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Cálculo del Área Bajo Riego Óptimo ABRO

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Título

Cálculo del área bajo riego óptimo

Serie

Instrumentos Técnicos

No. 11

Documento de trabajo

Autor

Componente de Asistencia Técnica del Programa Nacional de Riego.

Elaboración

Hernán Montaño, Carlos Montaño y la colaboración del equipo CAT PRONAR. La concepción de la planilla electrónica se basa en las contribuciones de René GomezGarcía, Hugo Díaz y Carlos Gandarillas.

Edición

Documentación CAT-PRONAR

Impresión

13 de febrero 2002, Cochabamba, Bolivia.

El contenido de este documento puede ser reproducido total o parcialmente, citando la fuente. La elaboración de este documento contó con el apoyo de la Cooperación técnica alemana (GTZ) Archivo: Serie Instrumentos_ABRO

CONTENIDO Pag.

INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................................................ 1 1.

CONCEPTOS BÁSICOS Y DEFINICIONES ..................................................................................................... 2 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 1.8.

2.

RIEGO ................................................................................................................................................................. 2 SISTEMA DE RIEGO ............................................................................................................................................ 2 PROYECTO DE RIEGO ........................................................................................................................................ 2 AREA REGABLE .................................................................................................................................................. 2 AREA REGADA .................................................................................................................................................... 3 AREA BAJO RIEGO ÓPTIMO (ABRO)................................................................................................................ 3 AREA INCREMENTAL.......................................................................................................................................... 3 BALANCE HÍDRICO DE LOS CULTIVOS............................................................................................................... 3

DETERMINACIÓN DE LA DEMANDA DE AGUA........................................................................................... 4 2.1. LA EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL CULTIVO DE REFERENCIA (ETO)................................................................ 4 2.1.1. Calculo de la ETo por el método Penman Monteith .................................................................................. 6 2.2. CÉDULA DE CULTIVOS ....................................................................................................................................... 9 2.3. PRECIPITACIÓN Y PRECIPITACIÓN EFECTIVA (PE)........................................................................................ 10 2.4. COEFICIENTE DE LOS CULTIVOS (KC) Y EVAPOTRANSPIRACIÓN REAL (ETR O ETC).............................. 11 2.5. NECESIDADES DE RIEGO DE LOS CULTIVOS Y EFICIENCIAS DE RIEGO........................................................ 19 2.5.1. Necesidades netas de riego (Nn) ............................................................................................................... 19 2.5.2. Necesidades de riego brutas (Nb) ............................................................................................................. 20 2.5.3. Eficiencia total del sistema de riego (Ef. total) ........................................................................................ 20 2.6. DOTACIÓN DE AGUA ESTACIONAL O MENSUAL.............................................................................................. 21 2.7. PROGRAMACIÓN DEL RIEGO ........................................................................................................................... 22

3.

OFERTA DE AGUA............................................................................................................................................... 23 3.1 FUENTES DE AGUA ................................................................................................................................................. 23 3.2 DISPONIBILIDAD DE AGUA ...................................................................................................................................... 24 3.2.1 Oferta de agua de la cuenca........................................................................................................................... 24 3.2.2 Eficiencia de captación y conducción............................................................................................................ 24 3.2.3 Caudal ecológico............................................................................................................................................. 24 3.2.4 Derechos de terceros y otros usos ................................................................................................................. 25 3.3 OFERTA TOTAL DE AGUA........................................................................................................................................ 25

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................................................ 25

Anexo 1 Planilla de cálculo de Evapotranspiración de Referencia ETo Método Penman Monteith Anexo 2 Planilla de Balance Hídrico y cálculo del área incremental

Cálculo del área bajo riego óptimo, Cat Pronar, 2002

INTRODUCCIÓN

El cálculo del Area Bajo Riego Optimo (ABRO) es un criterio técnico de elegibilidad para proyectos de riego, definido por el Ministerio de Agricultura, Ganadería y Desarrollo Rural, para fines de planificación de riego y uso eficiente de los recursos en el sector público. Fue aprobado mediante Resolución Ministerial No. 095/02.

El ABRO es una superficie de riego donde los cultivos no expresan ningún déficit hídrico, es decir, que la oferta de agua en el área considerada, se encuentra en equilibrio con la demanda hídrica de los cultivos implantados.

En proyectos de mejoramiento de sistemas de riego existentes, es necesario conocer el ABRO en las condiciones actuales de gestión de riego del sistema, de tal manera que permita hacer una proyección para las condiciones de mejoramiento una vez ejecutada el proyecto de riego.

