59331500 curso riegos i
TRANSCRIPT
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO
PUNO
FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA
CURSO: DISEÑO DE SISTEMAS DE
RIEGO I
DOCENTE : MSC. Lorenzo G. Cieza Coronel
Breve Reseña Histórica de la Evolución de las Técnicas de Riego en el Perú y en
el Mundo
Culturas Pre Incas
- Cultura Chavín, 1200 A. de C. se establecieron sistemas de riego rudimentarios
y se construye el canal colector de aguas pluviales de Cumbe Mayo que
permite el trasvase de las aguas del río Jequetepeque al río Cajamarca.
- Los Mochicas, 200 A. de C., establecieron grandes canales de regadío.
- Nazca, 100 A. de C. construyeron conductos subterráneos y galerías filtrantes
para recolectar el agua del subsuelo, que en número de 28 han sido
descubiertos y continúan en uso para riego.
Época Incaica
- Piura.- El canal de Pabur.
- Lambayeque, Canales de Raca Rumí y Cucureque.
- Sistema Hidráulico de la ciudad de Chanchan.
- Chicama, Canal la cumbre.
- Ica.- Los acueductos de la Achirana.
En Otros Países
- Egipto.- 2000 A. de C. la Reina Asiría ordenó desviar las aguas del Nilo para
irrigar los desiertos de Egipto.
En Egipto se encuentra la presa más antigua del mundo.
- China.- 2200 A. de C. el pueblo eligió como Rey a “Yu” por su excepcional labor
en la regulación de las aguas.
- India.- 300 A. de C. Escritos dan cuenta que el país se encontraba
completamente regado.
En el Perú Colonial (Siglo XV - XVIII) , la agricultura fue remplazada por la
actividad minera
En el Periodo Republicano, el estado toma mayor interés en obras de irrigación; en
el segundo gobierno de Leguia (1919 – 30) se inicia una política de irrigaciones
Problemática del Riego en el Perú
- Se estima que en la Costa existe actualmente 1’500,000 Has. Aprovechables y
se explota el 50%.
- En la Sierra el área cultivable es de 1’800,000 Has.
2
Se explota: 1’550,000 Has. en secano y 250,000 Has. bajo Riego.
- En la Selva el área aprovechable es de 4’000,000 Has.
se explota 590,000 Has.
En conjunto para fines Agrícolas existe 7’350,000 Has. que equivale al 6.7% de
la superficie territorial.
RIEGO.
Es la aplicación artificial del agua al cultivo en cantidad, calidad y oportunidad
adecuada para dar las condiciones óptimas de humedad al perfil enraizable del suelo
y compensar la evapotanspiración.
Características
El riego es a la vez: Técnica, Ciencia y Arte.
Técnica.- Porque se basa en las leyes del movimiento del agua.
Ciencia.- Porque existe una relación compleja entre el suelo, agua, planta, atmósfera.
Arte.- Porque su eficiencia depende en gran parte de la habilidad del regador.
Objetivos.-
- Dar la humedad necesaria y oportuna.
- Evitar la erosión del suelo, más bien conservarla.
- Evitar acumulación de sales.
- Evitar lavado de nutrientes.
- Buscar rendimientos óptimos por Ha.
- Obtener rendimientos óptimos por m3 de agua.
EL SISTEMA SUELO
El Suelo es un sistema heterogéneo, conformado de elementos sólidos
(minerales y orgánicos) líquidos y gaseosos que permiten el crecimiento y desarrollo
de las plantas.
3
2.1 Características físicas del Suelo
a.- Textura .- Es el porcentaje de arcilla, limo y arena.
Métodos para su determinación
- Estimación de la textura al tacto .- Por este procedimiento se determina la
textura en el campo; el procedimiento consiste en humedecer una pequeña
cantidad de suelo y amasarlo con los dedos estimando al tacto y en forma
cualitativa la textura.
- Método de Laboratorio .- Método de la Pipeta o Internacional y el del
Hidrómetro de Bouyoucos, ambos basados en la ley de Stokes; la que se basa
en la velocidad de caída de una esfera dentro de un fluido.
v=2g (d−d ' )9Cv
r2
v = Velocidad de caída de una partícula (cm/seg)
r = Radio de la partícula esférica (cm)
d = Densidad de la partícula (gr/cm3)
d’ = Densidad del fluido (gr/cm3)
Cv = Coeficiente de viscosidad del líquido (gr/cm/seg)
g = Gravedad (cm/seg2)
- Granulométrico .- Consiste en tamizar el suelo de acuerdo a un cierto número
de tamices (2”------# 200).
En este método hay dos formas: seco y húmedo, Seco cuando las partículas son
gruesas y el método Húmedo cuando las partículas son finas.
Y luego la textura se determina haciendo uso del triangulo textural.
- Método Indirecto .-
Cifra Arany (ka)
4
k a=( L1−L2W S)∗100%+%H g
Donde:
WS = Peso de suelo seco al aire.
L1 = Lectura inicial en la bureta.
L2 = Lectura final en la bureta.
Hg = Humedad higroscópica.
Consiste en lo siguiente:
- Se pesa más o menos 100gr de suelo seco al aire.
- Se determina la humedad higroscópica.
- Se coloca la muestra en un vaso de vidrio.
- Enrazar en cero o en cualquier otro valor de agua destilada en la bureta (L1)
(Probeta).
- Agregar agua destilada al vaso + suelo.
- Agitar o mezclar hasta obtener una masa saturada, se hace con la ayuda de
una espátula.
- La pasta tiene brillo característico, resbala de la espátula, no tiene agua libre en
la superficie.
- Con esas características leer la cantidad de agua gastada (L2).
ka = 25 Arena
ka = 45 Franco Arenoso
ka = 65 Franco Limoso
ka = 85 Franco Arcilloso
ka = 100 Arcilla
Suponiendo que nos da :
ka = 40% Franco
ka = 25% Arena
ka = 80% Arcilla
ka = Es la máxima capacidad de agua que puede retener un suelo en su estado de
pasta saturada.
5
b.- Estructura.- Es la forma como están agrupado los agregados, tiene relación con la
porosidad, con la velocidad de retención, velocidad de infiltración, movimiento del agua
dentro del suelo, la estructura puede ser alterada por las labores de cultivo.
Tenemos varios tipos de estructura:
- Laminar
Infiltración = 0
Movimiento Horizontal = Considerable
- Prismática
Infiltración = Considerable
Movimiento Horizontal = 0
Columnar
Infiltración = Considerable
Movimiento Horizontal = 0
- Angular (pequeños prismas)
Infiltración depende como esta acomodado
Movimiento Horizontal = Considerable
- Granular (es la mejor)
6
c.- Densidad Aparente.- Se define densidad aparente como el cociente que resulta de
dividir el peso del suelo seco entre el volumen total incluyendo los poros, se expresa
en gr/cc para fines prácticos esto es igual a gravedad específica o peso volumétrico.
Da=W S
V TLa determinación puede hacerse por diferentes métodos:
a) Método de campo utilizando plástico.
b) Método de volumen conocido (Tubo de Veihmeyer).
c) Método del terrón o parafina.
Método del volumen conocido.
Se adapta a suelos no pedregosos, el cilindro se introduce al suelo por impacto.
Materiales.
- Muestreador (Veihmeyer o cilindro muestreador)
- Bote
- Muestra de suelo
- Balanza
- Estufa
Procedimiento.
- Introducir el Veihmeyer a una profundidad de 45 cm.
- Sacar la muestra del Veihmeyer, medirla e introducir al bote.
- Llevar el conjunto a la estufa a 105 °C durante 48 horas.
- Retirar el conjunto de la estufa y pesar (A1).
- Calcular el peso específico aparente.
WS = A1 – P1 (peso del bote)
Vm = 3.1416*d2*L4 d = Ø de muestra
L = Longitud de muestra
7
En vez de un muestreador Veihmeyer se puede utilizar un cilindro muestreador previa
excavación de una calicata.
Método de la Parafina
Materiales.
- Muestra de suelo
- Bote
- Parafina
- Vaso
- Probeta graduada
- Balanza
- Estufa
Procedimiento.
La muestra se divide en dos partes:
- Muestra A
- Muestra B
Muestra “A”
Sirve para hallar el contenido de humedad.
1.- Colocar la muestra en un bote de peso P1.
2.- Pesar el conjunto A1 = Wh + P1
3.- Colocar el conjunto en la estufa a 105 °C, durante 48 horas.
8
4.- Retirar el conjunto de estufa y pesar A2 = WS + P1
5.- Calcular el contenido de humedad.
W=(W h−W S )W S
Muestra “B”
1.- Pesar la muestra Wh.
2.- Impermeabilizar la muestra con parafina y pesarla : M1 = Wh + Pp.
3.- En una probeta, colocar un volumen (V1) conocido de agua.
4.- Introducir la muestra impermeabilizada en le probeta con agua y leer el nuevo
volumen (V2).
5.- Calcular el volumen de la Parafina.
Vp = (M1-Wh)/p p = 0.89 gr/cc.
6.- Calcular el volumen de la muestra.
Vm = V2 – V1 – Vp
7.- Calcular peso de sólidos.
WS = Wh / (1+W) W = (Wh – WS) / WS
WSW = Wh – WS
WSW + WS = Wh
WS(W + 1) = Wh
WS = Wh / (W + 1)
8.- Calcular el peso específico aparente
d.- Densidad Real.- La densidad real de un suelo es la relación que existe entre el
peso de suelo seco y el volumen real o sea el volumen de sus partículas (Vp=VS).
Dr=W S
V S∗100
La densidad real varía en los diferentes suelos por la permanencia de materiales
pesados y materia orgánica. El promedio de la densidad real de un suelo superficial
arable (suelo agrícola) se considera 2.65 gr/cc.
9
e.- Porosidad.- Los espacios porosos están ocupados por aire y agua, la porosidad se
puede calcular mediante las siguientes fórmulas.
n=V VV T
∗100
n=(1−DaDr )∗100Donde:
n = Porosidad en %.
VV = Volumen de vacíos.
VT = Volumen total.
e = Relación de vacíos, oquedad o índice de poros.
Da = Densidad aparente.
Dr = Densidad real (para suelos agrícolas su valor promedio = 2.65 g/cc)
La siguiente figura nos muestra como actúan las siguientes variables.
La porosidad esta constituida por macro poros y micro poros.
Los macro poros tienen la propiedad de mantener la aireación del suelo.
Los micro poros, tienen la capacidad de retener el agua del suelo.
10
h) Infiltración. La infiltración se refiere a la entrada vertical del agua en el suelo
Factores que afectan la velocidad de infiltración son:
- Características físicas del suelo
- Carga hidráulica usada en la prueba
- Contenido de materia orgánica y carbonatos
- Características de humedad del suelo
- Método de riego y manejo del agua, etc
Formas de expresar la Infiltración del Suelo
a) Infiltración Acumulada. Es la lamina acumulada a través del tiempo, aumenta
con el tiempo; según Kostiakof el modelo de infiltración acumulada en un punto
es la siguiente:
Ia=CTa
Donde:
Ia : Infiltración acumulada o lamina neta, se expresa en cm.
C : Coeficiente de infiltración por unidad de tiempo en cm.
T: tiempo acumulado en minutos
a : pendiente de la grafica o recta
b) Infiltración Instantánea llamada simplemente velocidad de infiltración, se
define como la velocidad de entrada vertical del agua en el perfil del suelo,
cuando la superficie del terreno se cubre con una lamina delgada de agua, la
formula según Kostiakov resulta de derivar la Ia.
