riegos y drenajes

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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA DISTANCIA (UNAD) (UNAD) RIEGOS Y DRENAJES RIEGOS Y DRENAJES YUDY DURAN VELEZ YUDY DURAN VELEZ Ingeniera Agroforestal Ingeniera Agroforestal

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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y AUNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y ADISTANCIA DISTANCIA

(UNAD)(UNAD)

RIEGOS Y DRENAJESRIEGOS Y DRENAJES

YUDY DURAN VELEZYUDY DURAN VELEZIngeniera AgroforestalIngeniera Agroforestal

Riegos y Drenajes

UNAD

Colaboradores:

Diany Caicedo CaicedoPsicóloga Social Comunitaria

Benny Teran MenaTecnólogo de Sistemas

Milema VargasSecretaria

“El ser humano esta en constante proceso deaprendizaje, por eso rendirse ante cualquierreto u obstáculo es fracasar sin siquiera hacerel mínimo intento de vencerlo.”

Yudy Duran Velez

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Riegos y Drenajes

CONTENIDOPresentación

Introducción

UNIDAD 1

ASPECTOS GENERALES DE LA HIDRÓLOGIA Y PARAMÉTROS DERIEGOS

Introducción a la unidad

Capítulo 1 Elementos básicos de la hidrología

1. Elementos básicos de la hidrología.15

1.1. Ciclo hidrológico.16

1.1.1. Hidrología18

1.1.2. Precipitación.19

1.1.3. Evaporación.21

1.1.4. Transpiración.23

1.1.5. Evapotranspiración.25

1.1.5.1. Evapotranspiración potencial.25

1.1.6. Infiltración.26

1.1.7. Escorrentía.27

1.1.7.1. Divisiones de las aguas de escorrentía.29

1.1.7.1.1. Aguas de Arrollada 291.1.7.1.2. Aguas encauzadas. 29

1.1.8. La sequía.

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Riegos y Drenajes

291.1.8.1. Impactos de la sequía.

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1.1.9. Las heladas.31

1.1.9.1. Heladas de advección.32

1.1.9.2. Heladas de radiación.32

1.1.9.3. Heladas de evaporación.33

1.1.9.4. Heladas mixtas.33

1.1.10 Importancia del riego. 331.1.11 Hidrología de la planta 341.1.11.1 Marchitamiento y muerte por deshidratación. 351.1.11.2 Marchitamiento temporal. 351.1.11.3 Marchitamiento permanente. 351.1.12 Efectos fisiológicos de la eficiencia del agua. 351.1.12.1 Apertura de los estomas. 361.1.12.2 Fotosíntesis. 361.1.12.3 Nutrición mineral. 381.1.12.4 Crecimiento. 381.1.12.5 Floración y fructificación. 39

1.1.13 Efectos fisiológicos del exceso de aguas en las plantas. 39

1.1.14 Orientación del riego por efectos fisiológicos. 401.1.14.1 Requerimiento de agua de las plantas. 401.1.14.2 Índice de humedad de las hojas. 411.1.14.3 Apertura de estomas. 41

Capítulo 2 parámetros hidrodinámicos aplicados en riegos y drenajes.

1.2 Parámetros hidrodinámicos aplicados en riegos y drenajes 421.2.1 Composición volumétrica del suelo. 421.2.2 Textura. 431.2.3 Estructura. 441.2.4 Densidad. 461.2.5 Porosidad. 481.2.6 Consistencia del suelo. 491.2.7 Profundidad radical efectiva. 50

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Riegos y Drenajes

1.2.8 El agua en el suelo. 521.2.8.1 Agua higroscópica. 531.2.8.2 Agua capilar. 531.2.8.3 Agua de gravitación. 50

1.2.9 Retención de agua por el suelo. 55

1.2.10 Constante de humedad del suelo. 591.2.10.1 Capacidad de retención del agua. 601.2.10.2 Capacidad de campo. 61

UNIDAD 2

FUENTES, REQUISITOS, CALIDAD Y METODOS DE AGUA PARA RIEGODE LAS PLANTAS

2.1. Generalidades. 672.1.1. Precipitaciones. 692.1.2. Agua superficiales. 702.1.2.1. Arroyos. 702.1.2.2. Quebradas. 702.1.2.3. Ríos. 712.1.2.4. Lagos. 732.1.2.5. Presas o represas. 742.1.2.6. Reservas o estanques. 74

2.1.3. Aguas subterráneas. 742.1.3.1. Pozos ordinarios. 752.1.3.2. Pozos artesianos. 762.1.3.3. Pozos profundos. 762.1.3.4. Localización. 772.1.3.5. Protección. 772.1.3.6. Inspección o sondeo. 772.1.3.7. Tipo de vegetación. 77

2.1.4. Clases de pozos 782.1.4.1. Pozos instantáneos o americanos. 782.1.4.2. Pozos excavados. 782.1.4.2.1. Revestimiento. 782.1.4.2.2. Pozos barrenados o taladrados. 79

2.1.5. Aguas freáticas. 79

2.1.6. Depuración de aguas salinas y residuales. 802.1.6.1. Métodos físicos. 81

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Riegos y Drenajes

2.1.6.2. Métodos químicos y fisicoquímicos. 812.1.6.3. Métodos biológicos. 822.1.6.4. Desinfección de pozos, cisternas y manantiales. 832.1.6.4.1. Preparación de la solución. 84

2.1.7. Aforos. 862.1.7.1. Métodos directos. 862.1.7.2. Método volumétrico 862.1.7.3. Método Gravimetrico 872.1.7.3.1. Cambio de nivel 872.1.7.4. Métodos de la velocidad y el área 872.1.7.4.1. Uso de flotadores 882.1.7.4.2. Colorantes 882.1.7.4.3. Molinete o correntometro 882.1.7.4.4. Vadeo del cauce 892.1.7.4.5. Cables o puentes 892.1.7.4.6. Botes o canoas 892.1.7.5. Método de las construcciones 892.1.7.5.1. Orificios 902.1.7.5.2. Vertederos 902.1.7.5.3. Aflorador parshall 91

2.1.8. Calidad del agua para riego 922.1.8.1. Concentraciones de sales solubles 922.1.8.2. Proporción relativa del sodio con respecto a otros cationes 932.1.8.3. Propiedades físicas 952.1.8.4. propiedades químicas 952.1.8.5. Propiedades bacteriológicas 96

Capitulo 2. Consumo de agua por planta

2.2.1 Agua 982.2.2 Suelo 982.2.3 Planta 982.2.4 Eficiencia del riego 103

2.2.4.1 Eficiencia de conducción 1032.2.4.2 Eficiencia de aplicación 1042.2.4.3 Eficiencia de uso 104

2.2.5 Dotación del riego 1052.2.6 Dotación de agua de cada riego 1052.2.7 Duración y frecuencia del riego 109

2.2.7.1 Duración del riego 109

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Riegos y Drenajes

2.2.7.2 Frecuencia de los riegos 110

2.2.8 Tipos de riego 1122.2.8.1 Métodos de riego por surco 112

2.2.8.1.1 Riego por surco 1122.2.8.1.1.1 Riego por surco en declive 1142.2.8.1.1.2 Riego por surco en contorno 1152.2.8.1.1.3 Método de surco muy próximo 116

2.2.8.2 Método por anegamiento o inundación117

2.2.8.2.1 Desbordamiento con caballones en declive 1172.2.8.2.2 Riego por desbordamiento con caballones a nivel 1192.2.8.2.3 Riego por secciones grandes de inundación 1202.2.8.2.4 Riego por amelgas 1212.2.8.2.5 Riego subterráneo 123

2.2.8.3 Riego por aspersión123

2.2.8.3.1 Condiciones para el uso de riego por aspersión 1252.2.8.3.2 Otros usos del sistema de riego por aspersión 1262.2.8.3.3 Componentes del sistema de riego por aspersión 1262.2.8.3.4 Diseño de un sistema de riego por aspersión 127

2.2.8.3.4.1 Suelo 1282.2.8.3.4.2 Cultivos 1282.2.8.3.4.3 El agua 1282.2.8.3.4.4 La topografía 1292.2.8.3.4.5 El clima 1292.2.8.3.4.6 Energía disponible 1292.2.8.3.4.7 Mano de obra 1292.2.8.3.4.8 Descripción delo sistema 129

2.2.8.3.4.8.1 Gastos de cada rociador 1312.2.8.3.4.8.2 Capacidad del sistema 1312.2.8.3.4.8.3 Tamaño de la tubería principal y lateral 1322.2.8.3.4.8.4 Otros usos del equipo de aspersión

1322.2.8.3.4.8.5 Grado de distribución del agua 133

2.2.8.3.4.9 Partes básicas del sistema de riego por aspersión 1332.2.8.3.4.9.1 Bombas de riego 1332.2.8.3.4.9.2 Tuberías 133

2.2.8.3.4.10 Proceso de un sistema de riego por aspersión134

2.2.8.3.4.10.1 Inventario de recursos y condiciones 1352.2.8.3.4.10.2 Requerimientos técnicos

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Riegos y Drenajes

2.2.8.4 Riego por goteo136

2.2.8.4.1 Descripción del sistema137

2.2.8.4.2 Elementos y componentes de un sistema de riego porgoteo137

2.2.8.4.3 Ventajas del riego por goteo140

2.2.8.4.4 Desventajas del riego por goteo 1412.2.8.4.5 Criterios de diseño para el riego por goteo 141

2.2.8.4.5.1 Suelo 1412.2.8.4.5.2 Clima 1412.2.8.4.5.3 Agua

1422.2.8.4.5.4 Cultivos 1422.2.8.4.5.5 Riego

1422.2.8.4.5.6 Mano de obra 1422.2.8.4.5.7 Otros factores

142

2.2.8.4.6 Bombas para riegos y drenajes 1422.2.8.4.6.1 Potencias de las bombas y unidades de potencia más

utilizadas143

2.2.8.4.6.2 Clasificación de bombas144

UNIDAD 3

PLANEACION, PROGRAMACIÓN DE LOS RIEGOS Y DRENAJES DE TIERRAS AGRICOLAS

Introducción a la unidad

Capitulo 1 Programación

3. Programación del riego 1503.1. Extracción de agua por bomba 1523.1.1. Canales abiertos 1553.1.2. Tuberías 1563.1.2.1. Tubería con orificios 158

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Riegos y Drenajes

3.1.3. Planeación del riego 1603.1.3.1. Suelo 1603.1.3.2. Planta 1613.1.3.3. Clima 1613.1.3.4. Agua 1613.1.3.4.1. El agua 1633.1.3.4.2. Cantidad y calidad del agua 1633.1.3.5. Factores a considerar en el diseño de un riego 1633.1.3.6. Prioridades que se determinan en el diseño de un riego 164

Capitulo 2 Drenajes de tierras agrícolas

3.2.1 Drenaje agrícola 1663.2.1.1 Importancia del drenaje 1673.2.1.2 Características de una red de drenajes 1683.2.1.3 Investigaciones de campos para fines de drenaje 1683.2.1.3.1 La topografía 1693.2.1.3.2 Investigaciones de suelo 1703.2.1.3.3 Investigaciones de la capa freática 1703.2.1.3.4 Otros elementos para investigación de campo 171

3.2.1.4 Fuentes del exceso de agua 1723.2.1.4.1 Profundidad optima de la capa de agua 1733.2.1.4.2 Métodos para hacer descender la capa de agua subterránea 174

3.2.1.5 Problemas de drenajes 1743.2.1.5.1 Problemas de drenaje de superficie 1743.2.1.5.1.1 Principios para el drenaje de superficie 1753.2.1.5.1.2 Poblemos de drenaje del subsuelo 1763.2.1.5.2 Principios para el drenaje del subsuelo 1763.2.1.5.3 Principios del movimiento del agua en zonas saturadas 1773.2.1.5.3.1 Carga hidráulica 1773.2.1.5.3.2 Gradiente hidráulico 1783.2.1.5.3.3 Permeabilidad y conductividad hidráulica 1793.2.1.5.4 Canales receptores en el drenaje del subsuelo 1803.2.1.5.5 Sistema de drenaje 1813.2.1.5.5.1 Drenes abiertos 1813.2.1.5.5.2 Pendientes del drenado 1833.2.1.5.5.3 Determinación de la sección de los canales 1843.2.1.5.5.4 Espaciamiento y profundidad de los drenes 185

3.2.1.6 Sistema de drenaje suelos. 1863.2.1.6.1 Sistemas natural. 186

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3.2.1.6.2 Sistemas de reja. 1863.2.1.6.3 Espina de pescado. 1863.2.1.6.4 Sistema de intersección. 1863.2.1.6.5 Drenes de tubos, drenes superficiales y subterráneos. 1863.2.1.6.5.1 Tipos de sistemas de drenajes. 1873.2.1.6.5.2 Criterios de diseños. 1873.2.1.6.5.3 Localización y trazo. 1883.2.1.6.5.4 Estructuras especiales. 1883.2.1.6.5.5 Instalación de los tubos. 1893.2.1.6.5.6 Mantenimiento de los drenes de tubos. 1893.2.1.6.5.7 Tamaño de los tubos. 1903.2.1.6.5.8 Profundidad y espaciamiento de los tubos. 1903.2.1.6.5.9 Coeficiente de drenaje. 191

3.2.1.7 Drenaje por bombeo. 1923.2.1.7.1 Clases de pozos por bombeo. 1933.2.1.7.2 Criterios de diseños para el drenaje de pozo por bombeo. 1933.2.1.7.3 Ventajas del drenaje por pozos de bombeo. 194

LISTA DE CUADROS

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Riegos y Drenajes

CUADRO # 1. Profundidades promedias de raíces de algunos cultivos. (Pág.)

CUADRO # 2. Valores de pef tensión de humedad. (Pág.)

CUADRO # 3. Concentración necesaria de hipoclorito de calcio. (Pág.)

CUADRO # 4. Clasificación de la calidad del agua. (Pág.)

CUADRO # 5. Cantidades aproximadas en promedio adsorbidas por diferentescultivos. (Pág.)

CUADRO # 6. Períodos críticos de consumo de agua. (Pág.)

CUADRO # 7. Factor del consumo mensual y dotación del riego. (Pág.)

CUADRO # 8. Características de operaciones de varios tipos de bombas.(Pág.)

CUADRO # 9. Coeficiente de drenaje recomendados para drenes de tubos enalgunas regiones de Estados Unidos. (Pág.)

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Riegos y Drenajes

PRESENTACIÓN

Este módulo ha sido diseñado bajo los parámetros del material didáctico y elacompañamiento tutorial en el contexto de la formación a distancia, y elsistema de créditos académicos. De la UNAD (Roberto J Salazar Ramos ). ypara estudiantes que se forman en la educación abierta y a distancia, dondeeste implícito el auto aprendizaje en el que el estudiante será el dinamizadorde su proceso de aprendizaje.

Él modulo es una guía que facilita el proceso de aprendizaje, que es lo queactualmente se ofrece a estudiante en todos los programas de la educaciónabierta y a distancia para facilitar, la adquisición, las habilidades y destrezas, yel conocimiento, para construir su propio auto aprendizaje.

En el contenido de este curso académico se presentan los temas en una formaclara, con facilidad de entendimiento para el aprendizaje. Para así tener lasbases necesarias para resolver un problema, y plantear alternativas desolución de los riegos y drenajes en cada una de las regiones.

Este modulo consta de tres unidades didácticas donde estas a su vez sedividen en capítulos, temas y secciones, en un lenguaje sencillo que le facilitaal estudiante, poner en marcha su proceso de auto-aprendizaje.

Los temas han sido diseñados de acuerdo a las ultimas informaciones sobrelos riegos y drenajes, de experiencias vivenciadas en diferentes ámbitos de lasregiones y otras partes del mundo. Los temas se priorizaron de acuerdo a lasnecesidades que puede tener un estudiante de las ciencias agrarias, enmateria de riegos y drenajes.

Por último se recomienda a tutores y las personas que utilicen este modulo quepueden ampliar los marcos de información en otras bibliografías, y de laspropuestas en cada una de las unidades didácticas, y con practicas de campo.

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INTRODUCCIÓN

Es de trascendental importancia para la subsistencia del hombre, la tierra yaque le permite al agricultor producir más y aumentar sus beneficios encualquier tipo de magnitud.

Y para la producción de los cultivos, el suelo debe contener una cierta cantidadde agua disponible para que funcione como medio para el crecimiento ydesarrollo de los mismos. El modo en que se provee el agua, la infiltración,movimiento, almacenamiento, y control debe comprenderse y considerarse ensus relaciones con los suelos y las plantas

El propósito de este módulo es reconocer, considerar y analizar las distintasteorías y conceptualizaciones de las plantas, el suelo, la evapotranspiración suutilidad para las regiones, que conduzcan a fomentar un espíritu critico einvestigativo en el estudiante. Que le permita establecer, evaluar sistemas deriegos y drenajes posibilitándolo en la creación y utilización de herramientas ytécnicas necesarias para el manejo.

El objetivo del modulo es que el estudiante y identifique, Describa, interprete yanalice los sistemas de riegos y drenajes de manejo, y así mismo reconozcalas diferentes teorías y conceptos sobre la, creación y utilización deherramientas, y técnicas necesarias para el manejo de las alternativas yutilidades de los mismos.

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Riegos y Drenajes

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INTRODUCCIÓN A LA UNIDAD

Durante su vida sobre la tierra el hombre ha sido testigo, muchas veces sinentenderlo, del desarrollo del ciclo del agua en la naturaleza. La distribuciónde los climas, la formación de las nubes y su inestabilidad, la producción de laslluvias, la variación de los niveles de los ríos, y el almacenamiento de agua enlos depósitos superficiales o subterráneos son temas en cuyo estudio se havenido profundizando a lo largo de los años.

Por otro lado las propiedades físicas del suelo son de fácil medición pero laperdida de estas propiedades por la labranza pueden ser evaluadas por laalteración de algunas de las más importantes características físicas del suelo.tales como la densidad, porosidad, la distribución del tamaño de los poros, laestructura y la tasa de infiltración de agua en el suelo

al finalizar esta unidad el estudiante estará en capacidad de determinar yreconocer los aspectos generales de la hidrologia y parámetros de riegos.

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CAPITULO UNO

1. ELEMENTOS BASICOS DE LA HIDROLOGIA

Durante su vida sobre la tierra el hombre ha sido testigo, muchas veces sinentenderlo, del desarrollo del ciclo del agua en la naturaleza. La distribución delos climas, la formación de las nubes y su inestabilidad, la producción de laslluvias, la variación de los niveles de los ríos, y el almacenamiento de agua endepósitos superficiales o subterráneos son temas en cuyo estudio se ha venidoprofundizando a lo largo de los años, conformando una rama de la física quese conoce como Hidrología.

La Hidrología en su definición más simple es la ciencia que estudia ladistribución, cuantificación y utilización de los recursos hídricos que estándisponibles en el globo terrestre. Estos recursos se distribuyen en la atmósfera,la superficie terrestre y las capas del suelo.

Como ha ocurrido con otras ciencias, a medida que los estudios hidrológicosse fueron desarrollando fue necesario dividir el tema general en una serie detópicos especializados e interdisciplinarios que se agruparon bajo el nombre dePlaneamiento de los Recursos Hidráulicos. En el planeamiento se incluyencomo temas principales la Meteorología, la Hidrología Superficial y laHidrología del Agua Subterránea.

La Meteorología trata de los fenómenos que se desarrollan en la atmósfera yde la relación que existe entre los componentes del sistema a solar. LaHidrología Superficial estudia la distribución de las corrientes de agua queriegan la superficie de la tierra y los almacenamiento en los depósitos naturalescomo lagos, lagunas o ciénagas. Por último, en la Hidrología del AguaSubterránea se incluyen los estudios del almacenamiento subterráneos, oacuíferos, en lo referente a localización, volumen, capacidad dealmacenamiento y posibilidad de recarga.

Los aspectos que tiene una relación muy estrecha con los anteriores en laplaneación de proyectos de ingeniería son Geografía Física y Económica,Hidráulica Fluvial, Hidráulica Marítima, Hidrogeología, Geotecnia, Estadística,Teoría de Probabilidades, e Ingeniería de Sistemas, suelos. etc.

La Hidrología Básica estudia los conceptos físicos del ciclo hidrológico, losmétodos de recolección de información hidrológica y los procedimientosclásicos de procesamiento de datos estadísticos. Las técnicas que permiten la

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utilización de los recursos hidráulicos en proyecto de Ingeniería pertenecen alcampo de la Hidrología aplicada.

1.1. Ciclo Hidrológico

El ciclo del agua, o Ciclo Hidrológico, explica el campo de la aplicación de lahidrología y su relación con otras disciplinas como la Meteorología, laOceanografía, la Hidráulica, la Geotecnia, las Ciencias Naturales, etc.

El Ciclo comprende la circulación del agua desde los océanos hasta laatmósfera, luego a los continentes y nuevamente a los océanos.

En desarrollo del Ciclo Hidrológico el agua es transportada mediante procesosde Evaporación, Transpiración, Circulación Atmosférica, Condensación,Precipitación, Flujo Superficial y Subterráneos, y ocupa los almacenamientosque se encuentran en su recorrido, tomando en cada caso el estado quecorresponde a las condiciones imperantes de temperatura y presión. De estaforma, toma el estado líquido en océanos, lagos, embalses, ríos y acuíferos; elestado sólido en los glaciares y en los nevados, el estado gaseoso en laatmósfera y los estados sólido y líquido en las nubes.

De acuerdo con estimativos que fueron publicado por la UNESCO en 1978 elvolumen total del agua que participa en el Ciclo Hidrológico del GloboTerrestre es de 1.386 millones de kilómetros cúbicos aproximadamente. Estevalor es similar al que determinó R.L. Nace en 1964, quien obtuvo un volumenglobal de 1.337 millones de kilómetros cúbicos. El agua salada incluye losvolúmenes almacenados en los océanos, en los acuíferos salados y en loslagos salados. Constituye el 97.47% del total.

El agua dulce no utilizable es la que no está disponible en forma líquida parasu aprovechamiento inmediato en los proyectos de ingeniería. Estácomprendida por los glaciares, la nieve y la humedad atmosférica. Representael 1.76% del recurso hídrico.

En el agua dulce superficial se consideran los volúmenes que pertenecen a losríos, lagos y pantanos: ocupa solamente el 0.0076% del total de agua que hayen el globo terrestre.

Por último, el agua subterránea representa el 0.76% del volumen total, lo cual

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indica que la cantidad de agua subterránea es 100 veces mayor que la deagua superficial. La utilización plena del agua subterránea, sin embargo,depende de factores económicos y técnicos por cuanto más del 50% del totalde agua subterránea está confinada en acuíferos por debajo de 800 m deprofundidad.

El agua no está distribuida uniformemente sobre la superficie del globoterrestre; existen factores de tipo meteorológico, astronómico, orográfico,geográfico y geológico que regulan el comportamiento de las variables delCiclo Hidrológico.

En 1900 el doctor Vladimir Koppen presentó una clasificación climatológica queestá relacionada con la Temperatura y la Precipitación; la clasificación permitelograr una visión amplia acerca de la distribución cuantitativa del recursohídrico sobre el globo terrestre.

La clasificación de Koppen reduce a 5 grandes grupos las diferentesvariedades de climas que se presentan en el mundo. Estos grupos son lossiguientes:

a. climas húmedos tropicales. Característicos de zonas de alta precipitación,con temperaturas medias mensuales por encima de 18º C.

b. Climas secos. Zonas semiáridas y áridas, en las cuales la Evaporaciónanual excede a la precipitación anual.

c. Climas húmedos mesotérmicos. En zonas lluviosas, con períodos cortosde invierno, y temperaturas medias mensuales que varían entre 0ºC y 18º C enlos meses más fríos.

Climas húmedos microtérmicos. En zonas lluviosas con períodos largos deinvierno, y temperaturas medias menores de 0º C en los meses fríos y mayoresde 10ºC en los meses cálidos.

e. Climas polares. No tienen estaciones cálidas. Los meses más calientestienen temperaturas inferiores a 10ºC.

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Ciclo Hidrológico del agua

1.1.1. Hidrología

Llamamos Hidrología a la ciencia que se dedica la estudio de la distribución ylas propiedades del agua de la atmósfera y la superficie terrestre. Esto incluyelas precipitaciones, la escorrentía, la humedad del suelo, la evapotranspiración,el agua subterránea y el equilibrio de las masas glaciares.

Por el contrario llamamos Hidrología al estudio de todas las masas de aguade la Tierra, y en sentido más estricto a la medida, recopilación yrepresentación de los datos relativos al fondo del océano, las costas, los maresy las corrientes, de manera que se puedan plasmar sobre un mapa y una carta hidrográfica.

No obstante esta diferencia, usaremos los términos casi como sinónimos, yaque la parte de la hidrografía que nos interesa aquí es aquella que crea relieve,

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por lo tanto la que está en contacto con la superficie terrestre, por eso mismola que es objeto de análisis hidrológico.

La circulación de las masas de agua en el planeta son responsables elmodelado de la corteza terrestre. Esa influencia se manifiesta en función dela distribución de las masas de rocas coherentes y deleznables, y de lasdeformaciones que las han afectado, y son fundamentales en la definición delos diferentes relieves.

Recordemos que un río es una corriente de agua que fluye por un cause desdelas tierras bajas y vierte en el mar o en una región endorreica (río colector) o aotro río (afluente. Los ríos se organizan en redes. Una cuenca hidrográfica esel área total que vierte su aguas de escorrentía a un único río, aguas quedependen de las características de la alimentación. Una cuenca de drenaje esla parte de la superficie terrestre que es drenada por un sistema fluvial unitario.Su perímetro queda delimitado por la divisoria o interfluvio.

Los trazados de los elementos hidrográficos se caracteriza por la adaptación oinadaptación a las estructuras litológicas y tectónicas, pero también laestructura geológica actúa en el dominio de las redes hidrográficasdeterminando su estructura y evolución.

La Hidrología se define como la ciencia que estudia la disponibilidad y ladistribución del agua sobre la tierra. En la actualidad la Hidrología tiene unpapel importante en el Planeamiento del uso de los Recursos Hidráulicos, y hallegado a convertirse en parte fundamental de los proyectos de ingeniería quetiene que ver con el suministro de agua, disposición de aguas servidas,drenaje, protección contra la acción de los ríos y recreación. De otro lado, laintegración de la Hidrología con la Ingeniería de Sistemas ha conducido al usoimprescindible del computador en el procesamiento de información existente yen la simulación de ocurrencia de eventos futuros.

1.1.2. Precipitación

El proceso de la precipitación no es tan sencillo como parece, sino hace faltauna serie de condiciones previas en la atmósfera tales como la existencia devapor de agua en grandes proporciones; este valor debe ascender ycondensarse en la altura formando nubes, y que las condicionesdentro de las nubes permita que las pequeñísimas partículas de agua y hieloaumenten de tamaño y peso, suficientes para caer desde la nube y llegar alsuelo. El único de los procesos que conducen a una condensación (contactocon un sustrato frío, irradiación mezcla con un frío), es la ascendencia la cual,

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puede engendrar la lluvia o cualquier otra precipitación.

Se entiende por precipitación todo aquello que cae del cielo a la superficie dela tierra, ya sea en forma de lluvia, granizo, nieve, etc. Este fenómeno se dapor la condensación del vapor de agua con tal rapidez en la atmósferaalcanzando tal peso que no puede seguir flotando como las nubes, la niebla ola neblina (cuyas partículas están suspendidas o se depositan directamentesobre la tierra en forma de rocío o escarcha) y se precipita de las diversasformas ya mencionadas.

La precipitación es cualquier tipo de agua que cae sobre la superficie de laTierra. Las diferentes formas de precipitación incluyen lluvia, nieve, agua nieve,y lluvia congelada.

Las precipitaciones son importantes porque ayudan a mantener el balanceatmosférico. Sin precipitaciones, todas las tierras del planeta serían desiertos.Las precipitaciones ayudan a los granjeros a crecer sus siembras y nosproporcionan agua fresca para beber.

Las precipitaciones también pueden ser dañinas. Demasiada lluvia puedeocasionar inundaciones severas y muchos accidentes automovilísticos. Elgranizo puede dañar siembras y autos. La lluvia helada y el agua nieve puedendestruir árboles y torres de poder eléctrico.

También podemos decir que es la cantidad de agua caída en una zonadeterminada, ya sea en forma de lluvia, nieve, granizo o rocío. El pluviómetroes el instrumento más utilizado para la medición de las precipitaciones, que seexpresan en litros o mm.

Los factores que determinan el desigual reparto de las precipitaciones sonmúltiples y complejos, desde los de ámbito general hasta los regionales olocales.

Los factores de alcance general son los responsables de que en los climasecuatoriales los climas sean fundamentalmente de convecciones, y en losclimas tropicales las estaciones lluviosas coincidan con los solsticios.

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Los factores regionales o locales determinan aspectos tales como la mayorhumedad de las zonas costeras y la mayor frecuencia de lluvias en las barrerasmontañosas, en especial en su vertiente orientada al mar.

Precipitación del Agua

1.1.3. Evaporación

La evaporación es un cambio progresivo del estado liquido al estado gaseoso.Es diferente de la vaporación que es la transición rápida (ebullición).

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Pluviómetro: instrumento para medir laprecipitación del agua.

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La evaporación es un fenómeno importante e indispensable en el ciclo de lavida. El más conocido: el del agua, que se transforma en nube y vuelve enforma de lluvia o nieve, necesita esta etapa.

También se produce al calentar el agua a los 100 grados Celsius. Otroslíquidos se evaporan a otras temperaturas, por ejemplo el alcohol lo hace a lo10º Celsius mientras que el mercurio (otro líquido) a los 350º C.

Cuando existe un espacio libre encima de un líquido calentándose, unafracción de sus moléculas está en forma gaseosa, al equilibrarse, la cantidadde materia gaseosa define la presión de vapor saturante, el cual depende de latemperatura. Si la cantidad de gas es inferior a la presión de vapor saturante,una parte de las moléculas pasan de la fase líquida a la gaseosa: es laevaporación.

Un proceso que transfiere agua desde el suelo devuelta a la atmósfera es laevaporación. La evaporación es cuando el agua pasa de la fase líquida a lagaseosa. Los índices de evaporación del agua dependen de varios factorestales como la radiación solar, la temperatura, la humedad y el viento.

El agua que se mantiene en los lagos y en los ríos, se evaporan directamenteen la atmósfera, pero algo del agua del subsuelo llega a la atmósfera porevaporación a través de la superficie de la tierra. Claro está que, el océano esla fuente más grande agua que se evapora hacia la atmósfera.

Aparte de la evaporación, el proceso de transpiración también llega aguaalmacenada en las hojas de la vegetación hacia la atmósfera.

La causa de la evaporación se encuentra en la teoría cinética molecular de lamateria. Las moléculas que integran un líquido tienden a escapar de él por elefecto de su energía cinética, si bien sólo lo consiguen aquellas que disponende la energía suficiente para vencer la atracción de las otras moléculas dellíquido. Al perder estas moléculas, la sustancia pierde energía, es decir, seenfría, de modo que para mantener su temperatura y proseguir la evaporaciónes preciso aportar calor.

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Evaporación del Agua

1.1.4. Transpiración

Con el desarrollo de las raíces. hojas y los sistemas conductores (xilema yfloema), las plantas solucionaron problemas básicos de un organismopluricelular fotosintético de vida terrestre, al poder captar el agua junto con elalimento y repartirlos a todas las moléculas del vegetal. El sistema, xilema,transporta agua e iones desde las raíces hasta las hojas. El otro sistema,floema, transporta sacarosas en solución y otros productos de la fotosíntesisdesde las hojas hacia las células no fotosintéticas de la planta.

El proceso de transpiración de las plantas produce la presión que empuja alagua hacia arriba, a todas las células de la planta. Este proceso continúahacia las raíces, donde el agua en los espacios extra celulares que rodean alxilema es empujada hacia adentro por las perforaciones de las paredes de loselementos de los vasos y las traqueidas. Este movimiento del agua hacia arribay hacia adentro finalmente causa que el agua presente en el suelo se muevahacia el cilindro vascular por ósmosis a través de las células endodérmicas.La fuerza generada por la evaporación del agua desde las hojas, transmitidahacia abajo por el xilema hacia las raíces, están fuerte que se puede absorberaguas de los suelos bastantes secos.

La transpiración tiene efectos positivos y negativos. Los positivos le

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proporcionan la energía capaz de transportar agua, minerales y nutrientes a lashojas en la parte superior de la planta. Los negativos son la mayor fuente depérdida de agua, pérdida que puede amenazar la supervivencia de la planta,especialmente en climas muy secos y calientes.

Casi toda el agua se transpira por los estomas de las hojas y del tallo, por lotanto una planta el abrir y cerrar sus estomas debe lograr un equilibrio entre laabsorción de bióxido de carbono para la fotosíntesis y la pérdida de agua de latranspiración. El flujo del agua es unidireccional desde la raíz hasta el broteporque sólo éste puede transpirar.

Una planta requiere para subsistir mayor cantidad de agua que un animal depeso semejante. En un animal, la mayor cantidad de agua se retiene en elcuerpo y continuamente se recicla. En cambio en una planta, cerca del 90%del agua que entra por el sistema de raíces la pierde al aire en forma de vapor.A este proceso se le llama transpiración y es consecuencia de que se abranlos estomas para captar el bióxido de carbono para efectuar la fotosíntesis.Como las células de las raíces y de otras partes de la planta contienen unaconcentración mayor que la de los solutos del agua del suelo, entones el aguaentra a las raíces debido al fenómeno de la ósmosis, y a la presión resultantese le llama presión radicular.

La apertura y cierre de los estomas están relacionados con el movimientoosmótico del agua. Un estoma está delimitado por dos células oclusivas queabren cuando están turgentes y cierran cuando pierden turgencia por lapérdida de agua. La turgencia la genera el fenómeno de la ósmosis.

Factores que influyen en el proceso de transpiración. El flujo de agua en laplanta depende de la anatomía interna de la planta y de las propiedades delagua. A medida que se hace más intenso el proceso de transpiración de laplanta (el flujo de agua por el xilema es mayor) disminuye la presión del xilema,entonces se va haciendo mayor la diferencia entre la presión del xilema lo quefavorece al proceso de transpiración.

El movimiento del agua en la planta lo explica la teoría de la (diferencia depresión) tensión- cohesión, que se basa en las propiedades del agua como elángulo de enlace formado por los 2 enlaces covalentes y su longitud de enlace,la diferencia de electronegatividad entre el oxígeno y el hidrógeno, formaciónde puentes de hidrógeno y la polaridad de la molécula de agua, lo que generalas fuerzas de cohesión, adhesión y la presión de vapor del agua.

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El factor que más influye en el proceso de transpiración de las plantas es laabertura de los estomas. Además, la energía solar; al incrementar latemperatura acelera la velocidad de la transpiración (se duplica por cadaincremento de 10º C. La humedad, la pérdida de agua es mucho más lentacuando el aire circundante está saturado de vapor agua. El viento, el gradientede concentración de vapor de agua entre el interior de la hoja y el airecircundante aumentan cuando las corrientes de aire arrastran el vapor de aguade la superficie foliar.

1.1.5. Evapotranspiración

La suma de la evaporación del suelo, de la superficie y la transpiración de lasplantas se denomina evapotranspiración y representa el consumo de aguaen una plantación dada. Más del 50% de la precipitación que llega a lasuperficie terrestre vuelve a la atmósfera por este medio.

Para determinar las necesidades hídricas de los cultivos, se utiliza el conceptode evapotranspiración potencial ó uso consuntivo, que se define como lapérdida de agua de un terreno totalmente cubierto por un cultivo verde de pocaaltura a causa de la evaporación del suelo y la transpiración de las plantas sinque exista limitación de agua.

1.1.5.1. evapotranspiración potencial (E.T.P.) permite estimar el consumo deagua de los cultivos y es parte del llamado balance hídrico por medio del cualse determinan las disponibilidades hídricas de una zona o de un sitio enparticular.

La evapotranspiración depende de la temperatura, de la práctica de riego, de laduración del período de crecimiento, de las precipitaciones y de otros factores.Además la cantidad de agua transpiradas por las plantas depende, del aguaque éstas tienen a su disposición, de la temperatura y la humedad del aire, delos vientos, luminosidad, desarrollo de las plantas de su follaje y de lascaracterísticas de sus hojas.

La vegetación espontánea presenta una evapotranspiración más o menosconstante año tras año, pero aquella que depende del riego dispone de aguaen abundancia tanto para su desperdicio como para que se evapotranspire sinser utilizada.

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1.1.6. Infiltración

La infiltración se define como el proceso por el cual el agua penetra por lasuperficie del suelo y llega hasta sus capas inferiores. Muchos factores delsuelo afectan el control de la infiltración, así como también gobiernan elmovimiento del agua dentro del mismo y su distribución durante y después dela infiltración.

Si se aplica agua a determinada superficie del suelo, a una velocidad que seincrementa en forma uniforme, tarde o temprano se llega a un punto en que lavelocidad de aporte comienza a exceder la capacidad del suelo para absorberagua y, el exceso se acumula sobre la superficie, este exceso ocurre si lascondiciones de pendiente lo permiten.

Entonces la capacidad de infiltración conocida también como “infiltrabilidad delsuelo” es simplemente el flujo que perfil del suelo puede absorber a través desu superficie, cuando es mantenido en contacto con el agua a presiónatmosférica. Mientras la velocidad de aporte de agua a la superficie del suelosea menor que la infiltrabilidad, el agua se infiltra tan rápidamente como esaportada, esto nos dice que la velocidad de aporte determina la velocidad deinfiltración (o sea el proceso es controlado por el flujo). Sin embargo, existe laposibilidad que la velocidad de aporte exceda la infiltrabilidad del suelo y enese mismo momento esta última es la que determina la velocidad real deinfiltración; de ese modo es proceso es controlado por las características delperfil.