El valor del área incremental, expresa el efecto directo de las acciones del proyecto sobre la situación productiva del sistema de riego.

Por consiguiente, el ABRO es un indicador que depende de varios factores relacionados con las condiciones climáticas, las características de los diferentes cultivos y de disponibilidad de agua para el sistema de riego y proyecto.

En este documento se presentan los conceptos y definiciones para el cálculo del área bajo riego óptimo en sistemas de riego, como fundamento teórico para la determinación de la demanda y oferta de agua en proyectos de riego. Así mismo, se hace una descripción de la hoja de cálculo del ABRO como herramientas para facilitar el trabajo de los profesionales involucrados en la formulación de proyectos de riego.

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1.

CONCEPTOS BÁSICOS Y DEFINICIONES

1.1.

Riego

El riego, se define como la aplicación artificial del agua al suelo, con el fin de suministrar a las especies vegetales la humedad necesaria para su desarrollo. En el sentido más amplio, el riego puede definirse como la aplicación de agua al terreno con los siguientes objetivos: • • • • •

Proporcionar la humedad necesaria para que los cultivos puedan desarrollarse Refrigerar el suelo y la atmósfera para de esta forma mejorar las condiciones ambientales para el desarrollo vegetal. Disolver sales contenidas en el suelo. Reducir la probabilidad de formación de drenajes naturales. Dar tempero a la tierra. (Israelsen y H.)

1.2.

Sistema de riego

Se define como un conjunto complejo de elementos físicos, biológicos, socioeconómicos y culturales inter-relacionados, ubicados en un espacio territorial determinado y dispuestos en torno al aprovechamiento de una fuente de agua mediante diversas obras istradas, bajo la gestión de una organización de s, con la finalidad de usar, manejar y conservar el agua aplicada en un proceso productivo de agricultura bajo riego y drenaje. (Gandarillas H.) 1.3.

Proyecto de riego

Es una propuesta de inversión para lograr el cambio de una situación dada, hacia una nueva situación proyectada, que se realiza en torno al aprovechamiento del agua en la agricultura para obtener resultados que anulen las causas de determinados problemas ligados al uso de los recursos hídricos con fines productivos y alimentarios a través del aumento esperado de la producción agropecuaria dentro de una ámbito territorial determinado. (Gandarillas H.). 1.4.

Area regable

Número de hectáreas con vocación agrícola, destinadas a la agricultura dentro del área de influencia del sistema de riego y que eventualmente pueden recibir agua. Esta es una medida física de carácter permanente

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1.5.

Area regada

Número de hectáreas que reciben riego por lo menos una vez en un ciclo agrícola, dentro del área de influencia del sistema de riego, es una medida variable año tras año en función de la disponibilidad de agua en el sistema de riego y de la estrategia productiva y de riego de los s. 1.6.

Area bajo riego óptimo (ABRO)

Número de hectáreas que pueden ser regadas óptimamente con la disponibilidad y demanda de agua calculada en el sistema de riego. Es una medida teórica basada en las cédulas y calendarios de cultivo que se utilizan para el cálculo de las hectáreas incrementales dentro de los proyectos de riego. 1.7.

Area Incremental

Es la diferencia entre el área bajo riego óptimo en la situación con proyecto, menos el área bajo riego óptimo en la situación sin proyecto. Esta área, es el resultado del incremento de agua de riego, debido al mejoramiento de las eficiencias del sistema. Se dice cultivo óptimamente regado cuando la planta no sufre estrés hídrico y recibe riegos oportunos. Para identificar y analizar la viabilidad de los proyectos de riego, es importante conocer las necesidades de agua de riego con respecto a la producción agrícola. En este sentido, para proyectos de riego, el área incremental forma parte de las condiciones de elegibilidad para su financiamiento y tipificación. Por tanto, el valor del área incremental expresa el efecto directo del incremento de agua sobre la situación productiva de sistemas de riego nuevos, mejorados y/o ampliados. 1.8.

Balance hídrico de los cultivos

Es la relación entre la oferta y la demanda de agua que permite conocer la cantidad de agua que cubre las necesidades de los cultivos, según las diferentes fases de crecimiento de las plantas y calendarios agrícolas establecidos para cada proyecto de riego. El agua requerida por los cultivos es variable en los diferentes meses, como también las precipitaciones a lo largo de todo el año; de allí que el balance hídrico resulte también variable, originando déficit que determinan la necesidad de recurrir al riego.

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2.