Derivando la infiltración acumulada:
dIadt
=aCTa−1 (cm /min )
Ii=60 aCTa−1 (cm /hora )Haciendo
60aC = K
11
a-1 = n
Ii=KT n
n varia entre o y -1
c) Infiltración básica (Ib) Es el valor de la infiltración instantánea cuando esta se hace aproximadamente
constante, se expresa en cm/hora y generalmente se considera que se ha llegado
a la infiltración básica cuando el decremento de la infiltración instantánea es del
10% en una hora.
El tiempo al cual se logra la velocidad de infiltración básica se encuentra igualando
la derivada de la infiltración instantánea a 0.1 la infiltración instantánea.
dKTn
dt=−0 .1KTn
KnTn−1=−0 .1KTn
KnT n
T=−0 .1KT n
KnTn=−0.1KT nT
n = - 0.1T
T= -10n (horas)
T= -600n (minutos)
Ib=K (−10n )n
d) Infiltración Media
Es la relación entre la infiltración acumulada y el tiempo acumulado, llegando a
demostrar de la siguiente manera:
Si partimos de la infiltración acumulada, diciendo si se infiltra Ia en T min
¿Cuantos cm se infiltra en 60 min.
Ia T
X 60
12
X=IM=60CTa
T=60CTa−1= K
aT n
X=60 IaT
( cm /h)
METODOS PARA DETERMINAR LA INFILTRACION
Los más importantes son:
a) Método de los cilindros infiltró metros
Materiales
- Un juego de cilindros infiltro metros de acero o fierro galvanizado de 2 mm de
espesor de 30 y 40 cm de diámetro para los cilindros interior y exterior y unos
40 cm de alto.
- Una plancha metálica o tablones de madera
- Un escalimetro o regla graduada
- Cinta adhesiva o ganchos sujetadores de la regla graduada
- Cronometro
- Comba
- Nivel de carpintero
- Lamina de plástico
- Hoja de registro
- Baldes o latas
- Gancho metálico
Instalación de los cilindros
- Introducir el cilindro exterior en el lugar seleccionado, golpeando con una
comba sobre una plancha metálica o madera que se halla colocada sobre el
cilindro. El cilindro se debe introducir unos 15 cm aproximadamente, luego se
introduce el cilindro interior.
- La introducción de los cilindros debe efectuarse verticalmente
- Luego se extiende la lamina de plástico sobre la superficie de suelo del cilindro
interior
Llenado de los cilindros
13
Una vez colocado el plástico en el cilindro interior se procede a su llenado con
agua colocando una lámina de 15 cm.
El agua debe ser colocado primero al cilindro exterior y luego inmediatamente al
cilindro interior, siendo preferible que simultáneamente sea llenado los dos
cilindros.
Lectura del nivel de agua
Retirado el plástico del cilindro se procede a efectuar las lecturas del nivel de
agua en el cilindro interior a intervalos de 1 a 2 min al inicio y luego cada 5, 10,
15, 20, 30 minutos hasta cumplir la prueba. Cuando en los cilindros se ha
infiltrado una lámina de alrededor de 2.5 a 3 cm se procede a llenar
nuevamente al mismo nivel inicial.
La duración de la prueba para suelos arcillosos debe ser de 3 a 5 horas nunca
debe ser menor de 2 horas
La prueba esta terminada cuando la infiltración se hace constante
Ejemplo.
PRUEBA DE INFILTRACIONCampo ObservadorFecha Nº de PruebaMétodo ObservacionesTextura
Hora Tiempo (minutos)Lamina Infiltrada (cm)
V. de Infiltración(cm/h)
Parcial Acumulado Parcial Acumulada Ii Im10,00 0 0 0 0 0 010,01 1 1 0.90 0.90 54.0 54.010,02 1 2 0.50 1.40 30.0 42.010,03 1 3 0.70 2.10 42.0 42.010,04 1 4 0.40 2.50 24.0 37.510,05 1 5 0.35 2.85 21.0 34.210,06 1 6 0.30 3.15 18.0 31.510,07 1 7 0.35 3.50 21.0 30.010,10 3 10 0.75 4.25 15.0 25.510,13 3 13 0.70 4.95 14.0 22.810,16 3 16 0.80 5.75 16.0 21.610,21 5 21 1.30 7.05 15.6 20.110,26 5 26 1.80 8.85 21.6 20.410,31 5 31 1.20 10.05 14.4 19.510,41 10 41 2.60 12.65 15.6 18.5
14
10,51 10 51 2.80 15.54 16.8 18.311,01 10 61 2.80 18.25 16.8 18.011,21 20 81 4.90 23.15 14.7 17.111,41 20 101 4.20 27.35 12.6 16.212,21 40 141 8.40 35.75 12.6 15.213,21 60 201 12.30 48.05 12.3 14.3
Ii = ?
1’-------0.9
60 ------ X X=60∗0 .9
1=54
1’ ------ 0.50
60 ------ X X=60∗0 .50
1=30
Im =?
2’------- 1.40
60 ------ X X=60∗1.40
2=42
3’ ------2.10
60 ------ X X=60∗2.10
3=42
Entonces para determinar la infiltración instantánea se toma los tiempos
parciales y la lamina parcial.
Determinación de los parámetros del modelo de Infiltración acumulada e
infiltración instantánea
Estos parámetros se determinan mediante el método grafico o el método
analítico.
a) Método Analítico
Con los datos de campo se procede a determinar los parámetros del
modelo de infiltración haciendo uso de la técnica de los mínimos
cuadrados.
Si tenemos la función
Ia=CTa
15
calcular los parámetros a y c, primeramente esta función se convierte en
una función lineal de la siguiente forma:
Log Ia = Log C + a logT
Y = N + aX
Que corresponde a un modelo lineal típico donde
Y = log Ia
N = Log C
X = log T
Aplicando la técnica de los mínimos cuadrados se tiene:
b=n∑ X iY i−∑ X i∑Y i
n∑ X i2−(∑ X)
2
N=
∑Y in
−a∑ X IN
C = Antilog N
Ejemplo
CALCULO DE LA FUNCION DE LA LAMINA INFILTRADA ACUMULADA
T.Acu.(min)Ia X= log To Y=log Ia X*Y X 2 Y2
To1 0.9000 0.00000 -0.0458 0.00000 0.00000 0.002102 1.4000 0.30100 0.1461 0.04398 0.09060 0.021353 2.1000 0.47710 0.3222 0.15372 0.22762 0.103814 2.5000 0.60210 0.3979 0.23958 0.36252 0.158325 2.8500 0.69900 0.4548 0.31791 0.48860 0.206846 3.1500 0.77820 0.4983 0.38778 0.60560 0.248307 3.5000 0.84510 0.5441 0.45982 0.71419 0.2960410 4.2500 1.00000 0.6284 0.62840 1.00000 0.3948913 4.9500 1.11390 0.6946 0.77371 1.24077 0.4824716 5.7500 1.20410 0.7597 0.91475 1.44986 0.5771421 7.0500 1.32220 0.8482 1.12149 1.74821 0.7194426 8.8500 1.41500 0.9469 1.33986 2.00223 0.8966231 10.0500 1.49140 1.0022 1.49468 2.22427 1.0044041 12.6500 1.61280 1.1021 1.77747 2.60112 1.2146251 15.5400 1.70760 1.1915 2.03461 2.91590 1.41967
16
61 18.2500 1.78530 1.2613 2.25180 3.18730 1.5908881 23.1500 1.90850 1.3646 2.60434 3.64237 1.86213101 27.3500 2.00430 1.4370 2.88018 4.01722 2.06497141 35.7500 2.14920 1.5533 3.33835 4.61906 2.41274201 48.0500 2.30320 1.6817 3.87329 5.30473 2.82811
24.72000 16.7891 26.63571 38.44218 18.50487
Aplicando formulas de mínimos cuadrados se tiene:
A=0.7534
N = -0.094
C = 0.8053
Ia=0 .8053T 0 .75b) Método del surco o de entradas y salidas
Pasos
- En esta prueba se toma 3 surcos a los que se le aplica agua, las mediciones se
realiza en el surco central, la carga de agua en los surcos debe ser constante
- Para la medición del gasto se instala aforadores que puede ser Parshal o
Chamberlalain, se pone dos medidores, uno a la entrada del surco central y el
otro a una distancia de 20 – 30 m a partir de la cabecera
- Se afora a la entrada y a la salida del surco llevando un registro de tiempo y
caudal para cada uno de ellos y desde el momento que el agua empieza a ser
derivada
- Las mediciones pueden hacerse inicialmente cada minuto y posteriormente ir
distanciando a medida que se estabiliza el caudal hasta llegar a intervalos de 5-
10 minutos, la prueba debe durar en promedio 2 a 5 horas según el tipo de
suelo.
El cálculo se realiza con la relación:
I=Q1−Q2b∗L
∗360
ta=t e+ t s2
I = velocidad de infiltración (cm/hora)
Q1 =caudal de entrada (lit/s)
Q2= caudal de salida (lit/s)
17
b = separación o espaciamiento entre surcos (m)
L = Longitud de separación entre los dos medidores (m)
ta = tiempo acumulado promedio (min)
te = tiempo transcurrido desde el inicio de la prueba
ts = tiempo transcurrido desde que el agua comienza a pasar por el segundo
medidor (min)
Ejemplo. Textura : Franco Nº de prueba : 1
Campo:
Longitud de Prueba : 30 m
Espaciamiento entre surcos : 0.80 m
Hora
(1)
Tiempo de
lectura
En las estaciones
Tiempo Promedio
Acumulado (min)
(4)
Caudal l/seg Velocidad de
Infiltración (cm/hora)
(7)Entrada
(2)
Salida
(3)
Entrada
(5)
Salid
a
(6)
9.00
9.01
9.02
9.03
9.04
9.05
9.07
9.09
9.10
9.12
9.14
9.16
9.20
9.26
9.30
9.40
Inicio
1
2
3
4
5
7
9
10
12
14
16
20
26
30
40
-----
0.00
0.00
1
2
3
5
7
8
10
12
14
18
23
28
38
----
0.5
1.0
2.0
3.0
4.0
6.0
8.0
9.0
11.0
13.0
15.0
19.0
24.0
29.0
39.0
-----
2.0
2.0
2.0
2.0
-----
0.00
0.00
0.8
0.95
1.202
1.25
1.28
1.295
1.30
1.32
1.356
1.358
1.362
1.38
1.386
------
29.99
29.99
18.00
15.73
11.95
11.23
10.80
10.58
10.51
18
9.50
10.0
0
10.1
5
10.3
0
10.4
5
11.0
0
11.3
0
12.0
0
50
60
75
90
105
120
150
180
48
58
73
88
103
118
148
178
49.0
59.0
74.0
104.0
119.0
149.0
179.0
1.395
1.400
1.45
1.50
1.556
1.58
1.60
1.688
EL SISTEMA AGUA
La fuente de agua para riego pude ser superficial y subterránea
2.1 CALIDAD DEL AGUA DE RIEGO
La calidad del agua de riego esta determinada por la composición y concentración de
los diferentes elementos que pueda tener ya sea en solución o en suspensión. La
calidad del agua de riego determina el tipo de cultivo a sembrar y el tipo de manejo
que debe dársele al suelo.
Las características que determinan la calidad del agua de riego son:
- Concentración total de Sales solubles.
- Concentración relativa de Sodio.
- Concentración de Boro u otros elementos tóxicos.
- Dureza del agua, determinada por la concentración de bicarbonatos.