Muchos investigadores han tratado de modernizar el fenómeno de infiltración,a través de formulaciones matemáticas usando algunos supuestos ysimplificaciones entre los que se puede mencionar a Horton (1933-1939),Green y Ampt (1911), Kostiakov (1932), citados por Baver et al (1973).

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Infiltración del Agua en los Suelos

1.1.7. Escorrentía

En hidrología, la escorrentía es la lámina de agua que circula en una cuencade drenaje, es decir la altura en milímetros de agua de lluvia escurrida yextendida uniformemente. Normalmente se considera como la precipitaciónmenos la evapotranspiración real. Según la teoría de Horton se forma cuandola precipitaciones superan la capacidad de infiltración del suelo. Esto sólo esaplicable en suelos de zonas áridas y de precipitaciones torrenciales.

La escorrentía es una fase de ciclo hidrológico. Recuérdese que el agua pasade ser vapor de agua contenido dentro de las masas de aire de la atmósfera,para luego convertirse en precipitación o lluvia. A su vez, el agua se evaporadirectamente desde el suelo, o es liberada en forma de vapor a través de lasplantas (evapotranspiración). Otra parte del agua es infiltrada a través del suelopara alimentar a las aguas freáticas o subterráneas. Las aguas que logranmantenerse en movimiento sobre la superficie se convierten entonces en aguade escorrentía.

El agua de escorrentía crea sistemas de desagüe o de drenaje; éstos poseenla forma de la hoja de una planta, cuyas nervaduras se asemejan a la red deríos y el pecíolo (palito que sostiene la hoja) al canal de desagüe. Dichossistemas son un mecanismo de convergencia, donde los ríos más pequeños

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desembocan en ríos cada vez más grandes. De tal manera que los cuerpos deagua pueden clasificarse ordenadamente desde la nacientes; así, los ríos delas cabeceras serán los de primer orden, los cuales desembocarán en los desegundo orden, y así sucesivamente. Un sistema o en una cuenca de drenajepuede delimitarse en un plano trazando una línea a lo largo de la divisoria deaguas. Una divisoria de agua es un límite natural desde donde el agua deescorrentía fluye en direcciones opuestas. Desde tiempos remotos, estaslíneas imaginarias han servido de límites políticos entre estados, así como delinderos entre propiedades privadas. Es importante el trazado de las divisoriasde agua en una región para el caso de estudios de climatología o de hidrologíaaplicada.

Las aguas de escorrentía son de vital importancia para el hombre, puesto quesin este recurso las actividades humanas se ven seriamente restringidas. Así,por ejemplo, muchas de las antiguas civilizaciones se desarrollaron entorno agrandes ejes de drenaje, pues el agua corriente se utiliza para el riego de loscultivos; es útil en las actividades manufactureras; sirve para el consumo de lascomunidades urbanas; por otra parte, la escorrentía alimenta los grandesembalses que son útiles para la generación de energía eléctrica; los grandesríos sirven, además, para la navegación, convirtiéndose en especies deautopistas por donde circulas numerosas embarcaciones, y son, al mismotiempo, importantes para la pesca, por ser el hábitat de múltiples especiescomestibles.

Escorrentías

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1.1.7.1. División de las aguas de escorrentía

Se pueden dividir en dos tipos: en aguas de arrollada y encauzadas.

1.1.7.1.1. Aguas de arrollada: Se desplazan sobre la vertientes a manera deredes de hilillos diseminados o en delgadas películas o mantos. En unavertiente determinada, en caso de que llueva en forma persistente, llega elmomento en que la capa superficial del suelo queda completamenteempapada, lo cual limitará la infiltración, y hará que el exceso de agua tienda aacumularse en la superficie. Posteriormente, los charquitos rebasarán suslímites y se producirá el escurrimiento.

En superficies ásperas, donde le micro-relieve es irregular o que presenteobstáculos como yerbas u otras plagas, la arrollada se desdobla formandoredes de riachuelos, donde unos charquitos se conectan con los otros. Duranteel aguacero, la circulación de la arrollada es difícil de contemplarse, debido alas yerbas o la mantillo de hojarasca que se forma por debajo del bosque.Sobre superficies más o menos lisas, como es el caso de afloramientosrocosos de perfil rectilíneo, la arrollada se produce a modo de películas deagua. La arrollada en surcos es una situación intermedia entre la arrollada enmantos y las aguas encauzadas, y como consecuencia de excavación originaráuna serie de canales paralelos que en muchos casos se harán cada vez másamplios y profundos. En casos especiales, la escorrentía se produce por laturgencia de aguas subterráneas a modo de manantiales.

1.1.7.1.2. Aguas encauzadas: Como su nombre lo dice, a diferencia de lasanteriores, éstas discurren a lo largo de cauces bien definidos, para formardesde pequeñas quebradas hasta ríos de mayor tamaño. Las aguasencauzadas son abastecidas tanto por las aguas subterráneas como por lasaguas de arrollada; estas últimas discurren por las vertientes y desembocan enlos cauces ubicados agua abajo. Los espacios por donde se mueven las aguasde arrollada reciben el nombre de interfluvios.

1.1.8. La sequía

La definición conceptual y especifica de sequía es difícil de precisar, debido a

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un gran número de factores que intervienen en ella. Algunas variables que másse emplean para evaluar la sequía, sola o combinadas son: Precipitación,Temperatura del aire, Humedad del aire, evaporación en superficies libres,Evapotranspiración, Humedad del suelo, Vientos y Escorrentía.

Algunas definiciones hacen intervenir el tiempo, mientras que otras sonindependientes de él. Muchas definiciones de sequía varían de un lugar a otro,de un cultivo a otro y de un campo científico a otro.

Sequía es una situación en la cual, la disponibilidad de agua es insuficientepara satisfacer las necesidades que las poblaciones de plantas, animales y deseres humanos, que se encuentran condicionados por su modo de vida,distribución y aprovechamiento de las tierras.

También puede decirse que la sequía es un fenómeno temporal que resulta dela escasez o mala distribución prolongada de la precipitación. Las anomalíasde precipitación se asocian generalmente, con alteraciones en elcomportamiento de los sistemas meteorológicos que controlan el clima en losniveles de macroescala, mesoescala ó local. En consecuencia, algunas son denaturaleza localizada y sólo duran períodos cortos. Otras están extendidas porzonas muy grandes y persisten durante largos lapsos de tiempo.

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Sequía de los Suelos

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1.1.8.1. Impactos de la sequía

La sequía impacta de varias formas, éstas pueden ser directas e indirectas,simples o acumulativas, inmediatas o tardías, algunas afectan de formapermanente a grandes extensiones, otras en forma semi permanentes yalgunas en forma aislada.

La sequía es el fenómeno agroclimático que más comprende la producciónagrícola, manifestándose cuando las plantas sufren un déficit hídrico queafecta de forma irreversible los procesos fisiológicos del rendimiento o de lavida de la planta, siendo muy difícil prever su ocurrencia, así como los factoresque la determinan.

1.1.9. Las Heladas

Se considera la ocurrencia de heladas cuando la temperatura del aire,registrada en el abrigo meteorológico (es decir a 1,50 metros sobre el nivel delsuelo), es de 0º C. Esta forma de definir el fenómeno fue acordada por losmeteorólogos y climatólogos, si bien muchas veces, la temperatura de lasuperficie del suelo puede llegar a ser 3 a 4º C menor que la registrada en elabrigo meteorológico.

Desde el punto de vista de la climatología agrícola, no se puede considerarhelada a la ocurrencia de una determinada temperatura, ya que existenvegetales que sufren las consecuencias de las bajas temperaturas sin que éstallegue a cero grados (por ejemplo: el café, el cacao y otros vegetalestropicales.

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Existen diferentes tipos de heladas. De acuerdo a su orden se clasifican en:

1.2.9.1. Heladas de advección: Consisten en el paso de un frente frío coninvasión de masas de aire a bajas temperaturas. Los daños producidos puedenser bastante severos y se presenta en la región cuando ésta es “invadida” poruna masa de aire frío cuya temperatura es inferior a 0º C. Este tipo de heladasse caracteriza por la presencia de vientos con velocidades iguales o superioresa los 15km/h y e gradiente de temperatura(variación de la temperatura con laaltura) es negativo, sin intervención térmica. Las áreas afectadas son extensasy la nubosidad no influye sobre la temperatura, que experimenta variacionescon la marcha horaria. Las plantas se enfrían por contacto.

1.1.9.2. Heladas de radiación: Se produce por el enfriamiento de las capsbajas de la atmósfera y de los cuerpos que en ella se encuentran debido a laemisión del calor terrestre. Se produce una estratificación del aire en donde lascapas más bajas son más frías y las capas más altas son más cálidas. Estetipo de heladas de produce cuando el día es calmado ya que la ausencia deviento impide mezclar estas capas. En los suelos cubiertos de vegetación y enel fondo de los valles el más probable que den este tipo de heladas.

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Efecto que producen lasHeladas en los Cultivos

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1.9.1.3. Heladas de evaporación: Debidas a la evaporación de agua líquidadesde la superficie vegetal. Suele ocurrir cuando la humedad relativa de laatmósfera desciende formándose las gotas de rocío. Para que la atmósferarecupere la humedad relativa inicial se tiene que producir el paso de agualíquida a gaseosa necesitándose un calor que aporta la planta con suconsiguiente enfriamiento.

1.9.1.4. Heladas mixtas: Se denominan de este modo a aquellas heladas quese producen simultáneamente por el vuelo de aire frío y la pérdida de calor delsuelo por irradiación.

1.2. Importancia del riego

La demanda de riego crece a medida que se incrementa la demanda dealimentos y fibras para poder satisfacer la creciente población por tantomuchos de los problemas del mismo tienen que ser resueltos. Más tierra de losdesiertos y zonas áridas deberán incorporarse a la producción agrícola paraque ayuden a dar alimento a la inmensa población mundial y mantenercantidades adicionales de alimento, mediante el desarrollo rápido del regadíoen todo el mundo.

El regadío, no solamente es un actor decisivo en la producción agrícola enregiones secas o áridas, también desempeña un papel cada vez másimportante en las regiones húmedas, ya que se convierte en un elementoseguro, utilizado en forma permanente, como un medio que puede mejorar lasituación económica de muchos agricultores.

Todos los países del mundo poseen regiones que tienen que ser regadas. Lanecesidad de riego archivo nuevo se ha visto en forma tan palpable en todasaquellas regiones afectadas por pertinaces sequías, que han malogrado granparte de la superficie cultivable. Aunque las precipitaciones sean suficientespara los cultivos en los años normales, en muchas áreas cultivables, se hallegado a la penosa conclusión de que los cortos intervalos de sequía handestruido cosechas que deberían proporcionar mejores beneficios a losagricultores.

El rendimiento de los terrenos de secano se pueden aumentar cuando seantransformados en áreas de regadío, pues el agua elevará enormemente suproductividad. Los terrenos de secano son aquellas tierras sin riego, pero que

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explotadas agrícolamente en los períodos de lluvia presentan buenosrendimientos.

1.3. Hidrología de la planta

El estudio de las relaciones entre la planta y el agua o de la “economía deagua de las plantas” constituye uno de los sectores de la Fisiología Vegetalque más atención ha recibido de los investigadores.

La hidrología de la planta se refiere al contenido de agua de una planta y surelación con el medio en donde se desarrolla. Se puede observar una planta alamanecer, que probablemente tendrá sus hojas revestidas de rocío; éste se hadepositado por diferencia de temperatura entre el medio atmosférico quepresenta elevado humedad relativa, y las hojas que están más frías que el aire,provocando la condensación en su superficie.

Durante este proceso no ocurre al transpiración, porque las hojas están másfrías que el aire; así la planta está en su máxima cantidad de agua o máximogrado de turgencia, todos sus tejidos presentan elevado grado de saturación ypor lo tanto la absorción de agua por las raíces es más pequeña o casi nula.Tampoco ocurre o es casi nulo el movimiento del agua dentro de la planta,pues no hay diferencia de presión o de grado de saturación que es laresponsable que permite tal proceso. Las hojas como las raíces absorben elagua depositada en su superficie, pero ésta no basta para satisfacer lasnecesidades de la planta, pues la transpiración en días soleados es mayor a laabsorción de agua realizadas por las hojas. La absorción más eficiente querealmente satisface la necesidad de agua de la planta, es la que se procesa através de las raíces.

Esto se debe a que la superficie radicular14 de la planta que entra en contactocon el suelo es más grande que la superficie foliar en contacto con el aire yademás porque siempre hay más agua en el suelo que en el aire. En el día latemperatura y la intensidad de la luz aumenta gradualmente, elevando latemperatura de la hoja y aumentando la presión del agua, originando laevaporación. Los estomas en presencia de la luz, tienen la prioridad de abrirsey entrar en contacto con el interior de la hoja y la atmósfera; al ocurrir esteproceso seda también la absorción de CO2, facilitando la deshidratación de lahoja a consecuencia del gradual aumento de transpiración.

También, como efecto de la evaporación, la planta disminuye la tensión delagua en sus tejidos y origina el movimiento ascendente de la columna hídrica

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que va desde las raíces hasta las hojas, pasando por el tejido conductor osean los vasos xilemáticos.

La fuerza que provoca ese movimiento resulta el llamado déficit de la presiónde difusión de agua15 que se transmite a las células de las raíces, las cualesabsorben el agua del suelo a través de los pelos absorbentes. La pérdida deagua , el movimiento de la columna hídrica en la planta y la absorción de lahumedad del suelo, depende de la temperatura y la intensidad de la luzdurante el día. Los máximos valores se observan en las horas de mediodía, ypor la tarde entre las dos y las cuatro, pero a estas horas han disminuido ya suapertura por efecto de la deshidratación de la planta, impidiendo que la pérdidade agua sea muy elevada.

1.3.1. Marchitamiento y muerte por deshidratación

El marchitamiento lo presenta la planta cuando todos su tejidos son afectadospor falta de agua. Se observa con gran facilidad en las hojas, que se tornanflácidas o marchitas. La pérdida de turgencia ocurre cuando las plantas semarchitan por exceso de transpiración sobre la absorción.

1.3.2. El marchitamiento ex temporal cuando las plantas recuperan suturgencia en la noche, sin necesidad de añadir agua al suelo. Las horas en quese presenta este tipo de marchitamiento es entre las dos y las cuatro de latarde, horas en que el déficit del agua alcanza sus máximos valores. Es unfenómeno normal de las plantas en días secos y soleados, y de mayorfrecuencia en plantas de hojas poco leñosas, como por ejemplo el tomate y eltabaco.

1.3.3. El marchitamiento permanente se presenta en las plantas cuando lapoca agua que hay en el suelo (agua higroscópica) resulta retenida con mayorfuerza por los coloides del suelo, que la ejercida por la presión radicular. Larecuperación de la planta se da solamente con la irrigación del suelo.

1.4. Efectos fisiológicos de la deficiencia de agua

Todos los procesos fisiológicos de las plantas son afectados directa oindirectamente por la cantidad de agua existente en el suelo. La falta de aguaafecta la apertura de los estomas, la fotosíntesis, la nutrición mineral, elcrecimiento, la afloración y la fructificación; por tanto, para la producción

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agrícola es indispensable el agua cualquiera que sea su origen, para satisfacerno solo los requerimientos de alimentos si no retribuir en

forma económica el difícil arte de cultivar, ya que no solamente depende delsuministro de este recurso vital sino de otros factores tales como heladas,fertilización, control de plagas, enfermedades, malezas, podas, etc., tanimportantes como el agua.

1.4.1. Apertura de los estomas

La apertura de los estomas esta determinada por la turgencia de las célulasestomáticas. En muchas células la pared celular que rodea el poro estomático,está mucho más gruesa que en otras partes de la misma. Al aumentar laturgencia, se expanden las porciones más delgadas de la pared celular,tomando en este sitio una forma curva, lo que las hace parecida aun fríjol. Alinflarse aumenta el grado de curvatura, al aumentar la presión interna da comoresultado el aumento del tamaño de la abertura estomática denominada,ostiolo, situado entre las dos células guardianas. La disminución de laturgencia causa por otro lado el cierre del orificio estomático.

Los factores que determinan la turgencia de las células en la mayoría de loscasos es la exposición a la luz, ya que probablemente se efectúan ciertosmecanismos para que este fenómeno sea posible. La luz causa un aumento enla concentración osmótica dentro de las células estomáticas. La presiónosmótica elevada provoca un movimiento del agua hacia las

células estomáticas, aumentando su turgencia y originando una mayorapertura del estoma. La apertura ocurre en las primeras horas de la mañanaalcanzando al máximo alrededor de las ocho y permanecen en estado hasta elmediodía o una de la tarde, y luego disminuyen por efecto del marchitamientotemporal. Aproximadamente a las seis de la tarde cuando el Sol se pone, secierran completamente los estomas. Es decir, en la oscuridad sucede locontrario a lo que ocurre en el día por efecto de la luz.

1.4.2. Fotosíntesis

Los tres elementos primordiales que requiere la planta para realizar estasíntesis son: el bióxido de carbono, la luz y el agua. El factor que más limita elgrado de la fotosíntesis bajo condiciones normales es el bióxido de carbono. Laconcentración en la atmósfera de bióxido de carbono es de 0.04% y si se

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aumenta provoca un aumento en la intensidad fotosintética. El oxígenomolecular y los carbohidratos son los principales productos de la fotosíntesis ysu función primordial es la producción de azúcar o de sus precursores, tambiénsuministra para otras síntesis importantes, entre las que se destaca laformación de aminoácidos de los que se derivan las proteínas.

Solamente las plantas, incluyendo también las bacterias, son capaces desintetizar aminoácidos, compuestos indispensablemente para cualquier formade vida.

La relación entre la fotosíntesis y el hombre es importante no sólo en cuanto ala producción de alimentos para su sustentos, sino porque el hombre dependede este proceso para su progreso económico, y además porque el 21% deoxígeno presente en la atmósfera se debe a la fotosíntesis. Este es un procesobioquímico que consta de numerosas reacciones químicas y fenómenos físicosen la captura de la energía radiante y su conversión en energía química decompuestos orgánicos. Participa de la física de las reacciones, de lafotoquímica, bioquímica, y morfología, fisiología y ecología de las plantasverdes.

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Proceso de Fotosíntesis

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1.4.3. Nutrición Mineral

Cuando hay deficiencia de agua en el suelo, las plantas disminuyen suabsorción y por tanto la de los minerales. Estos elementos solamente losabsorbe la planta en forma soluble, es decir en forma iónica. Durante losperíodos secos prolongados, las plantas muestran no solamente los síntomasde deficiencia de agua, sino también de los minerales como el nitrógeno,caracterizado por la clorosis de todas las hojas.

1.4.4. Crecimiento

Entre los factores externos que afectan el crecimiento de una planta seencuentran: el grado de aprovechabilidad de los minerales, humedad y aire desuelo; humedad del aire, duración e intensidad de la luz y la temperatura.Cualquiera de estos factores puede limitar el crecimiento. Esto se refleja en laplanta la cual se queda relativamente pequeña, con hojas pequeñas ygeneralmente gruesas, entrenudos cortos, etc. La deficiencia de cualquiera deéstos factores provoca alteraciones fisiológicas, que cuando son causadas porfalta de agua se conoce generalmente como xeromorfismo.

El agua es necesaria en todos los procesos vegetales, y generalmente elabastecimiento de agua es el factor que más limita el desarrollo de la planta.La deficiencia de agua en la planta frena el crecimiento y reduce suproducción. Como la deficiencia de aire reduce el área foliar de la planta, lafotosíntesis total, también se reduce bajando por tanto la producción. El áreasfoliar nos presenta la superficie de la hoja. La falta de luz afecta la parteexterna de la planta y a la intensidad de alargamiento. Una planta que sedesarrolle en la oscuridad presenta un tallo largo y fusiforme (de figura de uso),sus hojas y tallos son de color amarillo pálido debido a la carencia de clorofila.A este fenómeno se le conoce como ahilamiento.

Las hojas que crecen con luz solar contienen más azúcar y menos agua quelas que viven en la sombra, son más gruesas y más pequeñas, con cutículamás fuerte y una cantidad mayor de tejido conductor y tejido mecánico. Lasque crecen en la sombra poseen cavidades aéreas más grandes, y el estratode células empalizadas de misófilo21 que puede quedar de un tamaño reducidoy hasta no desarrollarse, de modo que en el interior de una hoja criada en la

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sombra ésta formada totalmente por misófilo esponjoso.

1.4.5. Floración y fructificación

Los factores que afectan la floración y la fructificación de las plantas con lastemperatura y la fotoperiodicidad. Ciertas plantas con fotoperíodo apropiado,necesitan temperaturas bajas para florecer, algunas requieren temperaturasmás altas y otras dan flores a diferentes temperaturas. La formación de lasplantas es un período de crecimiento y, naturalmente, depende del agua. Enzonas secas al practicarse el riego, generalmente provocan la apertura de lasflores, así ocurre con el cafeto ocho o diez días después de aplicarle el riego alcultivo.

La deficiencia de agua en un suelo ocasiona con frecuencia la caída de lashojas, flores y frutos jóvenes; fenómeno que se ha observado en frutales talescomo el manzano, el mango, el naranjo, etc. Otro efecto que se puedeobservar en las plantas fructificadas es el que producen frutos de tamañopequeño cuando se desarrollan en ambientes secos.

1.5. Efectos fisiológicos del exceso de agua en las plantas

En los suelos encharcados o mal drenados, la concentración del oxígeno esescasa y las plantas se desarrollan pobremente o mueren por las condicionespoco favorables para la respiración y el crecimiento de su raíz. La insuficienteaireación reduce el crecimiento de la raíz, restringe la absorción del agua y delos minerales y mengua la actividad de los organismos del suelo.

El exceso de agua tiene los mismos efectos de la deficiencia sobre losprocesos fisiológicos de la planta. Algunas especies luego de unas cuantashoras en suelos inundados mueren, mientras que otras, entre ellas, especiesfrutales, sobreviven muchas semanas y hasta meses, cuando el coeficienterespiratorio es bajo.

En suelos inundados, con mal drenaje, las raíces de las plantas se desarrollansuperficialmente, buscando las condiciones de aireamiento más adecuadas.Las que se desarrollan en condiciones de saturación de agua mueren. Por otraparte, hay muchas especies tanto leñosas como herbáceas, que prosperan enterrenos cenagosos, y pantanosos, aunque la concentración de oxígeno sea

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muy baja en el medio que rodea a las raíces.

La adaptación de las plantas a estas condiciones depende de su estructura yde su fisiología. Las plantas herbáceas de los pantanos presentangeneralmente grandes espacios unicelulares en sus tallos y raíces a través delos cuales el oxígeno se difunde hacia abajo. Esto ocurre con el arroz, quecultivado de 7 a 20 centímetros de agua tienen amplios espacios aéreos en lasbases de las hojas y en las raíces, que les permite respirar normalmente, auncuando las condiciones de aireamiento del suelo sean inadecuadas.

Las plantas acuáticas poseen en sus raíces células con adaptacionesmetabólicas especiales, con estructura esponjosa con grandes espaciosintercelulares que permiten el intercambio de gases entre la atmósfera y lasraíces del suelo anegado. Utilizan eficientemente la energía de la respiraciónanaeróbica (proceso bioquímico que no necesita de oxígeno. En plantas deambientes normales la respiración anaeróbica no es suficiente para satisfacerlas necesidades de energía de las células y da lugar a la formación desustancias tóxica que mata dichas células.

1.6. Orientación del riego por indicadores fisiológicos

Se ha observado que las muchas plantas transpiran en una hora el equivalentea toda el agua que contienen sus tejidos. La cantidad de agua usada por lasplantas depende de varios factores: varía con la planta y el medio.

El conocimiento de la necesidades de agua por las plantas es de una valiosaayuda para la selección de las especies que desean en una región dada y paralas rotaciones que deban seguirse.

Algunas plantas producen en gramo de materia seca por cada 200 gramos deagua; otra requieren 100 veces esta cantidad.

Los métodos fisiológicos, o sea los basados en la indicación de la propiaplanta, hacen referencia a los siguientes tópicos.

1.6.1. Requerimiento de agua de las plantas

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El consumo o evaporación de agua del campo cultivado, varía según el tamañode las plantas el número y el tamaño de las hojas, la transpiración por unidadde área foliar. Un campo cubierto por un cultivo arbóreo evapora naturalmentemás agua que un campo con plantas más pequeñas, como pastos, maíz, caña,fríjoles, sembrados de la misma zona. Los primeros, requieren de unairrigación más abundante.

La influencia de los factores climatológicos es más importante para estimar elconsumo de agua de un campo cultivado que el tipo de planta en este terreno.

1.6.2. Índice de humedad de las hojas

Este método se basa en la determinación del porcentaje de agua de las vainasde las hojas terminales de la caña a intervalos de aproximadamente un mes. Elíndice de humedad serviría para determinar si las labores de cultivo se estánhaciendo adecuadamente. Evaluando un cultivo podemos encontrar que lahumedad inadecuada de las hojas está asociada a la presencia de variosfactores tales como: intervalos demasiado largo entre los riegos, un riegodemasiado rápido, hileras demasiado inclinadas con pendientes muy altas casien el sentido de la pendiente, distancias muy grandes, presencia de malezas,inadecuada fertilización del suelo, y mal preparación del mismo.

1.6.3. Apertura de estomas

La falta de agua en el suelo impide que los estomas alcancen su máximaapertura. Este método de los estomas es considerado como el más confiablecomo indicador de las necesidades de agua para las plantas porque seria lapropia planta que le demuestre sus requerimiento de agua por medio de losestomas, sin estar afectada por los factores del suelo.

Además este procedimiento es de fácil aplicación, rápida adecuación y norequiere complicados procedimientos de laboratorios, se pueden repetir aintervalos cortos, determinado así la falta de agua en el suelo tan pronto comolas plantas comiencen a sentirla.

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CAPITULO DOS

1.2. Parámetros hidrodinámicos aplicados en riegos y drenajes

El suelo es un medio muy complejo y heterogéneo con propiedades físico –químicas y biológicas que, por separado o con sus tantas interrelaciones,ejerce influencia sobre las relaciones suelo – agua. y es importante analizar elmovimiento del agua en el suelo junto con las propiedades físicas para obtenerideales condiciones para el crecimiento de las plantas.

1.2.1. Composición volumétrica del suelo

El suelo procede de la interacción de dos mundos diferentes, la litosfera y laatmósfera, y biosfera. El suelo resulta de la descomposición de la roca madre,por factores climáticos y la acción de los seres vivos. Esto implica que el suelotiene una fracción mineral y otra biológica. Es esta condición de compuestoórgano mineral lo que le permite ser el sustento de multitud de especiesvegetales y animales.

La descomposición de la roca madre puede hacerse por disgregación, ofactores físico y mecánicos, o por la alteración, o descomposición química. Eneste proceso se forman unos elementos muy pequeños que conforman elsuelo, los coloides y los iones. Dependiendo del porcentaje de coloides eiones, y de su origen, el suelo tendrá unas determinadas características.

La materia orgánica procede, fundamentalmente, de la vegetación quecoloniza la roca madre. La descomposición de estos aportes forman el humusbruto. A estos retos orgánicos vegetales se añaden los procedentes de ladescomposición de los aportes de la fauna, aunque en el porcentaje total deestos son de menor importancia.

La descomposición de la materia orgánica aporta al suelo diferentes mineralesy gases: amoniaco, nitratos, fosfato, etc.; en la mayoría con un pH ácido. Estosson elementos esenciales para el metabolismo de los seres vivos y conformanla reserva trófica del suelo para las plantas, además de garantizar suestabilidad.

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1.2.2. Textura

Para el uso adecuado y eficiente del agua de riego resulta especialmenteimportante el estudio de las propiedades físicas del suelo que tienen relacióncon la aptitud para retener el agua o para facilitar su movimiento.

La textura es la proporción de los tamaños de lo grupos de partículas que loconstituyen y está relacionada con el tamaño de las partículas de los mineralesque lo forman y se refiere a la proporción relativa de los tamaños de variosgrupos de partículas de un suelo. Esta propiedad ayuda a determinar lafacilidad de abastecimiento de los nutrientes, y aire que son fundamentalespara la vida de la planta.

El termino textura se usa para representar la composición granulométrica delsuelo. Cada termino textural corresponde con una determinada composicióncuantitativa de arena, limo y arcilla. En los términos de textura se prescinde delos contenidos en grava, que se refiere a la fracción del suelo que se estudiaen el laboratorio de análisis de suelos y que se conoce como tierra fina. Porejemplo, un suelo que contiene un 25% de arena, 25% de limo y un 50% dearcilla se dice que tiene una textura arcillosa. Los términos texturales sedefinen manera gráfica en un diagrama triangular que presenta los valores delas tres fracciones.

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1.2.3. Estructura

Las partículas del suelo no se encuentran aisladas, forman unos agregadosestructurales que se llaman peds, estos agregados (o terrones) por repeticióndan el suelo. Es como un poco la celdilla unidad de los cristales que porrepetición origina el mineral. Los agregados están formados por partículasindividuales (minerales, materia orgánica y huecos) y le confieren al suelo unadeterminada estructura.

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La estructura del suelo se refiere a la forma de las partículas de la tierra, lascuales son de diferente tamaños y están agrupadas dentro la cual loscientíficos le llaman agregaciones. El número de espacios en la tierradependen del tipo de la tierra. Un suelo arenoso tendrá muchos espacios, y unsuelo con gran cantidad de barro va a tener poco espacio. Los espacios en lasagregaciones permiten que el agua y el aire penetre en la tierra. En estosespacios viven cosas como las raíces de las plantas, microorganismos,insectos e hifa.

La estructura se puede clasificar desde el aspecto morfológico la estructura delsuelo se define por una forma, un tamaño y un grado de manifestación de losagregados

a) Forma. Es la tendencia a manifestarse con un determinado hábito, y sedefinen los siguientes tipos

Migajosa. Agregados porosos de forma redondeada (no se ajusta a losagregados vecinos. Típica de los horizontales A.

Columnar. Prismas con su cara superior redondeada. Estructura muy rara.

Angular (o en bloques angulares. Agregados de forma poliédrica, consuperficies planas, de aristas vivas y con vértices. Las caras del agregado seajustan muy bien a las de los agregados vecinos. Típicamente en loshorizontes arcillosos, como los hor. B.

Subangular (o en bloques subangulares. Agregados de forma poliédrica,con superficies no muy planas, de aristas romas y sin formación de vértices.Las caras del agregado se ajustan moderadamente a las de los agregadosvecinos. Típicamente en los horizontes arcillosos, como los hor. B.

b) Prismática. Cuando los bloques se desarrollan en una dirección(vertical) más que en las dos horizontales. Presente en loshorizontes más arcillosos, a veces hor. B y en ocasiones hor. C.

Granular. Agregados sin apenas poros en su interior, de forma redondeada(no se ajustan a los agregados vecinos. Es eliminar a la migajosa pero con losagregados compactos. Típica de los horizontales A.

Laminar. Cuando los agregados se desarrollan en dos direcciones(horizontales) más que en la tercera (vertical. Típica de los horizontesarenosos, como los hor. E.

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Sin estructura. Cuando no hay desarrollo de agregados. Horizontes departículas sueltas (pulverulentos) o masivos (endurecidos.

b) Tamaño. Por el tamaño de los agregados las estructuras se clasifican en:gruesa, media, fina y muy fina.

C).Grado de desarrollo. Según la intensidad con que se manifieste eldesarrollo de la estructura: fuerte, media, débil, nula.

Los agentes responsables de la estructura son las características hídricas juntoa la textura y materia orgánica. También influyen: pH, CO3=, óxidos ehidróxidos de Fe, actividad biológica.

1.2.4. Densidad del suelo

Aunque de toda la materia posee masa y volumen, la misma masa desustancias diferentes tiene ocupan distintos volúmenes, así notamos que elhierro o el hormigón son pesados, mientras que la misma cantidad de goma deborrar o plástico son ligeras. La propiedad que nos permite medir la ligereza opesadez de una sustancia recibe el nombre de densidad. Cuando sea mayor

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Tipo deestructura delSuelo.

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la densidad de un cuerpo, más pesado nos parecerá. D=m/v

La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y elvolumen que ocupa. Así, como en el S.I. La masa se mide en kilogramos(kg)y el volumen en metros cúbicos (m3) La densidad se medirá enkilogramos por metro cúbico (kg/m3). Esta unidad de medida, sin embargo,es muy poco usada, ya que es demasiado pequeña. Para el agua, por ejemplo,como un kilogramo ocupa un volumen de un litro, es decir, de 0,001 m3, ladensidad será de:

La mayoría de las sustancias tienen densidades similares a las del agua por loque, de usar esta unidad, se estarían usando siempre números muy grandes.Para evitarlo, se suele emplear otra unidad de medida el gramo porcentímetro cúbico (gr./c.c), de esta forma la densidad del agua será:

Las medidas de la densidad quedan, en su mayor parte, ahora mucho máspequeñas y fáciles de usar. Además, para pasar de una unidad a otra conmultiplicar o dividir por mil.

Los suelos poseen naturalmente diferentes densidades debido a variacionesde la textura, de la porosidad y contenido de materia orgánica. Brady (1974)cita que los suelos arenosos poseen una densidad del suelo de 1,20 a 1,80g/cm3 y una porosidad de 35 a 50%, mientras que suelos arcillosos poseen unadensidad de 1,00 a 1,80 g/cm3 y una porosidad de 40 a 60%. Sin embargo ladensidad y la porosidad del suelo son características que pueden variar enfunción del tipo de la densidad de labranza, siendo por esto buenosindicadores de lo adecuado de los sistemas de labranza del suelo, indicando lamayor o menor compactación que estos promueven.

Los valores adecuados de la densidad del suelo fueron definidos por Archer ySmith (1972), como aquellos que proporcionan a la máxima disponibilidad delagua y por lo menos 10% de espacio de aire en un suelo sometido a unasucción de 50 mb. Según esos autores, las densidades del suelo oscilanalrededor de 1,75 g/cm3 para suelos de textura arena franca, 1,50 g/cm3 parasuelos franco arenosos, 1,40 g/cm3 para suelos franco limosos y 1,20 g/cm3

para franco arcillosos.

Las modificaciones de las propiedades físicas del suelo a causa de lossistemas de labranza pueden dar origen a una elevación de la densidad del

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suelo, una mayor resistencia a la penetración de las raíces y a una disminuciónen la porosidad, caracterizándose por una capa compactada abajo de la capaarada. Esa capa compactada afecta el movimiento del agua y el desarrollo delsistema radicular por el rendimiento mecánico, por la deficiencia de aireación,por la menor disponibilidad de agua y por alteraciones en el flujo de calor.

La capa compactada tiene origen el la base de la capa arable. La profundidaden la que se encuentra tiene mayor o menor efecto sobre el desarrollo delcultivo; capas compactadas a diferentes profundidades tienen efecto negativodiferenciados por el rendimiento de los cultivos: el efecto es más negativo a 10cm que a 20 o 30 cm de profundidad. (Lowry et al., 1970).

Como consecuencia de la elevación de la densidad, hay una elevación de laresistencia a la penetración de las raíces mucho más significativa que elaumento de la densidad. Voorhes et al. (1978), trabajando en un suelo francoarcillo-limoso, observó, bajo el mismo peso de vehículos, que la densidad delsuelo aumentó 20%, mientras que la resistencia a la penetración aumentó unmás 400%. Los valores de la resistencia a la penetración de las raíces quelimitan el desarrollo de las plantas varían de un cultivo a otro.

1.2.5. Porosidad

Son los huecos que quedan al unirse las partículas y sirven como conducto pordonde circulan el agua y el aire. Las partículas gruesas dejan entre sí espaciosde gran diámetro, al unirse mediante escasos puntos de contactos; ocurriendolo contrario con las partículas finas de los suelos arcillosos en donde lassuperficies de contacto son mayores y dan lugar a la formación de los poros demenor tamaño pero en mayor proporción.

La porosidad por estos factores afectan la permeabilidad y la retenibilidad delos suelos y tiene especial importancia en la determinación de la densidadaparente.

El tamaño de los poros es difícil determinar y mucho más en los suelos en loscuales las partículas pequeñas ocupan los espacios comprendidos entreaquellos de mayor tamaño. Los espacios porosos ocupan en promedio el 50%del volumen total de un suelo arcilloso y hasta un 30 o 25% en los suelosarenosos de textura uniforme.

Las relaciones entre el porcentaje de porosidad y la densidad real y aparente

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de un suelo pueden expresarse en la siguiente forma:

Gr: Gravedad específica real;Ga: Gravedad específica aparente;S: Porcentaje de espacios porosos;Pr: Peso de un litro de sólidos del suelo;Pa: Peso de un litro de suelo.

Gr = Pr Ga Pa

S = Pr- Pa x 100 = (1- S/100)100 Pr

Ga = Gr (1- S/100)

Se asume que Gr = 2.65, entonces Ga = 2.65 (1- S/100)

1.2.6. Consistencia del suelo

Es la reacción de un suelo a la presión mecánica o a la manipulación o sea esla respuesta del suelo a las fuerzas externas tendientes a deformarlo. Estacaracterística se determina en los grados de humedad. Así un suelo secoposee una humedad equivalente a la de un suelo seco al aire y capacidad decampo, y el mojado cuando su contenido de humedad es mayor que elequivalente a la capacidad de campo.