DETERMINACIÓN DE LA DEMANDA DE AGUA

En la formulación de proyectos de riego la determinación de la demanda de agua, es uno de los factores de mayor importancia que está relacionado con las necesidades de riego de los cultivos bajo ciertas condiciones de precipitación y tipo de suelo. Para calcular las necesidades de riego de los cultivos, es necesario determinar la evapotranspiración de referencia para cada mes (ETo), utilizando los valores de los coeficientes de los cultivos (kc) para las diferentes etapas de desarrollo vegetativo, se calcula la evapotranspiración real o actual del cultivo (ETc) y se relacionan éstos valores con la lluvia para obtener los requerimientos netos de riego del cultivo. En Bolivia la mayor parte de la agricultura se realiza en condiciones de déficit hídrico, por lo que el uso del recurso agua para riego de los cultivos, se constituye en un aspecto fundamental para garantizar la producción. A pesar de la baja disponibilidad de recursos hídricos, se han efectuado pocos estudios orientados a mejorar el aprovechamiento del agua para riego.

2.1.

La evapotranspiración del cultivo de referencia (ETo)

El concepto de evapotranspiración (ET) se refiere a la suma del agua evaporada de la superficie del suelo y transpirada por la planta hacia la atmósfera. Según Perrier (1984), la evapotranspiración “es la pérdida total de agua de una cubierta vegetal bajo forma de vapor a través de la evaporación y transpiración durante un intervalo de tiempo dado”. La evapotranspiración potencial ( ETo) se define como “la pérdida de agua de un cultivo extenso y uniforme de gramíneas, de 8 a 15 cm de altura, en crecimiento activo, que sombrea totalmente el suelo y no está escaso de agua”, definición que coincide con la de Pruitt et al (1986). Dado que la ET es un fenómeno que tiene como base el paso de agua del estado líquido al de vapor, este proceso es influenciado por los siguientes tres factores: • • •

Disponibilidad de energía (son necesarios 2.46*106 julios/m2 para evaporar un kg de agua) Abastecimiento continuo de agua a la superficie evaporante o transpirante. Remoción del vapor acuoso de la proximidad de la superficie evaporada o transpirada

Además de estos factores la ET es un fenómeno dependiente en buena parte de las condiciones atmosféricas reinantes, del suelo y de la vegetación. Por consiguiente el valor potencial de la ET, es función de muchos factores, como se presenta en la siguiente expresión: ET = f (C , S ,V , F , G, Q)

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Donde: C = factores climatológicos (radiación, temperatura, humedad, velocidad del viento, etc.) S = factores edáficos (conductividad hidráulica, profundidad del suelo, calor superficial, textura, estructura, etc.) V = factores de la planta o biológicos (grado de cobertura del terreno, área foliar, altura del cultivo, estructura de los tejidos, profundidad y densidad del sistema radicular, etc.) F = factores fitotécnicos y culturales (laboreo del suelo, rotación de cultivos, densidad, etc.) G = factores geográficos (extensión del área, ubicación, variación del clima, etc.) Q = agua disponible en la interfase con la atmósfera, cuyo origen es la lluvia, el riego y/o aporte hídrico de la capa freática. Cuando la interfase con la atmósfera no está saturada, la ET de un sistema dado es una función exclusivamente de los factores climáticos, perdiéndose el agua por el proceso de evapotranspiración después de haber alcanzado la misma interfase, superando la resistencia del flujo del agua en el suelo y en la planta. Los métodos y procedimientos con que se cuenta para conocer la ETo se basan en mediciones directas mediante evapotranspirómetros y lisímetros, en el balance hídrico en el terreno; o en las mediciones indirectas que se apoyan en principios físicos, tales como el de la transferencia del vapor acuoso o del balance de energía. Al lado de estos, existen procedimientos que utilizan fórmulas empíricas basadas en datos climáticos fácilmente disponibles (métodos de Blaney-Criddle, Thornthwaite, Hargreaves, Christiansen, Radiación, Evaporímetro de Cubeta, Penman-Monteith, etc). Entre las fórmulas empíricas, más utilizadas y de amplia aplicabilidad parecen ser los métodos basados en el balance de energía y transferencia turbulenta. Sin embargo, la elección de un método cualquiera dependerá esencialmente del tipo de datos climáticos disponibles. A continuación se describen las variables climáticas necesarias para la aplicación de diferentes métodos más utilizados en la determinación de la ETo: Blaney-Criddle, Hargreaves y Penman-Monteith, por su adaptación a distintas zonas geográficas y condiciones climáticas. Cuadro 1. Variables climáticas necesarias para la determinación de la ETo Nº VARIABLES 1 Temperatura media (mes) ºC 2 Temperatura media máxima 3 Temperatura media mínima 4 Humedad del aire (%) 5 Insolación (%) u (hr) 6 Velocidad de viento (m/s) X = datos medidos; E = datos estimados