Concentración total de Sales
La concentración total de Sales solubles en el agua de riego se expresa en términos
de conductividad eléctrica (CE), siendo sus unidades mmhos/cm µmohos/cm, o
19
desisiemenes/m (ds/m) a mayor concentración de sal mayor conducción de
electricidad.
El contenido de sales totales (ST) y conductividad eléctrica (CE) están relacionadas
mediante la ecuación:
ST = 0.64CE
ST = Contenido de sales expresado en g/litro
CE = conductividad eléctrica, expresada en mmhos/cm
Ds/m = mmhos/cm
CONDUCTIVIDAD ELECTRICA O CONDUCTIVIDAD ESPECIFICA
La conductividad eléctrica es la facilidad que ofrece el suelo o el agua al paso de la
corriente eléctrica, la medición se realiza a 25ºc, dado a que la conductividad eléctrica
varia con la temperatura. La conductividad eléctrica es igual a la siguiente relación:
CE= 1ρ= 1R∗1S
R = resistencia (Ohm)
ρ = Resistividad eléctrica
l = longitud del conductor
S = área transversal del conductor
Concentración relativa de Sodio
La concentración relativa de Sodio, tiene efecto sobre la sodificación del suelo. Un
suelo que ha sufrido dispersión por efecto del Na, su estructura se ve alterada,
sellándose ya sea total o parcialmente, la superficie del suelo a la infiltración del agua
de riego y a un adecuado intercambio gaseoso entre la atmósfera y el perfil del suelo.
Un indicador de la concentración relativa de Sodio es la Relación de Adsorción de
Sodio (RAS).
RAS= Na
√ (Ca+Mg )2
La concentración de “Na” se puede calcular si se conoce la CE (micro mhos/cm) y la
concentración de Calcio y Magnesio.
Na (CE * 104) – (Ca + Mg)
20
Concentración de Boro
El Boro es un elemento esencial para el crecimiento de las plantas convirtiéndose en
un elemento tóxico cuando excede su nivel óptimo, el mismo que se considera entre
0.03 a 0.04 ppm; para la mayoría de los cultivos. Los síntomas de toxicidad por boro
consisten en quemaduras características, en las hojas, que se conoce con el nombre
de clorosis.
Límites tolerables de BORO en el agua de riego.
Tolerantes Semitolerantes Sensibles
4ppm 2ppm 1ppm
Espárragos Girasol Nogal
Palmera Patata Alcachofa
Remolacha azucarera Algodón Ciruelo
Remolacha forrajera Tomate Peral
Alfalfa Guisante Manzano
Gradiolo Rábano Vid
Haba Olivo Higuera
Cebolla Cebada Níspero
Nabo Trigo Cerezo
Col Maíz Melocotón
Lechuga Sorgo Naranjo
2ppm Avena Aguente
Zanahoria Pimienta 0.3ppm
Limoneso
Clasificación del agua de Riego según su calidad (clasificación de Richard)
El siguiente cuadro nos ilustra la clasificación:
21
22
ClasificaciónCE a 25 °C Concentración de
µmhos/cm sal en g/litro
C1 Agua de baja salinidad 0 ------------------- 250 < 0.2
C2 Agua de salinidad media 250 ------------------- 750 0.2 - 0.5
C3 Agua altamente salina 750 ------------------- 2250 0.5 - 1.5
C4 Agua muy altamente
salina 2250 ------------------- 5000 1.5 - 3.0
También se puede determinar haciendo uso del diagrama de Richard.
A la figura se entra con los valores de la conductividad eléctrica del agua CE
(micromohos/cm) y de la RAS como coordenadas y se ubica el punto correspondiente
en el diagrama. Dicho punto determinará la calidad del agua de riego.
El significado o interpretación:
a) Conductividad Eléctrica.
1.- Clase C1. Agua de baja salinidad puede utilizarse para el riego de la mayoría de los
cultivos y en cualquier tipo de suelo, se tiene poca probabilidad de que
se desarrolle salinidad. La CE varía entre 0 – 250 micromhos/cm.
2.- Clase C2. Agua de salinidad media, puede utilizarse siempre y cuando haya un
cierto grado de lavado. Las plantas moderadamente tolerantes a las
sales pueden producir normalmente. La CE varía entre 250 – 750
micromhos/cm.
3.- Clase C3. Agua altamente salina, puede utilizarse en el riego de cultivos tolerantes
a las sales y en suelos con adecuado drenaje. La CE varía entre 750 –
2250 mhos/cm.
4.- Clase C4. Agua muy altamente salina, puede utilizarse para riego bajo condiciones
especiales, suelos permeables y de drenaje adecuado, aplicando agua
en exceso para mantener un equilibrio de sales en el perfil del suelo ,
bajo condiciones normales no es aplicable para el riego.
Los cultivos a usarse con este tipo de agua son los altamente tolerantes
a las sales. La CE varía entre 2250 – 5000 mohos/cm.
23
TRATAMIENTO DE LOS PROBLEMAS DE SALINIDAD
En el caso que el suelo presente problemas de salinidad, esta se debe disminuir
haciendo lavado del suelo, y los problemas causado por el agua de riego a largoi plazo
son lixiviación, drenaje y cambio de cultivos por otro mas tolerante a la salinidad
Necesidad de Lavado
Los suelos salinos se mejoran mediante el lavado, para ello debe existir un drenaje
natural o artificial de tal manera que la Napa freática este muy por debajo del perfil
enraizable para este caso se puede aplicar la formula del Valle de Coachella.
DLDS
= 1
5(CEe . f .CEe . i . )+0 .15
DL = Lámina de agua para lavado.
DS = Profundidad del suelo por lavar.
CEe.f. = Conductividad eléctrica del extracto final.
CEe.i. = Conductividad eléctrica del extracto de saturación inicial.
Ejemplo:
Se quiere lavar un suelo a una profundidad de 100 cm (Ds = 100 cm), del análisis del
laboratorio se tiene que la Cei = 20 mmhos/cm y se quiere llegar a una Cef = 3
mmhos/cm, encontrar la lamina de agua que se requiere para el lavado.
DL100
= 1
5 ( 320 )+0.15
DL = 149 Cm
Requerimiento de Lixiviación
Es la proporción de agua aplicada con el riego para mantener las sales por debajo de
las raíces del cultivo.
1.- Para riego por superficie y aspersión.
RL= CEr5CEe−CEr
RL = Requerimiento de Lixiviación.
24
CEr = Conductividad eléctrica del agua de riego.
CEe = Conductividad eléctrica del extracto de saturación del suelo.
2.- Para riegos de alta frecuencia
RL= CEr2CEe
Relación Salinidad Producción de los Cultivos
Fórmula de Maas-Hoffman
Estos investigadores han encontrado que entre la salinidad del suelo y la producción
de los cultivos, existe una relación lineal que se puede expresar por la fórmula
siguiente:
P = 100 – b (CEe - a) 100
Donde:
P = Producción del cultivo en %.
CEe= Salinidad del suelo expresada como CE del extracto de saturación y
medida en mmhos/cm.
a y b = Parámetros cuyos valores son constantes para cada cultivo (ver tabla de
riego localizado de Pizarro).
b=− ΔPΔCEe
25
EL SISTEMA AGUA SUELO
3.1 CLASES DE AGUA EN EL SUELO
Los espacios entre las partículas forman una red de cavidades conectadas entre
si, de una variedad infinita de formas y dimensiones. Al suministrar agua en un
suelo seco ya sea por lluvia o por riego, dicha sustancia se distribuye alrededor de
las partículas y se retiene por fuerzas de adhesión y cohesión, y cuando hay
suficiente cantidad de agua en el suelo desplaza el aire de las cavidades y
finalmente llena los poros
El agua en el suelo se clasifica en:
a) Agua higroscopica. Es aquella que esta retenida en el suelo y no se mueve ni
por la influencia de la gravedad ni por fuerzas capilares , esta agua esta
retenida en el suelo a mas de 15 atmósferas
b) Agua capilar. Cuando el agua libre a drenado, los macro poros se llenan de aire
y el agua contenida en los poros pequeños sigue moviéndose por capilaridad o
sea por equilibrio desde las masas gruesas a las mas delgadas , funciona
como solución del suelo, esta retenida en el rango de 1/3 a 15 atmósferas
c) Agua gravitacional. Es la que esta por encima del agua capilar y es susceptible
de moverse en el suelo por la fuerza de gravedad, esta retenida con una
tensión menor de 1/3 de atmósfera
Saturación
Agua de gravedad
Drenaje rápido
Capacidad de campo
Humedad Agua capilar
Aprovechable drenaje lento
Marchitamiento
Permanente Agua Higroscopica
Agua no disponible
Para medir la tensión del agua en el suelo una de las unidades de medida es el
centímetro de columna de agua. El valor mínimo del potencial es de 107 cm. Que
corresponde a la ausencia total de agua. El manejo de estas cifras resulta
26
incomodo por lo que se introdujo una nueva forma de medir el potencial por medio
del “ PF”
PF = log h (h = potencial)
Ejemplo.
Cuando el suelo esta a capacidad de campo (C.C.) esta retenida a 1/3 de
atmósfera = 346 cm = 2.5 pF
1 atmósfera = 10.36 metros de columna de agua
3.2 HUMEDAD DEL SUELO
Cuando los poros del suelo se hallan con agua solo en forma parcial se conoce
con el nombre de humedad del suelo. Las plantas de cultivo generalmente pueden
tomar agua de la zona no saturada. Para tomar y llevar esta agua, las raíces de
las plantas necesitan energía.
3.2.1 Retención de la humedad del suelo
Tres clases de fuerzas principales intervienen en la retensión de la humedad por
la fase sólida del suelo estas son:
- Fuerza de adhesión. Es la atracción de la superficie del sólido por el agua
- Fuerza de cohesión. Es la atracción entre si de las moléculas de agua
- Fuerza osmótica. Es el efecto de los contraiones absorbidos sobre la superficie
del suelo.
El efecto de estas tres fuerzas actuantes es denominado succión de la humedad
del suelo o tensión de humedad del suelo
La combinación entre las fuerzas de cohesión y adhesión producen la absorción
del agua por fuerza capilar.
En un tubo capilar el agua se eleva por encima de la superficie libre del agua hasta
un nivel de equilibrio, donde la succión capilar se iguala a la presión hidrostática
de donde:
h=0.3
dh = altura de columna de agua o lo que es lo mismo ascensión capilar
d = diámetro del tubo en cm
27
3.2.2 Variación del contenido de humedad
La variación del contenido de humedad se da en el espacio y en el tiempo,
existe mayor humedad en las capas mas profundas y menos humedad en las
capas superficiales y a medida que transcurre las horas existe menos
humedad.