De acuerdo con su resistencia a la disgregación entre los dedos, el suelo seclasifica en suelto, blando, ligeramente duro, duro, muy duro oextremadamente duro, sino se deja romper.

En un suelo húmedo, su resistencia a cambiar de forma ante la presión de losdedos determina que se considera suelto, muy friable, friable, firme, muy firmeo estrechadamente firme, si no se deja cambiar de forma.

En un suelo mojado, la descripción o clasificación contemplados atributos, lapegajosidad o capacidad para adherir a cuerpos extraños, que lo haceligeramente pegajoso, pegajoso y muy pegajoso si se adhiere juntamente a losdedos, y a la plasticidad o capacidad para cambiar de forma sin disgregarse,que lo hace plástico, ligeramente plástico, plástico y muy plástico si se deja darcualquier forma en los dedos.

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La clase de extensión de la deformación depende de:

Clase de sueloCaracterísticas físicas del suelo Contenido de agua Magnitud de la fuerza aplicada

La consistencia del suelo depende básicamente de dos fuerzas principales:

Cohesión debida a la atracción molecular que se lleva a cabo por las cargassuperficiales delas partículas de arcilla y por la atracción de partícula apartícula.

Adhesión donde la tensión superficial es la causa de este fenómeno.

El efecto de mantener juntas a las partículas del suelo depende de laproporción de agua y aire.

La mayoría de los suelos son adheridos y suaves cuando se saturan.

Estas propiedades son muy importantes, pues un suelo duro o muy durorequiere mayor esfuerzo al prepararlo (arar, rastrillar, surcar, sembrar). Asímismo, un suelo que mojado sea muy pegajoso y muy plástico, no debeprepararse si su humedad sobrepasa la capacidad de campo, pues confacilidad pierde su estructura volviéndose masivo con lo cual disminuye suvalor agrícola, mientras prevalezca esta estructura.

1.2.7. Profundidad radical efectiva

Es la profundidad que pueden alcanzar las raíces de las plantas sin encontrarobstáculo físicos o químicos como: Nivel freático, capas endurecidas de rocaconsolidada, arena suelta, arcilla impermeable, sales y sodio en alta cantidad,o un cambio abrupto en la textura entre los dos horizontes contiguos. Laprofundidad de penetración de las raíces en el suelo dependerá de la acciónde cuatro factores primordiales:

Tipo de plantaPermeabilidad del suelo

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Profundidad del nivel freáticoTipo de perfil del suelo

La profundidad de enraizamiento y por consiguiente de extracción dehumedad, está relacionada con el tamaño del cultivo y depende de la especie,duración del ciclo vegetativo y de las características del perfil del suelo.

En los suelos profundos sin limitaciones para la expansión radical, la especievegetal define la profundidad del suelo explorable por las raíces. En la tablasiguiente, se presentan las profundidades promedias de las raíces de algunoscultivos.

Cuadro # 1 Profundidades promedias de raíces de algunos cultivos

Cultivo Profundidad encms

Cultivo profundidad

Alfalfa 120* Trigo- cebada-avena

70*

Fríjol 90* Sorgo 60-120Repollo- Cebolla

ZanahoriaCohombros

50* Papa 70*

Lechuga 40* Tabaco 100*Pastos 50* Tomate 150*Maíz 80* Arroz 90*

En Colombia es difícil encontrar suelos profundos y homogéneos que permitanel desarrollo de las raíces de los cultivos a profundidades como los citados enla tabla anterior. Así, cultivos hortícola de ciclo corto, difícilmente superan los30 cm; cultivos industriales y cereales pueden llegar a 100 cms; plantasforrajeras permanentes como la alfalfa pasan de 150 cms y frutales y especiesforestales alcanzan profundidades superiores a los 200 cms.

En general para los efectos prácticos del riego, las plantas cultivadas sedividen en tres categorías, según la profundidad efectiva de sus raíces.

Plantas de raíces superficiales, cuya profundidad de penetración efectiva es deunos 40 a 50 cms, como la mayoría de los pastos, gramíneas y hortalizas.

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Plantas de raíces medias, cuya profundidad de penetración efectiva está entre60 y 120 cms, como la Papa, el maíz, el algodón, la caña de azúcar, etc.

Plantas de raíces profundas, como la alfalfa y los frutales, que toman humedada profundidades de 120 a 200 cms.

Existen limitaciones que no permiten la distribución normal de las raíces ni dela extracción del agua en los mismos porcentajes dados en las tablas.

Algunas de estas limitaciones son:

Suelos formados por capas de diferente textura lo cual impide el paso de lasraíces de una capa a otra. Por ejemplo, un suelo arcilloso hasta los 40 cms deprofundidad y luego arenoso o gravillosos.

Suelos que presentan a poca profundidad los llamados Hard-panes o sea desuelo muy duras y compactadas que impiden el desarrollo de las raíces. Estopuede ser el resultado de abuso en el empleo en la maquinaria cuando el sueloesta húmedo.

Niveles de agua del suelo poco profundos, como se ha comprobado en:sabana de Bogotá, valles de Ubaté y Simijaca; valles de Samacá, Duitama ySogamoso y valle del río Chicamocha.

Diferencias marcadas de la fertilidad entre las capas del suelo.

Presencia de estratos o capas del suelo con alto contenido de las sales.

Por lo anterior es fundamental conocer las condiciones del suelo en quetrabaja para emplear las técnicas que le permitan vencer los obstáculos yacomodar sus riegos a las condiciones propias reales de la finca.

1.2.8. El agua en el suelo

Otra propiedad importante de los suelo, es la capacidad de retención yalmacenamiento de agua, respecto al aprovechamiento de la misma por lasplantas.

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Gran parte del agua retenida por el suelo es extraída por las plantas para sudesarrollo, por esta extracción requiere energía. Así al aumentar el agua en elsuelo, el esfuerzo por su extracción disminuye y las plantas consumen energíapara obtener el agua que necesitan.

El agua del suelo puede presentarse en tres formas diferentes, según lanaturaleza de la fuerzas que se retienen:

1.2.8.1. Agua higroscópica

Está retenida en la superficie de las partículas del suelo y no se mueve por lainfluencia de la gravedad ni de fuerzas capilares. Es el agua que permaneceadherida a las partículas del suelo cuando éste se seca completamente al airey da al observador la apariencia de su total ausencia; por lo tanto, no poseeactividad agrícola alguna como es fácil de comprender, por quedar firmementeretenida a las partículas del suelo mediante una finísima película a un grosorde 4 a 5 millonésimas de milímetro, la que priva de toda circulación ysolamente puede ser extraída del suelo por intermedio de una temperatura de105º C en estufas especiales.

1.2.8.2. Agua capilar

Es el agua sobrante de las capas superiores ya saturadas y que van pasandosucesivamente a las inferiores en virtud de su propio peso y de la presión queejerce el agua de las capas superiores. El agua capilar es la que está porencima del agua higroscópica y que el suelo retiene debido a fuerzas detensión superficial, contra la fuerza de gravedad. El agua capilar es elexcedente de agua higroscópica que se encuentra en los poros del terreno yque se adhiere a las partículas del suelo en forma de finísima películasalrededor de las mismas, constituyendo el agua capilar interna. Si la cantidadde agua sigue aumentando en el suelo, las películas capilares vanespesándose, terminando de ocupar todos los intersticios9 entre las partículas,originando la llamada agua capilar exterior. Esta última es la forma de aguaque aprovechan las plantas. El agua capilar exterior experimenta sensiblespérdidas motivadas no solo por la absorción de las raíces sino también de laevaporación superficial, lo cual origina un movimiento continuo de la humedadinterior por capilaridad, hacia las partículas que hayan disminuido de grosor.Cuando el agua capilar disminuya, debe ser repuesta oportunamente mediantela lluvia o el riego, ha fin de que las plantas encuentren siempre la humedadnecesaria para su normal desarrollo.

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1.2.8.3. Agua de gravitación

El agua de gravedad es el exceso de agua higroscópica y capilar por estarcompletamente saturados los espacios intersticiales de las partículas del sueloy tienden a descender a los horizontes inferiores por la fuerza de gravedad,hasta encontrar una capa impermeable que la retiene y almacena. Por talrazón origina los encharcamientos cuando esta capa se encuentra muysuperficial, ocasionando daños a las plantas y por lo tanto debe ser eliminadagracias a la construcción de drenajes.

El agua de gravitación puede ser útil para reponer el agua de capilaridadgastada ,cuando la capa freática está situada inmediatamente debajo de lazona donde se desarrollan las raíces.

No existe una línea clara de separación entre estos tres tipos de agua delsuelo. La proporción en que se encuentran cada una de ellas depende de latextura, de la estructura, del contenido de materia orgánica, de la temperaturay del espesor del perfil del suelo considerado.

En condiciones normales, el agua de gravitación drena rápidamente de zonaradicular. El agua no disponible es retenida intensamente por la fuerza capilary las raíces de las plantas no llegan a ella. El agua a disposición de las plantases la diferencia en el agua de gravitación y la disponible.

El agua drena del terreno bajo la atracción constante de la gravedad, másrápidamente en los suelos arenosos que en los arcillosos, en los que estasituación se realiza lentamente. Por ejemplo, un día después del riego de unsuelo arenoso, la mayor parte del agua de gravitación ha drenado del terreno,mientras que en terreno arcilloso son necesarios cuatro días por lo menos paraque se presente el mismo fenómeno.

La velocidad de drenaje es muy rápida inmediatamente después del riego ydisminuye constantemente, a pesar de que el drenado continúa con lentitud,incluso después de que el agua de gravitación ha sido eliminada. Por términomedio son necesarios dos días antes que la disminuya bruscamente lavelocidad de drenaje y el agua de gravitación sea eliminada de la zonaradicular.

Desde el punto de vista del riego y del drenaje resulta más convenienteclasificar el agua del suelo en relación con la habilidad de las plantas para

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desarrollarse y la aptitud del suelo para almacenar agua.

1.2.9. Retención de agua por el suelo

El suelo está constituido por tres fases: sólida, líquida y gaseosa. La faselíquida se denomina agua del suelo o solución del suelo; la gaseosa es el airedel suelo. Estas dos fases, líquida y gaseosa, ocupan los poros del suelo, esdecir, el volumen no ocupado por la fase sólida.

El volumen total de poros del suelo se llama porosidad total o simplementeporosidad. Se expresa como un porcentaje o un tanto por uno del volumentotal del suelo; por tanto no tiene dimensiones. Se designa por la letra E, y suvalor viene dado por la fórmula:

E = 100 (1 - da ) dr

da = densidad aparentedr = densidad real

La porosidad de los suelos minerales varía entre un 25 y un 60%, aunquenormalmente está comprendida entre un 40 y 50%. Las partículas del sueloque constituyen la fase sólida tienen la propiedad de absorber humedad en susuperficie, convirtiéndola en una película que las envuelve. Este fenómeno esdebido a fuerzas de adhesión y de cohesión. La adhesión

consiste en la atracción entre moléculas de distinta naturaleza, debido afuerzas eléctricas. Por este procedimiento, las partículas sólidas retienenenérgicamente una fina película de agua de solamente tres a cuatro moléculasde espesor.

El agua adherida atrae otras moléculas de agua, mediante el fenómeno decohesión, que consiste en la atracción entre moléculas de la misma naturaleza.La cohesión es igualmente debida a fuerzas eléctricas, y es posible debido elcarácter bipolar de las moléculas de agua. De esta manera se forma unasegunda capa rodeando las partículas, con un espesor de varios cientos demoléculas, que son retenidas más débilmente que las de la primera etapa.

La energía con que el agua es retenida por el suelo en un determinado puntose expresa por el potencial matricial, que se designa con la letra � y se define

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como “ la cantidad de trabajo necesario para transportar reversible eisotermicamente una cantidad de agua pura desde un nivel de referencia en elque el agua está a la presión atmosférica hasta el punto considerado”. Lasdimensiones del potencial matricial son las de trabajo dividido por volumen.

[�] = [ T ] = [ F x L] = [ F . L-2] V L3

Por lo tanto se puede asimilar � a una presión y considerar que el agua delsuelo está sometida a una presión negativa igual en valor absoluto a la quehabría que aplicar para extraer esa agua y llevarla al nivel de referencia. Estaúltima presión es la tensión de humedad del suelo, que se puede medir devarias formas. Lo más usual es expresarla en atmósferas o en centímetros decolumna de agua.

En el suelo, la tensión de humedad puede alcanzar valores de varios miles decentímetros. El máximo es de 107 cm, que corresponde a la ausencia total deagua (secado a 105º C. El manejo de estas cifras tan altas resulta incómodo,por lo que se utiliza el logaritmo de esa presión en cm, al que se llama pF.

pF = log �

La fuerza con que el agua es retenida por cada poro es función de su diámetro.Los poros pequeños retienen el agua con más fuerza que los grandes. Entre elpF y el diámetro en cm de los poros existe la siguiente relación:

pF = log 0,30 d

Veamos ahora los distintos estados de humedad del suelo.

Cuando todos los poros están llenos de agua, se dice que el suelo estásaturado. Esto puede ocurrir, por ejemplo, cuando a ciertas profundidadesexiste un estrato impermeable, cuando el drenaje es demasiado lento, etc. Sise permite que un suelo saturado drene, el contenido en agua comienza adescender y los poros que van quedando vacíos son ocupados por el aire. Elagua así eliminada es denominada agua libre o gravitacional; no es retenidapor el suelo. Por tanto, en estado de saturación el pF de un suelo es igual a 0.

El drenaje de agua continúa hasta que llega un momento en el que el suelo no

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pierde más agua. En este estado se dice que el suelo está en capacidad decampo (C.c): los poros más pequeños del suelo retienen el agua contra lasfuerzas de la gravedad y los poros mayores están en buena parte ocupadospor el aire. Esta situación es muy favorable al desarrollo de los cultivos, queencuentran en el suelo agua abundante retenida con una energía que esfácilmente superada por la de succión de las raíces, al mismo tiempo que elsuelo está suficientemente aireado.

Al definir el estado de capacidad de campo hemos dicho que es el que alcanzaun suelo saturado cuando termina el drenaje del mismo. Sin embargo, estemomento es difícil de precisar: al principio el drenaje es muy rápido, perodespués comienza una fase de drenaje lento que puede durar hasta 15 días.En la definición tradicional de capacidad de campo se admitía que ese estadose alcanza dos o tres días después de comenzado el drenaje, a lo quecorresponde una tensión de humedad de 100-200 cm y un pF de 2,0-2,3.

Como se ve, la capacidad de campo es un estado definido imprecisamente. Enconsecuencia, el correspondiente pF está igualmente mal definido.

En el momento en que se acaba el drenaje rápido corresponde aun pF = 1,8.Cuando se completa el drenaje total, el pF es aproximadamente 3 (1 atm. Portanto, lo que se considera capacidad de campo es una fase comprendida entreesos dos valores de 1,8 y 3.

Con objeto de evitar esa imprecisión, se define el concepto de “humedadequivalente”, que es el agua retenida por el suelo cuando a una muestra delmismo se aplica una fuerza de extracción de 1/3 de atm (333 cm), a la quecorresponde en pF = 2,5.

El contenido de agua puede descender por debajo de la capacidad de campocomo consecuencia de la evaporación y de la transpiración de las plantas. Lacapa de agua que rodea las partículas se hace más fina y a medida que elcontenido de humedad disminuye, se hace más difícil la absorción de agua porlas raíces, hasta que se alcanza un estado, denominado punto de marchites(PM.) que se caracteriza porque las plantas absorben el agua del suelo conmucha dificultad y experimentan marchites irreversible. En este estado el aguaes retenida con una presión de atm (15.000 cm), que es difícil de contrarrestarpor la presión de succión del sistema radicular de la mayoría de los cultivos.Esa presión equivale a un pF = 4,2.

La cantidad de agua que existe en estados de capacidad de campo, humedad

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equivalente o punto de marchites, se expresa en % en volumen. Entre ambasmedidas existe la siguiente relación:

Hv = Hp x da

Hv = Contenido de humedad en % en volumenHp = Contenido de humedad en % en pesoda = densidad aparente.

En el cuadro# 2 se indican los valores característicos de los estados dehumedad ya definidos.

Cuadro # 2 Valores de pF tensión de humedad

Estado atm cm pF diámetro equivalente delos poros (micra)

Saturación 1* 0* 3.000*Fin drenajerápido

63* 1,8* 50*

Fin drenaje lento 1* 1.000* 3* 3*Capacidad decampo

100-200. 2-2,3. 30-15.

Humedadequivalente

1/3* 333* 2,5. 9*

Punto demarchites

15* 15.000. 4,2. 0,2.

La cantidad de agua comprendida entre la capacidad de campo y el punto demarchites es el agua útil (A.u.), es decir, la cantidad de agua que puederetener un suelo y que puede ser aprovechada por las plantas. Este conceptode agua útil es muy utilizado en los proyectos de riego.

1.2.10. Constantes de humedad del suelo

La clasificación del agua del suelo indicada en los párrafos anteriores dependede las constantes de la humedad del suelo que a continuación se describen:

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a. Coeficiente de marchites

Denominase coeficiente de marchites, a la cantidad mínima de agua que aúncontiene el suelo sin que pueda ser utilizada por las plantas. Una planta semarchitará cuando no es capaz de seguir obteniendo humedad suficiente parasatisfacer a sus necesidades hídricas. En este estado, un terreno arcillosopuede contener aun 150 litros de agua por m3 y, en cambio, un suelo arenoso,escasamente unos 20 litros.

La tensión con que el agua es retenida en el suelo en el punto de marchitesequivale más o menos 13.6 atmósferas que parecen estar en equilibrio con lamáxima capacidad de succión de la mayoría de las plantas cultivadas.

Cuando el suelo está sometido a una prolongada sequía llega un momento enque las fuerzas de atracción del suelo por el agua son superiores a la fuerzasde la absorción desarrollada por las raíces (evaluadas en 15 kg por cm2),entonces las plantas ante la imposibilidad de utilizar el agua que aúnpermanece en el suelo, se marchitan. Este caso es característico delmarchitamiento transitorio o temporal, y las plantas se recuperan en la partemás fría o más fresca del día. En caso de persistir ésta, se llega a la marchitespermanente en la que las plantas se agostan y mueren rápidamente.

Si elaboramos un gráfico en el cual relacionamos el contenido de humedad deun suelo y la succión con que el agua es retenida a distintos de humedad,podemos observar que en la zona próxima al coeficiente de marchitez lascurvas que representan tal relación entre la arena fina y un suelo franco seseparan al máximo. La variación en el contenido de humedad en la zona queestá por encima del coeficiente de marchitez ocasiona cambios muy ligeros enla fuerza de succión, en tanto que una ligera reducción en el contenido dehumedad en la zona inferior a dicho coeficiente, implica un aumentoconsiderable de dicha fuerza.

Aunque el coeficiente de marchites no correspondiera al mismo porcentaje dehumedad para todas las plantas, en un mismo suelo, las diferencias quepuedan existir resultan tan pequeñas, que justifican ampliamente el uso deeste coeficiente con un límite crítico de la humedad del suelo.

El coeficiente de marchitez se considera así como un punto, cuyo valor se haasumido igual para todas las plantas dentro del mismo suelo. El coeficiente de

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marchitez se puede determinar de manera directa cultivando una plantacualquiera en un recipiente que contenga el suelo en estudio. Una vez que laplanta haya desarrollado su sistema radicular se suspende el suministro deagua para provocar su marchitez. El contenido de humedad del suelo cuandola planta marchita no reviva en la atmósfera húmeda, representa el coeficientede marchitez.

Se considera que una planta está marchita permanentemente cuando no sesupera después de haber sido puesta en el medio saturado en el que no seproduce consumo aparente alguno.

“ La tensión a la cual se produce el marchitamiento permanente oscila entre 7 y40 atmósfera y depende de la velocidad de utilización del agua, del cultivo, delcontenido de sales del suelo y de su textura. Cuando se incrementa latemperatura y la velocidad de consumo de humedad, el marchitamiento seproduce con tensiones más bajas y contenido de humedad mayor. En el puntode marchitamiento la tensión de la humedad del suelo es aproximadamente de15 atmósferas. El hecho de que pueda oscilar entre 10 y 20 no tiene granimportancia, puesto que las oscilaciones del contenido de humedad sonpequeñas para cambios de tensión de humedad grande.

El tanto por ciento del marchitamiento permanente puede seraproximadamente dividiendo la capacidad de campo para un factor cuyo valoroscila entre 20 y 24 y que es función que la proporción de limo del suelo; en elcaso de que ésta sea alta se debe utilizar el número 2.4 “

1.2.10.1. Capacidad de retención del agua

Se define con el nombre de capacidad de retención del agua a la cantidad quepuede retener un suelo sin que sufra pérdidas de infiltración, y vienerepresentada por el aumento de peso que experimenta la tierra seca alabsorber agua hasta que empiece a gotear. Tal capacidad puede variar entregrandes límites por razón de la naturaleza de los componentes minerales delsuelo, del tamaño de las partículas y de su estado de agregación. Así, los 80litros por m3 que puede soportar un suelo arenoso se transforman en 300 parauno arcilloso.

El agua así retenida puede ser utilizada por las plantas aunque no en sutotalidad, para desempeñar sus funciones vitales de transpiración y formaciónde nuevos tejidos. De otra parte, se pierde por evaporación en la superficie del

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suelo. De ahí nace el moderno concepto de la evapotranspiración quecorresponde al consumo del agua exigido por un suelo y cultivo determinados.

1.2.10.2. Capacidad de campo

Como consecuencia de los dos conceptos anteriores nace la capacidad decampo y agua aprovechable. La capacidad de campo está dada por lainferencia entre la capacidad de retención y el coeficiente de marchitez; esdecir, por la cantidad de agua existente en el suelo que las plantas puedenaprovechar con facilidad. Este concepto es útil para realizar cálculos prácticosde cantidad aprovechable de agua. En un suelo bien drenado, por lo generalse llega a la capacidad de campo, aproximadamente 48 horas después desuministrar agua a un suelo.

La capacidad de campo no puede ser determinada con precisión puesto quehay muchos factores que incluyen, impidiendo el equilibrio entre la cantidad deagua del suelo y el campo de fuerza gravitacional. La mayor parte de agua degravedad drena del suelo antes de que pueda ser consumida por losvegetales.

La determinación práctica de la capacidad de campo se puede efectuar dosdías después del riego. En consecuencia, la capacidad de campo determina unpunto específico de la curva del contenido de humedad en relación con eltiempo. Conocer el tiempo de medición nos permite calcular el agua utilizadapor las plantas durante el período en el cual el agua está drenando. Lacapacidad de campo en un terreno donde hay un cultivo en período de granactividad, es diferente a otro que no lo tenga, porque las raíces de las plantasextraen agua del terreno mermando

su contenido en relación con el otro que no las tiene y ésta sigue drenando, portanto el primero alcanza la capacidad de campo mucho antes que el segundo.Esto nos permite apreciar que entre la aplicación del riego y dos días despuéscuando se efectúa la medición de la capacidad de campo las plantas hanutilizado alguna cantidad de agua.

La capacidad de campo puede ser medida mediante la determinación delcontenido de humedad de un terreno después de un riego que sea losuficientemente intenso para que el suelo sobre el cual se opera se endurezcacompletamente. Determinar la disminución de humedad después del riego,sirve para comprender e interpretar con propiedad las características decapacidad de campo del terreno, pero para ello es preciso que éste dreneadecuadamente. Si hay limo o arcilla, así como un alto nivel freático que

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impidan la infiltración, las determinaciones de la capacidad de campo seránerróneas, por considerarse interferidas por las condiciones anteriores.

Para determinar la capacidad de campo resulta necesario observar lassiguientes normas: a) debe conseguirse una completa saturación capilaraplicando abundante cantidad de agua; b) debe reducirse la evaporaciónsuperficial, cubriendo el suelo con una capa gruesa de paja, estiércol u otromaterial; c) debe escogerse una zona desprovista de vegetación, a fin de

eliminar las pérdidas por transpiración; d) como el tiempo necesario para queocurra el descenso gravitacional del agua varía según el tipo de terreno, elporcentaje de humedad debe especificarse en forma periódica a partir delsegundo día de aplicación del agua, hasta cuando dicho porcentaje seaconstante; y e) debe seleccionarse un campo con una tabla de aguasuficientemente profunda para evitar el efecto de un posible ascenso capilar.

La determinación directa de la capacidad de campo ofrece así algunasdificultades práctica, por lo que ésta se determina usualmente en función de lahumedad equivalente del suelo. La humedad equivalente es en realidad elcoeficiente arbitrario que se define como el porcentaje de humedad que quedaen una muestra de suelo de peso definido, después de que esta ha sidosometida a una fuerza centrífuga mil veces mayor que la fuerza de lagravedad, por un período determinado.

Con base a los puntos anteriores, el agua del suelo puede clasificarse en trescategorías relacionadas con la aptitud de las plantas para utilizarla. Toda aguaque está retenida en el suelo con una tensión mayor que 13.6 atmósfera, o loque es mismo, a un por debajo del coeficiente de marchitez, se considera aguainútil. El agua que está retenida en el suelo con una tensión de 0.5 atmósferas,osea aquella que se encuentra por encima de la capacidad de campo es aguaque no puede permanecer en un suelo de drenaje normal por un suelosuficientemente largo como para ser usada por las plantas. Esta agua sedenomina agua superflua y corresponde al agua gravitacional, consideradaanteriormente.

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INTRODUCCIÓN A LA UNIDAD

Es importante establecer que el agua es el elemento basico y fundamentalpara la realización de los riegos, y así mismo recordar que Colombia es un paísde mucha riqueza hídrica.

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Esta unidas es de gran importancia para los estudiantes por que reconocerán,profundizaran y aran transferencia a cerca de lo que son las fuentes,requisitos, calidad y métodos de agua para riego de las plantas.

CAPITULO UNO

2.1. GENERALIDADES

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Para establecer un proyecto de riego se necesita contar con el agua necesaria,es decir asegurarse de que la cantidad de agua disponible sea suficiente yademás que sus cualidades físico-químicas y bacteriológicas sean óptimas.

El éxito de cualquier gestión agropecuaria con regadío se fundamenta en lasuficiencia y seguridad del suministro de agua, en todas las épocas del año.

La precipitaciones, la nieve los caudales y las aguas subterráneas constituyenlas fuentes principales del agua de riego. También es utilizada en agricultura elagua sobrante de la industria y de las viviendas humanas y servidas.

Sea cual fuera la fuente de agua para riego, lo que hay que establecer ydeterminar es el caudal de máximo consumo, teniendo en cuenta, incluso, laspérdidas inevitables y puede ser hasta inferior si se dispone de un depósito,como presas, estanques o reservorios.

Analizando ya el origen del agua y la cantidad requerida de manerapermanente, se debe determinar su calidad estableciendo sus cualidadesfísicas, químicas y bacteriológicas en relación con las plantas de cultivo.

Cualquiera que sea la fuente de agua para riego, antes de definir suaprovechamiento se deben contestar las siguientes preguntas:

�¿La cantidad de agua disponible es suficiente para el riego del terreno y delcultivo programado?

�¿La calidad de agua es óptima para evitar daños al suelo y a los cultivosque se rieguen?

�¿Se encuentra el agua con fácil acceso a una distancia (fuentessuperficiales) o profundidad (fuentes subterráneas) económicamente útil?

�¿Es la fuente estable?

�¿Aumenta por épocas?

�¿Disminuye por épocas?

�¿Sabe cuál es el mínimo disponible?

�¿Existe el peligro de que la fuente se agote?

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�¿Qué requisitos y limitaciones legales existen para poder aprovechar lafuente?

�¿La producción futura bajo regadío producirá un beneficio que justifique lainversión en un sistema de riego?

�¿Es apropiado el terreno por su topografía, clase de suelo, capacidad dealmacenamiento de agua para riego?

¿El terreno por su fertilidad y clima es apropiado para los cultivos que sepretenden cosechar bajo riego?

La respuesta a conciencia de las preguntas anteriores evitará los fracasosposteriores y las pérdidas de una inversión hecha sin los conocimiento y basestécnicas suficientes. Se requiere la observación, durante varios años, de lasfuentes de agua para poder lograr una relativa certeza al contestar laspreguntas, sobre todo cuando se trata del aprovechamiento de grandesvolúmenes para ser aplicadas al riego de áreas extensas o comerciales.

Las diferentes fuentes de agua que hay en la naturaleza y que son objeto deutilización por parte del ser humano ya sea para su alimentación, la de susanimales, la de los cultivos, la industria u otras necesidades, tienen diferentesprocedencia y se pueden clasificar así:

�Aguas que proceden a la precipitación como la lluvia, el rocío, la niebla, lanieve, granizo y escarcha.

�Aguas superficiales, entre las cuales se agrupan los mares, arroyos, losríos, las quebradas, los lagos, los embalses y los reservorios y que son losmás abundantes que alimentan el terreno de cultivo, pero aún no satisfacenlas necesidades de las áreas de regadío y para ello se debe almacenar elagua en invierno, para luego utilizarla en verano.

�Aguas subterráneas: son grandes depósitos que pueden existir en elsubsuelo a diferentes profundidades, como: pozos corrientes, o artesianos,manantiales, minas. Esta agua puede tener una salida o afloramientonatural de donde se pueden aprovechar o bien es necesario perforar pozosprofundos para poderla extraer.

�Aguas freáticas: es el agua que se encuentra en el suelo a pocaprofundidad y que requiere de equipo de bombeo de alto volumen y pocaaltura.

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2.1.1. Precipitaciones

El agua que cae de la atmósfera a la superficie terrestre se conoce comoprecipitación. Puede ser líquida en forma de lluvia o sólida en forma de nieve,granizo escarcha, y se produce por cambios ambientales de humedad ytemperatura.

Las precipitaciones constituyen una fuente de agua que se almacenadirectamente sobre el terreno. Las lluvias invernales, en muchas zonasproporcionan el agua suficiente para que germinen las semillas y las plantas sedesarrollen por varias semanas y meses, e incluso para que cumplan con superíodo vegetativo y de producción.

En las regiones áridas los agricultores deben regar para garantizar lagerminación de las semillas y el desarrollo de las plantas en sus primerosmomentos.

En Colombia los cultivos que se encuentran en las formaciones ecológicasbosque húmedo tropical, bosque húmedo subtropical y bosque muy húmedosubtropical depende casi exclusivamente de las lluvias, como fuente deabastecimiento de agua para las necesidades de los cultivos.

Las precipitaciones en las zonas montañosas de los Andes colombianos,constituyen la principal fuente de agua. Su transporte desde los manantiales delas montañas hasta los valles se convierte en algo esencial, puesto quesuministra el agua para fines agrícolas, consumo doméstico y de animales. Enel país se presentan dos épocas de lluvias durante el año que determinan elestablecimiento delos cultivos de muchos agricultores y de su producción.

La primera empieza a mediados de marzo o principios del mes de abril y puedeprolongarse hasta junio, obteniéndose en este período la llamada cosecha delaño. La segunda ocurre generalmente al final de septiembre y va hastanoviembre produciendo la cosecha mitaca.

Las fincas ubicadas a lo largo de las tres cordilleras andinas que no disponende agua para riego suficientes para sus cultivos, depende de la naturaleza y desus variaciones en relación con las precipitaciones.

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Cuando la precipitación varía en cuanto a su intensidad, duración ylocalización, que solo llueve por sectores, los agricultores ven disminuidas suscosechas.

El agua de lluvia en zonas áridas se puede almacenar en la épocas de inviernopara luego ser utilizada en verano.

El agua se capta a través de las cubiertas de las viviendas, como de lasinstalaciones e invernaderos y luego se conduce por canales bajantes ycanales que reciben la lluvia del tejado, la cual es acumulada en tanquesreservorios.

2.1.2. Aguas superficiales

Estas fuentes provienen de diferentes orígenes y se busca conducirla a loslugares de utilización, por gravedad, bombeo o cualquier otro sistema. Dentrode esta clase se pueden agrupar las siguientes:

2.1.2.1. Arroyos

Constituyen la parte superior o juvenil del río mayor, tienen carácter torrencial,con predominio de la erosión y formación de cascadas.

2.1.2.2 Quebradas

Constituye como el tramo intermedio entre el arroyo y el río, en la corriente laerosión y la sedimentación están un poco en equilibrio, pero se observa eltransporte de materiales mayores.

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2.1.2.3. Ríos

Son corrientes de aguas unidireccionales bastantes considerables quedesembocan en otras o en el mar. La mayoría de los ríos de forman en lasmontañas con la agua de arroyos y manantiales. Su caudal aumenta demanera progresiva por aporte de una red afluente que van a servir a unamisma cuenca.

El hombre aprovecha el agua del río para el consumo, para el riego, para losanimales, para la industria, como medio de transporte y en algunos casoscuando deposita limo en sus riveras como medio de fertilización natural.

Los arroyos, las quebradas, y los ríos son fuentes de agua que convierten susriveras y zonas aledañas en despensas agrícolas, ya que sus valles son tierrasfértiles y sus cauces proporcionan agua para el regadío. A pesar de estasbondades las corrientes de agua presentan algunos inconvenientes.

� El nivel del agua de los lechos de arroyos, quebradas y ríos de puedenbajar considerablemente en épocas de verano dificultando el suministro dellíquido en momentos críticos para los cultivos.

� El cauce del río puede variar y alejarse de la toma y bocatoma dederivación que sería necesario modificar.

La captación de agua en una fuente superficial como las descritas

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anteriormente, se debe hacer en un lugar de la corriente donde la variación dellecho no sea probable.

Considérese una corriente de agua en una de las curvas; se sabe que lacorriente tiene la tendencia a seguir la dirección tangencial, o sea a serempujada en línea resta, pero como se encuentra sobre la orilla cóncava, unaroca sobresaliente es lo que vienen a impedir el paso y dar la dirección a lacorriente, la captación del agua debe ubicarse antes de la roca la quegarantizará su firmeza y pertenencia.

La entrada del agua se facilitará con la construcción de un dique o espigón quevierte la corriente hacia el canal de derivación, estabilizando así el lecho. Aunos dos o tres metros adentro sobre el canal, se construye una compuertadestinada a regular la cantidad de agua que se desea entrar al canal y almismo tiempo que impida el acceso de trancos, tallos y todo aquel material quepueda obstruir la conducción del agua.

Existe otra estructura para derivar agua de un río quebrada o arroyo, en la cualse corta por el muro o tambre. Parte del agua entra el canal de riego por unacompuerta o bocatoma, llamada compuerta de captación. El exceso de aguapuede ser evacuado por tres vías.

� Por encima del muro o tambre, que forma así vertedero.

� Por un aliviadero lateral, llamado vertedero de superficie.

� Por una compuerta, llamada compuerta de descarga.

El tamaño del muro debe estar de acuerdo con el agua disponible y el volumende agua que se necesita para el regadío de los cultivos.

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2.1.2.4. Lagos

Es una gran masa de agua rodeada de tierra, la cual es alimentada porarroyos, quebradas o ríos y por la lluvia.

El lago es un medio biológico, donde, la flora y la fauna dependen de la forma,cantidad de lodo, clima y de la polución ocasionada por el hombre. Los lagosde llanuras son poco profundos y ricos en lodo, con abundante flora y fauna adiferencia de los lagos de montaña que son profundos y no poseen lodo por lotanto la flora y la fauna son escasas. El agua de los lagos es utilizado parariego derivándolo de allí para terrenos cultivados a través de canales con susestructuras o compuertas de derivación, porque son embalses naturalesabiertos que pueden ser una fuente confiable.

Una ventaja de los lagos es que presentan menores variaciones en su nivel encomparación con ríos, quebradas y arroyos.

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2.1.2.5. Presas o Represas

Son embalses artificiales abiertos para acumular el agua proveniente de lalluvia o de ríos quebradas o arroyos.

Las presas se construyen con cemento, concretos o núcleos de tierra. En loposible, debe evitarse la construcción de presas sobre manantiales viejos,terrenos de derrumbes, lugares pedregosos o rocosos porque estos dificultanla obra.

Los embalses o presas se localizan lo más cerca posible de suelo con texturamediana, porque los suelos de textura fina arcillosa tienden a agrietarsecuando se secan.

Para impedir las infiltraciones de agua en las presas, embalses, o estanquesse deben usar materiales de revestimiento de polietileno, cemento o asfalto ocubiertas de paja empapada en brea o arcillas.

2.1.2.6. Reservorios o estanques

Cuando los recursos naturales de agua son insuficientes para hacer frente alas necesidades de riego, se construyen los estanques y los reservorios con elfin de almacenar agua. Estos depósitos se construyen para retener el agua deinvierno y luego utilizarla en períodos secos. La capacidad debe establecersede acuerdo con las condiciones naturales del sitio de almacenamiento, lademanda de agua de la finca y los afluentes que la alimentan.

2.1.3. Aguas subterráneas

Las integran los cauces naturales cerrados, constituido por estratos acuosos,que resultan de infiltraciones verticales hacia abajo o a través de extractospermeables y de infiltraciones laterales o de estratos inclinados.

El agua del subsuelo es la principal fuente de abastecimiento, especialmenteen las zonas donde los veranos secos o las sequías prolongadas originan elagotamiento de los ríos, quebradas y arroyos. La fuente principal dealimentación de las aguas subterráneas es la precipitación.

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Las formaciones que contienen o transmiten agua del subsuelo se llamanacuíferos

Los acuíferos de mayor rendimiento específicos están formados por arena ygrava.