BLANEY CRIDDLE X X X E E E

HARGREAVES

PENMAN-MONTEITH

X X X ----

X X X X X X

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Los profesionales que trabajan en la formulación de proyectos de riego, no cuentan con recomendaciones uniformizadas sobre metodologías de cálculo de las diferentes variables para la determinación de las necesidades de riego de los cultivos, que sean adecuadas a las condiciones de clima y suelo de nuestro país. Actualmente, se utilizan diversos valores de la evapotranspiración para las mismas zonas, para su determinación se aplican diferentes fórmulas (Penman, Penman Monteith, Blaney Cridle, Hargreaves, Thornthwaite y otros) cada una con sus propias particularidades, lo cual hace difícil el dimensionamiento de los sistemas de riego y puede resultar en errores significativos en la determinación de la demanda de agua para riego, al utilizar valores de la ETo que no se adecuan a las características de la zona. El Programa Nacional de Riego, debido a la variabilidad de resultados que se presentan por el uso de diversos métodos de cálculo de evapotranspiración (ETo) para diferentes zonas, ha promovido estudios de investigación orientados a cubrir esta necesidad y contar con un método estandarizado de cálculo de la ETo, bajo condiciones locales de poca disponibilidad de datos meteorológicos y que haya sido evaluado en su comportamiento en relación a las condiciones extremas de la zona. Este procedimiento de cálculo está ajustado para condiciones de altiplano y probado en las zonas de valle y chaco. Sin embargo, resultados de investigaciones en ejecución para la zona de valles y chaco permitirán introducir ajustes para mejorar el cálculo de evapotranspiración de referencia. 2.1.1. Calculo de la ETo por el método Penman Monteith

En zonas donde se disponen de datos meteorológicos: temperaturas promedio máximas y mínimas mensuales, la humedad relativa atmosférica, la velocidad del viento y la radiación solar o las horas de insolación; es recomendable utilizar la fórmula propuesta por Penman Monteith para el cálculo de la evapotranspiración del cultivo de referencia, por ser ésta metodología la que mejor estima los efectos del clima sobre el desarrollo de los cultivos. El cálculo se realiza aplicando la siguiente expresión:

ETo =

900 U 2 ( e s − ea ) T + 273 ∆ + γ (1 + 0 .34 U 2 )

0 .408 ∆ ( R n ) + γ

Donde: ETo Rn Ra G

= Evapotranspiración de referencia (mm/dia) = Radiación neta en la superficie del cultivo (MJ/m2/dia) = Radiación extraterrestre (mm/dia) = Densidad del flujo del calor del suelo (MJ/m2/dia)

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T U2 es ea es – ea ∆ γ

=Temperatura media del aire a 2 m. de altura (ºC) = Velocidad del viento a 2 m. de altura (m/s) = Presión de vapor de saturación (kPa) = Presión real de vapor (kPa) = Déficit de presión de vapor (kPa) = Pendiente de la curva de presión de vapor (kPa/ºC) = Constante psicrométrica (kPa/ºC)

En zonas en las que no se cuenta con datos agroclimáticos completos, es posible aplicar la formula de Penman Monteith, a través de estimaciones de las variables faltantes, como velocidad del viento, humedad relativa y la radiación solar. Para la estimación de los datos faltantes en los diferentes casos, se han hecho las siguientes consideraciones: a).

Cuando no se cuenta con información sobre velocidad del viento.

De acuerdo a los resultados obtenidos en estudios previos, así como las realizadas por el PRONAR, para todas las localidades se ha podido apreciar que realizando variaciones de la velocidad del viento a 2 m de altura desde 0.5 m/s hasta 4 m/s, que son los datos extremos utilizados, los resultados de Evapotranspiración de Referencia presentan una variación de + 1%. Estos resultados permiten afirmar que en caso de no contar con el dato de velocidad del viento es conveniente utilizar el valor ampliamente recomendado por diversos autores de 2m/s. b).

