejoramiento de tierras mediante el riego.

Partes que integran los sistemas:

Fuente de regado (ro, presa, pozos...)

Toma de agua de cabecera.

El canal principal o tubera.

Los canales distribuidores o tuberas (primario, secundario, terciario...).

Red de drenaje destinada a evacuar excedentes de agua y de sales, as como de niveles

freticos excedentes.

Las obras hidrotcnicas del sistema de riego (compuertas, vlvulas, medidores,

aliviadores...).

Las instalaciones adecuadas para garantizar el riego durante todo el ciclo.

EXPOSICIN N 02

Los tipos riego pueden ser considerados como la forma en que el riego es aplicado al suelo para el desarrollo de los cultivos. Estos pueden ser:

Riego superficial o gravedad.

Riego subterrneo.

Riego tecnificado.

Riego por aspersin

Riego por goteo

SELECCIN DE SISTEMAS DE RIEGO.

Con el fin de seleccionar el uso de uno u otro mtodo de riego, los factores de seleccin pueden ser diversos y algunas veces complejos, no por el aspecto tcnico, sino ms bien como resultado de la mezcla del aspecto social y econmico. Para sintetizar podemos mencionar que existen en la seleccin del mtodo de riego, entre otros, los siguientes aspectos:

Sociales (el agricultor puede desconocer las ventajas de ellos o se aferra a uno slo portradicin)

Econmicos (algunas veces en funcin de crditos y/o de la relacin beneficio - costo)

Topogrficos (en el caso de uso de riego presurizado generalmente no hay limitacin por pendiente)

Agrolgicos (caractersticas generales del suelo)

Agronmicos (tipo de cultivo) En trminos generales el principal factor para seleccionar un sistema de riego se efecta sobre la base del anlisis de las condiciones naturales y econmicas.

5.2. TIPOS DE RIEGO

EXPOSICIN N 02

PROYECTOS DE RIEGO.

Antes de abordar los sistemas de riego y su diseo es conveniente sealar, que el especialista

en riego debe tener conocimiento de algunas prcticas previas al riego y de la interpretacin

de cada una de ellas, para poder elaborar diseos de sistemas de riego superficiales y/o

presurizados con eficiencia, stas prcticas son entre otras:

Determinacin del contenido de humedad en el suelo Determinacin de la Infiltracin Determinacin de las curvas de avance y recesin Determinacin de gastos no erosivos Determinacin de tiempos de riego Calibracin de sifones. Etctera.

EFICIENCIA DE RIEGO.

Se debe regar en forma eficiente los diferentes terrenos o cultivos que tiene el agricultor, aprovechando la mayor cantidad de agua posible. Por ejemplo, al regar con riego superficial generalmente se usa mucha agua, que es difcil controlar y gran parte va a caer a los desages, comparado con el riego por aspersin, donde normalmente toda el agua que se aplica la absorbe el suelo, logrndose una gran eficiencia.

El agua que se aplica al suelo, puede seguir los siguientes caminos:

Infiltrarse en el suelo, mojando hasta la zona de las races del cultivo; sta es el agua til para las plantas y se debe tratar que la mayor parte del agua llegue hasta esta zona.

Infiltrarse en el suelo penetrando a mayor profundidad que las races, esta agua no la aprovechan las plantas. A este tipo de prdidas se le llama percolacin profunda.

Escurrir por la superficie ms all del sector a regar, esta agua generalmente cae en los desages o inunda caminos, es una prdida que se llama escurrimiento superficial.

La eficiencia de riego es la cantidad de agua til para el cultivo que queda en el suelo despus de un riego, en relacin al total del agua que se aplic. Generalmente se mide en porcentaje o litros de agua til en el suelo por cada 100 litros aplicados. La eficiencia la determina en gran medida el mtodo de riego utilizado cuyos valores se presentan en el Cuadro siguiente:

Eficiencia o cantidad de agua til para las plantas que queda en el suelo segn el mtodo de riego.

Mtodo de riego Agua til para el cultivo Litros por cada 100 litros aplicados

Riego tendido

Riego por surco Riego por melgas Riego por aspersin Riego por goteo

20 a 30 40 a 70 50 a 60 65 a 80 90 a 95

EXPOSICIN N 02

5.2.1. RIEGO SUPERFICIAL

El agua se distribuye por la superficie del campo por gravedad, esto es, a travs de surcos, melgas, cuadros, terrazas, etc.

SISTEMAS DE RIEGO SUPERFICIAL

Estos sistemas conducen el agua por canales abiertos, esto es, sin presin.

El agua se aplica directamente a la superficie del suelo, ya sea por inundacin total

controlada por bordos o a travs de surcos donde la inundacin es parcial.

En general se usa el riego por inundacin en el caso de cultivos que cubren el terreno de un

modo continuo, y el riego por surcos cuando se trata de cultivos sembrados en lneas.

En los mtodos de riego por inundacin completa, el agua se aplica a la superficie y se regula

por medio de bordos y regaderas. Bajo este mtodo se distinguen diferentes tipos de riego

conocidos como:

Riego por inundacin de cuadros.

Riego por fajas o melgas a igual nivel.

EXPOSICIN N 02

RIEGO POR INUNDACIN DE CUADROS

Este mtodo es esencialmente un mtodo de riego en melgas que son generalmente muy pequeas (desde 6 m2). Se forman cuadriculando pequeas superficies limitadas por bordos.

El agua se conduce por regaderas en general por cada dos hileras de cuadros, aunque tambin se llega a conducir de cuadro a cuadro hasta terminar una hilera completa.