La variación del contenido de humedad se ajusta a un modelo exponencial de la
forma:
w=at b
Donde:
a = es el contenido de humedad que tiene el suelo un día después del riego
b = es el exponente de la función y su magnitud varia entre 0 y –1
t = es el numero de días transcurrido desde el ultimo riego
La grafica de la variación del contenido de humedad es la siguiente:
w%
w= atb
nº de días transcurrido desde el riego
Los parámetros de la ecuación anterior pueden ser encontrados por el método
grafico y analítico
28
Método analítico
Datos para el cálculo de la función de descenso de humedad
Contenido
De humedad
(vol %) (w)
Nº días después
del riego
t
Y = Log w X=log t X.Y X2 Y2
32.20
28.80
26.80
25.40
23.84
22.20
21.00
19.00
17.50
16.60
15.60
15.00
1.0
3.0
6.0
9.0
13.0
16.0
18.0
25.0
34.0
38.0
45.0
49.0
1.5079
1.4594
0.0
0.4771
0.0
0.6963
0.0
0.2276
2.2736
2.1298
15.9572 13.6355 17.5424 18.3954 21.3502
La función anterior se puede lineal izar de la siguiente manera:
Log w = log a + b log t
Lo que puede ser escrito de la forma siguiente:
Y = N + b X
Que corresponde a un modelo lineal típico, donde:
Y = Log w
N = Log a
X = Log t
Luego aplicando la técnica de los mínimos cuadrados se tiene
w=36 .36 t−0.203
Método grafico
Los datos de campo se grafican en un papel logarítmico
29
W%
b
b=1.57 .7
=0.195
Nº de días transcurridos ( t )
METODOS PARA DETERMINAR EL CONTENIDO DE HUMEDA
Existen métodos directos e indirectos
Métodos directos
Método del tacto
Método gravimetrito
Métodos indirectos
Tensiómetros
Bloques de yeso o resistencia eléctrica
Sonda de neutrones
Medidor rápido de humedad (speedy) (método químico donde se utiliza carburo de
calcio)
Sistemas electrónicos
Método Gravimetrito
En este método se extrae muestras de suelo de campo mediante una barrena y
después de secado en una estufa a 105ºc por un tiempo de 24 horas se determina el
contenido de humedad aplicando la siguiente formula:
%w= psh−psspss
∗100
Método del Tensiometro
Existen dos tipos de tensiometros: los de manómetro y los de mercurio
Un tensiómetro de manómetro consiste en un tubo en cuyo extremo inferior se coloca
una cápsula porosa y en el superior herméticamente cerrado y un manómetro de
30
vacío, el tensiómetro se llena de agua y se introduce en el terreno, colocando la
cápsula a la profundidad del perfil a medir. La cápsula porosa permite que el agua
salga o entre por ella lo que hace que al cabo de cierto tiempo se establezca el
equilibrio entre el agua del interior de la cápsula y el agua del suelo. Cuando el
manómetro marca cero existe agua libre en el suelo.
Por este método se puede medir hasta una tensión de 0.8 bares.
Ejemplo.
Sistemas Electrónicos
Son los más modernos. Mediante unos censores conectados a unos aparatos de
medida introducidos en el suelo, permiten conocer la humedad existente de una
manera rápida y precisa.
Uno de los más utilizados en la actualidad es el TDR
Curvas de Retención de humedad
La curva de retención de humedad es dibujada en un papel semi logarítmico y también
se llama la curva PF del suelo.
La curva de retención de humedad sirve para realizar la conversión entre el contenido
de humedad y la succión de humedad. El contenido de humedad es la base para los
estudios del balance del agua.
Formas de expresar la humedad del suelo
a) Contenido de humedad en base a suelo seco
wbss= psh−psspss
∗100
b) Contenido de humedad en base a volumen
wbv= psh−pss
Vt∗100= pesow
Vt= γ Volumenw
Vt=VwVt , Ү = 1
wbv = wbss*da
γ= PesoVolumen
31
c) Contenido de humedad expresado en lamina de agua
La=wbss∗da∗prof .100
d) Contenido de humedad en base a suelo húmedo
w= Psh−Pss
Psh∗100
Donde:
peso especifico del agua = 1 = ال
wbss: Contenido de humedad en base a suelo seco
Psh : peso de suelo húmedo
Pss : peso de suelo seco
Vt : volumen total
wbv: contenido de humedad en base a volumen
La : lamina de agua
Prof.: profundidad de muestreo
DISPONIBILIDAD DE LA HUMEDAD DEL SUELO PARA LAS PLANTAS
La cantidad de agua disponible en el suelo a ser utilizado por las plantas esta
comprendido entre el rango de humedad a capacidad de campo y punto de marchites
CAPACIDAD DE CAMPO
Es la máxima capacidad de retención de agua de un suelo sin problemas de drenaje ,
y que se alcanza según la textura del suelo entre 24 y 72 horas después de un riego
pesado, esta agua esta retenida en el suelo a una tensión de 1/3 de atmósfera
1 Atmósfera = 1 kg/cm2 = 14.7 lib/pulg 2 = 10.36 mca = 1 bar = 100 Kpa
METODOS PARA DETERMINAR LA CAPACIDAD DE CAMPO
Tenemos los siguientes:
a) Método de campo o gravimetrito. Consiste en preparar un cuadrado de terreno
de un metro por un metro, bordeado previamente, se humedece el perfil
32
mediante la aplicación de una lámina de agua de 20 a 30 cm. Una vez
colocado la lámina de agua se deja que se filtre y se cubre el lugar humedecido
con un plástico para evitar la evaporación. Debido al movimiento horizontal del
agua se debe mojar previamente la periferia del m2. A partir del momento que
el agua a terminado de infiltrarse empieza la recolección de muestras cada 30
cm hasta 1.5 m a intervalos de 4 a 6 horas en suelos ligeros y de 12 a 16 horas
en suelos pesados y luego se determina el porcentaje de humedad.
Los valores del porcentaje de humedad se utilizan para construir las curvas de
secado en función del tiempo, mediante el uso de un sistema de ejes
coordenados, colocando los tiempos en las abscisas y en las ordenadas el
porcentaje de humedad, cuando la curva tiende a ser horizontal se obtendrá la
capacidad de campo
% w
Cc
T(h)
b) Método de la olla de presión. Es el método más desarrollado, pues permite
hacer la determinación de la capacidad de campo de un gran numero de
muestras en corto tiempo, consiste en aplicar aire a presión a 1/3 de atmósfera
a muestras de suelo previamente saturadas.
El equipo que se utiliza es olla de presión y platos de cerámica, anillos de hule
de 1 cm de alto y 6 cm de diámetro para contener muestras de 25 gr, balanza,
estufa y botes para determinar la humedad.
Las muestras se preparan por triplicado con 25 gr de suelo tamizado y
colocando el suelo en los anillos de retención en el plato poroso que evita la
separación de las partículas, se coloca el suelo en cada anillo y se empareja el
contenido de cada uno de ellos.
33
Se deja las muestras saturadas agregando agua en el plato poroso durante 18
horas y se retira el exceso de agua con una pipeta, se tapa la olla y se aplica
una presión de 1/3 de atmósfera por un periodo de 18 a 24 horas hasta que
deje de escurrir agua, luego se quita la presión de la línea aire comprimido y se
obstruye la salida de los tubos de cada plato para evitar movimientos de agua
hacia la muestra. Las muestras se pasan a botes y se calcula el valor de la
capacidad de campo en porcentaje en relación al peso seco.
c) Método de la Textura
Conocido la textura del suelo se puede determinar de un modo aproximado la
capacidad de campo con la siguiente formula empírica.
Cc = 0.48 Ac + 0.162 L +0.023Ar + 2.62
Cc = Capacidad de campo en %
Ac = Contenido de arcilla expresado en %, en base a suelo seco
L = Contenido de limo, expresado en %, en base a suelo seco
Ar = Contenido de arena expresado en %, en base a suelo seco
d) Método de la Columna de Suelo
Las muestras de suelo se secan al aire, se tamizan por una malla de 2 mm y se
colocan en tubos de plástico transparentes de 30 cm de largo por 3.7 cm de
diámetro interior, con el fin de evitar que la muestra de suelo se salga , se
coloca un papel filtro o una malla de alambre con un tapón perforado en el
extremo inferior del tubo.
Para lograr una compactación similar a la del campo, al llenar el tubo, se tiene
cuidado de picar el suelo con un punzón, al vaciar 250 cm de suelo a través de
un embudo se agrega agua destilada a la columna cuya cantidad varia de
acuerdo a la textura de suelo, 30 a 35 ml de agua para suelo arenoso y de 50 a
60 ml de agua para suelo arcilloso, estos valores se obtienen con la ecuación:
L = w%*Da*Pm
V = A*L
Donde
A = Lamina de agua en cm.
W% = porcentaje de humedad en base a suelo seco
34
Pm = profundidad de muestra
V = volumen de agua a aplicar
A = área de la columna en cm2
Después de agregar el agua se deja reposar 16 horas en suelos arenosos , 24
horas en suelos francos y 30 horas en suelos arcillosos, pero la hora precisa
para sacar el suelo de la columna es cuando de una hora a otra ya no
desciende la humedad del suelo; luego se saca la muestra de la columna con
una varilla de menor diámetro que el tubo y se divide en tres partes, el
porcentaje de humedad de la porción central será igual a la capacidad de
campo.
e) Método de la humedad equivalente
El porcentaje de humedad retenido por un suelo en una muestra de un cm de
espesor contra una fuerza centrifuga de 1000 veces la gravedad, es el
equivalente de humedad
Materiales
- cajitas estándar
- Papel filtro
- Estufa
- Balanza
Procedimiento
- Colocar en el fondo de las latitas estándar un trozo de papel de igual
dimensión, al que se le humedece muy ligeramente, luego se le coloca la tapa
correspondiente y se tara el compuesto.
- Pesar 30 gramos de suelo y colocarlos dentro de las cajitas
- Saturar en agua las muestras de suelo, por 24 horas en un recipiente con agua
que llegue hasta las ¾ partes del nivel de las cajitas estándar
- Al día siguiente se registran las latas y se deja escurrir el exceso de agua por
30 minutos y se procede a colocar al cabezal de la centrifuga , siendo estas
siempre en numero par , a fin de conservar el equilibrio, luego centrifugarlo
durante 30 minutos a 2400 revoluciones por minuto (rpm)
- Secar a la estufa A 105ºC, por 24 horas , luego pesar; el porcentaje de
humedad equivalente será:
35
w%=Wh−WsWs
∗100
Wh = Peso de muestra después de centrifugarlo
Ws = peso de muestra seca a estufa
Cc = 0.865 He +2.62 (para suelos pesados)
Cc = 0.774 He +4.41 (para suelos ligeros)
En términos generales podría decirse que:
Para suelos arenosos He < Cc
Para suelos francos He = Cc
Para suelos arcillosos He > Cc
MARCHITAMIENTO PERMANENTE
Es el rango de humedad donde la planta difícilmente se recupera, el agua esta
retenida en el suelo a 15 atmósferas.
Métodos para su determinación
a) Método de la Planta indicadora
b) Método de la membrana de presión
c) Método de la Humedad equivalente
d) Método del porcentaje de capacidad de campo
e) Método de la Textura
Método de la Planta Indicadora
Procedimiento
a) Sembrar de 2 a 4 semillas en un bote de aluminio debidamente perforado
b) Regar periódicamente hasta que una de las plantas tenga el segundo, par de
hojas
c) Se deja de regar y se tapa el bote, perforando para que salga la planta,
teniendo cuidado de no malograr el tallo
d) El contenido de humedad del suelo cuando la planta se marchita
permanentemente representara el contenido de humedad a punto de marchites
Método de la Humedad equivalente
Pm = 0.5434 He
36
Método de porcentaje de capacidad de campo
Pm = 0.55 Cc
Método de la Textura
Pm = 0.302 Ac + 0.102 L + 0.0147 Ar
Humedad Utilizable
Es el rango de humedad comprendida entre capacidad de campo y punto de
marchites
Humedad fácilmente Utilizable o criterio de Riego
Es la humedad extraída por los vegetales sin ningún esfuerzo, es un porcentaje de
la humedad utilizable, este valor esta comprendido entre 0.5 a 0.66 sin disminución
en el rendimiento del cultivo, este valor puede llegar 0.75 en lugares donde haya
escasez de agua, pero en este valor los rendimientos se ven disminuidos
Humedad inicial del suelo (wi)
Wi = Cc - %(H A)
Wi = Cc –Pmp* % de agua disponible que queda en el suelo + Pmp
Hu = humedad utilizable
3.3 PROFUNDIDAD DE RAICES
Cada cultivo tiene un determinado patrón de distribución de raíces, el mismo que
varia según la edad, las condiciones de humedad, la naturaleza física del suelo.