Cuando no se cuenta con información sobre Humedad Relativa

La Humedad Relativa o el Punto de Rocío son valores no siempre fáciles de hallar, pues la mayor parte de las estaciones son termopluviométricas y no poseen instrumentos para determinar estos parámetros. Para ello se propone la utilización de la fórmula de la presión de vapor para hallar la presión de saturación (es): es = e° (T) = 0.611 exp [17.27 * T /(T + 237)] Donde T seria la temperatura media ambiente del mes o periodo considerado, valor que es de fácil por medio de la media de la Temperatura Máxima y la Temperatura Mínima. Para hallar la presión real de vapor, en cambio, se aconseja utilizar la Ecuación anterior pero aplicando la Temperatura mínima (Tmin) en lugar de la Temperatura Ambiente: es = e° (Tmin) = 0.611 exp [17.27 * Tmin /(Tmin + 237)] en las áreas correspondientes al Altiplano Norte, mientras que en las áreas

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correspondientes al Altiplano Central y Sur (aproximadamente desde la Latitud Sur 17° y hacia el sur) se aconseja aplicar la Temperatura Mínima menos 3 grados centígrados: ea = e° (Tmin-3) = 0.611 exp [17.27 * (Tmin-3) /((Tmin-3) + 237)] De esta manera si se cuenta con las temperaturas máximas y mínimas se puede calcular fácilmente el Déficit de Presión de Vapor (es-ea). c).

Cuando no se cuenta con datos de Radiación Solar

La Radiación Neta Solar (Rn) se obtiene de restar Radiación Global (Rg) menos el Balance de Onda Larga (ROL): Rn = Rg – ROL La Radiación Global es un parámetro que depende de la nubosidad o que en algunos casos es medida directamente. Cuando se cuenta con los datos de nubosidad se puede hallar la radiación global con la siguiente fórmula: Rg = (1-α) ( a + b* n/N) * Ra Donde: α = albedo, por definición 0.23 a = constante de correlación igual a 0.28 b = constante de correlación igual a 0.52 n = horas sol reales (se obtiene de los registros meterorológicos) N = horas sol máximas de acuerdo a la latitud y el mes (se obtiene de Tablas) Ra = Radiación Extraterrestre de acuerdo a la latitud y el mes (se obtiene de Tablas). En caso de no existir los datos de nubosidad u horas sol reales, se puede hallar la Rg por medio de la aplicación del concepto establecido por Hargreaves por el que se establece que la diferencia entre la temperatura máxima y mínima se relaciona directamente con el grado de nubosidad en cualquier zona. Las condiciones en un día soleado resultan en altas temperaturas durante el día y bajas temperaturas durante la noche, mientras que un día nublado la temperatura máxima será mas baja y la temperatura mínima será mas alta. Entonces la diferencia entre la temperaturas máximas y mínimas pueden ser usadas como indicadores de la Radiación Global que llega y es retenida por la superficie. La fórmula de Radiación postulada por Hargreaves ha sido calibrada y validada en varias localidades y es la siguiente: Rg = 0.16 √ (Tmax –Tmin)

* Ra

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Esta aproximación ha sido calibrada en las localidades donde se trabajó con lisimetría y se ha podido apreciar que los resultados difieren en menos del 5 % con aquellos hallados utilizando la Ecuación para calcular el Balance de Onda Larga (ROL). De esta manera si no se cuenta con los datos de Radiación Global medida en forma directa o de horas sol reales (n) solo con los datos de temperatura máxima y mínima y radiación extraterrestre, se puede lograr una muy buena aproximación del valor de Rg. Por otra parte la ROL se halla de la siguiente ecuación: ROL = σ * ((Tmax K4 + Tmin K4)/2) * (0.34-0.14√ea) * (1.35 Rg/Rso – 0.35) Donde: ROL Tmax K Tmin K ea Rg Rso

= Balance de Onda Larga = Temperatura máxima en grados Kelvin = Temperatura mínima en grados Kelvin = Presión real de vapor calculada con ecuación 10 = Radiación global calculada con Ecuación 12 ó 13 = Radiación recibida en un día completamente despejado ≈ 0.75 Ra

De esta manera, sólo contando con datos de Temperaturas máximas y mínimas de una zona se puede calcular rápidamente la Radiación Neta para utilizarla en la fórmula de Penman-Monteith. También se puede afirmar que todo el cálculo de la fórmula de Evapotranspiración de Referencia puede ser llevado adelante en forma bastante precisa con sólo contar con los valores de termometría de cualquier zona. Adicionalmente, con el objetivo de facilitar el procedimiento de cálculo de la ETo, se han desarrollado planillas de cálculo que pueden ser utilizadas bajo diferentes condiciones de accesibilidad de datos, las mismas se presentan en el anexo 1. 2.2.