Las capas de agua subterráneas reciben el nombre de mantos. A las aguassubterráneas que tienen en su parte inferior un terreno impermeable y en suparte superior un terreno permeable se les llama aguas de manto libre.

Esta agua no se desaparece con el tiempo, puesto que el agua de la lluviaatraviesa el terreno permeable hasta alcanzar el manto libre, manteniendo sunivel a una altura casi constante.

Cuando el manto libre de agua se encuentra al borde de una montaña, el aguase abre camino y sale al exterior libremente. Entonces se forma un manantial ouna fuente, formando el inicio de los ríos, quebradas, caños y arroyos.

Entre las fuentes de agua subterráneas, se encuentran las siguientes:

2.1.3.1. Pozos ordinarios

Son perforaciones que se hacen en el suelo y llegan hasta el manto de agualibre.

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Los pozos ordinarios, según la forma en que reciban la lluvia, también puedenser continuos o intermitentes.

Continuos son los que siempre tienen agua, e intermitentes los que se secanen algunas épocas del año.

El pozo ordinario o simple es el excavado a cielo abierto, que consiste en haceruna fosa o zanja hasta el nivel freático del agua. Con frecuencia se utiliza enrevestimiento de concreto, piedra o ladrillo reconocido como soporte a laexcavación. Por la dificultad de cavar abajo del nivel freático, estos pozos nopenetran hasta una profundidad suficiente para producir un alto rendimiento deagua. Se usan para el abastecimiento de fincas y zonas rurales.

2.1.3.2. Pozo artesiano

Existen mantos de agua que se hallan aprisionados entre dos terrenosimpermeables. Son los mantos cautivos, de los que el agua no puedeevaporarse. Al perforar estos mantos, en algunos lugares, se puede conseguirque el agua salga a presión formando un surtidor.

A este tipo de pozos se les llama pozos artesianos. Siempre han de serperforados por el hombre, en la zona de la tierra donde se calcule que puedehaber agua almacenada.

2.1.3.3. Pozos profundos

Pozo es una excavación o perforación practicada en el suelo para captar elagua desde una fuente más o menos profunda.

Antes de dar al servicio un pozo es necesario que el agua cumpla con todaslas exigencias de calidad en relación con las características físicas, químicas ybacteriológicas.

Los factores que se deben tener en cuenta antes de diseñar y construir unpozo profundo son las siguientes:

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2.1.3.4. Localización

Se debe ubicar en lugares no inundables, buscando un sitio seco. Cuando ladirección del flujo subterráneo y su pendiente son conocidas, el pozo el pozose debe localizar aguas arriba de las posibles aguas de contaminación.Ningún pozo se podrá localizar a menos de 30 metros de focos decontaminación (caños de aguas negras, letrinas, pozos sépticos, etc.. Cuandoen la finca hallan establos, praderas, pastos de cortes y circulación deanimales cerca de los pozos, éstos se deben cercar en todo su contorno.

2.1.3.5. Protección

Los pozos no deben ser accesibles a ninguna clase de animales y deberán serprotegidos contra toda posible contaminación.

No se aconseja el uso de recipientes para la extracción de agua de los pozosexcavados, por su gran poder de contaminación. Se aconseja por tantoproveer a cada pozo de su respectiva bomba con sus filtros. La estación debombeo y filtrado de agua se debe instalar en tal forma que no permita laentrada de agua exterior al pozo, es decir debe haber una caseta y el pisodebe estar por encima del nivel de tierra de 30 a 40 centímetros.

2.1.3.6. Inspección o sondeo

Cuando se procede a establecer un pozo es necesario hacer tanteos, loscuales deben ser orientados por las siguientes características:

2.1.3.7.Tipo de vegetación: hay plantas indicadoras de la existencia de aguacomo: el olivo, el caracolí, la guadua, el sauce llorón, berros, las cortadera yotras.

El sitio debe perforarse en varios lugares para observar el nivel de agua en laszonas vecinas al pozo definitivo y determinar el gasto que estas excavacionesde prueba proporcionan.

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2.1.4. Clases de pozos

El agua extraída de los pozos se ha utilizado para el consumo y uso de loshumanos, o para abrevaderos o bebederos de los animales y para el riego decultivos.

El agua que se extrae a través de pozos se encuentra a diferentesprofundidades, de ahí surgen algunas clases de pozos que dependen ademásde las condiciones de la finca de los recursos económicos del agricultor.

2.1.4.1. Pozos instantáneos o americanos

Estos se construyen cuando existen capas acuíferas, en sitios muy permeablesy pocos profundos, es decir, de 6 a 8 metros donde se pueda introducir en elsuelo un tubo de hierro hasta de 10 centímetros de diámetro provisto de unelemento metálico puntiagudo con agujeros y a través del cual una bombadesde la superficie del suelo aspira o hace subir el agua del pozo.

2.1.4.2. Pozos excavados

Son los que se construyen excavando a mano un hoyo de forma generalmentecircular; estos no producen gran cantidad de agua, son de poca profundidad,rara vez tienen más de 10 metros. Son cavados hasta un punto más profundoque el nivel del agua subterránea. El diámetro oscila entre 0.80 y 2.50 metros.

Los pozos excavados deben tener una profundidad mínima de 3.50 metros yse deben revestir con una camisa protectora con el fin de prevenir infiltracionessuperficiales, se cubrirán con una plancha de concreto impermeable, la cual sedebe extender hacia abajo con el fin de desviar el agua superficial.

2.1.4.2.1. Revestimiento

Todo pozo excavado debe tener una camisa impermeable, la cual debehacerse con tubos de cemento gris, ladrillos, concreto o piedrascompletamente impermeable, y debe ir hasta una profundidad mínima de 3.50metros sobresaliendo 30 centímetros sobre la superficie del terreno.

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2.1.4.3. Pozos barrenados o taladrados

Son los construidos al perforar un hoyo con taladro o barreno manual omecánico. El diámetro varía desde 4-6 pulgadas hasta 3 ó 4 pies y van siemprerevestidos.

Para la extracción del agua se utilizan los molinos de viento.

También se utiliza para captar el agua profunda el sistema de los pozospresurizados. Esta técnica se ha difundido mucho entre los agricultores yganaderos.

Cuando el caudal de un pozo es muy débil, se pueden aumentar por medio degalerías abiertas horizontalmente, dándoles una dirección perpendicular alpozo, para que conduzca las aguas de aquellos sitios donde se observe seanmás ricos en agua.

Las galerías complementarias son construidas en tal forma que recogen lasaguas de los lugares más ricos en agua y aumentan el caudal del pozo.

Los pozos hondos que aseguran grandes abastecimientos de agua, procedende capas superiores del terreno, puesto que las rocas que la conformanpueden filtrar con facilidad el agua.

2.1.5. Aguas freáticas

Por lo general su profundidad es escasa, pero alcanzan en ciertos casos variasdecenas de metros. Presentan las mismas ondulaciones que las de lasuperficie del suelo. La captación de capas freáticas cuando no estándemasiado profundas se realiza, por galerías filtrantes y además cuando lasuperficie por regar está más baja que la zona de captación.

Se requiere un estudio hidrogeológico detallado, la perforación de pozos deprueba que permitan determinar la profundidad de la parte superior de la capaimpermeable, el espesor de la capa de agua, y su posible caudal. Se excavangalerías en el sentido de la escorrentía o en una dirección ligeramente oblicua,estas llevan a la superficie el agua captada. Son construidas a cielo abierto sila profundidad no es superior a 4 o 5 metros, sino se excava un túnel.

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Las dimensiones de las galerías de drenaje varían mucho, ya sean simplesdrenes de piedra o tubos agujereados, como también si son galerías de mayortamaño.

El freático es el nivel estático del agua en los pozos que penetran en la zonade saturación. Reproduce la topografía de la superficie ; por tanto, es más altodebajo de las montañas que de los valles.

2.1.6. Depuración de aguas salinas y residuales

Las aguas salinas constituyen otra fuente de agua para riego. Anteriormente larecuperación de esta agua se efectuaba por el proceso natural de evaporacióny su posterior condensación en forma de lluvia. Hoy la tecnología utiliza losrecursos hidráulicos, depurando las aguas salinas, haciéndolas aptas para elconsumo humano y animal, para el riego y el uso industrial.

El agua no necesita ser puras para todas sus aplicaciones. Cuando se aplicanlas técnicas adecuadas de riego se puede utilizar de un modo permanenteagua que contenga un elevado grado de salinidad.

En los lugares con altas concentraciones de población, las aguas residuales odesperdicios líquidos se deben eliminar para mantener condiciones higiénicasde vida, incluyendo las aguas negras domésticas o sanitarias, desperdiciosindustriales de las fábricas y en muchas comunidades escurrimiento pluvial(aguas lluvias) de las calles y de otras superficies urbanas. Por lo general lasaguas servidas están compuestas por agua y una pequeña cantidad de sólidosen suspensión, y contienen bacterias y otros elementos nocivos para lasplantas y los animales y mucho más para los humanos.

Las aguas negras son evacuadas a través del alcantarillado, el cual vierte esematerial a las fuentes naturales de agua contaminándolas y convirtiéndolas enno aptas para uso humano, agrícola y pecuario, por lo tanto se deben tratarantes de hacer el vertimiento.

En el tratamiento de las aguas salinas y servidas o aguas negras se empleanmétodos físicos, químicos y biológicos, aunque es frecuente encontrar loscombinados, ya que en las aguas residuales son muchos los elementos queparticipan como agentes contaminantes.

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2.1.6.1. Métodos Físicos

Buscan separar los sólidos en suspensión de dimensiones grandes, medianasy pequeñas, grasas y aceites. Se utilizan para el tratamiento físico coladerasgruesas, medianas y finas; cajas y filtros de arena, tanques de remoción deaceites y grasas.

Las coladeras o tamices gruesos o batidores se emplean para retirar losobjetos grandes que flotan en las aguas negras. Se recomienda instalar estosequipos en la boca toma de las bombas de aguas negras para evitartaponamientos.

Las coladeras o tamices gruesos y medianos deben ser suficientementegrandes para mantener una velocidad de escurrimiento por sus aperturas queno reduzca la pérdida de carga ni el material retenido por las aberturas. Lostamices finos se utilizan para tratamientos previos de desechos industriales opara aliviar la carga sobre los tanques de sedimentación. Por lo regular untamiz fino debe ir precedido de un tamiz grueso o por un triturador paraeliminar los materiales más grandes.

Las capas de arena tienen la función de retener arena y otros desechospesados inertes y su utilizan para proteger bombas y tuberías contra laabrasión y el taponamiento. Otro dispositivo común es la retención dedesechos en el tanque retenedor de aceites y grasas, por lo general, provistode un dispositivo de aireación que presiona el aire a través de las aguassalinas y servidas.

Los tanques de decantación se emplean en la separación de los sólidossedimentarios que contienen las aguas residuales.

Los decantadores más simples son las lagunas de decantación donde puederemoverse o no el acumulado en el fondo.

2.1.6.2. Métodos químicos y fisicoquímicos

Los tratamientos de desechos por métodos químicos son empleados pararemover material coloidal, color y turbiedad, olor, ácidos, sales, metales

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pesados, aceites y grasas.

Los reactivos químicos también pueden neutralizar ácidos y sales.

2.1.6.3. Métodos biológicos

Los procesos biológicos se dividen en aerobios y anaerobios. En los primeros,la estabilización de los residuos se realiza mediante microorganismos aerobiosy algunos facultativos.

Los microorganismos responsables de la descomposición de la materiaorgánica se dividen en dos grupos, el primero convierte los compuestosorgánicos complejos en ácidos orgánicos simples y el segundo grupotransforma los ácidos orgánicos en gas metano y monóxido de carbono.

Los procesos aerobios pueden ser lados activados, filtros biológicos y lagunasde estabilización aerobia. El método de lados activados es muy utilizado porfábricas que producen alta carga residual orgánica, que puede ser reutilizadaen otros procesos o como abono comercial.

El filtro biológico tiene un lecho filtrante donde se fijan los microorganismos yesta formado por piedras y material plástico. Un filtro colador consiste en unlecho de roca fracturada, escorias o grava, cuyas partículas oscilan entre 2.5 y8 cms. Las aguas negras se conducen a la superficie del filtro en formaintermitente, a través del aspersor. Luego se cuelan y caen a lo largo del lechohacia unos drenajes donde son recogidas y descargadas por un canal desalida.

El medio filtrante se forma una película gelatinosa y los sólidos coloidalesorgánicos en suspensión y disueltos se acumulan sobre la misma, donde laoxidación bioquímica de la materia orgánica se realiza por acción aerobia.

La sedimentación previa de las aguas negras es esencial para un buenfuncionamiento del filtro ya que, de no ser así el filtro se taponaría con lossólidos mayores en suspensión. El fondo y los lados de un filtro biológico, porlo general, son de concreto reforzado.

Otros tratamientos aerobios son las lagunas aireadas y las lagunas deestabilización fotosintética.

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En los primeros, el aire se suministra por medio de equipos mecánicos,mientras que en las lagunas fotosintética se logra por aireación natural yacción fotosintética de las algas, pues las bacterias utilizan el oxígeno liberadodurante los procesos de fotosíntesis.

En los métodos anaerobios de tratamiento, la descomposición de la materiaorgánica e inorgánica se obtiene sin presencia de oxígeno molecular. Laprincipal aplicación está en la digestión de ciertos residuos industriales deelevada carga orgánica y lodos de alcantarillado.

2.1.6.4. Desinfección de pozos, cisternas y manantiales

Después de construido y separado, todo pozo debe ser desinfectado y solo sedará al servicio después de que los análisis bacteriológicos consecutivos denresultados negativos para el grupo coliforme.

Para la desinfección de pozos, se usan generalmente compuestos de cloro,siendo entre ellos el más usado el hipoclorito de calcio con una concentraciónde cloro disponible del 70%.

Cantidad de hipoclorito de calcio una vez calculada la capacidad del pozo ysabiendo que una parte por millón (1 ppm) equivale a un gramo de compuestopuro por un metro cúbico de agua, se puede determinar la cantidad de gramosnecesarios para dosificar un volumen determinado de agua.

Ejemplo

Cuánto hipoclorito de calcio se necesita para aplicar una dosis de 50 ppm alagua de un pozo, que tiene 0.70 metros de diámetro (D) y la altura delaguas(H) es de 10 metros?.

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Solución

Capacidad del pozo

V = � D2H 4

V = 0.79 x (0.70)2 x 10

V= 0.79 x 0.49 x 10

V= 3.87 m3 o sea 3.870 litros.

Cantidad de hipoclorito de calcio

50 ppm equivalente a 50 gramos por metro cúbico de agua, de tal manera quela cantidad de gramos necesarios es:

50 g/m3 x 3.87 m3 = 193.50 gramos puros de Hipoclorito de calcio.

Debido a que el hipoclorito de calcio comercial no es puro sino que tiene unaconcentración del 70% la cantidad verdaderamente requerida es:

193.50 = 276,42 gramos de hipoclorito de calcio 0.70

A continuación se presenta la tabla número 3, en la cual se indican lascantidades necesarias de Hipoclorito de calcio para preparar la solución que seusará en la desinfección según la capacidad del pozo para suministrar unaconcentración de 50 ppm de cloro disponible.

Se puede observar como el uso de la tabla número 3, facilita los cálculos, yaque tan solo se requiere calcular la capacidad del pozo para así determinar lacantidad de hipoclorito de calcio necesario.

2.1.6.4.1. Preparación de la solución. El método para preparar la solución esel siguiente: Tome un poco de agua y agregue la cantidad de hipoclorito decalcio calculada en la tabla número 3, revuelve hasta que tenga una pastauniforme y libre de gramos, luego agregue el volumen de agua que se indicaen la misma tabla. Mezcle durante 10 ó 25 minutos y deje reposar: el líquidoclorificado es el que se usa para la sedimentación.

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Cuadro # 3. Concentración necesaria de hipoclorito de calcio de 50 ppmpara conseguir una nueva desinfección.

Capacidad del pozo (enlitros)

Hipoclorito de calcio (engramos)

Volumen aproximado deagua a ser usado en la

preparación de lasolución de hipoclorito

de calcio200* 15* 20*400* 30* 20*800* 60* 20*1.200* 90* 20*1.600* 120* 20*2.000* 150* 20*4.000* 300* 40*8.000* 600* 60*12.000* 900* 80*

En caso de que no se disponga de hipoclorito de calcio, sino de cal clorada(compuesto de cloro con una concentración de 25%) use de esta una cantidadtres veces mayor que la indicada en la tabla y obtendrá una concentración de50 ppm de cloro libre disponible.

Las aguas provenientes de pozos y manantiales, pueden sufrir fácilcontaminación debido principalmente a las siguientes causas: .

�Por inundación o filtración en la parte superior del pozo o manantial.

�Por infiltración de letrinas, tanques sépticos, alcantarillado y pozossépticos.

�Por arrastre de basura o suciedad sobre los pozos cubiertos ymanantiales.

�Por la extracción de aguas con empleo de cables, canecas, ollas y baldes.

2.1.7. Aforos

Esta práctica consiste en aplicar algunas técnicas que permiten determinar el

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caudal de agua que circula por algún medio de conducción (tubo, canal lechoabierto (río-quebrada) a presión o en superficie libre, en la unidad de tiempo, oen un período determinado.

El objetivo principal de determinar la cantidad de agua que aporta un canal,una tubería, una fuente natural o un pozo es el de distribuirla adecuadamente yel uso futuro de la misma.

La aplicación eficiente del agua, efectuada con un aforo previo, es el factorimportante para prevenir una escasez en el suministro o para reducir losproblemas de drenaje cuando hay abundancia de agua, lo mismo que paraprogramar procesos de mantenimiento de pozos, motobombas y estructuras dederivación, conducción, distribución y aplicación.

El agua se mide en unidades de volumen por unidad de tiempo, o sea enunidades de gasto de caudal. En el sistema métrico, las unidades de volumenmás usadas son: centímetros cúbicos, litros y metros cúbicos, y unidades degasto, correspondientes, son el litro por segundo y el metro cúbico porsegundo.

Los métodos para medir el agua se pueden agrupar en las siguientes clases:

2.1.7.1. Métodos directos

Aforar se define como la operación de medir la cantidad de agua que lleva unaconducción en la unidad de tiempo.

Entre los sistema de aforo directos están los siguientes:

2.1.7.2. Método volumétrico: el aforo volumétrico se emplea para canalespequeños y consiste en recolectar el agua en un recipiente de volumenconocido, tomando el tiempo transcurrido en su llenado.

La capacidad del recipiente puede ser ampliamente variable.

El gasto medido por este sistema se expresa por la siguiente fórmula:

Q = V : donde

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t Q = Gasto en litros por segundo V = Volumen del agua en litros t = Tiempo en segundos

2.1.7.3. Método gravimétrico: Es el sistema que sigue el mismo principio queel volumétrico con la única diferencia que el volumen se obtiene pesando elagua, en lugar de utilizar un depósito calibrado.

Q = W : donde t Q = caudal en m3/seg W = peso del agua en Kg t = tiempo en segundos.

3.2.7.3.1 Cambios de nivel: Se puede hacer un estimativo directo del aguaque entra o sale de un depósito midiendo las variaciones en el nivel del agua,si se conocen las dimensiones del depósito.

2.1.7.4. Métodos de la velocidad y el área: Estos métodos se basan en laaplicación de la fórmula: Q = A x V:

Donde: A = Area en m2

V = m/seg (velocidad)

Para averiguar el área transversal del cauce se coloca una cinta métrica quepermita medir el ancho del mismo y sobre esta cinta se van tomando alturas adistancias preestablecidas.

El sistema de afora consiste en dividir el cauce del río en varias secciones, yluego se determina el área de cada sección y se suman para determinar elárea transversal que al multiplicarla por la velocidad de agua se obtiene elgasto o volumen de agua que circula por un punto determinado en la unidad detiempo.

Area parcial: A3 = b3 ( d2 + d3 ) 2

Velocidad V3 = promedio de las velocidades en d2 y d3

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Caudal parcial Q3 = A3 x V3

At = � (A0 + A1 + A2...An)

QT = At x v: Q = Gasto en m3/seg.; At: área total en m2

v = Velocidad del agua en m/seg

Para estimar la velocidad del agua del cauce se utilizan diferentes sistema.Para obtener un valor preciso de la velocidad promedia del agua en el caucesería necesario tomar la velocidad del agua en muchos puntos a lo largo decada sección lo cual resultaría muy laborioso.

Por esta razón se han seleccionado las siguientes prácticas.

2.1.7.4.1 Uso de flotadores: Este consiste en dejar desplazar un objeto másliviano que el agua (una botella cerrada, un limón, un corcho, etc) desde unpunto se ha fijado aguas arriba del lugar donde se midió el área en distanciasque oscilan entre 20-50-100 metros y tomar el tiempo que demora el flotadoren recorrer este espacio, de donde se deduce el valor de la velocidadutilizando la fórmula:

V = e Expresada en m/seg. t

2.1.7.4.2. Colorantes: Para medir la velocidad del agua se utilizan coloranteslos cuales se inyectan o aplican a las corrientes y se detectan a 15-20 ó 30metros aguas abajo del sitio seleccionado para aplicarlos. Los colorantes sepueden visualizar sobre el agua y los más utilizados son, la fluoresceína, elpermanganato de potasio, el azul de metileno y violeta de genciana.

2.1.7.4.3 Molinete o correntómetro. Este dispositivo consta de un rotormontado sobre un eje vertical y provisto de copas que giran en virtud de lavelocidad del agua.

Las revoluciones del rotor son directamente proporcionales a la velocidad delagua y así se puede determinar la velocidad promedia.

Para lograr un promedio exacto de la velocidad del agua, se ha demostradoexperimentalmente que existen ciertos puntos donde la velocidad representadicho promedio.

En ríos y cauces con profundidad menor de 0.15 m. La velocidad promedia

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esta a 0.5 m de profundidad.

� En cauces con profundidad hasta de 0.45 m. la velocidad promedia seobtiene a 0.6 m, medido desde la superficie.

� Para obtener resultados más exactos, lo mejor es tomar el promedioobtenido a profundidades de 0.2 y 0.8 m.

� Si la velocidad parece estar anormalmente distribuida es convenientesacar un promedio de las velocidades obtenidas a profundidades de 0.2y 0.8 m.

Para realizar la operación al aforo, según el tamaño y profundidad del río ocanal se puede utilizar una de las siguientes estrategias.

2.1.7.4.4. Vadeo del cauce: Para el efecto se coloca un cables transversalcomo guía. El operador que porta el correntómetro debe situarse unos 50 cmsaguas abajo, para evitar el efecto de la turbulencia.

Este sistema se restringe a cauces poco profundos.

2.1.7.4.5. Cables o puentes: Se emplean estos sistemas en cauces muygrandes, y consiste en colocar un cable transversal, por donde se desliza uncanasta o carro pequeño para el operador. El molinete se suspende con uncable, vertical, y asegurado convenientemente al carro.

2.1.7.4.6 Botes o canoas: Las mediciones pueden hacerse desde un boterealizado a lo largo de un cable transversal colocado rígidamente, cerca de lasuperficie del agua.

2.1.7.5. Métodos de las construcciones

Estos sistemas de aforo son los más utilizados, pues solo se requieren tomaruno o dos medidas simples si las dimensiones del dispositivo son conocidas.

Los principales tipos de constricciones son las siguientes:

2.1.7.5.1. Orificios: Son aberturas de forma regular hechos a través de unmuro, por donde el agua circula haciendo contacto con todo el perímetro de

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dicha abertura.

Para calcular el gasto (Q) a través de un orificio en litros por segundos,midiendo la sección (A) transversal en centímetros cuadrados, la cabeza (H) encentímetros, la fórmula es:

Q = 0.0443 Cd. A �H

Donde Cd = coeficiente de descarga que depende del tipo de orificio o tubo.

2.1.7.5.2. Vertederos: Son aberturas de forma regular hechas a través de unmuro, por donde el agua circula haciendo contacto solamente con los bordesinferior y laterales de dicha altura.

� Las ventajas que ofrecen los vertederos son:

� La precisión de los aforos.

� Sencillez en la construcción de las aberturas.

� No son obstruidos por los materiales que flotan en el agua.

� La duración es bastante larga.

La fórmula general para el cálculo en vertederos es:

Q = Cd L �2g H3/2

Donde: Q = Gasto en m3/seg Cd = Coeficiente de descarga L = Ancho de la cresta en m. G = Aceleración de la gravedad en m/seg2

H = Altura del agua sobre la cresta en m.

Cuando la velocidad de aproximación es muy pequeña y cuando se desea elgasto, Q, en litros por segundo, con los valores L y H en centímetros, lafórmula anterior puede representarse en la forma siguiente:

Q = 0.0184 (L - 0.2H) H3/2

A fin de obtener aforos precisos, el valor de H debe medirse a una distancia

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aguas arriba del vertedero, mayor que tres veces el valor de H y el ancho de(L) del vertedero debe ser igual o mayor que 3H.

Para el vertedero triangular la fórmula del gasto es:

Q = 0.0146 H 2.48Donde: Q = Gasto en litros/seg. H = Altura del agua sobre el vértice en cms.

Vertedero de Cipolletti: la forma de estos vertederos es trapezoidal con ladosinclinados en relación 4:1. La fórmula para el gasto es:

Q = 0.0187 LH3/2

Donde: Q = Gasto en litros/seg. L = Longitud de la cresta en cms. H = Altura del agua sobre la cresta en cm.

2.1.7.5.3. Aflorador parshall: Este medidor, es ampliamente utilizado para elaforo en canales abiertos. Su forma general semeja la de un vintuvímetro: elpiso de la sección aguas arriba está nivelado, y sus paredes convergen haciala garganta.

Las paredes de la garganta son paralelas, y su fondo es inclinado en el sentidode la corriente; en la sección de aguas abajo, divergente, el piso es inclinadohacia arriba.

El tamaño del aforador está dado por el ancho de la garganta, y sus demásdimensiones están estrictamente especificadas, de tal manera que alconstruirlo, el gasto está dado en la fórmula general.

Q = K Han donde: Q = Gastos Ha = Altura del agua a la entrada

K y n = Coeficiente experimentales que varíansegún el tamaño del aforador

Las ventajas que ofrecen los aforadores Parshall son:

� No son afectados por la velocidad de aproximación.

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� En virtud del aumento de la velocidad en la garganta, no haysedimentación que afecte los aforos.

� Las pérdidas de carga son muy pequeñas comparadas con las queacompañan a otros dispositivos de aforos

2.1.8. Calidad de agua para riego

Todas las aguas para riegos contienen sales solubles, siendo las principaleslas cantidades del calcio, magnesio y sodio y los aniones, cloruros y sulfatos.

Hay gran variación en la cantidad de sales solubles en el agua de riego,fluctuando de agua pura que contiene menos de 100 ppm de sales solubles deaguas que contengan más de 3.000 ppm de sales solubles en total. Casi todaslas aguas para irrigar que han sido usadas con éxito contienen menos de 1.500ppm del total de sales disueltas.

Las características más importantes para determinar la calidad de agua deriego son:

2.1.8.1. Concentración de sales solubles

Hay varias formas de expresar los datos de sales disueltas: una en términos departes por millón, pero la forma más exacta es en términos de mili equivalentespor litro.

Para expresar la concentración de las sales disueltas en las aguas para irrigar,la conductividad eléctrica es más útil y puede determinarse más fácil y conexactitud.

De acuerdo con este criterio Thorne y Peterson propusieron la clasificación dela calidad de agua como se observa en la tabla número 4

Cuadro # 4. Clasificación de la calidad de agua

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Clases de conductividad Calidad de agua1. De 0 a 250

2. De 250 a 750

3. De 750 a 2.250

4. De 2.250 a 4.000

5. de 4.000 a 6.000

6. Más de 6.000

Poca salinidad. Uso riego agrícola,puede ser necesario algo de riego.

Salinidad moderada. Uso para riegode cultivos no sensibles de los suelosde permeabilidad elevada a media. Ensuelos de baja permeabilidadseleccionar plantas tolerantes.

Salinidad media elevada. Se usa ensuelos se permeabilidad moderada obuena. Lavados regulares para evitarsalinidad.

Salinidad elevada. Uso únicamente ensuelos de buena permeabilidad,cuando se lavan. Establecer cultivostolerantes a la sal.

Salinidad muy elevada. Inadecuadapara riego. Uso solamente en terrenosmuy permeables con lavadospermanentes y cultivos tolerantes a lasal.

Salinidad excesiva. No debe usarsepara riego.

2.1.8.2. Proporción relativa del sodio con respecto a otros cationes

Es importante saber la proporción de sodio con respecto a otros cationesespecialmente calcio y magnesio para determinar la calidad de agua de riego.

El porcentaje de sodio puede determinarse así:

Porcentaje de Sodio = Na x 100 Ca + Mg + K + Na

Clases de agua según la calidad de sodio.

Con poco: Puede usarse en casi todos los suelos con poco peligro deacumulación de cantidades peligrosas sodio intercambiable.

Con cantidades medias: Presenta un peligro apreciables en los suelos que

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contengan mucha arcilla y poca materia orgánica, especialmente en malascondiciones para el lavado.

Con cantidades elevadas: Tienen la tendencia de producir acumulacionespeligrosas de sodio de la mayor parte del suelo necesarios lavados intensos,buen drenaje y adición de materia orgánica.

Con cantidades muy elevada: Son generalmente inadecuadas para el riego,excepto con bajas o quizás una salinidad media, cuando sea posible usar yesou otras enmiendas o correctivos.

Concentración de boros o de otros elementos tóxicos.

El boro prácticamente es un constituyente de todas las aguas naturales. Es unelemento esencial para el crecimiento normal de las plantas pero la calidadque necesitan los vegetales es muy pequeña.

Una concentración baja de boro en las aguas para riegos puede ser tóxicaspara las plantas.

Ejemplo; el agua de riego que contenga 1 ó 2 ppm de boro puede ser tóxicopara los cítricos. Por otro lado la alfalfa puede tolerar más de 4 ppm de boroaplicado en el agua para riego. En consecuencia es necesario determinar laconcentración de boro en el agua de riego para una apreciación de su calidad.

Concentración de iones de bicarbonato con respecto al calcio más magnesio.

Las aguas que contienen altas concentraciones de iones de bicarbonato,tienen la tendencia de que precipiten carbonatos de calcio y magnesio y desodio cambiable en el suelo aumenta dañando la calidad de agua para riego.

Dentro de los parámetros se encuentran los aspectos que se deben tener encuenta en un análisis de agua así:

2.1.8.3. Propiedades físicas

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� Temperatura ambiente.

� Temperatura de agua.

� Color.

� Turbidez.

� Sólidos suspendidos totales.

� Sólidos disueltos.

� Conductividad.

� Resistibilidad.

2.1.8.4. Propiedades químicas

� Salinidad Nitritos

� pH Nitratos

� Oxígeno Magnesio

� CO2 Fosfatos

� Alealinidad Total Fósforo total

� Alcalinidad por C03 Sulfato

� Alcalinidad por HCO3 Cloruros

� Dureza total Cromo

� Hierro total Bario

� Cloruros Plomo

� Nitrógeno amoniacal Zinc

� Cadmio Níquel

� Aluminio Cobre

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� Selenio Plata

� Grasas y aceites

2.1.8.5. Propiedades bacteriológicas

� Coliformes totales

� Coliformes fecales

� RAS (completo): Relación de absorción de sodio

� DBO (demanda bioquímica de oxígeno)

� DQO (demanda química de oxígeno)

Para el análisis del agua se requieren de muestras bien tomadas y que seanrepresentativas de la fuente que va a estudiar, por lo tanto, se deben tener encuenta las siguientes observaciones.

� Monitorear distintos puntos de muestreo, en especial en aquellasregiones donde se crea existe un cambio notorio de las corrientes, lascuales se pueden dar por las apreciaciones organolépticas.

� Los muestreos se pueden realizar en determinados sitios o en áreasselectivas, lo importante es que se debe anotar la fecha y la hora en lacual fue recogida la muestra.

� En la fuente a estudiar se deben hacer la determinación de: pH,temperatura ambiente, temperatura del agua, conductividad eléctrica,oxígeno disuelto y la medición del caudal o aforo.

CAPITULO DOS

2.2. Consumo de agua por planta

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Toda planta no solo tiene un porcentaje elevado de agua en sus tejidos del 80al 90% si no que para poder vivir necesita usar entre 500 y 1.000 veces tantaagua como un peso seco para poderlo producir.

Todos los cultivos necesitan agua, pero unos más que otros; los cultivosconsumen el agua que hay en el suelo provenientes de las lluvias o del riego,en cantidades diferentes, de acuerdo con su edad o estado de desarrollo, a laprofundidad que tienen sus raíces y a su especie o variedad.

Toda esta cantidad de agua se quiere para:

� Mantener las planta rígida, condición necesaria para que funcione comoorganismo viviente.

� Para el proceso de producción de tejidos que ocasiona su crecimiento yproducción.

� Para poder producir con ella una corriente permanente de agua a travésde plantas, con los alimentos o nutrientes disueltos en ella, desde lasraíces hasta todas las partes de ella.

En virtud de esto, las plantas toman agua del suelo por medio de sus raíces, latransportan a través de ellas y de sus tallos hasta las hojas, utiliza más omenos una parte de cada 100 que toma en formar combinaciones químicaspara su crecimiento y producción y las 99 partes restantes las pasa a laatmósfera en forma de vapor.

A este proceso se le denomina transpiración. Por otra parte de la superficiedel suelo también pasa agua a la atmósfera en forma de vapor por el procesode evaporación, los dos procesos combinados, como ocurre en cualquiersuperficie de suelo cubierto parcial o totalmente con vegetación se le llamaevapotranspiración, el cual depende del clima, del cultivo y del contenido dehumedad que tenga el suelo. El consumo de agua por determinado cultivo, endeterminado suelo, bajo las condiciones de clima y de humedad que ocurran.Se le llama evapotranspiración real.

Sin agua las plantas no pueden germinar, crecer, reproducirse y madurar. Paraque se comprenda la función y necesidad del agua para las plantas, esnecesario tener una visión, de las conexiones entre los factores que entran enjuego.

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2.2.1. Agua: es la materia principal que interesa llevar hasta la zona de lasraíces de las plantas para que estas puedan vivir y producir.

2.2.2. Suelo: Es el elemento o ambiente al cual se le debe aplicar el agua,como medio para proveer a la planta de la humedad necesaria.

2.2.3. Planta: es de ella que esperamos las mejores producciones, y por ellaes que se modifican las condiciones naturales, regando, fertilizando, aplicandoel ingenio y la técnica humana.

Básicamente todo esto ocurre para formar tejidos y crecer, por lo tantoconsumo de agua representa la cantidad mínima de agua necesaria paraproducir una cosecha, es en realidad el agua que la planta usa en su procesofisiológico de transpiración y de formación d tejidos. Dentro de este conceptose ha incluido también el agua que se evapora de la superficie del suelocultivado, por lo cual el consumo se agua a venido a presentar laevapotranspiración. Entendiéndose por requisito de agua de las plantas, lascantidad de agua necesaria para producir una cosecha determinada, esnecesario establecer una diferencia entre el agua realmente consumida por elcultivo a través de su período vegetativo, y el agua que se evapora de lasáreas adyacentes, y aún de las mismas superficies foliares sin que seconsidere como verdadera transpiración.

Aunque algunos autores emplean como sinónimos los términos de usoconsuntivo y evapotranspiración, parece ser más concerniente establecerentre ellos la diferencia de considerar en el primero la calidad de aguaempleada por la planta para la fabricación de su tejido, mientras que en lasegunda solo se incluyen las cantidades evaporadas y transpiradas de un áreadeterminada, no solamente del cultivo comercial, sino de sus alrededores.

Desde el punto de vista, es más esencial el conocimiento del uso consuntivo,porque proporciona una medida más exacta de las necesidades de agua porparte de la planta. Se puede definir el uso consuntivo como la suma de losvolúmenes de agua usada por la vegetación en un área dada en transpiracióny elaboración de tejidos, la evaporada del suelo adyacente, o la nieve, y lainterceptada por dicha área en un tiempo dado, a partir de la precipitación.

El uso consecutivo es influenciado por la temperatura, las prácticas de riego,longitud del período vegetativo, precipitación. El volumen de agua transpiradadepende en parte de la cantidad de agua disponible, de la temperatura y de la

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humedad del aire, del viento, de la intensidad luminosa, del estado dedesarrollo del vegetal, y de la calidad de sus hojas.

Cuadro # 5 Cantidades aproximadas en promedio adsorbidas pordiferentes cultivos.

Cultivo mm m3/haTabaco

Sorgo

Papa

Maíz

Alfalfa

Fríjol

Cereales

Cítricos

Algodón

Caña de azúcar

Arroz

.450

.500

.550

.750

.770

.800

.800

.880

.1.250

.1.500

.1.600

.4.500

.5.000

.5.500

.7.500

.7.700

.8.000

.8.000

.8.800

.12.500

.15.000

16.000

De la tabla anterior se puede deducir que la cantidad de agua absorbida por laplanta se mide en milímetros de lámina de agua. Por ejemplo, un cultivo delfríjol absorbe en promedio aproximadamente 800 mm de agua en su ciclovegetativo.

Esto quiere decir, que una hectárea de fríjol necesita en promedio un lámina deagua de un espesor de 800 mm.

Determinando el volumen de agua sería: 800 mm x 10.000 m2, o sea, de 0.80m x 10.000 m2, lo que es igual a 8000 m3/Ha. Por consiguiente, una lámina deagua de 1 mm es igual a 10 m3 de agua por hectárea.