Son recomendables para suelos de baja permeabilidad y/o en terrenos con micro relieve mucho muy irregular. Tambin son utilizados en frutales y en el arroz cuando existen caudales grandes. Para otros cultivos no es recomendado por el gran gasto de agua que manejan.

Adaptacin y diseo:

Suelos: Todo tipo de suelos principalmente de baja permeabilidad.

Pendiente: Irregular en terrenos faltos de toda nivelacin.

Dimensiones: De 2 x 2 m generalmente.

Altura de bordos: 20 cm (8 pul)

Tirante mximo: 15 cm (6 pul)

Gasto: Variables desde 10 lps hasta 300 lps.

Cultivos: Todos los que cubren el terreno como trigo, cebada, avena, alpiste, pastos, crtamo, alfalfa, frutales, arroz y para almcigos.

Limitaciones:

1.- El llenado individual de cada cuadro obliga a extremar la vigilancia para poder hacer un riego uniforme.

2.- La mano de obra requerida es considerable por la formacin de bordos.

3.- Dificulta en extremo el uso de maquinaria agrcola para los cultivos.

4.- Solo se recomienda en terrenos muy accidentados y previa preparacin de rastreo.

EXPOSICIN N 02

MTODO DE RIEGO POR MELGAS

Velocidad de infiltracin y textura del suelo

Gasto por melga (lps)

Anchura (m) Longitud mxima (m)

Muy alta (mayor de 4.0 cm/hr). Textura gruesa (arena)

70 3 - 6 50 - 100

Alta (2.0 - 4.0 cm/hr). Textura gruesa (franco arenoso)

40 - 70 6 - 10 100 - 130

Moderada (1.5 - 2.0 cm/hr). Textura media (migajn limoso)

28 - 56 6 - 15 130 - 200

Baja (0.8 - 1.5 cm/hr). Textura fina (franco arcilloso).

14 - 30 6 - 20 200 - 300

Muy baja (menos de 0.8 cm/hr). Textura muy fina (arcilla).

14 - 30 6 - 20 200 - 600

Estas especificaciones son para pendientes hasta de 4.0 m por kilmetro, las anchuras mnimas estarn de acuerdo con la maquinaria utilizada y pendiente longitudinal.

La pendiente longitudinal recomendable para melgas en general es:

Ideal 0.25 %

Mnima aceptable 0.15 %

Mxima (alfalfa) 1.5 %

Eficiencias recomendadas para el diseo de riego por melgas.

Pendiente

(%)

Infiltracin bsica (cm/hr)

Menor a 0.76 0.76 - 1.27 1.52 - 5.08 5.08 - 10.16

0.00 - 0.05 75 75 70 60

0.05 - 0.50 70 70 75 70

0.50 - 1.00 65 70 70 70

1.00 - 2.00 60 65 70 75

2.00 - 4.00 55 60 65 60

4.00 - 6.00 50 55 60 55

EXPOSICIN N 02

MTODO

El segundo mtodo de diseo del sistema de riego que veremos, consiste en elegir:

1. Dimensiones 2. Caudal 3. Tiempo de riego 4. Nmero de melgas que se pueden regar simultneamente

1. Dimensiones

+ Se define el ancho de melgas.

Tericamente la pendiente entre bordos debe ser del 0% para que el agua avance frontalmente y uniforme.

Ma = Ancho de melga (m)

S = Pendiente transversal (%).

Slo para 0.2 < S < 0.5 % Mnimo recomendable: Ma = 4 m.

En terrenos con muy buena nivelacin: ejemplo nivelacin con lser, con textura media, puede haber un Ma de hasta 30 m.

Ma: debe estar en funcin del ancho del implemento (arado) Ma: debe ser mltiplo del ancho del implemento.

2. Caudal unitario

Es un gasto aplicado a un metro de ancho por cien metros de largo. Es importante determinarlo, porqu est en funcin de la infiltracin (que depende de la textura), pendiente y de la lmina neta.

3. Clculo del caudal mximo permisible y la longitud de la melga.

Para evitar la erosin del suelo por arrastre excesivo de partculas durante el riego. Se estima mediante una frmula emprica (por lo que, para su aplicacin no es lo nico que existe, pero es aplicable).

EXPOSICIN N 02

Donde:

Q/Mamx = Caudal mximo por metro de ancho (lps) C = Factor que es igual a 5.6 (sin cubierta vegetal) y 9.3 (con cubierta vegetal). S = Pendiente (%).

Se determina la longitud de la Melga:

Longitudes muy grandes de melgas van a ocasionar prdidas de

agua. Clculo emprico del largo de melga:

4. Tiempo de riego (Tr )

Es el tiempo que transcurre del inicio de aplicacin del agua hasta el momento del corte.

Si el Tr es mayor, se produce un desbordamiento, caso contrario, no se alcanza a regar completamente.

Se tiene que estimar:

Tambin:

Dnde: Ln = Lmina neta a aplicar (cm) Lr = Lmina de riego (cm) Ea = Eficiencia en la aplicacin (fraccin) CC = Capacidad de campo (%) PMP = Punto de marchitez permanente (%) Da = Densidad aparente (adimensional) Pr = Profundidad radicular (cm)

EXPOSICIN N 02

As:

Tr = Tiempo de riego (min) Lm = Longitud de la melga (m) Ma = Ancho de la melga (m) Lr = Lmina de riego (m) Qm = Caudal por melga (m3/s)

El caudal unitario est referido a 10 m2 de melga y a una pendiente del 0.5%.

Grfico para calcular caudal unitario en melgas.

EXPOSICIN N 02

Para otras pendientes se corrigen con los valores obtenidos

exposion 02- hidraulica

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