En forma general se puede decir que los suelos de textura gruza permiten una
mayor profundidad de raíces, frente a los suelos de textura fina. Si la profundidad
de enraizamiento es D lo que se puede dividir en 4 partes.
D
37
40%
30%
20%
10%
PROFUNDIDAD EFECTIVA DEL SISTEMA RADICAL DE ALGUNOS CULTIVOS (en m)
Aguacate ……………………………………………………………. 0.9 – 1.0Alfalfa ……………………………………………………………. 0.9 – 1.2Algodón ……………………………………………………………. 0.8 - 1.2Almendro ……………………………………………………………. 0.9 – 1.2Batata ……………………………………………………………. 0.6 – 0.9Berenjena……………………………………………………………. 0.5 – 0.6Cacahuete ………………………………………………………….. 0.9 – 1.0Café ………………………………………………………….. 0.9 – 1.2Caña de Azúcar…………………………………………………….. 1.0 – 1.1Cebada ………………………………………………………………. 0.6 – 1.0Cebolla……………………………………………………………….. 0.4 – 0.5Ciruelo ……………………………………………………………….. 0.9 – 1.0Clavel ……………………………………………………………….. 0.3 – 0.4Fresa ……………………………………………………………….. 0.3 – 0.5Fréjol ……………………………………………………………….. 0.5 – 0.8Frutales de hoja caduca …………………………………………….. 1.0 – 1.2Girasol ………………………………………………………………… 0.9 – 1.0Guisantes……………………………………………………………… 0.6 – 0.9Lechuga ……………………………………………………………….. 0.3 – 0.4Leguminosas grano …………………………………………………… 0.5 – 1.0Maíz ……………………………………………………………… 0.8 – 1.2 Manzano ……………………………………………………………… 0.9 – 1.0Melocotonero…………………………………………………………... 0.9 – 1.0Melón ……………………………………………………………….. 0.8 – 1.0Nogal ……………………………………………………………….. 1.1 - 1.2Olivo ………………………………………………………………… 0.9 – 1.1 Palmera ………………………………………………………………… 0.8 – 0.9Patata …………………………………………………………………. 0.4 – 0.8Pepino …………………………………………………………………. 0.6 – 0.9Peral …………………………………………………………………. 0.8 – 1.1Pimiento…………………………………………………………………. 0.4 – 0.8Piña …………………………………………………………………. 0.4 – 0.6Plátano …………………………………………………………………. 0.9 – 1.2Praderas ………………………………………………………………… 0.6 -1.0Remolacha Azucarera …………………………………………………. 0.6 – 1.0Soja ……………………………………………………………………. 0.6 – 1.0Sorgo para grano ………………………………………………………. 0.8 – 0.9Tabaco ………………………………………………………………… 0.5 – 0.9Tomate ………………………………………………………………… 0.4 - 1.0Trébol ………………………………………………………………… 0.7 – 0.9Trigo ………………………………………………………………… 0.6 – 1.2Viñedo ………………………………………………………………… 0.8 – 0.9Zanahoria……………………………………………………………… 0.4 – 0.5
Problemas
1) En un terreno se ha introducido un cilindro sin comprimir ni modificar el perfil, la sección transversal del tubo era de 232 cm2 y la longitud de la columna de
38
suelo en el interior del cilindro era de 30.48 cm, el peso seco de la muestra fue de 9.534 kg. Y antes del secado era de 11.44 kg. Determinar la densidad aparente y el contenido de humedad en base a suelo seco.
a) volumen = 232 * 30.48 = 7071.36 cm3
Ws = 9.534 kg = 9534 g
Da=95347031 .36
=1 .348 g /cc
b) w=Wh−Ws
Ws∗100
w=11.44−9 .534
9 .534=20
%
2) Un suelo tiene un 17% de humedad en base a volumen, la porosidad es 42%, ¿ que volumen de agua adicional hay que aplicar a 5 m3 de muestra para saturarlo al 90%
Solución:
a) wv=Vw
VT Vw 1= 0.17 * 5 = 0.85 m3 b) Calculo del volumen de vacíos
. n= VvVT Vv =0.42*5 = 2.1 m3
c) Calculo del volumen de agua para saturar el suelo al 90%
S=Vw
Vv Vw2 =0.9*2.1 = 1.89 m3 El volumen adicional será: Vw2 – Vw1 = 1.89 – 0.85 = 1.04 m3 3) El contenido de humedad de una muestre de suelo en base a peso seco es de
36 %, calcular su contenido de humedad en base a peso húmedoSolucion.
w=Wh−WsWs
∗100 (1)
w=Wh−WsWh
∗100 (2)
Wh – Ws = 0.36WsWh = 0.36 Ws + WsWh = 1.36 Ws (3)
(3) en (2)
w=1.36Ws−Ws1 .36Ws
∗100=Ws (1.36−1 )1 .36Ws
∗100=26 .47%
4) En un fundo de 10 ha se ha muestreado un suelo cada 30 cm hasta los 60 cm y se encuentra que la humedad promedio existente son las que se indican en la
39
figura , se pide calcular el caudal que debe aplicarse si se desea alcanzar la humedad del 23 % en un tiempo de riego de 15 horas.
0.0
w1 = 10% dap = 1.5 0.30 w2 = 12% dap = 1.3 0.60
L1 = (0.23-0.10) *1.5 * 0.3 = 5.85 cm L2 = 0.23 – 0.12) * 1.3 *0.3 = 4.95 cm L = L1 +L2 = 10.8 cm
Q=V
t= A∗L
t=100000∗0 .10815
=1080054000
=0 .2 m3/s
5) Dado una muestra cúbica de suelo de 10 cm de lado y que tiene una masa total de 1.82 kg. de la cual 0.38 kg. es agua, se pide determinar:
a) Contenido de humedad en masa b) Contenido de humedad en volumen 10 c) Lamina de agua ad) Densidad aparente del suelo be) Porosidad cf) Espesor de sólidos g) Espesor del aireDesarrollo:
a) Wh = 1.82 kg
Ws = Wh –Ww = 1.82 -0.38 = 1.44 kg
wbss=Wh−WsWs
∗100=1.82−1 .441 .44
∗100=26 .38%
b)wv=Wh−Ws
Vt∗100=Ww
Vt= 0 .3810∗10∗10
=0.00038 kg/cm3
γ= PV , para el agua el peso especifico es: 1000 kg/m3 = 1
wv=0 .00038 lit /cc 30 .001lit
∗100=38%; 1cm3 = 0.001 lit
c) Da=Ws
Vt=1 .441000
=1440 g1000cc
=1.44 g /cc
40
d) L=w%*Da∗Pm100
=26 .38%*10∗1 .44100
=3 .8cm
e) n=(1−DaDr )∗100=(1−1. 442 .65 )∗100=45 .66
h) Espesor de solidos
Dr=Ws
Vs
2 .65=1.44
Vs Vs = 543 cm3
Vs = A*h1
543 = 100 *h1 h1 = 5.43 cm
g) Espesor del aire
h = h1+h2+h3
h= 3.8+5.43+h3
h3 = 0.77 cm
6) En una prueba de riego se hallo que la función de la lámina infiltrada
acumulada es de la forma.
Ia=0 .46T 00.55(cm /min )
Se pide determinar:
- La función de la velocidad de infiltración
- La velocidad de infiltración básica en mm/h y el tiempo al cual se logra
- El tiempo necesario para infiltrar una lamina de agua de 8 cm
Desarrollo
a) Ia=CTa
C= 0.46 cm/min
a = 0.55
I i=KTn
K= 60aC
41
K= 60*0.55*0.46 = 15.18 cm/h
n = a-1 = 0.55 – 1 = - 0.45
Ii=15 .18T−0 .45
b) Ib=−K (10n )n (cm /h)
Ib=−K (600n )n (cm /min ) T = -600n = -600*-0.45 = 270 min
Ib=15 .18 (270 )−0.45=1 .222cm /hora=12 .22mm /hora
6) Si la expresión de infiltración instantánea es Ii=1 .39T−0 .5
cm/hora;
Determinar:
- Función de infiltración acumulada
- Velocidad de infiltración básica
- Tiempo de infiltración básica en minutos
- Velocidad de infiltración promedio en cm/hora
Solución:
a) Infiltración acumulada
K =1.39; K = 60aC
n = a-1
0.5 = a -1; a = 0.5
1.39 =60aC; C = 0.046
Ia=0 .046T 0 .5
b) Tiempo de infiltración básica
T = -600*n = -600* (-0.5) = 300 min
c) Infiltración básica
Ib=1.39 (300 )−0 .5=0.080 Cm/hora
d) Infiltración media
IM=60aCa
T−0 .5=2 .76T−0 .5
42
7) Si en un canal de tierra diseñado a máxima eficiencia hidráulica de forma
trapezoidal con S = 0.002, n = 0.025, Q = 100 lit/s, Z= 1; se produce
perdidas por infiltración de orden de 0.025 lit/s por metro cuadrado de canal
¿Cuantos metros cúbicos de agua se pierde por kilómetro de canal en 24
horas.
43
EVAPOTRANSPIRACION.-
Es el proceso de cambio de estado del agua de liquida a vapor.
Es un proceso que resulta del efecto combinado de la evaporación del agua de un
suelo húmedo y la transpiración del cultivo.
Para cumplir con este proceso se requiere energía y este lo da la radiación solar. La
evapotranspiración lo podemos clasificar en: evapotranspiración potencial y
evapotranspiración real.
EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL
Es la cantidad de agua evaporada y transpirada por un cultivo de tamaño pequeño,
que cubre toda la superficie en estado activo de crecimiento y que en ningún momento
le falta el suministro de agua.
44
METODOS PARA DETERMINAR LA EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL
Existen métodos directos e indirectos.
Métodos directos
Gravimetrico
Lisímetros
Evapotranspirometro de Thornthwaite
Atmómetros.
METODO GRAVIMETRICO.
Procedimiento. Se toman muestras de suelo con una barrena tipo Veihmeyer en
espesores de suelo de 0.30 m hasta 1.50 m de profundidad y se determina el
contenido de humedad expresado en porcentaje. El muestreo se realiza antes de
cada riego y dos, tres o cuatro días después del riego así como dos o tres
muestreos entre riegos. La evapotranspiración se obtiene por diferencia de
porcentajes para lo cual se aplica la siguiente formula:
Li = Psi*dai*pr
Donde:
Li = lamina consumida durante el lapso considerado, cm
Psi = Variación del porcentaje de humedad respecto al peso del suelo seco, antes
y después del riego por capas
Dai = densidad aparente del suelo
Pr = espesor de la capa de muestreo
La Et total se calcula con la ecuación siguiente:
Ejemplo.
Se instala un cultivo de trigo en un suelo arcilloso, con una densidad de 140 kg/ ha,
ciclo vegetativo 142 días, las características físicas del suelo son las que se
aprecian el siguiente cuadro:
Espesor Da C.C PMP HA(%)
0 – 30 1.296 34.24 17.12 17.12
30 – 60 1.364 34.27 17.13 17.14
45
El agua se aplica en el suelo cuando la humedad a descendido hasta el 20% de
humedad aprovechable en el primer espesor del suelo de 0 a 30 cm.