Si una hectárea de fríjol posee 50.000 plantas, la necesidad promedio de aguade cada planta sería igual a 8.000/50.000, dando cono resultado 0.16 m3. Lasnecesidades de agua de los cultivos depende de su ciclo vegetativo.

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Es decir, se aumenta su necesidad desde la germinación de la semilla hastaun máximo en el momento de la floración y formación de granos. Una vezformado los granos se reducen los requerimientos de agua.

Como las plantas necesitan agua en ciertos períodos de su desarrollo más queen otros, a estos se les denomina períodos críticos de consumo de agua, comose indica en la siguiente tabla.

Cuadro # 6 Períodos críticos de consumo de agua.

Cultivo Ciclo de desarrolloPapa

Melón

Tabaco

Algodón

Fresas

Maíz verde

Granos

Remolacha

Alfalfa

Hortalizas

Del florecimiento hasta tres semanas antes decosechar.

Del florecimiento hasta tres semanas antes decosechar.

De la altura de la rodilla al florecimiento.

De la primera floración hasta formar semillas.

Desde la formación del fruto hasta la madurez.

Desde inflorescencia hasta la aparición de bardas.

Desde la formación de vainas hasta formar cabezas.

Desde tres semanas después del brote hasta lacosecha.

Desde la floración y después del corte.

Al desarrollarse el fruto.

Muchos de estos factores pueden operar un conjunto o aisladamente, en formaconstante o fluctuante de año en año y de un lugar a otro, y pueden en generalagruparse como sigue:

� Naturales: Dentro de ello se incluyen el clima, suministro de agua, sueloy topografía. Por ejemplo, una temperatura anormalmente baja puederetardar el desarrollo de la planta; un incremento de la velocidad delviento aumenta la evaporación, y un aumento de la nubosidad o de lahumedad la reducen.

� Físico: Se relacionan con las características de los equipos, estructuras

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y métodos de

manejo de agua. Ejemplo: la división de la finca en campos irrigados en formadiferente, la preparación de estos para recibir el agua y el método de aplicaciónde cada uno de ellos.

� Económicos, legales y administrativos: el uso consecutivo anual varíacon el tipo de manejo que se dé a la finca, influenciado a su vez porfactores económicos. Por ejemplo, un cambio de cultivo de algodón poralfalfa aumenta el consumo de agua; las plagas y enfermedades lo reduceninhibiendo el crecimiento de las plantaciones, y las malezas pueden a suvez consumir grandes cantidades de agua si les permiten prosperar más delo corriente.

Diversos métodos se han usado en épocas diferentes para determinar elconsumo de agua de las plantas en una localidad dada.

En general los problemas con que se tropieza al tratar de medir el usoconsecutivo o consumo de agua de las plantas, son numerosos.

El agua que las plantas consumen pueden tener como fuente la precipitaciónsolamente, o el riego más la lluvia, o la lluvia más la escorrentía subterránea, yesto debe tenerse en cuenta al recoger el método a emplearse.

Los principales sistema hasta ahora usados para determinar el consumo deagua por las plantas son los siguientes:

� Cultivos en parcelas. Este sistema consiste en regar periódicamentelas parcelas en el campo y determinar la cantidad de agua aplicada yaquella que sale de la parcela como escorrentía. Este sistema conducea determinaciones de gran valor práctico, siempre que el agua aplicadase dosifique en forma adecuada para evitar la pérdida de agua porpercolación profunda, lo cual se evita aplicando los riegos no mayoresde 10 centímetros.

� Muestreo de los suelos: Este sistema consiste en tomar muestrasperiódicas de suelos a profundidades escalonadas para determinar elcontenido de agua de los mismos. Con esta información puedeobtenerse el consumo de agua de las plantas durante el período deduración de la cosecha. El muestreo se hace con barreno al suelo antesy después de aplicar el riego, y algunas veces en el intervalo entre dosriegos a profundidades de 30 cms, en la zona de raíces.

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Las muestras se llevan a la estufa a 110ºC, pesados previamente y luego desecarlas se vuelven a pesar, para determinar así el porcentaje de agua a baseseca, el cual indica el consumo de agua por las plantas a través de su períodovegetativo.

���� Análisis de datos climatológicos

Desde 1939 se ha venido estudiando la posibilidad de conocer el usoconsuntivo con base en los datos de evaporación, temperatura mediamensual, humedad, porcentaje mensual de horas de sol, extensión delperíodo vegetal, precipitación e irrigación.

La fórmula en mención asume que el consumo mensual de agua Um es unafunción de la temperatura media mensual (t), del porcentaje mensual de horasde sol en el año (p) y de las características fisiológicas y culturales del vegetalconsiderado (k) o sea que:

Um = Función (t,p,k)

Para desarrollar la fórmula, al producto de t en grados Fahrenheit por P,correspondientes a cada mes, se ha denominado factor de consumo mensual(f) y Um se ha asumido directamente proporcional a este factor, siendo k laconstante de proporcionalidad correspondiente a esta forma:

Um = kf

El consumo de agua (U) es entonces la suma de los consumos mensualescorrespondientes al ciclo vegetativo que se estudia o sea que:

U = �Um

Calculando el valor de las �f para cada zona, y conocido el valor de U paracada cultivo en esta región, el valor de k correspondiente se obtiene con lassiguientes fórmula.

K = U �f

2.2.4. Eficiencia del riego

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La relación que hay entre el agua transpirada y el agua originalmente captadapor unidad de explotación para un cultivo dado, representa la eficiencia totaldel riego para ese predio. Del inicio del riego hasta su terminación se danvarias etapas en las cuales ocurren pérdidas de agua. Es preciso determinarseparadamente las pérdidas por medio de la eficiencia correspondiente a cadaetapa. La eficiencia total resulta de multiplicar todas las eficiencias parciales.

2.2.4.1. Eficiencia de conducción

Corresponde a la diferencia dada entre el agua captada por en canal y el aguaque llega a la finca o al cultivo propiamente dicho. Durante este proceso se danpérdidas por

evaporación de la superficie, y por infiltración a través de las paredes del canal.La relación se expresa de la siguiente forma:

Ec = Af Ao

Donde: Ec = Eficiencia de conducción; Af = Agua que el canal de conducción entrega a la finca; Ao = Agua captada originalmente.

Durante el proceso de conducción de agua a la finca las mayores pérdidasocurren por infiltración en el canal, que puede reducirse enormemente con elrevestimiento de su lecho, haciendo limpieza de los canales permanentementey dando a la sección del canal una forma que asegure mínima infiltración. Loscanales presentan valores, de eficiencia de conducción (Ec), que varían entre30 y 85%, dependiendo de las condiciones físicas del suelo.

2.2.4.2. Eficiencia de aplicación

Está dada por la relación existente entre el agua almacenada en la zonaradicular de los cultivos y el agua recibida por la finca. Se expresa de lasiguiente forma:

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Ea = Aa Af

Ea = Eficiencia de aplicación; Aa = Agua almacenada en la zona radicular; Af = Agua recibida por la finca.

El agua que recibe la finca es igual al agua almacenada en la zona radicular(Aa), menos el agua que se pierde por escorrentía (Ae) y el agua que se pierdepor percolación (Ap), proceso que nos viene a determinar la eficiencia de laaplicación de riego, veámoslo en la siguiente expresión donde 1 es el valorconstante.

Ea = Af- (Ae + Ap) = 1 Ae + Ap Af Af

La eficiencia de aplicación del riego depende de muchos factores entre otroslos siguientes: la habilidad del irrigador, el método de riego que se use, elgrado de nivelación del terreno, la planeación de la finca basada en lascondiciones físicas y topográficas del suelo, manejo y control del agua,cantidades de agua disponible, propiedades físicas del suelo y grado dependiente. Los tres últimos factores afectan el valor de Ea, pero sobre loscuales el irrigador no ejerce ningún control.

2.2.4.3. Eficiencia de uso

Está dada por la diferencia que existe entre el agua almacenada en la zonaradicular de los cultivos y el agua transpirada por los mismos, o sea:

Eu = At Aa

Donde: Eu = Eficiencia de uso; At = Agua transpirada por las plantas; Aa = Agua almacenada en la zona radicular.

El agua transpirada es igual a la almacenada en la zona radicular (Aa) menosel agua que se evapora de la superficie del suelo, sobre cuyo control se puede

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ejercer poca influencia. Como se dijo anteriormente, el volumen de aguaevaporada del suelo es muy pequeño, y por esta razón la eficiencia de uso(Eu) de agua es alta, generalmente presenta valores mayores del 90 porciento.

2.2.4.4. Eficiencia de irrigación

Representa la relación entre el agua transpirada por las plantas (At) y el aguacaptada originalmente en las fuentes de abastecimiento Ao. La eficiencia deirrigación Ei, está

dada por el producto de todas las eficiencias parciales así:

Ei = At = Af x Aa x At Ao Ao Af Aa

De acuerdo con los factores que estén presentes en las prácticas del riego,dependerán los valores correspondientes a cada una de las eficienciasparciales analizadas anteriormente. Es así como los valores de Ei varían entre0.8% cuando se reúnen las condiciones más adversas y 75% cuando sepresentan las más óptimas condiciones.

La eficiencia total de riego puede incrementarse, aumentando la conducción,mediante el revestimiento de los canales, cuando por razones de ordeneconómico así lo justifiquen y además mejorando la eficiencia de aplicaciónhasta donde las condiciones físicas y topográficas de los suelos lo haganposible.

2.2.4. Dotación del riego

Nos indica la cantidad de agua que una finca necesita para producir un cultivo,incluyendo el total de agua que debe entrar a la unidad de explotación,considerando el agua consumida por las plantas, como también la que sepierde en la finca por diferentes razones como escorrentía y infiltración. Lacantidad de agua que necesita un cultivo en una región árida, se puededeterminar dividiendo el valor correspondiente al consumo de agua por laeficiencia de aplicación probable en dicha zona.

Así: Af = U Ea

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Donde: Af = Dotación de riego; U = Agua consumida por las plantas; Ea = eficiencia de aplicación del agua de riego.

En zonas donde la precipitación es ocasional, en Colombia las formacionesbosque húmedo subtropical, bosque húmedo montano bajo, y otras, ladotación de riego estará dada por la misma ecuación anterior restándole laprecipitación correspondiente al período analizado.

Ejemplo

Cálculo del consumo de agua y la dotación de riego para un cultivo de algodónen el

Valle del Cauca, si la siembra se realizó en el mes de abril y se cosechó enseptiembre, de acuerdo con los siguientes datos: temperatura, luz solar, elvalor constante K expresado como coeficiente de consumo. Comprendetambién los datos mensuales de precipitación y la eficiencia de aplicación delriego. en dicho cuadro se presentan los resultados luego de hacer los cálculospara el factor de consumo mensual, y la dotación de riego correspondiente alos meses comprendidos de abril a septiembre.

Cuadro # 7. Factor de consumo mensual y dotación del riego.

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Mes Temperatura F

Luz solar

P

Coef.cons.mens

ual K

Precipitación mensual

cm

eficienciade

aplicaciónEa

Abril 69.1. 8.56* 1.52* 0.40. 0.5.Mayo 62.1. 8.31* 1.52* 0.88. 0.5.Junio 71.1. 8.52* 1.52* 0.20. 0.5.Julio 73.2. 8.40* 1.52* 0.16. 0.5.Agosto 75.6. 8.32* 1.52* 0.10. 0.5.Septiembre 70.3. 8.79* 1.52* 0.15. 0.5.

Con estos datos se determina el factor de consumo mensual, el consumomensual y la dotación de riego.

2.2.6. Dotación de agua en cada riego

El porcentaje de agua contenida por el suelo, expresado en volumen, se puedededucir del porcentaje de agua en el suelo a base seca por medio de la fórmula:

Pv = Pw. Gr

Donde : Pv = Porcentaje de agua del suelo en volumen Pw = Porcentaje de agua del suelo a base seca Gr = Gravedad específica aparente del suelo.

De acuerdo con lo anterior, la capacidad de almacenamiento de agua en unsuelo es la zona radicular efectiva de un cultivo dado puede expresarse por lasiguiente ecuación:

Da = CC- CH x Ga x Dr 100

Donde:

Da = volumen de agua almacenada en el suelo, expresada en centímetros de profundidadCC = Capacidad de campo del suelo expresada en un %CH = Contenido de humedad del suelo en % al momento del riego.Ga = Gravedad específica aparente del suelo.Dr = Profundidad efectiva del sistema radicular de la planta cultivada,expresada en centímetros

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El volumen teórico del agua de riego o dotación de agua en cada riego quedebe aplicarle se obtiene multiplicando (Da) por el área total a regar. Pero elproducto debe dividirse por la eficiencia de aplicación de agua, para obtener evolumen real que deberá suministrarse.

Ejemplo

Calcule la lámina de agua (Da) que puede almacenar un suelo franco-arenoso,si su (CC) es de 35%, el contenido de humedad (CH) es del 27%, la gravedadespecífica aparente(Ga) es de 1.7 y la profundidad de las raíces del cultivo depastos es en promedio 70

cms.

Da = CC- CH Ga x Dr 100

Reemplazando valores tenemos:

Da = (35-27) x 1.7 x 70 100

Da = 0.08 x 1.7 x 1.70

Da = 9.52 Centímetros de lámina de agua.

Para calcular el volumen teórico de agua que se debe aplicar en cada riego, semultiplica el valor de (Da) o sea 9.52 cms por la extensión del cultivo que es de38 hectáreas.

Es decir: Vr = Da x A

Vr = 0.0952m x 38.000 m2

Vr = 3.515 m3

Donde:

Vr = Volumen de agua a aplicar en cada riego, expresado en m3

Da = Lámina de agua almacenada, expresada en m A = Area a regar expresada en m2

Teniendo en cuenta la eficiencia de aplicación (Ea) que fue del 60%, se divide

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el volumen (Vr) calculando entre la eficiencia para obtener el volumen real deagua que se requiere para ese riego.

3.515 M3 = 5.858 m 3 0.60

Esta es la dotación de riego que debe suministrarse al cultivo de pastos.

2.2.7. Duración y frecuencia del riego

2.2.7.1. Duración del riego

El tiempo necesario para aplicar un volumen dado de agua estará en funcióndel gasto disponible. La siguiente igualdad representa esta relación que existeentre la duración del riego (T), el gasto a aplicar o utilizado (Q); el área a regar(A), y la profundidad de lámina de agua a almacenar (Da).

T x Q = A x Da

Se insiste en que (Da) en esta expresión corresponde a la profundidad de aguaque puede retener el suelo en la zona de raíces, y que por lo tanto equivale ala profundidad que alcanzaría sobre el terreno el volumen total aplicadouniformemente, si no se infiltrase.

Si (A) se expresa en hectáreas; (Da) en centímetros, Q en litros por segundos,el valor de T en horas, la fórmula anterior se expresa en la forma siguiente:

T = 27,8 A. Da Q

La fórmula anterior supone que el gasto disponible (Q) aplicado sobre un áreaA no excede la velocidad de infiltración del suelo, para que no se produzcaencharcamiento.

Ejemplo

Cuál será el tiempo de riego, necesario, para regar 0.06 hectáreas, contandocon un gasto de 7.5 litros/seg, teniendo que aplicar una lámina de 25 cms de

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profundidad.

T = 27.8 A. Da Q

T = 27.8 0.06 x 25 7.5

T = 5.56 horas

2.2.7.2. Frecuencia de los riegos

El tiempo que debe transcurrir entre una aplicación de agua y la siguiente,varía según el consumo de agua por el cultivo regado, y de acuerdo con lacapacidad de almacenamiento del suelo.

El consumo de agua está en función del clima, el estado de desarrollo de laplanta, y de la clase de suelo.

La frecuencia de los riegos no debe considerarse como en período uniformedurante todo el ciclo vegetativo, sino que cada riego debe aplicarse cuando laplanta lo requiera, es decir, cuando el contenido de humedad del suelo estépróximo al coeficiente de marchitez.

El factor que influye en la determinación de la frecuencia del riego durante elciclo vegetativo de un cultivo, es mantener en el terreno un nivel adecuado dehumedad disponible para las plantas.

El agricultor práctico observa los cambios que presentan las plantas en suapariencia, especialmente en la intensidad de la coloración de sus hojas yturgencia de las hojas.

La alfalfa, presenta un tono verde oscuro, cuando existe diferencia de agua enel suelo, los pastos presentan síntomas de marchitez durante el período máscaluroso del día, el algodón presenta sus hojas apergaminadas y de colorrojizo, cuando la humedad del suelo se aproxima al coeficiente de marchitez.

Con base en la determinación del consumo de agua de las plantas yconociendo el volumen almacenado en la zona radicular, se estima el consumo

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diario de agua de las

plantas. Con esta información se plantea que la frecuencia de los riegos puedecalcularse por medio de la siguiente fórmula:

T = (CC – CH) x Ga x Dr 100 x Ud

Donde:

CC = Capacidad de campo del suelo expresada en %CH = Coeficiente de humedad del suelo en %Ga = Gravedad específica aparente.Dr = Profundidad de raíces en cms.Ud = Consumo de agua en centímetros por día, correspondiente al mes quese considere.T = Tiempo transcurrido entre dos aplicaciones consecutivas, expresado endías.

Ejemplo

Determine la frecuencia con que se deben hacer los riegos en un cultivo deavena forrajera, si el consumo de ese cultivo diariamente es de 0.4 cm/día y elterreno de siembra posee un CC = 24%; CH = 17% la Ga = 1.6 y laprofundidad de raíces es de 60 cms.

T = (CC- CH) x Ga X Dr 100 x Ud

T = (24- 17) X 1.6 x 60 = 672 100 x 0.4 40

T = 16.8 días; aproximando, cada 17 días deberegarse el cultivo.

2.2.8. Tipos de riegos

2.2.8.1. Métodos de riego por surcos

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Útil para los cultivos que se establecen el hileras muy común en nuestro medioen cultivos de tomate, tabaco, hortalizas, etc. Para centrar toda la atención enel tema que se presenta a continuación es necesario recordar el objetivo quese había propuesto para tal fin. No se olvide, es el siguiente: Identificar losdiferentes métodos de riego de acuerdo con sus formas de aplicación.

2.2.8.1.1. Riego por surcos

En el riego por inundación, descrito anteriormente, la casi totalidad de lasuperficie queda mojada, mientras que en el método de surcos, sólo senecesita mojar una parte de la superficie ( de la mitad a una quinta parte),aspectos que reduce las pérdidas de agua tanto por evaporación comofiltración. Además de esto reduce la formación de costras en suelos arcillosos yfacilita las labores de cultivo poco tiempo después de que se realice el riego.

Se dice que es uno de los métodos más universalmente utilizados en todos loscultivos que se establecen por hileras. El riego por surcos se adapta a terrenoscon variaciones grandes de pendientes, es así como se puede observar en losdiferentes cultivos de la región andina, tanto en la ladera, como en altiplaniciesy llanuras, valles, y ensenadas. Útil para los cultivos de los páramos como lapapa, el haba, los de clima frío como el maíz, hortalizas y los de climatemplado y cálido como el sorgo, cacahuete, yuca, tabaco,tabaco, fríjol.

Para establecer un sistema de riego por medio de surcos, debe considerarseantes la pendiente del terreno, el caudal del agua disponible, el cultivo que sepiensa establecer y las características físicas del suelo. Estos factoresdeterminan la longitud y la distancia entre los surcos y además el caudalmáximo de agua que debe utilizarse en cada uno sin que vaya a causardesgaste de la capa vegetal o erosionar el suelo.

El método de riego por surcos puede aplicarse en pendientes, que vayandesde 0 hasta 15%. La longitud de los surcos varía con el grado de pendiente,el índice de infiltración, y el gasto máximo permisible. En un suelo con bajogrado de infiltración y buena disponibilidad de un caudal de agua dentro de lopermisible, podrá ser mayor la longitud del surco; por lo tanto se puedegeneralizar, que los suelos pesados admiten surcos más largos.

La longitud de los surcos puede oscilar entre 30 metros o menos en jardines,

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cultivos de flores y hortalizas, hasta 400 metros en cultivos extensivos comoalgodón, sorgo y otros. Las longitudes más frecuentes están comprendidasentre 90 y 150 metros. Surcos demasiado largos ocasionan pérdidas excesivaspor percolación profunda y erosión en las partes más altas de los terrenos.

En terrenos con pendientes del 10 al 15% se utilizan los surcos. Los caudalesde riego para estos terrenos deben ser pequeños para evitar la erosión.Israelsen y Hansen, opinan “ que las pendientes entre 0.5% al 3% son lasmejores, aunque en algunos suelos se riegan satisfactoriamente conpendientes en los surcos del 3 al 6%”. Blair afirma que la aplicación de riegopor este método opera más eficientemente en pendientes menores del 1%.

La distancia entre los surcos para cultivos tales como el maíz, la Papa lashortalizas y otros está determinada por la distancia entre las plantas dentro decada hilera. A cada hilera le pueden corresponder un surco, o también puedenestablecerse cultivos como hortalizas en surcos con hileras dobles.

La distancia entre los surcos dependen del desarrollo de los cultivos, es decir,del espacio aéreo que ocupen con su follaje y también el cubrimientosubterráneo. No hay que olvidar también que el tipo de suelo influye en estasdistancias.

En huertos y jardines en donde se siembran cultivos intensivos las distanciasentre surcos van de los 30 a los 90 centímetros para cebolla, lechuga, repollo,zanahoria, coliflor, remolacha, maíz, habas, papa, etc., y todos aquellos que seutilizan en el sistema de siembras múltiples e intercaladas.

Como se ha podido observar las distancias más comunes entre los surcos parala mayoría de los cultivos semestrales es de 90 centímetros. La profundidad delos surcos de riego no debe ser superior a 20 ó 30 centímetros, pues ésta essuficiente para que facilite la infiltración en suelos poco permeables. Enhortalizas las profundidades de los surcos pueden ir de 7 a 13 centímetros.

El caudal de riego se conduce hasta los surcos por acequias, canales, tuberíaso conducciones subterráneas. En nuestro medio el sistema más empleado esel de acequias hechas de tierra y canales no revestidos que conducen el aguahasta el terreno donde se encuentra el cultivo en surcos y allí se distribuye elagua a lo largo de caudales en donde se practican pequeñas aberturas ydonde fluye por ellas al interior de uno o varios surcos.

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También se pueden abastecer los surcos con tuberías transportable conorificios que permiten la salida del agua a cada surco o mediante sifones deplástico utilizados en el riego por surco. El empleo de estas tuberías acodadasde pequeño diámetro y longitud no superior a 1.50 metros que pueden tambiénestar hechas de aluminio, hierro galvanizado permiten al regador sifonar elagua desde la acequia de conducción a los surcos, conservando intactos lostaludes de la misma. Dicho sistema facilita cambio rápido de agua de un surcoa otro.

El riego será uniforme cuando el regante suministre a cada surco un caudaluniforme y controlable. Los sistemas de tubería con compuertas lateralespermiten el paso de caudales variables entre 4 y 40 o más litros por minuto.

El gasto promedio máximo para todos los suelos puede estimarse en formaaproximada en función de la pendiente por medio de la siguiente fórmula.

Q = 38 S

Donde: Q = Gastos para cada surco en l /min; S = Pendiente del terreno en %;

Los suelos arcillosos admiten mayores gastos.

2.2.8.1.1.1. Riego por surcos en declive

Empleado para riegos de cultivos en hileras. Son pequeños surcos a canalescon la misma dirección de la pendiente; su tamaño y forma depende del tipode cultivo, equipo utilizado y distancia entre hileras. Empleado para regar todotipo de cultivos establecidos en hileras como tabaco, viñedos, hortalizas, maíz,otros. Puede utilizarse en todos los suelos excepto en los arenosos, puestoque proporcionan una distribución lateral muy escasa entre os surcos. Seadapta muy bien a zonas cuya pendiente no es mayor de 1%, pero puedeutilizarse en regiones cuyo declive puede elevarse hasta el 3%, siempre ycuando la precipitación pluvial no presente problemas.

Tiene como limitante el alto rendimiento de mano de obra, nivelación deterrenos, empleo de las instalaciones y dispositivos para colectar excedentesde agua.

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2.2.8.1.1.2. Riego por surcos en contorno

Es semejante al anterior pero los surcos que están casi a nivel distribuyen elagua a través de terrenos en pendiente. Los surcos siguen curvas adaptadas ala superficie del suelo, con el declive necesario para distribuir la corriente deagua. Las acequias principales o redes de tubería se colocan hacia abajo delas lomas a través de la pendiente para alimentar los surcos individualmente.Se puede utilizar en casi todos los suelos con desnivel, con excepción de lossuelos arenosos. Además puede emplearse para casi todos los tipos decultivos que se siembran en hileras. No es aconsejable en suelos de texturamediana y con pendiente superior al 6%; en suelo de textura fina debido alriesgo de agrietamiento en los surcos puede emplearse en pendiente nosuperiores al 4%. Para cultivos superficiales como hortalizas y cereales lapendiente no debe ser mayor de 3%.

El uso de surcos en terrenos inclinados disminuye el peligro de erosión, facilitala distribución adecuada del agua, reduce el tiempo para el riego, y se lograuna eficiencia aceptable si se maneja bien el desplazamiento del agua y seobserva todas las prácticas de conservación.

Como limitantes presenta el cuidado permanente durante el riego para evitardesbordamiento y lavado. Los canales de conducción deben ir protegidos conpastizales o estructuras, y ser reparados cuando se observen grietas. Lasacequias superiores o inferiores deben protegerse permanentemente, puescomo están trazadas a través de la pendiente y en declive éstas puedencausar erosión.

2.2.8.1.1.3. Método de surcos muy próximos

Es el método mediante el cual se distribuye el agua de riego por pequeñoscanales o surcos distanciados regularmente en un terreno. El agua no solo seextiende a lo largo del surco, sino que también permite una distribución lateraladecuada en los caballones o espacios intermedios entre los surcos.

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El riego por este método se adapta a terrenos planos no pendientes entre 1 y8%. El riego por ondulaciones a también conocido como riego por zanjas o decorrugaciones exige por regla general que la pendiente transversal seabastante menor que la que sigue el flujo del riego. Los cultivos tupidos comopastos, cebada, avena, trigo, exceptuando el arroz pueden ser regados pormedio de este método. También algunas legumbres como la arveja, fríjol,cacahuete, soya y cultivos de semillas pequeñas como hortalizas y otrasplantas de cobertura.

Las corrugaciones dan buenos resultados en suelos de textura media, concorrientes de riego grandes o pequeñas que depende del número de surcos.En tierras bien niveladas se puede lograr un alto grado de eficiencia si seobserva prácticas apropiadas en la administración del agua.

Las limitaciones de este método de riego pueden resumirse en la siguienteforma:

� Alto requerimiento de labores.

� Cuidado en la distribución del agua para reducir el mínimo dedesperdicios.

� Los costos de operación de los equipos son elevados.

� Los suelos pesados y escabrosos dificultan el paso del equipo agrícola ycausan daños considerables por vibración.

� No es adecuado para pendientes suaves menores de 1%.

� No se adapta a terrenos con altas precipitaciones pluviales durante elperíodo de riego.

2.2.8.2. Métodos por anegamiento o inundación

a) Riego por desbordamiento con caballones en declive b) riego pordesbordamiento con caballones a nivel; c) Riego por secciones grandes deinundación, y d) Riego por melgas

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2.2.8.1. Desbordamiento con caballones en declive

Este método equivale al anegamiento controlado en la superficie. El terrenoque ha de regarse se divide en fajas mediante diques paralelos y cada faja seriega separadamente. Este método consiste en elevar el agua para quearranque en una acequia de cabecera, luego siguiendo la configuracióntopográfica del terreno, o siguiendo la pendiente se construyen zanjasparalelas, en el sentido de la pendiente. Cada faja se riega aplicando unacorriente agua en el terreno superior y ésta debe ser suficientemente grandepara que extienda a todo lo ancho entre los caballones, sin rebasarlos.

Es un método que debe entrar en desuso por lo rudimentario, y por losinconvenientes que presenta, puesto que aumenta la dificultad para controlar ydistribuir el agua, ya que ésta tiende a correr a lo largo de dichas zanjas.

La velocidad del agua en estos caballones puede ser muy alta en suelos detopografía de pendiente y puede producir serios problemas de erosión.Además de arrastrar los materiales de la capa vegetal, el agua tiende adesplazarse hacia las zonas más bajas del predio, creando problemas deacumulación de materiales y anegamientos.

Dicho método debe adaptarse solamente para regar los cultivos que crecen enforma compacta, como pastos a granos pequeños, y cuando los suelos seencuentran en una zona con una pendiente máxima de hasta 2%. Se dice quese puede adaptar a cualquier tipo de suelos, pero es riesgoso hacerlo ensuelos sueltos, puesto que éstos con el tiempo van perdiendo el espesor de sucapa vegetal y por tanto se van erosionando.

En Colombia a pesar de las distintas campañas efectuadas en los distintosmedios de comunicación, para combatir el sistema de riego, se puede observarque aún es utilizado en zonas de ladera y en cultivos limpios provocando seriosriesgos para que se origine la erosión de estos suelos.

En otros países por este método riegan leguminosas, pastos, semillaspequeñas y la menta, también lo usan para regar huertos y viñedos.Recomendable para casi todo tipo de suelo pero sobre todo para aquellos quetienen una capacidad de captación ni demasiado baja ni demasiado baja. Noes aconsejable para los suelos de arenas gruesas, tampoco en suelos decaptación muy baja.

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El departamento de Agricultura de Estados Unidos comenta al respecto: “ Estemétodo es mas apropiado para tierras con declives menores a 0.5%. Si laerosión producida por las lluvias no presenta riesgos, puede emplearse conéxito en pendientes más pronunciadas, siempre que la absorción no seademasiado lenta. Para cultivos limpios, en donde se producen malezas, estemétodo se utiliza en muy pocas ocasiones en declive de más de 2%, peropuede emplearse en otros hasta de 4% para cultivos herbáceos. En regioneshúmedas, el máximo de declive permisible para este sistema de riego es,aproximadamente. del 2% para pastizales que producen aterronamiento y de0.5% para otros cultivos”.

Las limitaciones que presenta son las siguientes:

� Peligro de erosión;� Problemas de desagüe en las plantas bajas del campo;� Mayor dificultad para el control del agua.

No obstante, los problemas que presenta este método han contado con lasimpatía de muchos agricultores debido al bajo costo inicial que implica suadopción, y además porque no exige trabajos previos de nivelación. Es muycomún este sistema en regiones donde el agua y la mano de obra sonabundantes y baratos y donde la tierra tiene poco valor.

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Desbordamiento con caballones en declive

2.2.8.2.2. Riego por desbordamiento con caballones a nivel

Método que es aplicable en áreas niveladas rodeadas por diques quemantienen el nivel del agua uniformemente hasta que ha penetrado en elsuelo.

La corriente de agua derramada en cada caballón debe ser el doble de la querequiere el índice promedio de absorción del suelo. Tal método es adaptable asuelos de captación entre mediano y alto. Los llanos y terrenos onduladossuaves permiten la planeación más adecuada a este sistema. Se puede aplicara cualquier tipo de cultivo desde hortalizas, pastizales hasta los más diversoscultivos. Este método es fácilmente adaptable a sistemas automáticos, o bien,operarse por trabajadores inexpertos, pudiéndose lograr alta eficiencia en suaplicación. Presenta como limitantes la nivelación previa del terreno, laconstrucción de zanjas revestidas o tubería con el objetivo de lograr unadecuado control de agua.

Para lograr una operación eficiente, es esencial mantener una superficienivelada, lo cual puede requerir cambios en los sistemas de labranza, el uso deherramientas especiales, o ambas cosas a la vez.

Los caballones deben tener de 1.8 a 2.4 m de anchura en su base y noexceder los 25 a 30 cm en su lomo, pues fundamental que no entorpezca eltrabajo de los utensilios de labranza y que ayuden al buen desarrollo de loscultivos.

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Riego por desbordamiento con caballones a nivel

2.2.8.2.3. Riego por secciones grandes de inundación

Este aplica el agua en forma de un manto en las secciones de inundación, endonde esta avanza en forma rápida y para ello se utiliza una corriente de aguaconsiderable. Las secciones quedan inundadas por un período de tiempo máso menos largo, según el grado de captación del suelo. Es aconsejable para serutilizado en suelos muy permeables, en donde la aplicación lenta del aguacausará pérdidas considerables de minerales por lixiviación, o también puedeaplicarse en suelos muy pesados que requieren mucho tiempo para infiltracióndel agua. Generalmente se utiliza para regar pastos , trigo, avena, cebada,etc., y en nuestro medio es casi el único método empleado en el cultivo dearroz.

Requiere buena nivelación previa, una buena corriente de agua, sobre todo ensuelos muy permeables con alto índice de infiltración.

Cuando la zona o región donde se vaya a establecer este método tiene unapendiente uniforme las secciones pueden ser de área rectangular; cuando latopografía es irregular y se presenta con cierto grado de pendiente los bordesdeben construirse siguiendo las curvas de nivel.

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2.2.8.2.4. Riego por melgas

También se le denomina a este método “faja con bordes” o “ riego por melgascon bordes”, es adaptable a todos los suelos irrigables. Su principalcaracterística la constituye el dividirse el terreno en fajas rectangulares pormedio de caballones o bordes separados a igual distancia y en forma paralela.El agua se conduce por canales hasta el cultivo por donde se distribuye de laparte superior hasta la más bajas por acequias de cabecera, y por medio decajas de aplicación o de sifones de éstas a las melgas. Es una forma dedesarrollar cultivos cerrados, utilizados con frecuencia en el riego de cereales yde pastos. En terrenos con pendientes hasta de 3% se pueden utilizar paraconstruir melgas y cultivar forrajes y granos, y en terrenos con pendienteshasta de 7% para pastos.

La pendiente longitudinal en dirección en que se van a construir los bordos oplatabandas debe ser uniforme y menor que 1.5%, es preferiblemente que seapróxima a 0.2%. La pendiente de las melgas o del área formada entre losbordes debe ser nula, es decir, no presentar altibajos o declives transversalesque impidan una distribución uniforme del riego, encauzando el agua por laparte más baja de la platabanda, ocasionando un exceso de aplicación en eselado y un riego deficiente en el lado opuesto.

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El grado de pendiente y el tipo de suelo son los factores que determinan lalongitud y el ancho de las melgas. Teniendo en cuenta estos aspectos puedenconstruirse melgas con una longitud entre 100 a 400 metros y con un ancho de10 a 20 metros. En suelos de textura liviana y ubicados en zonas de pendientelas dimensiones indicadas deberán ser menores. El gasto de agua expresadoen litros por segundo varía para cada melga, de acuerdo con su tamaño,pendiente del terreno, tipo de suelo, etc., siendo mayor en los suelos conmenor pendiente y mayor coeficiente de infiltración.

Como limitantes se expresan las siguientes:

� En terrenos extensos se requieren labores de nivelación;� Diseños de ingeniería para tener altas eficiencias;� Son necesarios relativamente flujos grandes;� Los bordes impiden las labores de cultivo o cosecha;� Altos costos para nivelar terrenos.� El riego por melgas ofrece las siguientes ventajas:� Alta eficiencia de aplicación del agua con buen diseño y operación e

indiferente tipo de suelo.� aplicable en todos los tipos de suelos;� Bajos costos de mantenimiento;� Control positivo sobre el riego.

Riego por melgas

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2.2.8.2.5. Riego subterráneo

En los métodos subterráneos el agua se aplica bajo la superficie del suelo conel objetivo de producir un manto freático artificial, sobre una capa impermeablea una profundidad que puede depender de las características del sistemaradicular de los cultivos.

El agua de riego llega a las raíces de las plantas de abajo hacia arriba porcapilaridad y sin humedecer casi la superficie de los suelos.

Hay condiciones naturales favorables dadas por el suelo, como la existencia decapas impermeables que retienen y almacenan el agua a profundidades quepueden ir desde 30 centímetros hasta 1.80 metros o más, una capa superficialcon textura muy permeable y topografía uniforme. En estas condiciones serealiza el riego subterráneo en forma natural.

Para establecer el riego subterráneo en forma artificial pueden darse lascondiciones anteriores o conducir el agua por debajo de la superficie del sueloa través de tubos u otro tipo cualquiera de condiciones. Es esencial que lascondiciones del suelo permitan el movimiento de agua tanto horizontalmentecomo verticalmente.

Dicho sistema es costoso y sólo se usa para cultivos de precio elevado. Esapropiado para el riego de verduras, plantas herbáceas, semillas pequeñas,plantas forrajeras y flores. Se emplea cuando los sistema de riego artificial nopueden utilizarse y el costo de éstos sea muy alto. Sólo puede emplearse enciertos tipos de terreno; la selección de cultivos por este método es limitada yademás ofrece el peligro de provocar la acumulación de sales nocivas en lasuperficie del suelo. En nuestro medio puede existir en forma natural, pero suuso artificial es casi desconocido por los agricultores tanto por suscaracterísticas requeridas, como por los elevados costos que exige lainstalación.

2.2.8.3. Riego por aspersión

Consiste en aplicar agua a la superficie de un terreno, a través de una boquilla

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que permite la caída a la misma manera de la lluvia natural.

Este sistema se ha difundido considerablemente a partir de la Segunda GuerraMundial, debido al perfeccionamiento de los aspersores, al poco peso de lostubos de aleación de aluminio, a los equipos de bombeo de mayor rendimiento, a la difusión de la electricidad, expansión de los aceites para los motores decombustión interna a precios razonables, y su utilización para cultivos muyvariados, sobre suelos de tipos diversos y terrenos de topografía y pendientesdiferentes.