Cédula de cultivos

Las zonas agrícolas sean estas en los valles, altiplano o llanos, tienen una composición heterogénea en cuanto al área que ocupa cada cultivo en el área de riego, durante los diferentes periodos del año agrícola, tanto desde el punto de vista del medio natural (relieve, altitud, clima), como de las estructuras y sistemas de producción (dimensiones de explotación, tecnología que emplean, proximidad de los centros de consumo, condiciones socio-económicas y culturales según las zonas agroecológicas). Un conocimiento real y preciso de la cédula de cultivos constituirá un elemento central para la determinación del requerimiento de agua de los cultivos propuestos en un determinado proyecto. En efecto, una identificación precisa de las distintas variedades, épocas de siembra y cosecha, superficies de cultivo y etapas de crecimiento de los cultivos, facilitará por una parte la determinación de las necesidades de agua y por otra

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la estimación de parámetros climáticos y edafológicos requeridos para los cálculos de demanda. Las etapas de crecimiento de los cultivos comprenden: fase inicial, etapa de desarrollo, periodo medio (floración) y periodo final o cosecha. La duración de las etapas del cultivo dependerá fundamentalmente de la variedad del cultivo y de las condiciones en que se desarrolla el crecimiento, especialmente la temperatura. La descripción de la cédula de cultivos deberá incluir necesariamente tanto las características de los cultivos a secano como de los cultivos bajo riego. Por otro lado, la definición de las épocas de siembra y la cuantificación de las superficies de cultivo bajo riego (en ha o %), permitirá cuantificar la demanda de agua tanto para la época de siembras de invierno (estiaje) como para la época de siembras de verano. De modo que, la demanda total real de agua (mensual o anual), dependerá de la exactitud y confiabilidad de la información obtenida referente a las fechas de siembra y cosecha de cada uno de los cultivos y de sus áreas respectivas bajo riego. 2.3.

Precipitación y precipitación efectiva (Pe)

La precipitación es una de las manifestaciones del ciclo hidrológico, que origina la escorrentía tanto superficial como subterránea. Normalmente tiene una marcada distribución espacial y temporal. Hay lugares donde llueve mucho y otros donde casi no llueve, aún dentro de una misma cuenca en lugares relativamente cercanos; también hay variaciones entre las épocas del año, de un año a otro y es más notoria entre las zonas áridas y semiáridas. Por tanto se presentan variaciones importantes en la cantidad de precipitación. Las precipitaciones contribuyen en mayor o menor medida a satisfacer las necesidades de agua de los cultivos. En efecto, durante la estación lluviosa, una gran parte de las necesidades de agua de los cultivos está cubierta por las precipitaciones, por el contrario durante la estación seca, la mayor parte del agua proviene del riego. Del total de agua de lluvia que cae sobre la superficie de un terreno, una parte se infiltra y se incorpora a la zona radicular, otra parte percola en profundidad fuera del alcance de las raíces, otra parte se pierde por escorrentía superficial y otra parte queda interceptada por la vegetación, desde donde se evapora posteriormente. La fracción de lluvia que se incorpora a la zona de las raíces de las plantas es la que efectivamente se aprovecha por el cultivo, denominada precipitación efectiva. La Precipitación efectiva (Pe), se define como la proporción de agua retenida en la capa radicular con relación a la cantidad de lluvia caída. Su magnitud depende, por un lado, de las características del terreno ( condiciones físicas, grado de humedad, pendiente, cobertura de cultivo, etc) y por otra de las características de precipitación (altura de caída de agua, intensidad, duración y frecuencia). En las regiones de lluvias fuertes e intensas puede ocurrir que solamente entre y quede almacenada en la rizósfera una parte de ellas y por consiguiente, la eficacia de la lluvia será baja. En el caso de lluvias frecuentes y ligeras puede ser muy importante la 10