Solución
C.C
80 % de H.A
100 % de H.A wi =humedad inicial del suelo
20% de H.A
Pmp
Wi = C.C - % H.A = C.C – H. F. A
Wi = 34.24 – 0.8*17.12 = 20.544 %
El muestreo de suelos para el control de humedad durante el ciclo vegetativo se
aprecia en el siguiente cuadro.
Cuadro 01 Control de las Humedades durante el ciclo vegetativo
Clave Fecha Ps
(%)
Consumo
De 0-30
Ps
(%)
Consumo
De 30-60
Evapora-
Cion
Evapora
cion
Acu.
(%) (%) Cm Cm
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)
DR 9 Dic.76 33.30 29.75 1.751
12 Dic.76
14 Dic.76
23 Dic.76
26 Dic.76
3 Ene.77
7 Ene. 77
27.72
27.36
27.27
23.18
23.15
24.89
24.66
28.33
27.33
23.90
22.77
25.49
0.974
0.718
3.039
0.913
2.334
1.248
AR 13Ene.77 21.06 12.23 23.47 6.28 1.583 12.560
DR 15Ene.77 33.53 31.91 0.543
29Ene.77
31Ene.77
24.14
23.00
25.88
24.45
3.364
0.139
46
3Feb. 77
7 Feb. 77
23.29
20.84
25.25
23.80
0.318
1.227
AR 10Feb.77 21.66 11.87 23.29 8.62 0.689 6.280
DR 12Feb.77 33.44 28.88 0.827
20Feb.77
25Feb.77
28Feb.77
27.67
23.58
19.74
26.41
25.64
23.53
2.04
2.007
1.087
AR 4Mar. 77 19.60 13.84 23.60 5.28 1.392 7.357
DR 7Mar. 77 32.86 29.10 1.006
12Mar.77
17Mar.77
27.60
23.83
26.96
22.02
2.763
1.717
AR 21Mar.77 19.97 12.89 21.08 8.02 2.256 7.742
DR 24Mar.77 32.67 32.83 0.968
31Mar.77
4Mar.77
10Abr.77
15Abr.77
22Abr.77
29Abr.77
24.09
19.81
19.60
18.96
16.55
15.63 17.04
21.00
22.22
21.59
20.93
17.85
15.94 16.89
2.612
1.614
1.826
1.953
3.619
4.755 17.348
TOTAL 51.287
NOTAS:
(1) DR = Después del riego
AR = Antes del riego
(2) Fecha de muestreo
(3) Datos obtenidos por serie de pesadas para el espesor de 0 – 30 cm
(4) De la columna (3) Ps DR – Ps AR
(5) Datos obtenidos por serie de pesadas para el espesor de 30 – 60 cm
(6) De la columna (5) Ps DR – Ps AR
(7) Datos observados de evaporación
47
Cuadro 02 Cálculo de los consumos de humedad en todo el ciclo vegetativo
Profundida
d
Da Ps
DR
Ps
AR
Ps
Dif
Lamina
Consumo
Lamina total
Consumida
(cm) (%) (%) (%) (Cm) ( 0 – 60) Cm
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
0 – 30
30 – 60
1.296
1.364
33.30
29.75
21.07
23.47
12.23
6.28
4.75
2.57 7.32
0 – 30
30 – 60
1.296
1.364
33.53
31.91
21.66
23.29
11.87
8.62
4.61
3.53 8.14
0 – 30
30 –60
1.296
1.364
33.44
28.88
19.60
23.60
13.84
5.28
5.38
2.16 7.54
0 – 30
30 – 60
1.296
1.364
32.86
29.10
19.97
21.08
12.89
8.02
5.01
3.28 8.29
0 – 30
30 – 60
1.296
1.364
32.67
32.38
15.63
15.49
17.04
16.89
6.62
6.91 13.53
Lamina Total Consumida: 44.82 cm
NOTAS:
(3) Del cuadro (1)
(4) Del cuadro (1)
(5) (3) menos (4)
(6) Producto de (1) por (2) por (5)
LISIMETROS
Los lisimetros se clasifican en pesadores y no pesadores
Lisímetros pesadores.- Consiste en un recipiente donde se siembra un cultivo denso
al que se le agrega agua diariamente y se toma mediciones diarias del agua de
drenaje y la evapotranspiracion se calcula como:
Etp = LA - LD
E = Evapotranspiración potencial (mm)
LA = Cantidad de agua aplicada (mm)
LD = cantidad de agua de drenaje (mm)
48
Métodos Indirectos
Estos métodos se agrupan en lo siguiente:
A) Métodos basados en dispositivos evaporimetricos
B) Métodos basados en datos climáticos.
a) Para el método evaporimetrico
Se utiliza el tanque tipo A, que esta constituido por fierro galvanizado con
diámetro de 122 cm y 25.4 cm de alto, montado sobre un marco de madera
de tal forma que el aire circule libremente por debajo del tanque.
Se llena con agua hasta una altura de 20 cm y se vuelve a llenar cuando el
agua a descendido a 17.5 cm
El tanque tipo A se instala en un medio abierto, en un sitio donde no haya a
su alrededor cultivos que tengan mas de un metro de altura, en un radio de
50 m, a su alrededor habra suelo desnudo; la lectura del nivel de agua en la
cubeta se hace todos los dias a la misma hora.
La formula a utilizarse es la siguiente:
Etp = C x Ev
Etp = evapotranspiración potencial
Ev = Evaporación medida en el tanque
C = Coeficiente de ajuste, adimensional, que depende de las condiciones
de humedad, viento y ubicación.
b) Métodos basados en datos Climáticos
Se agrupan en:
Métodos de radiación
Métodos basados en la temperatura
Métodos de humedad relativa.
a) Métodos de radiación
Penman
Turc
Jensen y Haise
Grassi - Christiansen
b) Métodos basados en la temperatura
Thornth Waite
Blaney y Criddle
Garcia y Lopez
49
c) Métodos de humedad relativa
Blaney y Morin
Hargreaves
FORMULA DE PENMAN
Penman (1948) formulo una ecuación para calcular la evaporación de una superficie
libre de agua, de manera que para pasar a evapotranspiracion se usa un factor
reductor; posteriormente en 1963 Penman propone una ecuación para calcular
directamente la evapotranspiracion potencial, siendo la siguiente:
Etp=c (WRn+(1−W ) f (u ) (ea−ed ) )
W =
ΔΔ+γ
Rn = Rne – Rns
Rne=Ra (1−α )(0.25+0 .50 nN )Rns=σ Tk4 (0 .34−0 .044√ed )(0.1+0 .9 nN )f (u)=0 .27 (1+U 2100 )Donde:
Etp = Evapotranspiracion potencial en mm/día
W = factor de ponderación relacionando la temperatura y la altitud
Rn = Radiación neta, que corresponde a la radiación neta de onda corta y onda larga
respectivamente
F(u) = función del viento
U2 = Velocidad total del viento en km/día
ea – ed = Es la diferencia entre la presión saturante del vapor a la temperatura media
del aire y la presión real del vapor medio del aire ambas en milibares.
Rne = Radiación neta entrante en mm/día
Rns = Radiación neta saliente
50
Ra = Radiación extraterrestre mm/día
N = Duración máxima media diaria de las horas de fuerte insolación
n = horas reales de insolación
α = 0.25 (coeficiente de reflexión o albedo)
c = factor de corrección.
ea = presión saturante de vapor
ed = presión de vapor
Ejemplo:
Determinar la evapotranspiración potencial de cierto cultivo para el mes de julio
teniendo los siguientes datos:
1. Temperatura media…………………...........................................28.5º
2. Altitud ………………………………………………………………. 95 m
3. Latitud………………………………..…………………………….. 30ºN
4. Longitud …………………………………………………………... 30º
5. Humedad relativa ed/ea........................................................... 55%
6. Insolación (n)………………………………………………..……. 11.5 horas
7. Velocidad del viento a 2m de altura…………….................... 232 Km/día
Solución
1) W= 0.77 (cuadro 11)
2)
Rne=(1−α )(0 .25+0 .50 nN )Raα = 0.25, n=11.5 (dato); n/N = 0.83 N = 13.9 (cuadro 13)
Ra = 16.8 (cuadro 3)
Rne = 8.379 mm/día
3)
Rns=σ Tk4 (0 .34−0 .044√ed )(0.1+0 .9 nN )σTk4 = 16.3 (cuadro 15)
ed = hr*ea
ea = 37.8 (cuadro 7)
ed =0.55*37.8 = 20.79
Rns = 1.9242 mm/día
51
3) Rn = Rne – Rns
6.4548 mm/día
4)
f (u)=0 .27 (1+U 2100 )f(u) =0.8964
5)Etp=c (WRn+(1−W ) f (u )(ea−ed ) )Etp = 8.477c (ir al cuadro 17ª)
6)
Rs=(0 .25+0 .5 nN )RaRs = 11.172
U día = 3.3 m/s , U noche 2.1 m/s
C = 1.01 por interpolación
7) Etp = 8.477*1.01 = 8.56 mm/día
METODO DE HARGREAVES
En este método se analizó dos casos, en base a la radiación y a la temperatura.
a) En base a la radiación
Existen 2 fórmulas
a.1) En base a datos registrados de radiación solar, la ecuación es la siguiente:
Etp = 0.004 x TMF x Rs
Donde:
Etp = Evapotranspiración potencial (mm/mes)
TMF = temperatura media, mensual (°F)
Rs = Radiación solar media mensual (cal/cm2/día)
Ejemplo.
Calcular la Etp para Huancayo y para el mes de Setiembre, mediante la ecuación
anterior
Datos:
T° media = 11.4°C
Rs = 525Cal/cm2/día
Solución:
52
TMF = 9/5 T° media + 32
TMF = 9/5 x 114 + 32 = 52.5°F
Etp = 0.004 x 52.5 x 525
Etp = 110.2 mm/seg = 3.7mm/día
a.2) En base a datos de radiación solar equivalente
Etp = 0.0075 RsM x TMF
RsM = 0.075 RMM x S1/2
Donde:
Etp = Evapotranspiración potencial en mm/seg
RsM = Radiación solar equivalente en mm de evaporación
mensual (mm/mes)
RMM = Radiación extraterrestre equivalente en mm/mes
RMM = Ra x DM
Ra = radiación extraterrestre en mm/día
DM = Número de días del mes
S = Porcentaje de horas de insolación
S = n/N x 100
Ejemplo:
Calcular la Etp para Huancayo y para el mes de Setiembre teniendo los siguientes
datos.
TMF = 52.5°F = 11.39ºc Latitud = 12°02’ n = 6.5 horas/día días del mes
= 30
Solución:
Del cuadro N°5 se obtiene
Ra = 14.7 mm/día
RMM = 14.7 x 30 = 441 mm/día
Del cuadro N°6
N = 12 horas/día y luego:
S = 6.5/12 x 10 = 54%
RSM = 0.075 x 441 x (54)0.5 = 243 mm/mes
Luego:
Etp = 0.075 x 243 x 52.5 = 95.7 mm/mes
Etp = 3.2 mm/día
53
b) En base a la Temperatura
La ecuación es la siguiente:
Etp =MF x TMF x CH x CE
Etp = mm/mes
MF = Factor mensual de latitud
TMF = Temperatura media mensual
CH = Factor de corrección para la humedad relativa
CE = Factor de corrección para la altura o elevación del lugar
CH = 0.166(100 – HR)1/2
Donde:
HR = Humedad relativa media mensual (%)
La formula anterior se emplea para valores de HR mayores de 64% Para:
HR ≤ 64% CH = 1
CE = 1 + 0.04 E/2000
E = altitud o elevación del lugar (m.s.n.m)
Ejemplo:
Calcular la Etp para Huancayo y para el mes de septiembre, utilizando la ecuación
descrita, con los siguientes datos:
Latitud = 12°2’ Altitud = 3313 m.s.n.m.