El agua de riego se bombea desde la fuente de abastecimiento a través detuberías, hasta los rociadores los cuales distribuyen uniformemente el agua.Hay dos tipos de sistemas de aspersión para el riego de cultivos: es el derociadores de tipo giratorio y el de líneas laterales con tuberías perforadas quepermanecen en el mismo sitio hasta que se haya aplicado el volumen de aguanecesario y, después, se movilizan, a la misma distancia para regar otro sector.El más ampliamente difundido es el de los rociadores de tipo giratorio que sedescribirán más adelante, y por tal razón nos concretaremos casiexclusivamente a su discusión y análisis. Los aspersores de tubos perforadosdistribuyen el agua a través de orificios muy pequeños, a corta distancia uno deotro, lo cual permite una distribución uniforme a lo largo de ambos lados deltubo.

Los sistemas de aspersión pueden ser con líneas principales y lateralesmóviles; totalmente portátiles, lo cual permite que tanto las líneas principalescomo laterales pueden movilizarse, junto con la bomba. En otras palabras,cuando toda la instalación está definitivamente localizada en los campos decultivo se llama sistema por aspersión fijo o permanente o semiportátil cuandola bomba y en ocasiones la tubería principal son fijas y las laterales sontransportables, y portátiles cuando tanto la bomba como el resto del equipo esmovible.

Los sistemas más utilizados son los portátiles y los semiportátiles por su bajocosto, además porque se puede aplicar un caudal pequeño de agua,empleando bombillas relativamente grandes, factor favorable para aguas quecontienen lodo e impurezas, puesto que se observan menos obstrucciones delos aspersores. La cantidad mínima de agua lluvia que pueden aplicar losaspersores giratorios es de 0.25 metros por hora, distribución muy adecuadapara los terrenos de baja velocidad de infiltración y además porque permiten alagricultor realizar simultáneamente otras labores y sólo cambiar de sitio losaspersores dos o tres veces al día. Las presiones de los aspersores giratoriososcilan entre dos atmósferas para los pequeños y más de siete para los

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grandes.

Todos los cultivos a excepción del arroz, pueden ser regados por aspersión.Este método es adecuado para toda clase de suelos, pero especialmente asuelos arenosos que tienen alto grado de absorción. el riego por aspersiónpuede emplearse en cualquier topografía y especialmente práctico en laderaspronunciadas o suelos de topografía irregular. Si los suelos son susceptibles ala erosión, tal sistema puede emplearse en coberturas, terrazas, curvas denivel o y cultivos en fajas angostas. Con este se reducen los costos denivelación. Los terrenos con inclinación demasiado pronunciada son losespeciales para el uso eficaz del riego por aspersión, comparados con el usode otros sistemas.

Riego por Aspersión

2.2.8.3.1Condiciones para el uso del riego por aspersión

a. Suelos con alto índice de infiltración. En suelos arenosos y algunosorgánicos no se logra una distribución uniforme del agua de riego por otrosmétodos superficiales, y por medio de este sistema se consigue alta eficiencia.

b. Cuando la topografía es irregular e impide la nivelación, y cuando losterrenos son susceptibles a la erosión su uso es muy eficaz.

c. Las pequeñas corrientes de agua de riego se emplean eficientemente y losaspersores apropiadamente diseñados distribuyen el agua mejor que medianteotros sistema.

d. Los suelos superficiales no laborables por alto nivel freático o presencia deuna capa endurecida que obstaculizan una aplicación uniforme del agua

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mediante otros sistemas superficiales, pueden regarse por medio de este.

e. Muy práctico cuando no se dispone de mano de obra suficiente, ni personalcalificado en los sistemas de riego superficiales.

f. Cuando hay escasez de agua y los suelos son muy permeables, por mediode métodos superficiales el riego se hace difícil y muy deficiente, y con éste seaprovecha al máximo el agua y en forma segura.

2.2.8.3.2. Otros usos del sistema de riego por aspersión

Además del primordial uso de sistema para riego, tiene otras aplicaciones querevisten su importancia e implican su utilización en la agricultura.

El volumen de agua puede controlarse de acuerdo con las necesidades de loscultivos, y las aplicaciones de agua en pequeños volúmenes son eficientes enplantas jóvenes. Sirven para suministrar riegos ligeros y frecuentemente ensemilleros, para el enraizamiento de plantas superficiales, para controlar latemperatura del terreno y evitar las heladas, controlar la humedad en ciertoscultivos como el tabaco y hasta remplazar el sombrío para controlartemperatura y humedad cuando se cultiva café.

Los fertilizantes solubles, herbicidas y fungicidas pueden aplicarse en el aguade riego, económicamente, y con muy poco equipo especial. La penetración delos fertilizantes en el suelo se controla aplicándolos en ciertas épocas duranteel riego.

2.2.8.3.3. Componentes del sistema de riego por aspersión

Este sistema está generalmente constituido por una bomba que imprimepresión al agua, una tubería principal de conducción, tubos laterales dedistribución y rociadores de aplicación.

Para seleccionar el tipo de bomba que se vaya a utilizar no se debe olvidar lossiguientes factores: el gasto requerido de acuerdo con la topografía, laspérdidas por fricción en los tubos principal y laterales y la presión exigida porlos rociadores.

Si las instalaciones, como la tubería prin, está enterrada y los tubos dedistribución lateral permanecen fijos durante toda la estación de riego se

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denominan sistemas de aspersión fijos o permanentes. En esta forma unempleado puede regar de 30 a 60 hectáreas por día, mientras que con elsistema móvil puede regar como máximo 15 hectáreas.

Este sistema es muy empleado en los viveros para mantener los nivelesadecuados de humedad. También se utiliza para cultivos de sistema radicularsuperficial como las hortalizas. Los sistema móviles y semimóviles son los quepresentan mayor adaptabilidad a un menor costo inicial.

El sistema opera de la siguiente manera: la tubería principal conduce el aguadesde la bomba hasta los tubos de distribución lateral. El agua es captada dela tubería principal por medio de válvulas y llevada a los laterales o también poraditamentos en “L” o en “T”, ubicados en los puntos de derivación.

La longitud de los tubos laterales puede ser de 6 a 10 metros y generalmenteestán construidos de aluminio o hierro galvanizado. Se conectan entre sí pormedio de uniones especiales, hasta obtener la longitud adecuada de loslaterales. Hay varios tipos de uniones que utilizan una empaquetadura decaucho, que ajusta completamente la unión gracias a la presión del agua.

Los rociadores van generalmente conectados a los tubos laterales por mediode un tubo elevador que sirve para quitarle turbulencia al agua y asegurar unaoperación más eficiente de los rociadores.

2.2.8.3.4. Diseño de un sistema de riego por aspersión

Como el aspersor no proporciona una superficie uniformemente mojada,generalmente la parte más alejada del aspersor alcanza menos humedad ycomo el área mojada tiene una forma circular, quedan espacios secos que sólose humedecen mediante la superposición de los aspersores adyacentes.

De acuerdo con estos valores constantes, para el ejemplo utilizaremos elsistema rectangular y el área cubierta por cada aspersor será de r x 1.7 r o sea12 x 1.7 = 20.4 m2 que es la distancia entre los aspersores. El área será elproducto dado entre el radio 12 m por la distancia entre los aspersores 20 m =240 m2.

La velocidad del riego por este sistema nunca debe sobrepasar la velocidad deinfiltración del agua en el suelo. Como la cantidad total del agua que debeaplicarse es de 94.3 mm en un período de 8 horas el caudal en mm/min será

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igual:

60 x 8 = 480 min94.3: 480 = 0.2 mm/min = 0.002dm/min

Como el área de cada aspersor es = 240 m2 lo que es igual a 24.000 dm2,entonces de descarga del aspersor deberá ser de

24.000 x 0.002 = 48 1/min

Trabajando dos turnos el área regada será igual a

2 x 12 m x 20 m = 480 m2

Area total que se debe regar = 480 m x 432 m = 207.360 m2

Asumiendo no 8 sino 12 días la frecuencia del riego en períodos críticos seregarán 207.360 m2 / día. Los 17.280 m2 /día se riegan con los dos lateralescomo se había dicho anteriormente. Para determinar el número de aspersoresse divide el área regada 17.280 m2 /día entre la superficie regada por un par deaspersores 480 m2 o sea 36 aspersores.

El diseño debe responder a las condiciones de la finca, y por tanto esnecesario conocer los siguientes aspectos:

2.2.8.3.4.1. suelo

Debe determinarse la profundidad, y las propiedades físicas que regulan lapenetración del agua en el suelo, para evitar el escurrimiento superficial yestablecer el período de los riegos y el tiempo total de aplicación acorde con lacapacidad de retención del suelo.

2.2.8.3.4.2. Cultivo

No todas las plantas exigen los mismos requisitos para ajustar la humedad delsuelo que debe humedecerse en cada riego.

2.2.8.3.4.3. El agua

Antes de diseñar el sistema es necesario localizar la fuente de abastecimiento,

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y establecer la calidad para los efectos del riego. Los tubos de distribución y losprincipales, como la necesidad de otros elementos estarán determinados por laubicación de la fuente.

2.2.8.3.4.4. La topografía

La determinación de las partes más bajas y altas de la finca, su grado dependiente, la altura a la cual se encuentran son elementos que permitenestimar la distribución de las presiones en todo el sistema y calcular la cargarequerida para el bombeo.

2.2.8.3.4.5. El clima

Uno de los elementos de mayor importancia en el riego por aspersión es elviento. La dirección y velocidad de los vientos determinan la dirección de lostubos laterales y la distancia entre los rociadores. La temperatura y la humedadrelativa determinan la cantidad aplicable de agua, pues establecen la relaciónentre el agua utilizada por las plantas y el agua que debe ser suministrada porlos rociadores.

2.2.8.3.4.6. Energía disponible

Es preciso establecer si en la finca hay energía eléctrica o si es necesario eluso de un motor de combustión interna. Hay que establecer sus costos:kilowatio / hora, costos del combustible y además determinar el voltaje y losciclos de la corriente disponible.

2.2.8.3.4.7. Mano de obra

La disponibilidad y el costo son factores que condicionan el sistema. Este sepuede diseñar para que opere en forma continua y sólo mover los tuboslaterales cada 5, 7, 11 o 23 horas.

2.2.8.3.4.8. Descripción del sistema

Este método de riego por aspersión permite hacer aplicaciones uniformes deagua, en suelos con características fisicoquímicas homogéneas en donde filtreel agua a la misma velocidad y en el mismo tiempo.

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La localización del sistema de distribución debe obedecer a las condiciones delmedio donde se establece el regadío para lograr alta eficiencia con un mínimocosto de operación. La posición que debe darse a la tubería principal y a loslaterales es indefinida; sin embargo, hay que tener en cuenta la existencia denormas que regulan su establecimiento si se quiere obtener una aspersiónsegura con un mínimo de trabajo.

Un sistema bien proyectado debe proporcionar el volumen de agua adecuadoen el período de tiempo en que las plantas más lo necesitan. La aplicaciónexcesiva de agua origina lixiviación, bajo rendimiento si se quiere de loscultivos y crea problemas de drenaje.

Veamos algunas de las recomendaciones que no debemos olvidar la localizarun sistema de distribución de riego por aspersión:

� Las líneas principales deben ubicarse en dirección de la pendiente.

� Cuando se quiere controlar la presión, se debe cambiar el tamaño de latubería principal.

� Los laterales deben ubicarse en el mismo sentido de la máximapendiente tomando una posición próxima a la horizontal.

� Cuando el sistema está constituido por varios laterales el diámetro deéstos debe ser el mismo, de tal forma que facilite su intercambio.

� Se debe planear en forma rotatoria el movimiento de los laterales paraevitar el transporte a largas distancias de éstos.

� El número de rociadores debe ser tal que el total del campo se riegue enel número de días requerido, con en grado de aplicación inferior alcoeficiente de infiltración efectivo

� Del terreno.

� Siempre que sea posible la bomba debe colocarse en el centro delcampo.

� Cuando en el área regable existen zonas de difícil penetración se puedeadoptar por usar bomba auxiliar para regar estas áreas.

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Además de las consideraciones generales, es necesario que las fábricas de lastuberías en línea confeccionen longitudes estándares de 6 a 9 m entrerociadores y laterales o que sean múltiplos de éstas cifras. Pero no solamenteeste aspecto es restrictivo, también el tamaño de los rociadores inciden y portanto deben adaptarse al sistema. Las distancias más frecuentes en dichosistema de riego por aspersión son: 12 m entre rociadores y a una distancia de15 m entre laterales. El sistema de riego por aspersión consta de los siguienteselementos:

� Fuente de agua (canal, pozos profundos)� Bomba portátil o estacionaria� Tubería principal� Laterales� Rociadores� Alberca de sedimentación en tamices separadores para fuentes con

materiales que puedan deteriorar la bomba y las bombillas.� Accesorios del equipo de aspersión.

2.2.8.3.4.8.1. Gastos de cada rociador

El gasto de cada rociador o su capacidad está expresado como el productodado entre las distancias a que se encuentran los rociadores entre sí, loslaterales entre sí y el grado de aplicación requerido.

La capacidad de cada rociador se puede expresar así:

Q = E1x E2 x I 6

donde Q = Gasto en 1/min; E1 = Distancia entre rociadores en m; E2 = Distancia entre laterales en m; I = Grado de aplicación en cm/hora.

2.2.8.3.4.8.2. Capacidad del sistema

La capacidad total del sistema está dada por la sumatoria de todos los gastosindividuales de los rociadores que operen simultáneamente y representan el

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gasto que la bomba debe descargar.

También puede determinarse con base en la relación dada entre el área queva a regarse (A), por el espesor de la lámina de agua que se debe aplicar encada riego (D) y el tiempo total de la operación del sistema (T).

Qt = 1568 A x D T

T= N x H

Donde: Qt = Gastos en 1/min; A = Area en hectáreas; D = Espesor de la lámina de agua en cm; N = Número de días de operación; H = Número de horas de operación diaria; = Valor constante.

2.2.8.3.4.8.3. Tamaño de la tubería principal y lateral

El tamaño del tubo principal está dado por la cantidad de agua que seconduzca a través de éste en todo un trayecto. Para elegir su diámetro sedebe tener en cuenta un costo mínimo de operación. Los tubos grandesreducen las pérdidas por fricción y por lo tanto puede ser movilizada la mismacantidad de agua por bombas y motores de menor tamaño. Por tal razón loscostos de operación son bajos. Los tubos grandes son más costosos,implicando el incremento de los costos fijos de depreciación e intereses.

Los laterales deben tener el mismo tamaño, para que de esta manera facilitensu intercambio, reduciendo las pérdidas de tiempo durante el transporte einstalación de los mismos. El tamaño de los laterales debe guardar laproporción de la presión de tal forma que la diferencia entre el comienzo y elfinal no sea superior a 20%.

2.2.8.3.4.8.4. Otros usos del equipo de aspersión

Fuera del uso convencional del equipo para riego por aspersión suelen darsealgunos otros usos de acuerdo con las actividades agrícolas y necesidadesque se presenten en la finca. Se utilizan también para aplicar fertilizantes,

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controlar heladas y apagar incendios.

2.2.8.3.4.8.5.Grado de distribución del agua

La aplicación del agua en cada rociador se reduce en las áreas más distantes,debido a que la presión disminuye; También el viento influye en la distribucióndel agua. Teniendo en cuenta estos factores y debido al área circular deaplicación de cada rociador, la distancia máxima entre los rociadores se calculageneralmente igual al 60% del diámetro húmedo de los rociadores para vientosmenores de 10 kilómetros por hora.

Al aumentar la velocidad del viento se deben reducir las distancias entrerociadores.

2.2.8.3.4.9. Partes básicas del sistemas de riego por aspersión

2.2.8.3.4.9.1. Bombas de riego

Las bombas sirven para succionar el agua del canal de conducción u otrafuente y transportarla por un sistema de tubería, bajo cierta presión, hacia losaspersores con el objeto de hacerlo funcionar. Se utiliza cuando el nivel delagua de ríos, lagos y fuentes subterráneas no permiten la extracción porgravedad. En la mayoría de los casos, sólo se necesita levantar el aguarelativamente poco; sin embargo, se requiere un caudal grande y constante.Por lo tanto, para este trabajo se empleen bombas centrífugas, bombasimpelentes, bombas de turbina, bombas, de inmersión y bombas de riego otipo móvil como se tratarán más adelante, bombas para riego y drenaje.

2.2.8.3.4.9.2. Tubería

La tubería influye una o más líneas principales, provistas de conexiones paralíneas laterales, un número indeterminado de aspersores y un númeroindeterminado de aspersores para distribuir el agua en forma de gota. Elsistema puede incluir un equipo para mezclar fertilizantes en el agua de riego.

La diferencia entre las líneas laterales y principales estriba en el diámetro y lostipos de conexiones. Las secciones de las líneas principales y de las lateralesse conectan entre sí por medio de acoplamientos rápidos.

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Los otros dispositivos de unión son: conexión para aspersores, ya seadirectamente o con un tubo elevador, unión T que posee en su centro unaconexión para un aspersor o un tubo elevador con aspersor, unión reductorapara conectar tubos de diferentes diámetros, tapa para cerrar la línea en suextremo, codo de 45º, codo de 90º y acopes de una línea lateral, provisto deuna válvula para regular el caudal de agua en la lateral.

Existe una gran variedad de aspersores: las diferencias entre éstos se basanprincipalmente en los siguientes aspectos:

� Descarga: La descarga puede ser de 0.6 a 10 1/ seg para aspersoresque trabajan con presiones bajas e intermedias. Para aspersores quetrabajan con altas presiones, la descarga varía desde 10 hasta 50 1/seg.

� Presión de operación: Según la presión se encuentran aspersoresque requieren entre 0.5 y 10 kg/cm2.

� Tamaño del orificio: Hay para presiones bajas e intermedias quevarían entre 3 y 20 mm2 y para presiones altas entre 20 y 40 mm2.

� Diámetro del círculo que cubren: Hay aspersores para sistemas depresiones bajas e intermedias que varían entre 20 y 80 m y entre 80 y140 m para instalaciones de alta presión.

Recuerde que al aumentar la presión, el tamaño de las gotas será menor, lomismo ocurre cuanto más chico es el orificio de los aspersores. En regionescon mucho viento, las gotas deben ser más grandes.

2.2.8.3.4.10. Proceso de un sistema de riego por aspersión

En el manejo de un sistema de control de agua deben considerarse losrecursos y condiciones prevalentes y los requerimientos técnicos del sistemapara proceder con el diseño de la instalación y la elaboración del plan demanejo.

Para una mejor comprensión del tema por medio de un ejemplo explicaremosel proceso, siguiendo las indicaciones de Manuales para la EducaciónAgropecuaria.

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2.2.8.3.4.10.1. Inventario de recursos y condiciones

Área lote: 20,88 ha Topografía: Va de 0 al 1%Suelo: textura: franco- arenosaPerfil del suelo: con estratificación a una profundidad de 90 cm.Formación ecológica: bosques seco tropicalCultivo: maíz.

2.2.8.3.4.10.2. Requerimientos técnicos

Para implantar este sistema es necesario considerar los siguientes aspectos:

� Cantidad de agua que se debe aplicar en cada riego.� Frecuencia o intervalo entre cada riego.� Tiempo necesario para realizar cada riego.

Para efectuar los cálculos se debe considerar, además, los siguientes puntos:

a. Profundidad del sistema radicular del maíz; 95 cm. Como hay un estratoendurecido a 90 cm de profundidad la capa cultivable será igual a 90 cm.

b. La capacidad de almacenamiento de agua del suelo franco-arenoso seestima en 1.1 mm de agua por cada cm en la zona de la absorción.

c.Total agua almacenada: 90 cm x 1.1 mm/cm = 99 mm.

d. Aplicación del riego: Cuando el suelo posea una tercera parte de sucapacidad de almacenamiento, o sea: un tercio de 99 = 33 mm, se debeaplicar la diferencia entre lo que tiene y su capacidad de campo 99- 33= 66mm.

e. Eficiencia del riego: 70% = 100 = 94.3 mm 70 x 66

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Esta es la cantidad de agua que debe aplicarse para compensar las pérdidasproducidas por evapotranspiración.

El consumo de agua / día causado por evapotranspiración varía según el clima,así para el ejemplo bs – T se estima en 5.5 mm / día.

f. Intervalos o frecuencia entre riegos: Se harán de acuerdo con la relaciónentre el agua consumida por las plantas, 66 mm, y el consumo causado porevapotranspiración, 5.5 mm/día.

Osea, 66 : 5.5 =12 días.

g. Velocidad de filtración: Varía según el tipo de suelo, así:arcilloso = 7.5 mm/horafranco = 8.5 mm/horaarenoso = 16.5 mm/horafranco-arenoso = 12.5 mm/hora.

h. Tiempo necesario para realizar cada riego: Para calcular el tiempo de riegose debe considerar la velocidad de infiltración del agua en un suelo franco-arenoso (12.5 mm/hora) y la eficiencia de su aplicación (94.3 mm.

Entonces resulta de dividir:

94.3: 12.5 = 7.6 horas

2.2.8.4. Riego por goteo

Es el método más reciente en la agricultura, y tiene como finalidad usar en unaforma más racional y eficiente el agua de riego, como herramienta para que elagricultor tenga un elemento más que le ayude a tener mejores resultados ensu actividad de produciralimentos.

El riego por goteo es un sistema que reviste especial interés porque por éstemétodo se economiza agua, al evitarse pérdidas que se suelen presentar enotros métodos de riego, como en el de gravedad y el de aspersión,

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Riegos y Drenajes

ocasionadas por evaporación y escorrentía, por efecto de la temperatura y lascorrientes excesivas. Por este nuevo sistema se le suministra a cada planta elagua necesaria para su óptimo desarrollo.

Riego por Goteo

2.2.8.4.1. Descripción del sistema

El riego por goteo proporciona a cada planta la cantidad de agua que éstarequiere para su crecimiento y desarrollo óptimos, humedeciendo por medio degoteros solamente la parte del suelo cercano a la raíz. El agua sale de losgoteros gota a gota, sin ninguna presión.

En Colombia el Instituto Colombiano Agropecuario (ICA) está adelantando anivel experimental y directamente en predios de minifundio, desde el año de1975, experiencia sobre el riego por goteo, de acuerdo con las condicionesclimáticas y las preferencias del campesino de las distintas zonasminifundidas, en las siguientes especies hortícola: tomate, pepino cohombro,pimentón, melón, cebolla de bulbo, habichuela, arveja, remolacha, repollo,lechuga, coliflor, fresa y para.

2.2.8.4.2. Elementos y componentes de un sistema de riego por goteo

Para el riego contar con una fuente continua de agua durante los períodossecos del año. Pudiéndose almacenar en tanques si se dispone de agua deescorrentía o se extrae de pozos profundos. Si el agua proviene de una fuenteque se encuentra a un nivel menor al de la finca es necesario bombearla y

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subirla a la parte más alta del predio donde se quiere instalar el sistema deriego.

Los tanques pueden ser construidos en tierra y protegidos con polietileno paraimpedir pérdidas por infiltración y contaminación física del agua. Sistema quees aconsejable para pequeños agricultores, ubicados en la región andina porejemplo, donde existe la atomización de la propiedad y por lo tanto hay un grannúmero de predios que muchas veces están relativamente cercanos, a fuentesnaturales de agua como ríos, arroyos, caños, etc. Para otros casos los tanquesde almacenamiento pueden ser revertidos con cemento. En nuestras zonas deminifundio se ha elevado agua a predios de riego por goteo a alturas cercanasa 80 m en relación con la fuente de abastecimiento. El volumen del tanquedepende de la superficie por regar, siendo recomendable que éste permanezcatapado para evitar pérdidas por evaporación, y la entrada de cuerpos extrañosy contaminantes.

A la salida del tanque de almacenamiento debe llevar por dentro elementosfiltrantes como son una malla con abertura de 5 mm, dos capas de gravilla yuna capa de arena, las cuales tienen cada una un espesor de cincocentímetros; además posee otros accesorios tales como un reguladorautomático de flotador para controlar el nivel de agua y la tapa. En este tanquese depositan los fertilizantes según la dosis recomendada en cada caso. Elagua atraviesa los elementos filtrantes y sigue su recorrido por la parte inferiordel tanque de filtrado hacia un contador de caudal. Este artefacto se empleapara controlar la cantidad de agua que se va aplicar a las plantas.

El contador sirve para controlar y medir la cantidad de agua que se va aplicar alas plantas. Luego de salida el agua del tanque de almacenamiento y despuésde haber sido filtrada pasa a través del medidor de flujo de agua que seencuentra en la tubería principal y de hay a la tubería secundaria que ladistribuye a través de los laterales y éstos a su vez la conducen a los microtubos o goteros hacia el suelo o zona circundante del sistema radicular de laplanta. El diámetro utilizado en la tubería principal es de una pulgada, en latubería secundaria de tres cuartos (¾) de pulgada y en la tuberías laterales,mangueras de ½ pulgada. Los micro tubos están constituidos por mangueritasde 1.1 milímetro de diámetro que apenas deja salir sin presión el agua gota agota.

La distancia entre los micro tubos depende de la distancia entre plantas, perogeneralmente se encuentran separados cada 50 centímetros. Cada micro tubotiene de longitud un metro para proporcionar dos litros de agua por hora. Lasmangueras son de polietileno negro.

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A pesar del diámetro tan reducido de los micro tubos no se ha registradoproblema alguno de taponamiento. Como es necesario proporcionar el aguaque las plantas apenas requieren para su crecimiento y desarrollo, el sistemade control se ejerce por aparatos tales como los registros y los piezómetros. Enel Valle del Cauca el riego por goteo penetró en 1978 y fue empleado en elingenio Mayagüez en 100 hectáreas de caña. El agua se conduce desde sufuente en las entrañas de la tierra desde donde se extrae en un pozo a 60 y180 metros profundidad, hasta cada una de las plantas, por orificios separadoscada 45 centímetros en la manguera. Desde la fuente subterránea de aguahasta la planta existe una red compleja de aparatos y de líneas conductoras,que una vez instalados funcionan bajo el control de un operario. Primero estála bomba extractora que succiona el agua desde los pozos, reguladora de lapresión, de manera que por cada cien metros de manguera fluya un litro deagua por segundo. Para que esto ocurra la cámara mayor de la manguera nodebe recibir más de 10 libras de presión por pulgada cuadrada y la menor, quees la que aloja los orificios de salida, debe recibir menor presión.

Luego de la bomba se encuentran los filtros purificadores, y a continuación untanque de fertilizantes que sirven para mezclar los abonos líquidos o solublesen el agua de riego. Luego de mezclados los fertilizantes, sale el agua hacia elcampo a través de una tubería principal de polivinilo, primero de seis pulgadasde diámetro, luego de tres y finalmente se reduce a dos. Esta red de tubos vaenterrada a una profundidad de un metro bajo tierra, donde a los tuboslaterales se conecta los micro tubos que conducen el agua a las raíces de lacaña.

Este sistema para su operación eficiente necesita de instrumentos de control ymedidas. Para controlar el caudal y la presión se emplean llaves o registros ypiezómetros respectivamente, ubicados a lo largo de la red de mangueras,además relojes, mediocres de humedad, que indican el estado defuncionamiento del sistema y están bajo acción vigilante de un operario.

Además de los anteriores, el sistema posee otros elementos como tees,abrazaderas, niples y tapones que son accesorios indispensables para elfuncionamiento normal y eficiente de este sistema.

El ICA presenta un listado de elementos necesarios para el montaje de unsistema de riego por goteo en un lote de 3.000 m2 con cualquier cultivo dehortalizas.

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2.2.8.4.3. Ventajas del riego por goteo

El riego por goteo es una solución comprobada para los problemas de riego.En cualquier diseño de riego existen un sinnúmero de factores por considerar,para la selección óptima de un sistema. Las lluvias el tipo de cultivos, texturadel suelo, clima local, disponibilidad de agua, recursos económicos, larentabilidad del sistema, etc., son sólo alguno de tales factores.

El riego por goteo permite regar mayores extensiones de terreno concantidades limitadas de agua. Este sistema es simple, el goteo continuo deagua directa o aplicado exclusivamente sobre la zona radicular de la planta,garantiza la humedad requerida por la misma.

Los espacios improductivos entre las zonas radicular de cada planta no sonregados, minimizando el desarrollo de malezas, consumo de agua, herbicidas yfertilizantes; así mismo facilita las operaciones del cultivo y recolección.

Permite la aplicación periódica de fertilizantes líquidos o solubles en agua enpequeñas dosis, ofreciendo una mejor disponibilidad de nutrientes a las plantasen los períodos de desarrollo más críticos. Se puede destinar a cualquier tipode suelos y climas.

La planta no necesita hacer grandes esfuerzos para absorber el agua del sueloporque éste mantiene la humedad constante lo que permite hacer uso deaguas salinas y en esta forma la acumulación de sales en la zona radicular eseliminada. Requiere presiones de operaciones inferiores a otros sistema ymenores caudales, ocasionando menos consumo de energía.

Se incrementa la efectividad en la aplicación de pesticidas y fertilizantesfoliares, pues al no haber humedecimiento del follaje se reduce la frecuenciade enfermedades y el lavado de tales productos, reduciéndose el número deaplicaciones, y por tanto de minimizan costos porque se economiza agua ymano de obra.

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2.2.8.4.4. Desventajas del riego por goteo

La inversión inicial es muy alta. Da lugar a obstrucciones o taponamientos enlos goteros, cuando el agua no es bien filtrada. El sistema implica la necesidadde una alta tecnología que supervise el riego. son efectos técnicos que debemanejar una persona que tenga conocimientos sobre las diferentes actividadesagrícolas.

El sistema implica un buen diseño, que garantice una instalación adecuadapara que la aplicación del riego sea uniforme. Al reducirse la cantidad depersonal, comparada por el riego por gravedad o aspersión, generadesplazamiento de mano de obra.

2.2.8.4.5. Criterios de diseño para el riego por goteo

Para que este sistema de riego opere como ha sido proyectado, tanto elencargado del diseño debe conocer los diversos factores que inciden en suconjunto en la producción agrícola, como el encargado del riego debe poseerla experiencia administrativa necesaria y conocer todos los aspectos técnicos yadministrativos más eficientes en el manejo de agua para riego y adaptarse aellos. De los aspectos que requieren mayor estudio para obtener los datosnecesarios para el diseño y cálculo del sistema están los siguientes:

2.2.8.4.5.1. Suelos

Para planear el riego es necesario hacer un reconocimiento edafológico,determinando su ubicación, extensión, capacidad de absorción y retención delagua, topografía, profundidad, drenaje, erodabilidad y otras característicasfísico-químicas.

2.2.8.4.5.2. clima

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Factor influyente en el riego de toda superficie. Se requiere conocer suclasificación, y datos sobre precipitación, evapotranspiración para calcular elconsumo de agua de los cultivos que se van a establecer.

2.2.8.4.5.3. Agua

La provisión de agua es, con frecuencia, el factor básico en el riego. Convienesaber que fuentes de abastecimiento, su potencialidad, calidad y cantidad deagua para el predio.

2.2.8.4.5.4. Cultivos

El tipo de cultivo es determinante para escoger la distancia entre goteros yentre laterales. Hay cultivos que requieren más agua que otros. Las normas deextracción de humedad varían y esto afecta el volumen de agua que debeaplicarse en cada riego y su frecuencia.

2.2.8.4.5.5. Riego

Para obtener un riego eficaz y aceptable, es necesario establecer la cantidadde agua disponible, para que de acuerdo con ésta se instale un sistema acordecon la cantidad que se va aplicar y determine la frecuencia de aplicación y eltiempo de riego.

2.2.8.4.5.6. Mano de obra

El sistema implica la necesidad de emplear personal calificado o darle eldebido adiestramiento para que maneje con eficiencia este método.

2.2.8.4.5.7. Otros factores

Adaptaciones del terreno, equipos e instalaciones, equipo agrícola disponible,medios de acceso, financiamiento, características físicas y rotación de cultivos.

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2.2.8.4.6. Bombas para riego y drenaje

Existen regiones con grandes extensiones de terreno en donde no es posibleque el agua de riego llegue por gravedad. También hay otras que aunquepuedan recibir el riego por este sistema presentan limitaciones por topografía,distancia con respecto a las fuentes de agua, precio de la construcción de loscanales, acueductos, sifones invertido, túneles y demás elementos deconducción, es tan elevado que no es posible, económicamente, realizar eltransporte de agua. Por tal razón se requiere de un procedimiento mecánicodesde sus fuentes naturales, tanto superficiales como subterráneas,transportar el agua hasta grandes alturas, o superando obstáculos paraconducirla a zonas áridas y practicar el riego por cualquiera de los métodosconocidos de acuerdo con las características de la zona y otros factoresdeterminantes de esta actividad. El bombeo de agua igualmente se puederealizar para efectuar drenajes y utilizar este agua para el riego, ya porgravedad, por aspersión o por cualquier otro método.

Las fincas ubicadas en las riberas de los ríos en ocasiones presentandificultades para el uso del agua, debido a que están imposibilitados deconstruir un canal porque no cuentan con el apoyo de las vecinas o porque noresulta demasiado largo y costoso. El uso de las aguas subterráneas, eldrenaje de áreas inundables ubicadas en zonas más bajas que los canales dedesagüe, la necesidad de imprimir al agua la presión requerida en los canalesde riego por aspersión, etc., son algunos de los aspectos que nos indican laimportancia del empleo de las bombas.

Hoy en día las bombas han remplazado aquellos métodos que el hombre autilizado desde tiempos remotos para elevar el agua de riego o de drenaje pararesolver sus necesidades. Tales sistemas por un bajo rendimiento han sidomarginados en su uso, pero en algunos países del Oriente y de América Latinase utilizan por tener sus costos muy económicos.

2.2.8.4.6.1. Potencia de las bombas y unidades de potencia más utilizadas

La potencia mecánica que ejecuta una bomba se define como la relación entreel trabajo realizado por ésta y el tiempo que haya transcurrido para efectuarlo.El trabajo es simplemente el producto de la fuerza por la distancia.

Las unidades de potencia más utilizadas en los sistemas de riego son:

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Kilogramo / metro por segundo y el caballo de vapor.

1 m3 de agua = 1.000 kg.

La unidad de potencia más comúnmente empleada es el caballo da vapor. queequivale a 75 kg/seg o a 4.500 kg/min.

Si se quiere elevar 1 m3 de agua a una altura de 0.05 m en un segundo senecesitarían 1.000 kg cada segundo, siempre que el rendimiento de trabajo dela bomba fuese del 100%. Si el rendimiento apenas llega al 50% harían falta2.000 kg/seg, lo que nos indica una pérdida de la mitad de la potencia totalnecesaria para vencer los rozamientos y producción de calor.

La potencia teórica de una bomba se logra cuando se obtiene el 100% de surendimiento. Dentro de este parámetro un caballo de vapor elevaría 75 kg cadasegundo a un metro de altura.

1 CV = 75 kg/seg

El consumo de 1 CV durante un período de tiempo se obtiene mediante lasiguiente expresión:

Potencia = Trabajo Tiempo

y, por consiguiente, Trabajo = potencia x tiempo.

Para determinar el consumo de 1 CV durante el período de 1 hora es = 75kg/seg x 3.600 seg = 270.000 kg de trabajo caballo-hora.

2.2.8.4.6.2. Clasificación de bombas

Las bombas en general se pueden clasificar de muchas formas y existentantas clasificaciones como personas las quieren ordenar. Estas se debenelegir de acuerdo con las condiciones particulares del trabajo a que sedestinan y que dan un rendimiento relativamente alto. Las bombas sonmáquinas que imprimen energía de presión a los líquidos; fuerza que estransformada en energía potencial y generalmente se emplea para la elevación

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del agua.

La elevación del agua debe ser tal, que corresponda a la que se estableció oproyectó la bomba, al ser fabricada. Si la cantidad de agua elevada es menorpara la cual se proyectó la bomba y la altura de impulsión es excesiva, provocaun bajo rendimiento. Lo mismo ocurre si una bomba puede suministrar másagua de la prevista para una altura mayor que la calculada. Para que se déintegralmente este resultado debe existir una correlación entre varios factores;velocidad, aspiración, gasto, potencia; dicha correlación en CV de una bombase representa normalmente por líneas que se llaman “curvas características”.

Del conocimiento de las características de una bomba, puede empezar el éxitopara una empresa cuyo objetivo sea el de la elevación de agua, pues permiteescoger aquella bomba que mejor se adapte a las condiciones de trabajo,logrando en esta forma un alto rendimiento a un bajo costo. Así la curva deaspiración indica el volumen de agua para una determinada presión y muestraque el caudal disminuye en el mismo sentido que la altura de aspiración. Lacurva de potencia al freno de una bomba centrífuga crece en casi toda sulongitud con el aumento del caudal, alcanzando un máximo a un caudalsuperior al correspondiente al rendimiento máximo. Las curvas varían según lavelocidad de la bomba, y según también los diferentes tipos de bombas.

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BIBLIOGRAFIAS DE LA UNIDAD

Albert B. Foster METODOS APROBADOS EN CONSERVACIÓN DE SUELOS FERNANDO PIZARRO., Drenaje agrícola y recuperación de suelos salinos

José Joaquín Pérez Acero RIEGOS Y DRENAJES UNAD

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INTRODUCCIÓN A LA UNIDAD

La planeación, programación de los riegos y drenajes de tierras agrícolas esuna actividad de gran importancia, que no se puede desarrollar sin unapreliminar organización para así reducir al máximo los errores y obtenerexcelentes beneficios y mayores rendimientos

Al finalizar esta unidad el estudiante estará en capacidad de determinar yreconocer los aspectos generales de la hidrologia y parámetros de riegos.