interceptación por las hojas de las plantas; las plantas húmedas tienden a transpirar menos, lo cual queda sin embargo más que contrarrestado por el aumento de la evaporación de la lluvia interceptada por esas hojas. En la práctica, en condiciones de cubierta sombreada completa, se puede suponer razonablemente que las lluvias ligeras interceptadas tienen una eficacia cercana al 100%. Cuando un gran porcentaje del suelo no quede cubierto por los cultivos y su superficie haya estado seca durante cierto tiempo antes de la lluvia, podrá ser considerable la evaporación de la superficie húmeda del suelo. Unas lluvias de 6 a 8 mm al día pueden perderse prácticamente casi en su totalidad debido a la evaporación. Incluso, lluvias de 25 a 30 mm durante las fases inicial y temprana de desarrollo del cultivo con un porcentaje reducido de cubierta sombreada pueden traer consigo una ganancia neta que sea tan solo de un 60% de las lluvias recibidas. Se emplean diferentes criterios en diversos países para estimar la lluvia efectiva de la total. En la India, según uno de esos métodos se considera que solamente son efectivas el 60% de las lluvias estacionales medias; en otro, se equipara la lluvia efectiva a la lluvia media pero no se toman en consideración las lluvias diarias inferiores a 5 mm y las superiores a 75 mm en un día y a 125 mm en diez; tampoco se consideran efectivas las lluvias caídas después de 5 días del último riego. En Birmania, se consideran que no son efectivas las lluvias diarias inferiores a 12 mm y que son efectivas en un 80% las superiores a 12 mm. En Tailandia, se consideran como efectivas el 80% de las lluvias de noviembre y el 90% de diciembre a marzo. En el Japón, en el caso del arroz no inundado, se considera que las lluvias tienen una efectividad del 80% pero las lluvias diarias inferiores a 1,85 mm y superiores a 30 mm no se toman en consideración. El Programa Nacional de Riego, en función a las características agroecológicas de las regiones de altiplano, valles y chaco; considera que no son efectivas las precipitaciones menores a 12, 15 y 20 mm respectivamente. Las lluvias mensuales, resultantes de la diferencia, son efectivas al 70, 75 y 80%. Siendo adoptadas las siguientes expresiones para el cálculo de la precipitación efectiva: • • •

Altiplano : Valles : Chaco :

Donde: pp

2.4.

=

(pp mm/mes –12) * 0.70 (pp mm/mes –15) * 0.75 (pp mm/mes –20) * 0.80 precipitación media mensual en mm.

Coeficiente de los cultivos (Kc) y Evapotranspiración real (ETR o ETc)

El cálculo de la evapotranspiración, ya sea por medio de métodos directos e indirectos, constituye el primer paso para conocer y predecir los efectos del clima en la evapotranspiración del cultivo de referencia (ETo). Pero, para tener en cuenta los efectos de las características del cultivo sobre sus necesidades de agua, se hace

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necesario conocer los coeficientes de cultivos (Kc), con objeto de relacionar la Evapotranspiración del cultivo de referencia (ETo) con la evapotranspiración del cultivo (ETc). El valor de Kc representa la evapotranspiración de un cultivo en condiciones de desarrollo óptimas y que permita alcanzar rendimientos máximos. Se puede obtener la ETR mediante la siguiente expresión: ETR = Kc * ETo El valor del coeficiente del cultivo depende de las características de la planta y expresa la variación de su capacidad para extraer el agua del suelo durante su periodo vegetativo. Esta variación es más evidente en cultivos anuales, que cubren todo su ciclo en un periodo reducido de tiempo. En estos cultivos hay que distinguir cuatro etapas en su periodo vegetativo: •

Etapa inicial o establecimiento del cultivo: Abarca desde la siembra o plantación hasta que el cultivo queda plenamente establecido, cubre o sombrea un 10% de la superficie del suelo, suponiendo que los rayos del sol inciden perpendicularmente.

•

Etapa de desarrollo del cultivo o de rápido crecimiento: Abarca desde el final de la etapa anterior hasta que el cultivo cubre o sombrea el 70 a 80% de la superficie del suelo.

•

Etapa de mediados de periodo o de máxima evapotranspiración: Abarca desde el final de la etapa anterior hasta la iniciación de la maduración del cultivo, que se manifiesta por el envejecimiento del follaje.

•

Etapa final o de maduración y cosecha: Abarca desde el final de la etapa anterior hasta la maduración del cultivo o su cosecha.

Es importante recalcar que es indispensable compilar datos in situ sobre el periodo vegetativo y el ritmo de desarrollo de los cultivos bajo riego. A continuación se describe el método propuesto por la FAO para determinar el coeficiente de cultivo durante las cuatro etapas que abarca su periodo vegetativo. Para la etapa inicial, el coeficiente de cultivo Kc puede variar mucho conforme varia la humedad de la superficie del suelo, salvo en el caso del riego localizado, en que la superficie mojada es pequeña. Se determina gráficamente en función del nivel medio de ETo durante dicha etapa inicial y la frecuencia de riegos o lluvias apreciables en dicho periodo.