HR = 63%
TMF = 11.4°C = 52.5°F
Solución:
Del cuadro N°7 se tiene MF = 2.169
HR = 63% CH = 1
CE = 1 + 0.04 x 3313/2000 = 1.066
Luego:
Etp = 2.0169 x 52.5 x 1 x 1.066
Etp = 121.4 mm/mes = 4.05mm/día
EVAPOTRANSPIRACION REAL O ACTUAL
La evapotranspiración real es llamada también uso consuntivo, esta referida a la
cantidad real de vapor trasferida a la atmósfera, que depende no solo de las
54
condiciones meteorológicas existentes sino del ciclo vegetativo del cultivo, se
determina aplicando la siguiente formula:
Etr = Etp x K
Etp = Evapotranspiración real o actual
K = Es un coeficiente que tiene en cuenta el efecto de la relación
agua, suelo planta
K, esta afectado por 3 factores
K = Kc x Ks x Kh
Kc = Es el sub-coeficiente del cultivo
Ks = Sub Coeficiente del suelo
Kh = Sub coeficiente del nivel de humedad
Kc = Depende de las características ana tomo-morfológicas y fisiológicas de los
cultivos y expresa la variación de su capacidad para extraer agua del suelo durante el
ciclo vegetativo. El Kc esta determinado por el volumen foliar de los cultivos.
Ks = Se refiere a restricciones de la profundidad del suelo
En condiciones de suelos profundos, de adecuadas condiciones físicas y de buena
disponibilidad de nutrientes, pude considerarse que ks = 1.00 en caso de existir
limitaciones Ks < 1
Kh = 1 Cuando la variación del contenido de humedad es normal
Entonces = Etr = Etp x Kc
Determinar del Kc
Para elegir los coeficientes de cultivo Kc para cada especie es necesario definir la
época de siembra y el ciclo vegetativo en meses de acuerdo a la variedad, zona, etc y
la frecuencia de lluvia o riego
El Kc tendrá una variación estacional, en función de las fases de desarrollo del cultivo.
a) Fase inicial. Comprende el periodo de germinación y crecimiento inicial, cuando se
aprecia las primeras hojas de la planta o sea comprende desde la siembra hasta
el 10% de cobertura vegetal.
c) Fase de desarrollo del cultivo, comprende desde el final de la primera fase, hasta
una cubierta sombreada efectiva del 70- 80%.
55
d) Fase de maduración, comprende desde el sombreado efectivo hasta el momento
de iniciarse la maduración.
e) Fase final del periodo vegetativo, comprende desde el final de la fase anterior hasta
que se llega a la plena maduración o cosecha.
Procedimiento para su determinación
El Kc del cultivo se puede determinar por medio de tablas o de acuerdo a lo
recomendado por el manual 24 de la FAO
Método de la FAO
Se sigue los siguientes pasos:
1. Se define el cultivo a sembrar
2. Determinar el periodo vegetativo y la duración de cada etapa de
desarrollo del cultivo inicial, desarrollo, maduración y cosecha.
3. Se determina el valor de Kc para la etapa inicial del cultivo, mediante el
gráfico que relaciona frecuencia de riego y la evapotranspiración
potencial.
4. Se determina el valor de Kc para las etapas de maduración y cosecha
en base a los cuadros que relacionan el valor de Kc con los valores de
Humedad relativa y Velocidad del viento.
5. Se construye la curva Kc relacionando los valores de Kc y las etapas de
desarrollo del cultivo.
El ploteo se efectua de la siguiente manera:
56
- El valor de Kc para la etapa inicial , corresponderá para la parte
final de dicha etapa
- El Kc para la etapa de maduración corresponde a toda la
etapa.
- El Kc para la etapa de cosecha, corresponde a la parte final de
dicha etapa.
- Unir mediante líneas rectas los valores de Kc de la parte final
de la etapa inicial con el inicio de la etapa de maduración y la
parte final de la etapa de maduración con la parte final de la
etapa de cosecha.
- Trazar la curva suavizada para el cultivo que se analiza.
6. La curva trazada constituye la curva Kc del cultivo. En base a esta curva
se determinará los valores de dicho factor que corresponde a cualquier
fecha de interés.
NOTA.- Cuando se requiere sembrar varios cultivos se determina el Kc
promedio ponderado para cada etapa de desarrollo del cultivo.
Ejemplo:
Calcular la variación mensual de Kc para el cultivo de papa que forma parte
de una cedula de cultivos de un proyecto de riego ubicado en la zona del
valle del Mantaro, cerca de Huancayo, con los siguientes datos:
- Fecha de siembra: Septiembre
- Periodo vegetativo 5 meses (150 días)
- Duración de las fases de desarrollo de la papa (días)
Período
Cultivo
1 2 3 4
Papa 35 35 50 30
Solución:
En primer lugar se determina la Etp para este ejemplo: se utilizó el método de
Hangreaves.
57
Latitud 1202’, temperatura media mensual = 52.5 °F , humedad relativa
3313msnm.
Luego Etp = 4.05 mm/día.
Asumiendo una frecuencia de riego de 7 días
Etp = 4.05 mm/día, Kc = 0.52, este valor se plotea en un papel cuadriculado
Con el tipo de cultivo y los datos de HR de 63% y velocidad del viento de 2.5 m/s.
Se entra al cuadro N° se encuentra el Kc para las etapas: Media del periodo
(maduración) y fase final (cosecha) obteniéndose a mediados del período
Kc = 1.15
Fase final Kc = 0.75
Luego se construye la curva trazando inicialmente líneas rectas y finalmente se
suaviza la curva.
PROGRAMACION DE RIEGO
NECESIDADES NETAS DE RIEGO O DEMANDA DE AGUA PARA LOS
CULTIVPOS
Las Necesidades de riego se refieren a la cantidad de agua que debe reponerse al
suelo en cada riego, correspondiendo al volumen de agua que dicho suelo puede
almacenar entre el contenido de agua a capacidad de campo y el contenido de agua
seleccionado como punto de partida para el riego, es decir en el riego repondremos la
humedad de déficit, determinada al momento de definir el umbral de riego
La demanda neta de agua de los cultivos se obtiene al hacer el balance entre las
ganancias (precipitación efectiva) y las perdidas de agua (evapotranspiracion real). La
demanda de agua lo podemos representar por la siguiente relación:
Da = Etr – (Pe + d1 + d2 )
Donde:
Etr = Evapotranspiración real o actual
Pe = Precipitación efectiva en mm
d1 = humedad que existe en el perfil del suelo
d2 = Aporte del nivel freático.
58
Por razones prácticas cuando no se tiene información confiable de d1 y d2, estos
parámetros se hacen igual a cero, quedando la ecuación anterior de la siguiente
manera:
Da = Etr – Pe
Entonces la demanda, es el agua que necesita la planta ya sea en forma diaria o
mensual; en zonas donde no existe precipitación la demanda de agua por las plantas
es igual a la evapotranspiracion real.
PRECIPITACIÓN EFECTIVA
De la precipitación pluvial, parte es interceptada por la vegetación, parte se infiltra y
se incorpora a la capa radical, parte escurre sobre la superficie del terreno. La
proporción de agua en la capa radical con relación a la lluvia, depende de las
características del terreno para recibir agua condiciones físicas y grado de humedad,
cobertura, pendiente y de las características de la lluvia: altura intensidad, duración y
frecuencia.
La parte de lluvia que se almacena en el suelo y utiliza la planta se conoce con el
nombre de precipitación efectiva que es igual a la precipitación pluvial multiplicada
por un coeficiente menor que la unidad.
Para determinar la precipitación efectiva existen varios métodos:
1) En función de la precipitación caída durante el mes (P)
Cuando P es superior a 75 mm, la precipitación efectiva (Pe) se puede
calcular mediante la siguiente formula:
Pe = 0.8P -25
Cuando P es inferior a 75 mm, se aplica la formula:
Pe = 0.6P - 10
2) En función de la precipitación mensual (P) y el numero de precipitaciones
habidas durante el mes (n)
Pe = 0.8P – 12.5 n
3) Método de Water Power
Que considera la distribución de la precipitación efectiva de la siguiente forma:
59
Incremento de la
Precipitación (mm)
% de precipitación
efectiva
5 0
30 95
55 90
80 82
105 65
130 45
155 25
Mas de 155 5
Dado que la precipitación es una variable aleatoria conviene analizar la lluvia total,
probabilística mente con el objeto de determinar el valor probable de la precipitación
que cae. Por esto se determina la frecuencia o probabilidad de ocurrencia
existiendo al respecto varias fórmulas: siendo la más utilizada la de Weibull.
Ejemplo.
Calcular la precipitación efectiva para la estación de Huancayo y para el mes de
setiembre, mediante el WPRS, a partir de la precipitación al 75% de probabilidad de
ocurrencia que en este caso es igual a 26.1 mm.
Solución.
En base al cuadro anterior se calcula la precipitación efectiva.
Pe = 5 * 0 + 21.1 *0.95 = 20 mm
60
DOSIS DE RIEGO E INTERVALOS ENTRE RIEGOS
La dosois de riego es la cantidad d agua que se aplica en cada riego por cada
unidad de superficie, se debe diferenciar entre dosis neta o lamina neta de la dosis
real obruta o almina real.
Lamina Neta. La lamina neta de riego corresponde a la humedad de déficit o sea
es la cantidad de agua que debe quedar en la zona de las raíces de las plantas pa
ra llevar el suelo a capacidad de campo después de un riego, y que a su vez,
corresponderá a la cantidad de agua que puede consumir el cultivo entre dos riegos
consecutivos. La lámina neta lo determinamos por la siguiente relación:
61
Ln=% (CC−Pm )100
Pr*da
Ln = Lamina neta en cm o mm
% = Fracción de agotamiento del agua en el suelo, se considera dentro del rango de
0.5 a 0.66, variando para cada especie.
Lamina real o lamina bruta
Se debe considerar los siguientes aspectos:
Si se quiere determinar la lámina real para todo el proyecto, incluyendo toda la
infraestructura necesaria, la lámina real se determina con la siguiente relación.
Lr= LnEr
Lr = lamina real
Ln = lamina neta
Er = eficiencia de riego ( Er = Ec*Ea*Ed)
Ec = eficiencia de conducción
Ea = eficiencia de aplicación
Ed = eficiencia de distribución
Si se quiere encontrar la lámina a aplicar en la parcela, esta será determina con la
siguiente relación:
Lapl= LnEa
Intervalo de riego o frecuencia de riego
Es el tiempo que debe transcurrir entre dos riegos sucesivos, se determina por la
siguiente relación para el diseño:
Ir= LnEtr
Para la operación del Sistema se hace intervenir la precipitación efectiva, si en el
momento del riego hay precipitación
62
Ir= LnEtr−Pe
Ir = intervalo de riego en días
Er = evapotranspiracion real mm/día
Pe = precitación efectiva
Tiempo de riego
Se refiere al tiempo que es necesario para incorporar la lámina real al suelo, si
tenemos las siguientes relaciones:
Q=Vt
t=VQ
= A∗LaplQ
t = tiempo total de riego
A = área de riego en m2
Lapl = lamina aplicar
Q = caudal m3/s
INFLUENCIA DE LA DOTACION DE RIEGO EN LA PRODUCCION
Cuando se limita la disponibilidad de agua, la evapotranspiracion real es menor que la
evapotranspiracion máxima, lo que se traduce en una disminución de la producción.