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3. Programación del riego

Los cultivos necesitan aguas en cantidades adecuadas para poder sobrevivir yproducir. Las plantas están constituidas del 90% de agua. En condicionesnormales, 1 m2 de vegetación transpira unos 5.5 litros de agua al día, o sea, elcultivo de una hectárea pierde aproximadamente 55 m3 de agua por día.

Para programar y ejecutar el control del agua en un cultivo, el regador debe, enprimer lugar, conocer cuánta agua requiere el cultivo y cómo la absorbe.

Además, es importante saber los períodos críticos en la demanda de agua porparte de la planta.

Considerando estos factores, el productor agropecuario debe decidir sobre las necesidades de riego y drenaje para efectuar un adecuado suministro artificialde agua, así como el debido drenaje de sus tierras. Una vez establecidas lasnecesidades del control de agua, y conociendo los principios del movimientodel agua en el suelo, el productor agropecuario programará y ejecutará el riegocon base en las siguientes operaciones:

� Calcule la cantidad de agua que requiere el cultivo a regar y establezcaen que período del año se debe aplicar.

� Determine con registros de pluviómetros y / o pluviógrafo qué cantidadpromedia de lluvia cae en la zona estudiada y establezca cuáles mesesson los de invierno y cuáles los de verano.

� Realice un inventario de las fuentes de agua existentes en la región queestén en condiciones de complementar el régimen pluviométrico eindiquen si son: arroyos, quebradas, ríos, lagos represas, reservorios ypozos profundos.

� Afore las fuentes de agua encontradas y elabore un balance de losgastos que estas pueden suministrar en épocas de verano y en épocasde invierno.

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� Indique como puede captarse o extraerse el agua de las fuentes.

Según el tipo de la fuente de abastecimiento, se diseña el sistema decaptación o extracción del agua por los siguientes métodos.

Aprovechando la fuerza de gravedad. En el caso de las fuentes superficialesnaturales como ríos, quebradas, arroyos, lagos; o artificiales como canales,embalses y reservorios se puede extraer el agua por la gravedad, siempre ycuando el nivel de agua sea suficiente.

En la extracción de agua por gravedad se aprovecha la pendiente natural delterreno, o sea que se utiliza la energía potencial del agua de la fuente situadaen niveles altos para conducir el agua hacia los campos de cultivos.

En forma de extracción del agua de las fuentes de abastecimiento, requiere laconstrucción de estructuras para captar, guiar y conducir el agua, comobocatomas canales, compuertas y vertederos. Estas obras civiles sirven pararetener la corriente de agua, y así elevar su nivel, para permitir la salida deagua del cultivo.

El airete hidráulico es una bomba automática que funciona con el impulso deuna corriente, para elevar parte de esa agua a una altura mayor que la del sitiode captación en la fuente.

El airete consta de un cuerpo, una cámara de aire, un tubo de entrega y dosválvulas, la de entrada y la evacuación de sobrante.

Al abrir la válvula de admisión el agua de la fuente pasa por el tubo deimpulsión y llena el cuerpo del airete.

Entonces la presión del agua hace que se cierre la válvula de evacuación desobrantes y que se habrá la válvula de entrega.

Al abrirse la válvula de entrega, el agua entra en la cámara de aire y hacepresión sobre el aire que hay allí. Esto hace que la válvula de entrega se cierrede nuevo y que el agua presionada en la cámara de aire, busque la salida porel tubo de entrega; al mismo tiempo, se abr de nuevo la válvula de evacuación

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de sobrantes.

Como el agua llega a la fuente en forma continua, el proceso dentro del airetese repite rápidamente y así el agua es forzada a salir en forma continua por eltubo de entrega hasta el sitio deseado.

Para calcular la cantidad de agua que puede entregar el airete se procede así:

Una fuente proporciona 50 Lt/minuto. Tiene una caída de 5.0 m y se deseallevar el agua en un lugar que está a 40 m más alta que la base del airete.

� Multiplicar: 50 x 5 x 2 = 500� Multiplicar: 40 x 3 = 120� Dividir: 500/120 = 4.17

O sea que se podrá disponer de este caso de 4.17 litros de agua por minuto.

3.1. Extracción de agua por bombas

Cuando el nivel de agua de ríos, lagos, represas, canales y pozos de aguasubterráneas no permite la captación por gravedad es necesario derivar elagua por medio de bombas de riego.

En la mayoría de los casos, sólo se necesita levantar el agua relativamentepoco, por lo tanto se requieren fuentes con caudales grandes y constantes.

Los tipos de bombas de riego más utilizadas son:

� Bombas aspirantes e impelentes accionadas por el eje toma fuerza deltractor.

� Bombas centrífugas con el tubo de succión instalado sobre la plataformaflotante y la bomba centrífugas con el tubo de succión paralelo a la orilladel cauce o fuente de agua.

Los tubos de succión están equipados con un filtro y una válvula de pie o deretención.

Para la extracción de agua proveniente de pozos profundos se han diseñado

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varios tipos como son: la bomba de turbina accionada por en motor eléctrico; labomba de turbina cuya energía es suministrada a través de un motor Diesel yla bomba de inmersión cuyo diseño indica que el cuerpo de la bomba y elmotor eléctrico que la acciona se encuentra en el pozo.

Existen regiones con grandes extensiones de terrenos en los cuales no esposible que el agua de riego llegue por gravedad, por lo tanto es necesarioutilizar procedimientos mecánicos para su transporte desde la fuente.

El bombeo de agua igualmente se puede realizar para efectuar drenaje yutilizar esta agua para riego.

Para transportar el agua horizontalmente o para levantarla de nivel se requierede una potencia la cual debe desarrollar la bomba para riego.

La potencia mecánica que ejecuta una bomba se define como la relación entreel trabajo por esta y el tiempo que haya transcurrido para efectuarlo. El trabajoes simplemente el producto de la fuerza por la distancia.

Las unidades de potencia más utilizadas en los sistemas de riego son:

Kilogramo /metro / segundo y el caballo de vapor.

Un caballo de vapor equivale a 75 Kg/seg. o a 4.500 kg / minuto.

Ejemplo

Si se quiere elevar 1m3 de agua a una altura de 0.50m en un segundo, senecesitarían 1.000 Kg cada segundo, siempre que el rendimiento de trabajo dela bomba fuese del 100%. Si el rendimiento es tan solo del 50% se requerirían2.000 kg/seg, lo que indica una pérdida de la mitad de la potencia totalnecesaria para vencer las fricciones y la producción de calor en la carcaza.

La potencia teórica de una bomba se logra cuando se obtiene el 100% de surendimiento.

Dentro de estas condiciones un caballo de vapor (CV) elevaría a 75 kg. A unmetro de altura cada segundo.

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1 CV = 75 kg/m/seg

El consumo de 1 CV durante un período de tiempo se obtiene mediante lasiguiente expresión:

Potencia = Trabajo Tiempo

Y por consiguiente, Trabajo = Fuerza x distancia o; Trabajo = Potencia x tiempo.

Para determinar el consumo de 1CV durante el período de 1 hora es = 75kg/seg x 3.600 seg = 270.000 kg de trabajo caballo – hora.

Existen en el mercado diferentes tipos o clases de bombas para riego lascuales se pueden agrupar según los principios de operación y clases demovimiento.

Movimiento rotatorio Centrífugas AutocebantesHorizontal

RadialesVertical Bombas para pozos profundos Turbinas verticales Sumergibles Bomba de hélice Flujo mixto

Flujo axial

En la práctica de riego y del drenaje de las bombas de mayor uso son lascentrífugas, las de propulsión y las de flujo mixto. Las bombas centrífugas conbajos caudales y alturas de aspiración altas se utilizan a la vez para el riegopor aspersión o cuando la altura de elevación es considerable. Para losdrenajes y cuando se necesita elevar grandes volúmenes de agua a pocosmetros, se utilizan bombas de caudales grandes y alturas de aspiración bajas.

La selección de una bomba adecuada es quizá uno de los principales

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problemas con los que se encuentra la persona que diseña, planea, programay ejecuta un sistema de riego o drenaje.

Según BLAIR, la selección del tipo de bomba depende de las siguientescaracterísticas:

Carga de succión, carga total de bombeo o gastos de caudal requerido como loindica la siguiente tabla.

Cuadro # 8. Características de operación de varios tipos de bomba

Tipo de bomba Carga de succión Carga total GastosCentrífugas

Flujo mixto

Axial

Media

Media – baja

Baja

Alta

Media

Baja

Medio

Medio – alto

Alto

Se recomienda para seleccionar una bomba tener en cuenta los siguientesaspectos:

� Potencia de la bomba al freno necesario.� Costo inicial de la bomba.� Disponibilidad y costo de la energía o combustible.� Depreciación anual y vida útil.� Garantía que ofrece el motor.� Identificar si la bomba es transportable o no.� Exigencias del mantenimiento y comodidad de funcionamiento.� Disponibilidad y calidad de operadores con experiencia.� Para seleccionar el tamaño de la bomba es indispensable establecer el

gasto necesario y la carga total de bombeo.

¿Cómo debe conducir el agua desde fuente de abastecimiento hasta la granja?

La conducción de agua, desde su extracción de la fuente hacia los campos, seefectúa a través de:

3.1.1. Canales abiertos

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El sistemas de conducción de agua por canales abiertos incluye no sólo loscanales o las acequias mismas, sino también las estructuras para controlar elcaudal, el flujo y las desviación del agua, las estructuras para cruzar caminos,los diques y otros canales.

De acuerdo con el tamaño de la sección transversal de los canales y sucolocación, se distinguen líneas principales, líneas laterales o secundarias,líneas sub. laterales o terciarias.

La alineación de los canales debe ser tal, que no se presenten curvasestrechas, y posea una pendiente uniforme.

Para evitar los problemas de pérdidas de agua por infiltración, por malezas, ypor inestabilidad de los taludes, se construyen canales con revestimiento.

Los canales de sección pequeñas tienen una inclinación en los taludes de 1:1 ylos grandes es de 1:1 ó 1:2.

El espesor de revestimiento de concreto es aproximadamente de 6.25 cm.

La excavación del canal de empieza clavando una estaca que marque el ejecentral. A ambos lados del eje central se marca el ancho del fondo del canal.

En primer lugar, se excava la parte central hasta el fondo del canal,depositando el material excavado a ambos lados. Después, se excava la tierrasegún los taludes, tomando como base la recta del fondo.

3.1.2. Tubería

La conducción del agua por tubería puede ser superficial, subterránea, o unacombinación de ambas. La tubería es de aluminio, acero, asbesto, cementos,plásticos, concreto reforzado, o mortero. Los tubos y sus uniones debenpermitir una fácil instalación o manejo.

La conducción por tuberías se emplea, para atravesar un terreno rocoso o muyondulado, en donde la excavación y construcción de canales abiertos es difícilde realizar.

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La ventaja de la tubería es que no necesita una pendiente uniforme como es elcaso de los canales abiertos. Por otra parte, la conducción por tubería evitapérdida de agua.

La instalación de la tubería y de la manguera es más sencilla que laconstrucción de un canal, además no requiere , mucho mantenimiento.

Antes de instalar cualquier sistema de conducción de agua, identifique lapresión del trabajo de la tubería, manguera y accesorios, según lasespecificaciones del fabricante, para sobrepasar estos límites. Estudie en quesecciones de la conducción se deben instalar ventosas o válvulas de aire quesuministran suficiente caudal de aire en el momento que se presente el vacío.

La velocidad del agua en las tuberías debe ser regulada para evitar los golpesde airete, lo cual consiste en un incremento de la presión dentro de la tubería,debido a la apertura o el cierre rápido de una válvula o registro, por el arranquey la parada rápida de una válvula o por el no funcionamiento de ventosas opurgas de la línea de tubería que permiten la acumulación y el movimiento debolsas de aire dentro de la tubería.

¿Cómo se puede derivar y distribuir el agua de los canales principales hacialos campos de cultivos?

Dentro del predio a regar, la derivación y distribución del agua puede mejorarsea través de métodos y dispositivos que permitan la entrada de agua desde loscanales o tuberías de conducción a los predios.

Dentro de estos métodos los más importantes son:

� Por medio de tubo de alta presión con válvula de pie o tipo alfalfa.

� Con sifones

El caudal depende del diámetro del tubo y de la diferencia entre la salida y eldel nivel del agua en el caudal.

Con tubos a través de los taludes y berma del canal. El caudal depende del

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diámetro del tubo y la diferencia entre niveles.

3.1.2.1. Tubería con orificios

Con este tipo de tubos se pueden regar tanto los surcos como los entresurcos.

Los orificios están provistos de puentes corridos para controlar el flujo.

¿Cómo se puede distribuir el agua a los predios a regar?

Antes de realizar esta operación se debe previamente adecuar los terrenos detal forma que estén en condiciones de facilitar la circulación de aguasobre su superficie

Entra los métodos más frecuentes están:

� Por inundación, proceso que consiste en disponer un predio de tal formaque el agua de riego avanza dentro de él como una cortina avelocidades mínimas.

� Por el sistemas de melgas, las cuales son pequeñas áreas que estánniveladas con una pendiente mínima y que permite dividir el predio envarias sub. áreas para facilitar el manejo del agua y hacer más eficienteel riego.

� Por surcos los cuales por su disposición se encargan de llevar el agua adiferentes partes de la parcela.

� Por el sistemas de compartimientos circulares alrededor de cada árbol.

� Por goteo.

� Por aspersión.

Además de los anteriores factores en la programación de un riego es necesario

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analizar y aplicar los siguientes:

� ¿Qué tipos de drenaje necesita para eliminar el exceso de agua de riegoy las sales que se acumulan?.

� ¿Cómo se deben manejar los sistemas de riego y drenaje para obtenerlos mejores resultados?.

Paralelamente a lo anterior, el productor agropecuario debe tener en cuenta losaspectos económicos que demandan la construcción de obras deinfraestructura de riego y drenaje, y la apropiación de las partidas para elmantenimiento y reparación de los sistemas instalados.

Debe analizar desde luego los rendimientos que se producen las cosechas y elincremento que se logra en la ganadería con el mejoramiento de las praderas,para deducir la rentabilidad que es posible obtener y la recuperación de lainversión inicial, lo mismo que la vida útil de las obras y mejoras ejecutadas.

Con los conceptos, factores, elementos y variables que se han analizado hastaahora, es factible elaborar un programa de riego en la finca que ofrezca lascondiciones básicas para realizarlo.

Esta actividad se realiza a través de los siguientes pasos:

� Momento oportuno para el riego.

Las necesidades de agua por las plantas se pueden establecer cuando en elsuelo existe una humedad que está intermedia entre 80 y 150 centíbaresregistrado con un tensiómetro colocado a diferentes profundidades.

� Cantidad y frecuencia de riego

La cantidad de agua que debe aplicarse en cada riego esta determinada por lacapacidad de retención de agua en un suelo, de la velocidad de infiltración y dela salinidad del suelo.

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La cantidad de agua que debe aplicarse a un suelo, es la que este necesitahasta llegar a su capacidad de campo.

Si se divide esta cantidad aplicada entre el uso consuntivo máximo de unperíodo de tiempo dado (cm/día), se puede obtener el número de días entreriego e intervalos de riego.

Se puede concluir que mediante el conocimiento de los diversos factoresecológicos de una zona específica se puede planear y seleccionar un sistemade riego óptimo para un predio cultivado.

3.1.3. Planeación del riego

Es muy común que se confunda la idea de regar con la de echar agua a uncultivo.

La primera obedece a un procedimiento técnico a través del cual se lesuministra agua en cantidades calculadas, en forma oportuna y mediante unmétodo apropiado a un cultivo de características previamente analizadas.

Para planear adecuadamente un riego es necesario estudiar a fondo loselementos y sus relaciones que intervienen en esta práctica.

3.1.3.1. Suelo

Es la base primordial sobre y para la cual se planea, diseña, instala y opera elsistema de riego, por lo tanto es esencial la identificación y el análisis de lasprincipales propiedades, como son:

� Clase o clases de terrenos que tiene la finca según la textura yestructura.

� Topografía o relieve de la finca; es decir, si es plana, ondulada o

� quebrada.

� Capacidad de retención de agua aprovechable, o sea el volumen deagua que puede almacenar, en función de sus características físicas yde la profundidad de raíces.

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� Velocidad de infiltración, la cual nos da el tiempo necesario para quepenetre al suelo el agua que desea aplicar el riego.

De lo anterior se puede concluir que cada clase de suelo presenta condicionesespeciales que es necesario analizar y relacionar para lograr un buen riego ypor lo tanto no se puede aplicar a todos los suelos la misma cantidad de aguay el mismo período de tiempo.

3.1.3.2. Planta

Todos los cultivos necesitan agua, pero unos más que otros, de acuerdo a la:

� Edad o estado de desarrollo (germinación, crecimiento, floración, etc.)

� Profundidad que tienen sus raíces, la cual determina el volumen deagua a aplicar.

� Especie o variedad (clases de hojas, tallos, frutos, tamaño, etc.)

� Evapotranspiración, o sea el consumo diario de agua que determina eltiempo que dura el agua aprovechable del suelo en agotarse y porconsiguiente determina cada cuántos días se debe regar.

3.1.3.3. Clima

Es el conjunto de factores y elementos cuyos cambios e interrelaciones danorigen a los diferentes tipos de climas, que caracterizan las regiones por sutemperatura, régimen de lluvias. intensidad y dirección de los vientos, humedadrelativa del lugar y presión atmosférica.

Todos los fenómenos metereológicos tipifican una región y las caracterizan porlas épocas de verano o sequía que determinan los tiempos críticos en que senecesita el riego. De acuerdo con estos cambios el clima puede ser: húmedo ,semiárido y árido lo cual determina la demanda de riego.

El clima influye ampliamente en la evaporación y transpiración del agua por lasplantas y por el suelo.

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3.1.3.4. Agua

La disponibilidad del agua en el suelo se disminuye con la absorción queefectúa la planta y el suelo, por lo tanto, es necesario reemplazarla para evitarque las plantas se marchiten perdiéndose el cultivo.

En general se estima que sólo debe permitirse que se consuma por lasplantas, la mitad de agua almacenada y disponibles para las plantas, y aplicarel riego.

Todo agricultor es consiente de la importancia que tiene el agua en laagricultura, sabe que hay regiones en que continuamente ocurren pérdidasporque las lluvias no se presentan, o se presentan en un período de tiempomuy corto comparado con el período vegetativo del cultivo. Aquellos que hansentido la sed de sus cultivos son quienes saben el valor y la importancia delagua.

El planeamiento adecuado facilita la conservación en el uso de las tierras y elagua de riego de tal manera que asegure un alto rendimiento conservandoestos dos importantísimos recursos base de la producción agropecuaria.

Una clave fundamental es el planeamiento del riego consiste en recoger unmétodo para cada caso específico, de tal manera que las obras de captacióninstrumental de conducción, distribución y aplicación, y eliminación de aguassobrantes se ajusten a las condiciones reales de cada predio.

El sistema de un riego, para una finca debe, estar en definitiva constituido porla captación y conducción del agua hasta la finca o sea, el abastecimiento, ladistribución y aplicación del agua y por el drenaje del campo agrícola. Elabastecimiento comprende las instalaciones necesarias para llevar el agua, porel drenaje del campo agrícola.

El abastecimiento comprende las instalaciones necesarias para llevar el aguade riego de la fuente de suministro a los diferentes terrenos de cultivo eincluye: obras o estructuras de derivación como bocatomas, compuertas,diques o tambres.

Para la aplicación y distribución del agua a determinado terreno deben

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considerarse las acequias principales, tubería de distribución y canales concompuertas, tubos con sifones, líneas de aspersión de tubo o boquilla y equipoagrícola.

En cuanto a la eliminación o uso de los excedentes, deben proyectarse zanjasde recolección o drenaje, pozos y toda clase de estructura u obras para captary conducir esta agua, como los prevenientes de lluvias torrenciales.

Es fundamental planear cuidadosamente los proyectos de riego a fin de que seadapte a las necesidades específicas del predio donde va a funcionar.

Las fincas o granjas agropecuarias presentan características diferentes en losaspectos físicos económicos y administrativos, por lo tanto los métodos ysistemas de riego deben estar acorde con el suelo, los cultivos, el clima y ladisponibilidad de agua.

Los aspectos generales que se deben tener en cuenta en la aplicación de unsistema de riego son:

3.1.3.4.1. El agua

Un técnico en riego debe estar en condiciones de resolver cuándo y quécantidad debe aplicar el agua de riego.

La administración del agua para riego juega un papel básico en la planeación yconsiste en controlar y regular la cantidad aplicada con el fin de obtener altosrendimientos sin desperdicio del líquido, del suelos y de los nutrientes quenecesitan las plantas, de acuerdo con las exigencias del cultivo y de lacapacidad de retención del suelo.

3.1.3.4.2. Cantidad y calidad del agua

Una vez conocidos los requerimientos de agua por un predio cultivado se debeproceder a aforar las fuentes disponibles con el propósito de planear cómo selogra satisfacer un abastecimiento que cope la demanda calculada.

Conocida la necesidad de agua es fundamental analizar el líquido a fin deasegurar una óptima calidad, de acuerdo con los parámetros establecidos para

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las propiedades: físicas, químicas y bacteriológicas.

3.1.4. Factores a considerar en el diseño de un riego

En esta etapa del proceso es necesario allegar la información que permitaplasmar cuantitativamente los elementos requeridos tales como:

� Extensión del predio a regar. � Clase de cultivo.� Presupuesto disponible.� Topografía (plana, ondulada o quebrada) que posee el terreno a trabajar.� Prioridades del agricultor.

3.1.5. Prioridades que determinan el diseño de un riego

El establecimiento de un sistema de riego está en función de varias situacionescomo son:

� Preferencias del agricultor.� Explotaciones agrícolas más rentables.� Sectorización o parcelación de la finca.� Selección del sistema más adecuado de riego.� Disponibilidad de mano de obra,� Disponibilidad en el mercado de los equipos, implementos y accesorios

requeridos en sistema de riego seleccionado.� Horas de trabajo a cumplir por el sistema de riego.� Clasificación de obras a construir en: fijas, semi fijas y movibles, según las

necesidades de la finca, los requerimientos del cultivo y disponibilidad deagua para riego.

� Disponibilidad de recursos económicos.� Características del sistema de riego seleccionado (goteo, aspersión,

microaspersión, gravedad).

Otros factores que inciden en la planeación del riego. Con el propósito deminimizar al máximo los riegos y costos de un sistema de riego es convenienteanalizar entre otros los siguientes aspectos:

� Derecho del uso del agua, esta condición se debe clasificar antes lasautoridades competentes como las alcaldías, corporaciones autónomas

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regionales INAT y distritos de riego, para poder utilizar el agua en lascantidades requeridas, durante el tiempo necesario y en la épocaapropiada que exige el programa de riego proyectado.

� Características físicas y estado de: las vías de acceso, las líneas detransmisión de energía, sistema de conducción como: canales, tuberías,sistema de drenaje, tipos de instalaciones agropecuarias de la finca,cercas, canales de cultivos (transitorios, semestrales, anuales, derotación, semipermanentes y permanentes).

� Tipos de granjas o sea lo relacionado con el sistema de explotación delos terrenos es decir si los programas son agrícolas o pecuarios y siestos son de: cría, levante, ceba o mixtos.

� Financiación: es necesario calcular los costos del proyecto de riego paraestudiar la forma de pago y las alternativas de diseño para buscar lasmayores economías siempre y cuando el sistema funcioneeficientemente.

� Las costumbres locales, el mantenimiento y disponibilidad de equipos, elcosto del jornal, los costos de producción y disponibilidad de la mano deobra, inciden en e diseño y planeación de un sistema óptimo de riego.

Al omitir cualquiera de los factores antes mencionados la efectividad delprograma de riego planeado se reduce.

Un sistema de riego debe planearse y diseñarse de tal manera que asegure eléxito, garantizando alta eficiencia de captación, conducción, distribución yaplicación para lograr el máximo aprovechamiento del agua por el cultivo.

Combinando todos estos factores que minimizan los riesgos que pueden tenerun sistema de riego, se obtienen óptimos resultados sin trabajo excesivo, sindesperdicio de agua con ausencia de erosión de los suelos con altosrendimientos en las cosechas.

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CAPITULO DOS

3.2. Drenajes de tierras agrícolas

3.2.1. Drenaje agrícola

El drenaje de tierras agrícolas tiene como objeto eliminar los sobrantes deagua del suelo, con el fin de mantener las condiciones necesarias de aireacióny actividad biológica del mismo, para que las plantas puedan desarrollar losprocesos de crecimiento de un sistema radical y, por ende, de su parte aérea.

El drenaje de los terrenos de cultivos se logra haciendo descender el nivelfreático o las capas superficiales de agua. Las experiencias de los agricultoresen las tierras de regadío hacen comprender la necesidad de drenaje, pues asíse puede perpetuar la explotación agrícola con altos índices de productividad.

El drenaje debe hacerse tanto en regiones húmedas como en regiones áridas.Del veinte al treinta por ciento de las tierras de regadío de las regiones áridasnecesitan del drenaje. Por medio de éste se consigue la remoción de las salesdel suelo y mantenimiento de su balance salino. En las regiones húmedas senecesitan más que en las regiones áridas, porque las lluvias en excesoproducen encharcamiento en las zonas llanas y bajas. En las regiones áridas eldrenaje debe seguir al riego, mientras que en las húmedas debe precederlopuesto que es un requisito previo para hacer los suelos más productivos.

Como conclusión se puede enunciar que el uso de los drenajes en las tierrasagrícolas las hace más productivas. El principal problemas es lograr que se lesdé el valor y se les utilice correctamente en la adecuación de los terrenos.Cuando se proyecta el uso de un terreno con fines agrícolas, se debe instalarel drenaje más económico en los sitios que lo justifican y mantener un sistemaque funcione en tal forma que se produzcan los máximos rendimientos ymayores beneficios.

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Como el objeto de los drenajes es eliminar el exceso de agua de la capa desuelo ocupada por las raíces, los criterios más importantes que se han dedeterminar son el espaciamiento y profundidad de los drenes. Para ello existenprocedimientos que contemplan parámetros específicos tales como: nivelfreático, fluctuaciones y pendientes; conductividad hidráulica, porosidad,espesor de la capa, textura del suelo ,profundidad de la capa impermeable,salinidad y alcalinidad del suelo y agua, lluvia, temperatura,evapotranspiración, profundidad radicular, etc.

Sintetizando lo dicho en el párrafo anterior, se puede decir que los estudiospreliminares, que deben hacerse para luego realizar los trabajos de cualquiertipo de drenaje, son los siguientes:

� Levantamiento planimétrico del área que se ha de drenar;� Levantamiento altimétrico de curvas de nivel de 0.25 a 1 m;� Constitución física del suelo y subsuelo, especialmente lo relacionado con

la permeabilidad;� Profundidad de la capa impermeable;� Reconocimiento geológico (para determinar la posible causa de la retención

de agua).

3.2.1.1. Importancia del drenaje

El principal efecto del drenaje de las tierras agrícolas es lograr la reducción dela humedad del suelo y por lo tanto modificar las propiedades físicas yquímicas que trae consigo esta reducción. El efecto secundario es elconsiguiente mejoramiento de las propiedades mecánicas, químicas ybiológicas del mismo. Todas estas propiedades dependen de los elementosconstitutivos del suelo.

Un drenaje construido adecuadamente mejora la estructura del suelo, y poresta razón se aumenta y perpetúa la productividad. En muchas unidades deexplotación agrícola las tierras bajas tienen el suelo más fértil, pero, debido quedurante algunos meses del año están humedecidas, sólo rinden parte de loque podrían producir. Estas tierras cuando son adecuadas mediante el drenajeproducen buenas cosechas. El drenaje es el elementos más importante delsaneamiento de los suelos alcalinos y salinos saturados de agua. Si sóloconsideran las tierras cultivadas, los beneficios del drenaje son muchos enrelación con la agricultura de regadío. Por ejemplo, un drenaje adecuado

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beneficia en las siguientes formas:

a. Facilita las labores de labranza y la siembra en la época adecuada.b. Aumenta la duración del ciclo vegetativo.

c.Facilita la aireación del suelo.d.Asegura una temperatura más alta en el suelo.

e. proporciona a las plantas más humedad aprovechable y al aumentar laprofundidad del sistema radicular estas obtienen mayor disponibilidad deelementos nutritivos.f. Lava las sales en exceso.g. debido a la mejor circulación del agua en el suelo, se reduce la erosión.h. mejora los procesos microbiológicos del suelo.

i.Reduce la frecuencia de plagas y enfermedades.j. Mejora las condiciones sanitarias y hace, por ende, la vida rural másagradable y atractiva.

3.2.1.2. Características de una red de drenaje

La red correspondiente a un sistema de drenaje es muy parecida a una red deriego, pero, sin embargo, presenta algunas diferencias como esta:

a. El sentido de la red de drenaje es inversa a la de riego. Puesto quemediante el riego se aplica agua a un terreno cultivado, mientras que losdrenajes sacan los excedentes de agua.

b. El drenaje comienza con canales pequeños y termina en grandes; el riego seinicia en canales grandes y termina en pequeños.

c.En los sistemas de drenajes los canales se ubican generalmente en lasdepresiones.

d.En drenaje, el nivel del canal colector es más bajo que el del terreno.

3.2.1. 3Investigaciones de campos para fines de drenaje

Los problemas de drenaje requieren el uso de técnicas y experiencias quepueden proporcionar la información necesaria para el diseño de un sistema dedrenaje adecuado, y éstas se obtienen mediante una investigación de campo.Allí se desarrollan métodos que pueden ser usados posteriormente por lostécnicos en el campo.

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Los problemas de saturación de agua en algunos suelos y su acumulaciónexcesiva en la superficie puede ser le resultado de la combinación de variosfactores, como lluvia excesiva, depresiones, drenaje impedido, alto nivelfreático, baja velocidad de infiltración, etc. Por estas razones resulta necesariorealizar un estudio preliminar, con el objeto de identificar y reconocer lasnecesidades de drenaje, que se pueden posteriormente verificar por medio deanálisis de laboratorios con resultados y conclusiones preliminares.

Por lo tanto, las investigaciones de campo entran así al dominio de laaplicación práctica. Se confrontan problemas específicos de diversa índole, alhacer una evaluación sobre los síntomas de drenaje, tales como la extensión oalcance de acumulación de agua superficial y de sale, cambio de color decultivos y de perfil del suelo, daños causados a los cultivos, etc. Estasobservaciones dan una idea general sobre el posible origen del problema y susolución respectiva.

Los elementos fundamentales para una investigación de campo, desde elpunto de vista son:

� La topografía;� Las condiciones físicas y químicas del suelo:� La capa freática;� Las fuentes de agua;� El valor de la tierra;� Los cultivos que van a establecerse, y� El uso de los predios colindantes.

Cada elemento debe ser estudiado e interpretado adecuadamente. Acontinuación se analizará cada elemento, pero, antes de hacerlo, recuérdese elobjetivo que se ha propuesto lograr con el presente tema.

3.2.1.3.1. La topografía

Lo primero que hay que considerar en cualquier problema de drenaje es latopografía. Esta indica con frecuencia el tipo más adecuado de drenaje. Ellevantamiento topográfico, determina la configuración superficial de cualquierárea propuesta para el drenaje, lo mismo que su tamaño y forma. Debe indicarla posible dirección y alineamiento de los drenes, el tipo de sistema de drenaje(superficial, de tubos, o de bombeo) que se deberá usar y, hasta en ciertogrado, su factibilidad económica.

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Para realizar una investigación superficial del terreno es necesario analizarmapas, cartas, o topografías aéreas que se dispongan a la mano. Luego deobtener una idea total o integral del problema se hace el levantamiento decampo. Establecido este sistemas se puede construir un plano topográfico decontorno o de curva de nivel de intervalos pequeños, que satisfagan lasnecesidades del problema. Con base en estos datos se hacen todas lasmediciones verticales y horizontales. Cuando los terrenos son planos se debehacer un plano topográfico con cuadrícula, mientras que para zonas demontaña o sinuosas la cuadrícula topográfica se debe basar en losacotamientos con intervalos, más en los verticales que en los horizontales.

3.2.1.3.2. Investigaciones de suelos

El principal objetivo para determinar la extensión y las características físicas delas capas subyacentes del suelo, se logra gracias al conocimiento del perfil delsuelo. Se deben considerar los tipos de suelos presentes en la zona problema,el espesor de los estratos, la posición vertical de estos en relación con lasuperficie del terreno y de unos con otros, su continuidad e interconexiones.

La secuencia de estratos permeables e impermeables de los suelos y lacapacidad de las capas para transmitir el agua determinan principalmente tantoel tipo de sistema que debe instalarse como su diseño. Las zanjas abiertas aintervalos de 500 m pueden ser adecuadas para drenar zonas de subsueloextremadamente porosos, mientras que un suelo de textura fina podríanecesitar líneas de tubos separadas no más de 30 metros.

Antes de iniciar un levantamiento de campo de una finca, el técnico deberevisar todas las fuentes disponibles de información de suelos. Con base enlos en los datos existentes se planean todas las perforaciones de acuerdo conuna distribución en red de cuadrícula para cubrir al máximo el área, con unnúmero mínimo de pozos.

3.2.1.3.3. Investigaciones de la capa freática

El contenido de humedad del suelo a una altura por encima de la capa freáticaes sustancialmente mayor que la capacidad del campo. Por este motivo elcrecimiento de las raíces de las plantas se ve afectado por una capa freática.Las capas freáticas responden a las acumulaciones y los gastos del agua delsubsuelo, debido a causa naturales o artificiales. La investigación de la capa

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freática es una parte importante de cualquier investigación de drenaje. Seinstalan pozos de observación para determinar la posición de la capa freáticaen diferentes puntos de la zona problema y en varios estratos del suelo.

El tipo, la localización y la cantidad de pozos de observación instalados por elinvestigador, pueden depender del tipo de información que se necesite. El tipomás común es el pozo ordinario perforado verticalmente en el terreno. Para elreconocimiento de un pequeño lote de terreno, los pozos de perforación conbarreno sirven de forma temporal como pozos de observación. Para unainvestigación de drenaje, durante un año o más, se deben instalar pozos deobservación del tipo semi permanente, colocando un tubo en un pozo debarreno. Se pueden utilizar tubos de cualquier calibre, desde ¼ hasta 6pulgadas. Al tubo del pozo se le deja por fuera de 30 a 50 cm sobre lasuperficie del suelo, y para su protección se pueden utilizar un tapón en laparte superior del pozo.

Otra forma de investigar el drenaje, a diferencia de los pozos ordinarios, esmediante el piezómetro. Es un tubo de pequeño diámetro introducido oinyectado en el suelo, de tal manera que no haya fuga hacia los ladosexteriores del tubo y toda el agua que entra en el tubo venga del fondo. Elpiezómetro se diseña e instala para indicar la carga hidrostática y a la vez lacarga hidráulica del agua subterránea, sólo en el fondo del aparato.

3.2.1.3.4. Otros elementos para la investigación de campo

El conocimiento de origen del agua es importante, puesto que es posibleestimar el volumen del agua que debe ser drenado. La fuente de agua indica lacantidad de agua para la cual se debe instalar el drenaje. Cuando se conoce elorigen de la corriente y su dirección, esta agua al ser drenada puedeinterceptarse y ser conducida a una localidad donde falte el agua para el riego.

Además es importante determinar el valor de la tierra y el uso de los predioscolindantes. El valor de la tierra, porque con base a estas cifras se tomandecisiones y alternativas para la instalación de cualquier sistemas de drenaje.Y los predios colindantes, porque nos dan la configuración sobre la cual sedeben realizar las labores de drenaje.

En relación con los cultivos que se van a establecer se deben tener en cuentalas necesidades de agua. El principio guía es: siempre que sea posible hay quemantener la capa freática a una altura tal, que no se presente deficiencia de

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agua como consecuencia de la operación de drenaje.

La profundidad de la capa freática está directamente relacionada con lacantidad de agua aprovechable en el suelo. El contenido de la humedad lacual ocurre el marchitamiento es del 14% en volumen de agua para sueloarcilloso y de 10% en volumen para suelo arenoso.

Los suelos deficientemente drenados reducen la producción de los cultivos dediferente manera, a saber:

a. La evaporación del agua resta calor al suelo, disminuyendo la temperaturadel mismo. Un suelos anegado necesita más calor que el que necesita unsuelo seco, debido al alto calor específico del agua en comparación con el delsuelo. Así, pues, se corta la temperatura de crecimiento.

b. La saturación de humedad impide la circulación del aire en suelo y laactividad bacteriana.

c.Se favorecen la diseminación de parásitos y enfermedades de las plantas.

d.Un alto nivel freático limita la penetración de las raíces.

e. Se afecta la estructura del suelo desfavorablemente.

f. Las sales y álcalis, si están presentes en el suelo o en el agua del subsuelo,tienden a concentrarse en la zona radicular o en la superficie del suelo.

g. Las áreas anegadas impiden las labores de cultivo y el tratamiento uniforme.

Los distintos cultivos tienen tolerancias ampliamente discrepantes respecto alexceso de agua, tanto en cantidades como en tiempo. Las necesidades dedrenaje por los cultivos de basan en los siguientes aspectos: 1) la duración yfrecuencia máximas del encharcamiento de la superficie; 2) la altura máximade la capa freática.