Para cuantificar el efecto que tiene una aportación deficitaria de agua sobre la
producción se utilizan modelos de simulación o funciones de producción; siendo la
mas importante la que relaciona la reducción relativa de la producción y la reducción
relativa de la evapotranspiracion:
Ym−YaYm
=Ky ETm−ETaETm
1− YaYm
=Ky (1− ETaETm )
63
ETm = Evapotranspiracion máxima
ETa = Evapotrqanspiracion de un cultivo que crece en unas condiciones ñeque el
suministro del agua no cubre totalmente las necesidades hídricas.
Ym = Producion máxima correspondiente a ETm
Ya = Producción obtenida con Eta
Ky = factor de respuesta del cultivo
El factor Ky depende del cultivo y de la fase de su desarrollo
Ejemplo.
En un cultivo de maíz se dan los datos siguientes
Eficiencia de Riego
Entre el punto inicial y final de un sistema de riego, hay varias etapas dentro del
proceso general de riego, en cada una de los cuales ocurren pérdidas de agua que
resulta conveniente evaluar en forma separada. La eficiencia total de riego resulta ser
entonces el producto de las eficiencias parciales correspondientes a cada una de
dichas etapas.
Eficiencia de Almacenamiento
Se define como el volumen de agua almacenada o retenida en la zona de las
raíces (V1) y el volumen de agua total requerida (V2) para restituir la humedad
hasta capacidad de campo.
Eap = (V1)/ (V2) x 100
Este concepto se puede ampliar al almacenamiento de agua a un reservorio,
diciendo que la eficiencia de almacenamiento es la relación que existe entre el
caudal de agua que sale del reservorio y la cantidad que entra al reservorio
Eap = (V1)/ (V2) x 100
V1 = Agua que sale del reservorio
V2 = Agua que entra al reservorio
Eficiencia de Conducción
64
Es la cantidad de agua que llega al final del sistema de conducción y la cantidad
de agua que se capta al inicio del sistema
Ec = Afc/Aic x 100
Métodos para su determinación
Método de las entradas y salidas
Método de estancamiento de agua en un tramo del canal
Método de las entradas y salidas
Q1 - Q2 = ∆Q(Pérdida en tramo o al final del canal)
Donde
Q1 = Caudal a la entrada del canal
Q2 = Caudal al final del tramo del canal
La eficiencia de conducción depende de los siguientes factores:
Caudal de agua en el canal
Pendiente
Rugosidad
Perímetro mojado del canal
Permeabilidad del material
Elevación con respecto al nivel freático
Eficiencia de Aplicación
Es la relación entre el volumen o lámina neta de agua incorporada o almacenada (Ln)
en la capa edáfica que exploran las raíces y luego empleada en el proceso de
evapotranspiración y el volumen o lámina de agua derivada Ld de la toma de
cabecera.
Ea= LnLd
∗100
Ld = Ln + Le + Lp
Ln = Lámina neta
Ld = Lamina derivada
Le = Lámina escurrida al pie de la parcela
65
Le = 5%(liviano arenoso)
Le = 10%(Franco)
Le = 25%(arcilloso)
Lp = Lámina percolada debajo de la capa radical o Precolación profunda
Lp = 35%(Liviano arenoso)
Lp = 15%(Franco)
Lp = 10%(Arcillosos)
Factores que afectan:
Humedad inicial del suelo
Tiempo de riego
Caudal de agua
Dimensiones de la unidad de riego
Retentiibidad del suelo
Pendiente del terreno
Capacidad del regador
Analizando el siguiente esquema tenemos lo siguiente:
L
Ln
Li Lp
Ea= LnLi
∗100
Pp= LpLi
∗100
Donde:
Ea = eficiencia de aplicación
Pp = precolación profunda
Ln = lamina neta
Li = lamina infiltrada
66
Considerando la relación entre el tiempo de infiltración (Ti) y el Tiempo de
escurrimiento (Te), se tiene las siguientes relaciones:
R=TiTe
Ea= 2 R2R+1
∗100
Pp=(R+1 )m−Rm
(R+1 )m+Rm
Eficiencia de distribución ( Ed)
Los investigadores analizan dos conceptos:a) La eficiencia de distribución se refiere a la eficiencia del canal principal (Ecp) y
eficiencia de conducción de las acequias en la parcela (Eb)
Ed = Ecp*Eb
b) La eficiencia de distribución, relaciona la distribución de la lámina infiltrada en el perfil del suelo con la infiltración media de esta lamina, calculada a lo largo del surco o melga.
Ed=(1− (∑V 2)(N−1 ) I2 )
1/2
∗100
Ed = eficiencia de infiltración
V = Desviación absoluta con respecto al promedio
Ī = Infiltración promedio
N = Número de puntos de observación
Método
Muestreo de suelos a lo largo de los puntos de control y determinar l a lámina
infiltrada en cada punto
Determinar la lámina promedio de infiltración
Determinar la desviación en cada punto y sumarlos después de elevarlo al
cuadrado
0 20 40 60 80 100
67
Pr = profundidad de raíces
Infiltración Promedio
Eficiencia de Riego
Er = Eap x Ec x Ed
Er = eficiencia de riego en %
Eap = eficiencia de aplicación en %
Ec = eficiencia de conducción en %
Ed = eficiencia de distribución en %
Ptroblemas
1) De un análisis hidrológico efectuado se obtiene que la precipitación total mensual al
75% de probabilidad es la siguiente:
Meses E F M A M J J A S O N D
Prec.al 75 de Prob. (mm) 9
0
91 74 39 9 2 1 5 30 47 47 69
Se pide calcular la precipitación efectiva mensual utilizando el método de Water Power
Solución:
Mes de Enero.
PE = 5*0+25*0.95+25*0.9+25*0.82+10*0.65 = 73.2 mm
Aplicando el mismo procedimiento para el resto de meses.
PE = 73.2, 73.9, 61.8, 31.9, 3.8, 0.0, 0.0, 0.0, 23.8, 39.0, 57.7
2) Un sistema de irrigación esta constituido por un reservorio, un canal de conducción
y un área de riego de 4000 has. Donde se debe aplicar 80 mm de agua para
restituir la humedad consumida para las plantas y mantener el balance de sales ,
en el reservorio se pierde el 10% de agua almacenada y en la conducción el 30%
68
agua, se sabe que la eficiencia de aplicación es del 60% ¿ cual será el volumen de
agua que debe captarse hacia el reservorio?
3) Un área bajo cultivo ha sido estudiada para determinar sus coeficientes hídricos
encontrándose la siguiente información: Cc = 32 %, PmP = 18% , Da = 1.6 g/cc, Pr
= 100 cm. La eficiencia de aplicación encontrada es del 50 % y se debe regar
cuando la Humedad aprovechable se ha consumido el 75%, determinar:
a) Humedad del suelo al momento del riego
b) Volumen de agua necesaria para aplicar en dicha marea
4) En un área de riego el uso consuntivo es de 6 mm/día en promedio, pero los
funcionarios de la administración de aguas le asignan 20 000 m3/ha /año, el canal
de conducción es revestido donde se estima una perdida no mas del 10%, el
propietario manifiesta que el agua asignada no le alcanza para regar todo el campo
satisfactoriamente, obteniendo reducción de la producción. Se pide comprobar lo
manifestado
5) Un agricultor riega 2.025 ha de trigo la primera semana de julio cuando el
enrizamiento medio es de 1.05 m. Dos días después del riego y provisto de una
sonda , va al terreno y mediante sondeos determina que la profundidad media de
penetración del agua a lo largo del muestreo de 1/5 de longitud totales es de: 8.1
cm, 9.6 cm, 10.8 cm, 12 cm, 10.5 cm, se pide encontrar:
a) El rendimiento de distribución del agua
b) El rendimiento de almacenamiento del agua
69
6) Para un proyecto de riego donde se desea cultivar todo el año, se requiere
encontrar el caudal de agua que demanda el cultivo mensualmente hacer el
balance hídrico y encontrar el modulo de riego critico para el diseño de la
infraestructura del proyecto para una jornada de 18 horas diarias, los datos
obtenidos:
DEMANDA DE AGUA Y BALANCE HIDRICO PROYECTO: SISTEMA DE RIEGO PILCUYO
DESCRIPCION ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC
Kc del cultivo 0,926 0,865 0,747 0,68 0,747 0,802 0,815 0,826 0,815 0,855 0,886 0,933
Area Cultivada (ha) 2440 2440 2135 1980 2065 2145 2145 2295 2385 2440 2440 2440
Evapot. Potencial (mm) 104,1 93 98 93,4 78,3 69,1 70,5 81,1 92,4 106,9 108,4 106,3
Evapot. Real (mm) 96,4 80,45 73,8 63,51 58,49 55,42 57,46 66,99 75,31 91,4 96,04 99,18
Precipitación media (mm) 149,6 134 113,3 37,69 11,48 4,23 3,93 15,32 32,36 32,61 45,5 88,73
Precip. Efectiva (mm) 39,69 42,57 32,41 8,86 0 0 0 0 3 10 9 40
Defic.Precip. Mens (mm) 56,71 37,87 41,39 54,65 58,49 55,42 57,46 66,99 72,31 81,4 87,04 59,18
Requer. Neto (lit/seg/ha)
(Horas de riego:24) 0,212 0,157 0,155 0,211 0,218 0,214 0,215 0,25 0,279 0,304 0,336 0,221
Requer. Capt.(lit/seg/ha)
(Efic. de riego 40%) 0,53 0,393 0,388 0,528 0,545 0,535 0,538 0,625 0,698 0,76 0,84 0,553
Requer. Capt.(lit/seg/ha)
(horas de riego : 18) 0,707 0,524 0,517 0,704 0,727 0,713 0,717 0,833 0,931 1,013 1,12 0,737
Requer. Capt.(lit/seg/ha)
(Horas de riego: 16) 0,795 0,59 0,582 0,792 0,818 0,803 0,807 0,938 1,047 1,14 1,26 0,83
Requer. Capt.(lit/seg/ha)
(Horas de riego: 14) 0,909 0,674 0,665 0,905 0,934 0,917 0,922 1,071 1,197 1,303 1,44 0,948
Requer. Total (m3/seg)
(Horas de riego : 18) 1,725 1,279 1,104 1,394 1,501 1,529 1,538 1,912 2,22 2,472 2,733 1,798
Requer. Total (m3/seg)
(horas de riego : 16) 1,94 1,44 1,243 1,568 1,689 1,722 1,731 2,153 2,497 2,782 3,074 2,025
Requer. Total (m3/seg)
Horas de riego: 14) 2,218 1,645 1,42 1,792 1,929 1,967 1,978 2,458 2,855 3,179 3,514 2,313
Dispon. Rio Ilave (m3/seg)
(75% de Persistencia) 21,75 70,63 55,78 24,14 10,62 5,67 6,81 5,82 4,98 4,55 4,08 10,78
70
Ing. Lorenzo Cieza CoronelDocente del curso
71