3.2.1.4. Fuentes del exceso de agua

El agua sobrante, en las zonas de regadío que hace necesario el drenaje,proviene generalmente de las pérdidas por filtración de ríos, quebradas,arroyos, canales, lagos, embalses, etc., y de la filtración del agua en lasregiones regadas. Las áreas susceptibles de inundación generalmente están

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ubicadas en las tierras bajas, y se inundan debido al desbordamiento de losríos y canales naturales de drenaje durante los períodos de mayor afluenciade agua en ciertas regiones cuando ocurren los períodos de lluvia en formaprolongada.

La dirección de las aguas subterráneas pueden producirse en cualquierdirección en las regiones áridas. También el sentido puede ser descendenteatravesando las capas muy permeables de los suelos hasta llegar a lossubsuelos impermeables.

En otros lugares el agua subterránea puede desplazarse en virtud depequeñas pendientes hidráulicas. También puede proceder del afloramientodesde una capa artesiana. Estas u otras fuentes de exceso de aguacontribuyen al mantenimiento de un nivel freático alto en algunos suelos.

Los estudios de las aguas subterráneas son muy importantes para proyectarsistemas de drenaje. Es esencial el estudio detenido de agua del subsuelo, asícomo de la estructura y textura del mismo. Las medidas de la permeabilidaddel terreno son de gran ayuda, por los amplios límites en que puede oscilar. Elcosto del drenaje y la facilidad para su instalación dependen de lapermeabilidad del suelo.

Miles de millones de m3 de agua se incorporan anualmente a la capa freática yproducen su elevación. Esto ocurre porque casi el 40% del agua que fluye através de los canales se pierde en el transporte. Este problema se puedecorregir revistiendo los canales de riego; así como se eliminan las pérdidas porpercolación profunda, haciendo de esta manera innecesario el drenaje.

3.2.1.4.1. profundidad óptimas de la capa de agua

Los suelos para mantener su fertilidad y adecuada producción de cultivos enlas áreas regables, requieren la presencia del nivel freático a profundidadesiguales o mayores de 1.80 m

La presencia de la capa freática más altas de las condiciones normales, puedeser aconsejable para cultivos de raíces superficiales y éstos pueden obteneruna parte significativa de la humedad del suelo saturado. En estas condicionesalgunos afirman que las plantas pueden tomar hasta el 50% de la humedad deagua freática sin que la profundidad del sistema radicular se reduzca

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considerablemente.

Con los cuidados adecuados, un cultivo en estas condiciones puede producirsin que se produzca demasiado los rendimientos agrícolas. La capa freática nopuede ocupar más de un tercio de la zona radicular del cultivo, pero es precisorecomendar un nivel bajo, cuando no existe un nivel técnico adecuado paramanejar la capa freática con resultados económicos aceptables.

3.2.1.4.2. Métodos para hacer descender la capa de agua subterránea

Se requiere además del control de las fuentes de agua, El mejoramiento de loscanales naturales y el revestimiento de los canales de conducción para evitarla percolación y reducir la capa freática.

Los métodos artificiales de drenaje utilizados para hacer descender la capafreática, son los siguientes:

a. Construcción de canales abiertos;

b. Uso de tubos enterrados, y

c.Por bombeo de agua subterránea.

En los canales abiertos y subterráneos, el agua fluye a través de los canalespor la fuerza de gravedad.

3.2.1.5. Problemas de drenaje

Los problemas más complicados de drenaje reclaman un reconocimiento yestudios preliminares, que determinen la fuente de agua perjudicial, cómo llegael agua a la zona anegada, y cuáles serán los criterios para el diseño. Eldrenaje solo debe proyectarse después de haber identificado la naturaleza delproblema.

Los problemas típicos de drenaje son: problemas de drenaje superficiales yproblemas de drenaje del subsuelo.

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3.2.1.5.1. problemas de drenaje de superficie

Las superficies planas y casi planas son susceptibles a inundarse debido a:

a. Superficie desigual del suelo, con crestas que impiden el escurrimientonatural. Suelos pesados aumentan el problema;

b. Canales o zanjas de drenaje de baja capacidad. Eliminan el agua tanlentamente que el nivel del caudal rebasa los límites del canal, causandodesbordamientos e inundaciones capaces de causar daño a los cultivos.

c.Desagüe que mantienen el terreno con encharcamientos, con aguaprovenientes de lagos o estanques o elevaciones de agua por bombeo.

Las fuentes de agua superficial son la lluvia o la fusión de la nieve, el riegosuperficial excesivo, las filtraciones de tierras de agua continua más altas, o losdesbordamientos de los cauces de las corrientes de agua. El drenajesuperficial se hace con nivelación, zanjas de campos que recojan el aguasuperficial y la conduzcan a sistemas artificiales o naturales de evacuación.

3.2.1.5.1.1. Principios para el drenaje de superficie

El drenaje superficial se puede efectuar de dos maneras:

a. Evacuando el agua de la zona afectada, o

b. Desviando el agua de la zona que se desea proteger medianteconstrucciones fuera de dicha zona.

Para cualquiera de estos métodos el sistema debe obedecer a tres partesfuncionales:

1.Sistema colector: zanjas de desviación, callejones, zanjas superficiales, ysurcos profundos son partes del sistema colector que recoge el aguasuperficial.

2.Sistema de evacuación: zanja o canal a cielo abierto que recibe el aguadel sistema colector y lo conduce hasta la salida.

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3.Salida: punto terminal del sistema de drenaje.

El trazado del sistema de evacuación obedece al punto más bajo como salidapara el drenaje. Implica el cálculo de un perfil de agua superficial dado por unaserie de reguladores que sirven para determinar las pérdidas de carga, factoresde aspereza y de sección transversal.

3.2.1.5.2. Problemas de drenaje del subsuelo

Los terrenos planos son susceptibles a encharcarse cuando la permeabilidaddel suelo es baja. Pero en muchas ocasiones pueden encontrarse alto nivelfreático, sin que exista una relación manifiesta entre la superficie de filtración yla topografía del lugar. El nivel freático puede encontrarse alto en lugares conpermeabilidad rápida o lenta en suelos de clima húmedo o seco, y en tierrasplanas o en pendiente.

Los problemas de drenaje del subsuelo se pueden clasificar por la fuente delagua excedente del suelo y por la forma que se mueve en y a través de éste.

En el fondo de valles y en terrenos de aluvión, el agua satura los sedimentoshasta la primera capa impermeable. El nivel de la capa freática desciendecuenca abajo. Esta corriente subterránea está alimentada por manantiales,corrientes superficiales, infiltración de sobrantes de riego, precipitación; el aguadel subsuelo puede ir a ríos o corrientes de agua, o salir a la superficie enbajos, o atravesar estratos que queden más bajos de la cuenca. Su nivelfreático fluctúa según las temporadas de los aumentos de agua del subsuelo.

3.2.1.5.2.1. Principios para el drenaje del subsuelo

a. Formas del agua del subsuelo

El agua se encuentra bajo suelo de tres formas, a saber:

Agua de gravitación: es la que se desplaza en forma descendente en virtudde su peso y gravedad. Satura todos los poros y los llena cuando losagregados del suelo han llevado al tope su retención de humedad.

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Agua de capilaridad: es el agua retenida en el suelo contra la forma degravedad.

Comprende el agua que queda alrededor de las partículas del suelo y el aguaque llena los poros más pequeños.

Agua higroscópica: agua que posee un suelo aparentemente seco, y esretenida fuertemente por los suelos.

b. Capa freática

La capa freática o nivel freático, es la capa superior de la zona saturada conagua libre de subsuelo. El agua libre de subsuelo es aquella que no estacautiva por condiciones artesiana ni está sujeta a las fuerzas de la tensiónsuperficial. En la capa freática, la presión del agua es igual a la presiónatmosférica.

3.2.1.5.3. principios del movimiento del agua en zonas saturadas

El movimiento del agua en estas zonas se debe a la energía mecánica,química y térmica y a la atracción molecular. Obsérvense a continuación lasfuerzas mecánicas que mueven al agua a través de los suelos.

3.2.1.5.31. Carga hidráulica

El movimiento superficial del agua en zonas saturadas, o el contenido total deenergía (E) del agua es la suma de los componentes cinéticos, de presióngravitacional. Tal como lo expresa la ecuación de Bernouilli.

E= Energía cinética + potencial de presión+ potencial de elevación

La energía que causa el movimiento es la suma de los dos conceptos deenergía en potencia: presión y elevación. Este potencial recibe el nombre decarga hidráulica.

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En el sistema de unidades de medida lo podemos expresar en kg-cm. La cargahidráulica se expresa como el contenido de energía por unidad de peso delagua, o kg-cm. Así la carga hidráulica en un punto dado es.

H = P + Z W

Donde H = Carga hidráulica en cm P = Presión en el punto, con relación a la atmósfera, en kg por cm2; W = Peso específico del agua en kg por cm3; Z = Elevación del punto por encima de un plano de referencia, en cm.

El piezómetro convierte la presión en un punto a carga de presión física conuna altura igual a la de la columna del agua del piezómetro. Esta altura no escarga hidráulica, si no presenta solamente el término P/W de la ecuación. Paraencontrar la carga hidráulica en el punto (extremo inferior del piezómetro) tieneque sumarse a la carga de presión de la elevación (Z) del punto por encima delplano de referencia. La elevación de la superficie del agua en el piezómetro, enrelación con el plano de referencia es P/W-Z y, por lo tanto, es numéricamenteigual a la carga hidráulica en el extremo inferior del piezómetro.

3.2.1.5.3.2. Gradiente hidráulico

El movimiento de las aguas subterráneas resulta de la fuerza disponible paramover el agua a través del suelo debido a diferencias en el contenido deenergía, es decir, a diferencia de carga hidráulica. Es similar al movimiento delcalor o a la electricidad en los que el desplazamiento del calor o de la corrientese debe a diferencias de temperatura (potencial térmico) o a diferencias devoltaje (potencial eléctrico. El gradiente hidráulico es la diferencia de cargahidráulica en dos puntos distintos, dividida por la distancia entre dos puntos,medida a lo largo del curso del movimiento.

Gradiente hidráulico = H1 - H2 L

P1 + Z1 - P2 + Z2 - W W

Donde : L = distancia medida a lo largo del movimiento, en cm.

Los subíndices 1 y 2 se refieren a los puntos de carga hidráulica más alta ymás baja, respectivamente; las otras unidades aparecen definidas en la cargahidráulica.

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En cada movimiento, cada una de las partículas de agua tiene sucorrespondiente carga hidráulica. Todas las partículas o todos los puntos deuna carga hidráulica dada (H1) se encuentran en la correspondienteequipotencial (H1. Todos los puntos de carga hidráulica H2 se encuentran en lasuperficie equipotencial H2, y así sucesivamente. La fuerza que produce elmovimiento actúa en el sentido de mayor descenso de la carga hidráulica, esdecir, perpendicular a la superficie equipotencial.

En la capa freática, la energía (P/W) es igual a cero en relación con la presiónatmosférica. Por lo tanto, la carga hidráulica H en un punto situado en el nivelfreático es igual a Z, o sea la elevación respecto al plano de referencia.

3.2.1.5.3.3. Permeabilidad y conductividad hidráulica

La permeabilidad de un medio poroso, es la capacidad para el traslado defluidos. Se expresa cuantitativa, o también cualitativamente indicando lafacilidad relativa del traslado como permeabilidad rápida o como permeabilidadlenta.

La conductividad hidráulica de un suelo es un valor numérico que expresa lapermeabilidad. Tiene el mismo valor del factor K de la ecuación de Darcy.3

Esta es una expresión de la velocidad efectiva de una corriente, en función delgradiente hidráulica y las propiedades del suelo y del agua para el transportede esta. La velocidad efectiva del agua, en condiciones de igualdad de laspropiedades del suelo, es proporcional al gradiente hidráulico.

v = Ki

Donde: v = Velocidad efectiva de la corriente en la relación con la superficietotal del material poroso (suelo), de dimensiones L/T.

K = Un factor de dimensiones L T

i = Gradiente hidráulico, sin dimensiones.

La velocidad efectiva puede definirse como la cantidad de flujo por unidad detiempo, dividida entre la superficie total del medio poroso que produce esacantidad de flujo.

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La conductividad hidráulica es la velocidad efectiva de corriente o movimientocuando el gradiente hidráulico es la unidad. La conductividad hidráulicadepende tanto de las propiedades del suelo como del agua trasladada. A unalto valor de la conductividad corresponde una alta porosidad, textura gruesa yabierta, y una estructura suelta. Los poros grandes son más eficaces quemuchos poros pequeños para que mantengan una alta conductividad.

La cantidad de agua con relación a su salinidad y alcalinidad hace variar laconductividad hidráulica.

3.2.1.5.4. Canales receptores en el drenaje del subsuelo

El drenaje del subsuelo se realiza ubicando un conducto artificial debajo de lacapa freática, en el que la carga hidráulica es menor que la del suelo que se vaa drenar. El suelo que se drena se induce un gradiente hidráulico hacia elconducto y se crea un receptor. El receptor elimina agua del conducto artificialpor gravedad o por bombeo.

La velocidad del agua hacia el receptor está determinada por dos factores: elgradiente hidráulico y la conductividad hidráulica.

El caudal total hasta el receptor implica la conductividad hidráulica es total a lamasa del suelo a través del cual el agua se mueve hacia el receptor.

El control de la capa freática se logra: a) localizando vertical y horizontalmenteel receptor y b) regulando el gradiente hidráulico. Este se regula por medio dela profundidad del receptor, el espaciamiento entre receptores y la presión enel receptor.

En la ecuación del gradiente hidráulico = P1 + Z1 - P2 + Z2 - W W L

Estos tres controles afectan, respectivamente, a Z2, L y P2. Los receptorespueden construirse por tubos dren, zanjas o cielo abierto, pozos de alivio,drenes verticales, y pozos de bombeo. En las zanjas abiertas y tubos drenes lacarga hidráulica depende de la elevación del agua superficial, debido a que se

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presenta a la presión atmosférica. Los pozos de alivio bajo una presión quedepende de la elevación de sus salidas de descarga. Los pozos de bombeocrean receptores que pueden estar a la presión atmosférica o por encima de lamisma, según sea la estratificación del suelo y dependiendo si el receptor estapor encima o por debajo del nivel del agua del pozo de bombeo.

3.2.1.5.5. Sistemas de drenaje

Los principales tipos de drenes empleados son los de zanja abiertas, los detubo y por bombeo. De todos, los más utilizados son los drenes de tubo, perolos de zanjas abiertas en ciertas condiciones presentan mejores resultados.Los drenes por bombeo son ventajosos cuando existe presión artesiana en elagua que se va a drenar o cuando debajo de la zona que se drena existe undepósito de agua.

Para establecer un sistema de drenaje antes de todo se deben analizar lascondiciones del lugar del problema de drenaje. Inicialmente por medio deestudios de campo se estudian los factores que afectan el esquema de lacorriente tales como: estrato impermeable, carga hidráulica de la llegada ysalida de la corriente del sistema, permeabilidad, tiempo y velocidad de loscambios de corriente, etc.

Muchas veces esto parece incierto en la práctica, y por lo tanto esrecomendable antes que todo identificar las condiciones del contorno y luegoproceder a hacer las investigaciones, las mediciones de campo y establecer loscriterios para los trazados. El tendido del sistema de drenaje depende de lamagnitud del problema de eliminación, es decir, si el sistema debe responder aun área grande o solamente a un lugar, como el cauce de un río anegado.Para superficies grandes es recomendable el sistema de parrilla o el de espinade pescado, pero generalmente es más recomendable la combinación de estosdos u otros sistemas. Para zonas donde se necesite drenaje localizado, lostubos son los más apropiados.

3.2.1.5.5.1. Drenes abiertos

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La capacidad de una zanja abierta debe ser adecuada para eliminar el aguasuperficial con una velocidad que no cause serios daños a los cultivos.

La capacidad de diseño de las zanjas abiertas está determinada por: a) laprecipitación pluvial; b) la topografía; c) las características del suelo; d) eltamaño del área; e) la vegetación; f) la frecuencia de las aguas de inundaciónprovenientes de los ríos, lagos, arroyos, y otras fuentes, y g) el grado delixiviación o lavado de los suelos.

Una zanja diseñada apropiadamente debe responder a los siguientes criterios:

la velocidad de escurrimiento no debe producir lavado ni erosión; 2) lacapacidad debe ser suficiente para conducir las aguas del sistema; 3) laprofundidad debe ser adecuada, y 4) los taludes deben ser estables para queno sufran deslizamientos hacia el interior de la zanja.

El tamaño de una zanja abierta está determinado por la velocidad y cantidadde escurrimiento. En la mayoría de las condiciones, el diseño se basa en formatrapezoidal.

La profundidad varía y las mínimas pueden estar entre 1.20 a 1.80 m,incluyendo un bordo libre del 25%. En suelos orgánicos y de turba se debeincluir un valor adicional para considerar asentamientos.

Los taludes de las zanjas varían con la textura del suelo desde verticales paralos suelos de turba, hasta estar en relación (horizontal a vertical) para suelossueltos. El ancho mínimo para un dren de zanja abierta debe ser de 1.20 m. Lalocalización de las zanjas abiertas requiere experiencia y buen criterio, deacuerdo con las condiciones locales. Las zanjas se deben hacer rectas, perose deben proporcionar curvas graduales para evitar la erosión excesiva. Sepueden considerar algunos factores en la localización de las zanjas abiertas: 1)se deben colocar a lo largo de los linderos de propiedad, para la eficienteoperación de la maquinaria agrícola; 2) la localización de cauces naturales y dezanjas bajas del terreno, determinarán la localización de la zanja; 3) la rutamás corta en línea recta o diagonal , con frecuencia es la de menor costo; 4)elegir las rutas de tal manera que se eviten suelos inestables.

Hay diferentes tipos de equipos para el movimiento de tierras y para laconstrucción de zanjas abiertas. En cuanto a la descripción, selección yoperación se estas máquinas, consúltense los manuales y catálogos de losfabricantes.

El mantenimiento de las zanjas debe ser oportuno, para la operación continua

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y satisfactorias de las zanjas de drenaje. Una zanja grande de drenaje sinmantenimiento, con frecuencia puede ser destruida en el término de diez años.

Las causas principales para la falla de las zanjas abiertas son el crecimientoexcesivo de vegetación, y la erosión del cauce y sus márgenes.

Se han hecho críticas al respecto de los drenes de zanjas abiertas, porquedesperdician un terreno considerable, requieren de limpieza frecuente, estánsujetos a la erosión y albergan y distribuyen malezas; sin embargo, handemostrado ser útiles en tierras de bajo costo, y en donde las raíces de lasplantas impiden los drenes de tubos.

Se emplean también los drenes abiertos cuando no existen salidassatisfactorias para los drenes de tubos. Se pueden usar drenes abiertos para elcanal principal de drenaje, combinados con drenes de tubos laterales, quedescargan aguas superficiales o del subsuelo, cuando el nivel freático estámuy superficial y la pendiente del terreno lo permite.

Los drenajes abiertos se emplean para llevar el agua a desagües situados agrandes distancias. El agua puede afluir directamente a los drenes abiertos, obien de colectores entubados subterráneos. Las pendientes de los drenesabiertos en terrenos casi nivelados, deberían poseer un desnivel de la mismamagnitud que las tierras bajas casi niveladas, para no producir velocidadesexcesivas y, por ende, las erosiones en los canales. La pendiente del lechopuede oscilar entre 0.5 y 1.5 por mil. La inclinación de los taludes de loscanales abiertos depende casi de un modo absoluto, del tipo de suelo; laspendientes pueden ir desde el 20% para terrenos arcillosos compactos, hastael 30% para suelos sueltos o arenosos.

Los dos métodos principales para construir zanjas abiertas son: con equipomecánico o con explosivos; el segundo solamente es aplicable a regionesdonde las máquinas les resulte imposible labrar. Para la construcción decanales se utilizan máquinas modernas como las excavadora de rueda, ladraga de arrastre, la retroexcavadora, la pala mecánica, la excavadora deplantilla, la niveladora de cuchilla, la niveladora cargadora, el buldózer, la dragahidráulica y el cucharón de quijadas.

En cuanto a los costos de los drenajes abiertos varían mucho con el tiempo y

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según los diferentes lugares. Para ello se tiene en cuenta el volumen de laexcavación en m3 por m de longitud, la superficie, la localización, la topografía,etc.

3.2.1.5.5.2. Pendiente del drenaje

En cuanto sea posible, la pendiente del dren debe ajustarse a la pendientenatural del terreno y a la diferencia de nivel entre éste y el canal colector.

El declive no debe ser tan bajo que origine sedimentación, ni tan alto queproduzca erosión. Se pueden seguir los siguientes datos como base para laconstrucción de canales:

S = PendienteColectores principales 0.05 – 0.10%

Colectores secundarios 0.10 – 0.40%Drenes pequeños 0.40 – 1.00%

3.2.1.5.5.3. Determinación de la sección de los canales

Conocida como pendiente del dren, así como también el volumen de agua quese ha de evacuar, se puede calcular la sección utilizando la ecuación deManning.

V = 1 R 2/3 S 1/5 n

Donde: V = Velocidad en m/seg n = Coeficiente de rugosidad R = Radio hidráulico. S = Pendiente expresada en %.

La cantidad de agua transportada es igual a la suma de la máxima lluvia y elcaudal máximo de los recursos del agua que pasan por el terreno.

Para áreas pequeñas los drenes deben ser abiertos y sin cálculos muyprecisos.

Para eliminar aguas lluvias se puede utilizar la siguiente ecuación para el

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cálculo de canales:

V =� AH y Q = V T

Q = � x A x H = � x A x H 48 x 3.600 172.800

Donde: H = Precipitación máxima en m, de 24 a 48 horas. A = Area del terreno por drenar en m2. T = Tiempo en el cual el agua debe ser evacuada en sg.

� = Coeficiente específico de la cuenca. En áreas pequeñas planasvaría de 0.4 a o.6. V =Volumen máximo acumulado en el terreno por la lluvia máxima enm3.

Q = Caudal máximo que debe ser eliminado por los drenes,expresado en m3/seg.

3.2.1.5.5.4. Espaciamiento y profundidad de los drenes

Las distancias entre drenes y su profundidad varía de acuerdo con lapendiente de la curva de saturación, que es una característica del suelo y delcultivo.

Cuando un lote esta atravesado por dos canales de drenaje, él tiende a buscarlos canales a partir del centro del lote, y formando una curva que tendrá supunto más alto en la mitad de la distancia entre los dos canales (centro dellote) y su punto más bajo en el fondo de los canales. La curva así formadapuede llamarse curva de saturación.

Gráficamente puede determinarse el espaciamiento entre drenes conociendola profundidad y la pendiente de la curva de saturación.

K' = Pendiente de la curva de saturación;

X = Profundidad mínima para el sistema radicular

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m1 n1

m2 n2 Profundidades y espaciamientos correctos siempre sobre la curvade m3 n3 saturación

h = ProfundidadL = Espaciamiento

3.2.1.6. Sistema de drenaje del suelo

Generalmente un sistema de drenaje depende de la topografía del terreno, ydel origen del agua. Se constituye un dren principal, drenes colectores y dreneslaterales o ramales.

Hay varios sistemas de drenaje entre los cuales se encuentran los siguientes:

3.2.1.6.1. Sistema natural: cuando se presentan depresiones en la zona pordrenar y se pueden unir entre sí, el dren principal corresponde a la mayordepresión. Por este sistema se requiere un mínimo de drenes artificiales.

3.2.1.6.2. Sistema de reja: aplicado en terrenos planos, en donde se reúnenlas líneas laterales con el colector principal por un solo lado.

3.2.1.6.3. Espina de pescado: utilizado cuando la zona por drenar presentauna depresión a la cual se unen las líneas laterales y no permiten laconstrucción de otros colectores.

3.2.1.6.4. Sistema de intersección: empleado en la zonas planas y húmedasdonde el exceso de agua proviene de zonas altas contiguas, y los drenes secolocan en el punto de intersección entre las áreas altas y la región plana.

3.2.1.6.5. Drenes de tubo, drenes sub. superficiales o subterráneos

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Los drenes subterráneos con tubos drenan el suelo mejor que en la superficie.No ocupan espacios en el campo, como los drenes abiertos, pero no se llevanel agua superficial acumulada durante los fuertes períodos de lluvias. Losprincipales materiales para estos tubos son: barro cocido, de plástico y lostubos de concreto. Otros tipos de drenes incluyen el tubo metálico corrugado,el tubo de fibra y otros materiales.

3.2.1.6.5.1. Tipos de sistemas de drenajes

Los dos tipos principales de salidas para drenes de tubo de barro son lassalidas de desagüe por gravedad y por bombeo. Los desagües por gravedadincluyen zanjas, corrientes naturales, lagos, drenes verticales.

Hay salidas que desembocan en zanjas por medio de un tubo metálico, quedebe quedar mínimo de 30 a 40 cm por encima de la superficie normal delagua. Los pozos absorbentes o el dren vertical es adecuado solamente parazonas donde hay suelos porosos. Debido al riesgo y posibles problemaslegales, los pozos de drenajes generalmente no se recomiendan. Las salidaspor bombeo deben tener dispositivos para el almacenamiento de agua, talescomo una zanja abierta o una fosa. La bomba más común es la del tipo dehélice o de espiral, más utilizada para bombear grandes volúmenes de aguacon cargas bajas. Las bombas centrífugas y las de turbinas de flujo mixtopueden ser más adecuadas para las cargas más elevadas.

Para eliminar el exceso de agua del suelo por cualquiera de los anterioressistema se debe establecer la cantidad de agua sobrante, la profundidad ydistancia entre los drenes, la permeabilidad del suelo, etc.; esto indicará elcoeficiente de drenaje, de tal manera que se elimine el exceso de agua delsuelo, a una velocidad que evite ciertos daños a los cultivos.

Los coeficientes de drenaje varían de acuerdo con el tipo de regiones. Para lasprimeras varían de 6 mm a casi 3 cm por día y para las zonas de riego desde1/10 hasta ½ de la cantidad de agua aplicada.

3.2.1.6.5.2. Criterios de diseño

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Luego de determinar el coeficiente de drenaje y el área que se va a drenar, sedeben escoger tubos de drenaje. La pendiente de 2 a 3% es adecuada,siempre que todos los puntos más cercanos a la salida no impidan elescurrimiento. No es práctica usual instalar tubos sin pendiente. El diámetromínimo recomendable generalmente es de cuatro pulgadas.

Para calcular el diámetro de los tubos, se utiliza la siguiente ecuación:

av = (DC)A

Donde a = área de la sección transversal del tubo en cm2

v = velocidad de flujo en cm/sg DC = coeficiente de drenaje en pulgadas por día A = área de drenaje en hectáreas.

Después de calcular el diámetro de un tubo se selecciona el tamaño comercialmás próximo; por ejemplo, si el diámetro calculado es de 4.8 pulgadas seseleccionará un diámetro de cinco pulgadas.

3.2.1.6.5.3. Localización y trazo

Para la instalación de un sistema de drenaje se debe tener en cuenta estasnormas, que pueden servir como guía:

1.Colocar la salida de desagüe en el lugar más adecuado.

2.Instalar el menor número de salidas, como sea posible.

3.Aprovechar la pendiente disponible en donde sea necesario.

4.Disponer el sistema con líneas principales cortas y laterales largas.

5.Seguir la dirección de los recursos naturales de agua, especialmente conlíneas principales y secundarias en terrenos con pendiente considerable.

6.Evitar cruces de los cursos de agua, excepto a un ángulo de 45º o más.

7.Evitar rutas con cortes excesivos.

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3.2.1.6.5.4. Estructuras especiales

Un sistema de drenaje funciona adecuadamente con ciertas especiales talescomo, entradas enterradas, entradas de superficie, pozos auxiliares,respiraderos, tanques de sedimentación, cajas y estructuras para el control delnivel de agua.

Cuando la cantidad de agua superficial que se ha de eliminar es poca, sepueden instalar entradas enterradas temporalmente para mejorar el drenaje;éstas son de bajo costo y no se presentan interferencias con las labores decultivo.

Las entradas de superficie son adecuadas para llevar el agua superficialmentehacia los drenes de tubo. La zona de entrada alrededor del tubo se debenmantener cubiertas de pasto, y una rejilla a la entrada evitará que se tape.

Los pozos auxiliares o respiraderos se recomiendan para evitar que se revienteel sistema de tubos, además proporcionan puntos convenientes de inspeccióny ayudan en la localización de la tubería. Aunque hay pocas evidencias quejustifiquen su uso, no obstante es utilizado en algunos países para aliviar unvacío o para liberar el aire atrapado en los tubos.

El tanque de sedimentación se recomienda con el codo volteado hacia abajoen el lado de la salida, para facilitar la limpieza del tanque. Los tanques desedimentación no se instalan en pequeños sistemas de drenaje, pues son másaplicables para los sistemas de drenaje grandes.

Las estructuras para el control del nivel de agua pueden instalarse paramantener la capa freática a la profundidad deseada. Cuando se desagua conbomba se puede controlar el nivel en terreno plano, en cierto grado, mediantela operación de la bomba. La bomba se puede operar cuando se proporcionaagua adicional o en temperaturas de lluvias.

3.2.1.6.5.5. Instalación de los tubos

Las máquinas excavadoras de zanjas han remplazado convenientemente a losmétodos manuales de instalación. La instalación de los drenes de tubos

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incluyen la excavación de la zanja a una pendiente establecida, el tendido de latubería, la unión de los tubos y el relleno de la zanja.

3.2.1.6.5.6. Mantenimiento de los drenes de tubo

En comparación con las zanjas abiertas, los drenes de tubos requierenrelativamente poco mantenimiento. Si un sistema de drenes de tubo se diseñae instala apropiadamente y se consiguen tubos de buena calidad, sumantenimiento se puede realizar a un costo mínimo.

Los drenes de tubos son relativamente permanentes, cuando se instalan bien yse protegen debidamente, pudiéndose instalar a mayor profundidad para bajarlos niveles freáticos y necesitan poca conservación.

3.2.1.6.5.7. Tamaño de los tubos

El tamaño de los tubos que se usen se pueden calcular cuando se conoce lacantidad de agua que se va a drenar; aunque esta información están variablese debe tener en cuenta para calcular el tamaño de los tubos. Algunas reglasque se deben tener en cuenta para calcular el tamaño de los tubos son: 1) laslíneas laterales deben ser de 10 cm de diámetro por lo menos; 2) cuando lostubos laterales exceden de 400 m de longitud, se debe usar un tubo cuyodiámetro sea mayor a 12 cm; 3) el diámetro del tubo principal debe ser de másde 15 cm; 4) cuando el colector principal recibe el drenaje lateral de más de5.000 m lineales, el diámetro del tubo principal debe ser de más de 20 cm.

Tanto los tubos de concreto como los de barro se usan ampliamente en lazonas de riego y la selección entre ambos depende principalmente del preciode los tubos.

3.2.1.6.5.8. Profundidad y espaciamiento de los tubos

Los drenes deben estar separados en tal forma que el agua del suelo drene enmenos de veinticuatro horas. Se colocan a profundidades mucho mayores ymás separados en las zonas de riego, que en otras regiones. A mayoresprofundidades porque así se evita un movimiento apreciable por acción capilarhacia arriba, del agua cargada de sales, dando como resultado la acumulaciónde dichas sales en la superficie y en la zona radicular del suelo agrícola. Nodebe permitirse que la capa freática llegue a menos de 120 a 130 cm de lasuperficie del suelo, con el fin de evitar la acumulación de sales.

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En suelos arenosos, los tubos de drenaje pueden colocarse más separados y amayor profundidad de que en suelos arcillosos. En suelos pesados, los tubostienen que colocarse a menor profundidad y más juntos que en los suelos detextura liviana. En Estados Unidos, en la región húmeda y en los suelosarcillosos o arcillo-limosos, la distancia entre la tubería debe ser reducida yvaría entre 12 y 21 m y su profundidad entre 75 y 90 cm. Los tubos debeninstalarse a mayor profundidad, y deben cubrirse con una capa de más de 60cm para evitar lo rompan al paso de las máquinas pesadas.

En suelos franco-arenosos pueden dar buenos resultados los tubos tendidos auna separación de 30 a 90 cm y entre 1.00 y 1.35 m de profundidad. En suelosarenosos y gravosos la distancia más adecuada es de 200 m. Comoconclusión se pueden establecer que las distancias entre tubos menores de 15m lo hacen demasiado costoso.

En la mayoría de los casos, las líneas de tubos descargan directamente en unazanja dren. El tubo de desagüe debe quedar aproximadamente a 60 cmadelante del bordo de la zanja y 30 cm arriba de la superficie del agua.

3.2.1.6.5.9. Coeficiente de drenaje

Es la cantidad de agua en pulgadas que se ha de eliminar con drenes en unasuperficie dada, en un intervalo de tiempo especificado. Esta cantidad dependede varios factores tales como la permeabilidad del suelo, ubicación de la capafreática durante esta época, profundidad y espaciamiento de los drenes, ymovimiento del agua del suelo.

En realidad no se puede establecer una cifra como patrón que se aplique encualquier región del mundo, y por ende este coeficiente muestra cifrasdiferentes de acuerdo con las mediciones realizadas en algunas regiones deCalifornia.

Según estudios realizados sugieren que los drenes se deben diseñar paraeliminar del 10 al 40% total de agua aplicada por el riego. Así recomiendan uncoeficiente de drenajes para áreas grandes que deben ser de 1/3 de lacantidad de agua, distribuida durante el riego.

Se plantea que la selección de un coeficiente de drenaje su fundamenta

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principalmente en estudios de campos y en la experiencia. En la tablasiguiente presentamos un resumen de coeficientes de drenajes para drenes detubo en algunas regiones de Estados Unidos.

Cuadro # 9 Coeficientes de drenaje recomendados para drenes de tuboen algunas regiones de Estados Unidos.

Región Coeficiente de drenaje(pulgadas)

Espaciamiento entredrenes (metro)

Carolina del norte

Iowa

¼

3/8

5/16 – 3/8

½ o más

Mayores de 30

Menores de 30

Mayor de 30

Se desmullen a 15

3.2.1.7. Drenaje por bombeo

Ocurre generalmente en valles de montañas en donde el caudal corre alugares más bajos, y a menudo estas extensiones tienen un subsueloimpermeables, formando depósitos subterráneos con presión artesiana quehace brotar el agua. Los drenes abiertos o de tubo no funcionansatisfactoriamente en estas condiciones. El bombeo de agua subterránearesulta en algunas zonas el medio más efectivo para hacer descender la capade agua.

Para el drenaje por bombeo se requieren condiciones favorables en losextractor, porque éstos deben permitir el paso del agua subterránea a lospozos que permiten un bombeo efectivo. Un pozo de bombeo es unaestructura de ingeniería más compleja que una línea de tubería o que un drenabierto, y de acuerdo con ello, es más difícil construir, mantener y operar; sinembargo, los pozos se han usado para el drenaje y han resultado económicosen donde el agua bombeada se puede emplear para el riego o para algún otroobjetivo de utilidad.

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En numerosas regiones, los pozos de bombeo han drenado eficazmente lastierras. a pesar de sus altos costos y condiciones geológicas especiales, lospozos de bombeo pueden ofrecer ciertas ventajas económicas sobre otrosmétodos para descender el nivel de la capa freática o unos más deseables ymantenerlos en estas condiciones. El drenaje por bombeo se fundamenta demanera especial en los siguientes principios:

1. Este sistema es igual que cualquiera de los otros sistema de drenajeartificial, incrementa el gradiente hidráulico.

2. La energía que llega a la corriente subterránea del agua, se deriva del motorque eleva el agua del receptor.

3. Se regula la capa freática a un nivel deseado si se mantiene el mayorgradiente.

4. El agua debe ser extraída cuando el agua del subsuelo es cautiva,aumentando el así el gradiente hacia el pozo.

3.2.1.7.1. Clases de pozos por bombeo

� Pozos de capa freática. Son los que aspiran el agua directamente delagua libre del subsuelo, creando en la capa freática una superficie deaspiración adicional, es decir, la inclinación de la capa freática hacia elpozo.

� Pozos artesianos o acuíferos cautivos. Son los que atraen el aguadetenida o cautiva dentro de estratos impermeables o de bajaimpermeabilidad.

3.2.1.7.2. Criterios de diseños para el drenaje de pozos por bombeo

El diseño de pozos por bombeo para su aplicación práctica debe basarse endos consideraciones:

1. Que el sistema descargue con eficiencia el excedente de agua provocadodespués de un riego, de fuertes lluvias u otras filtraciones, hasta que el nivel

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freático deseado en un tiempo relativamente corto, con el propósito de evitardaños a los cultivos.

2. El diseño debe poseer la capacidad suficiente para eliminar el agua queprovoca un aumento continuo en la elevación del nivel freático en las épocasde mayores lluvias, o de reabastecimiento de agua subterráneas. Para lograreste principio es indispensable analizar períodos cortos de eliminación deagua, basados sobre el mes de máxima precipitación o sobre el lapso de tresmeses.

3.2.1.7.3. Ventajas del drenaje por pozos de bombeo

A pesar de su alto costo inicial y de la operación, puede compensar con losotros sistemas de drenaje por las siguientes ventajas:

1. Puede bajarse el nivel de la capa freática a mayores profundidades.

2. Los estratos profundos pueden ser más permeables que los superficiales.

3. El agua bombeada puede ser utilizada como riego complementario para loscultivos.

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