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Figura 1.- Obtención del coeficiente del cultivo para la fase inicial en función de ETo y la frecuencia de riegos o lluvias (FAO). Suponiendo una frecuencia de riego de 10 días, para ETo = 6 le corresponde un Kc = 0,3

El coeficiente de cultivo para las etapas tercera y cuarta se obtiene, para cada cultivo, según tablas publicadas, a condición de que sean empleadas en las mismas condiciones en que fueron elaboradas. Para el cálculo de la Et(cultivo) por un determinado método, nunca se deben utilizar valores de Kc estimados por otro método diferente. Por ejemplo, para el cálculo de la ET(cultivo) por los métodos de FAO se deben emplear valores de Kc tabulados por la FAO. En la siguiente figura se presenta la curva típica de los valores Kc según las etapas de desarrollo indicadas.

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Figura 2.- Curva de coeficiente de cultivo. Los puntos A, C y E corresponden, respectivamente, a los valores del coeficiente de cultivo de la primera, tercera y cuarta etapas

En los cuadros siguientes se sugieren valores, calculados según la metodología FAO, de los Kcs y periodos vegetativos de los cultivos más importantes de nuestro medio, según las condiciones agroecológicas de altiplano, valles, valles mesotérmicos y chaco. Sin embargo, éstos valores no son absolutos, pueden contener inexactitudes debido a muchos factores que intervienen en la determinación del Kc. Para adoptar un valor de Kc, se deben tomar en consideración los valores recomendados en función de las condiciones climáticas generales, en especial el viento y la humedad, sobre todo porque después de la temperatura, el viento es el factor que más repercutirá en la tasa de transpiración. Otros factores que repercuten en los valores de Kc son: las características del cultivo, las fechas de siembra o plantación, el ritmo de desarrollo del cultivo, la duración del periodo vegetativo; el estado sanitario del cultivo y las frecuencias de las lluvias o del riego, especialmente durante la primera fase de desarrollo.

Los valores de Kc aumentan a medida que crece el área foliar y la cobertura del suelo por parte del cultivo, alcanzando valores máximos (1 – 1.2) cuando la cobertura del suelo es del 70 – 80%. A medida que el cultivo avanza en su ciclo biológico y empieza

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la senescencia foliar, decrecen los valores de Kc, hasta alcanzar cifras de 0.25 – 0.30 cuando apenas quedan hojas (maduración). Consiguientemente, los valores de la ETR dependen en gran medida de las condiciones locales, entre ellas la variación del clima, el tamaño de los campos agrícolas, las características de su medio circundante, la altitud, la humedad del suelo, niveles freáticos, la salinidad, el método de riego y los métodos de cultivo. A su vez algunos de estos factores dependen en parte de las prácticas agrícolas y de riego que se utilicen.

A continuación se incluyen los valores Kcs según zonas agroecológicas, estos valores han sido obtenidos en investigaciones del PRONAR y ajustados según estudios FAO. .

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COEFICIENTES DE CULTIVO (Kc) PARA VALLES MESOTERMICOS Y CHACO Ciclo Cultivos Coeficientes De Cultivo (Kc) Veget

Nº

(días) 1 Achojcha

120

0.50 0.65

0.85

0.65

2 Ají (tardia) 3 Ají (temprana)

150 120

0.35 0.65 0.30 0.60

0.95 0.95

1.05 0.80 0.80

4 Alcachofa

330

0.32 0.66

0.90

1.00 1.00

1.00

5 Algodón 6 Arveja (grano)

180 150

0.34 0.77 0.40 0.77

0.98 1.15

1.20 0.92 1.02 0.90

0.65

1.00 1.00

1.00

1.00 0.95

0.20 1.20

0.97 0.86

0.80

0.78 0.76

0.75

0.80 0.80

0.80

7 Arveja (verde)

120

0.45 0.80

1.15

1.02

8 Avena (forrajera)

120

0.32 0.73

1.15

0.75

9 Avena (grano) 10 Caña de azucar 11 Cebolla (cabeza)

180 365 150

0.43 0.79 0.45 0.65 0.43 0.74

0.97 0.75 1.05

1.15 0.67 0.85 1.02 0.92 0.80

12 13 14 15

120 270 365 150

0.42 0.50 0.85 0.37

0.73 0.75 0.85 0.68

1.05 0.95 0.85 1.00

0.92 1.00 1.00 0.85 0.85 0.87 0.75

0.95 0.80

0.90 0.85 0.80 0.75

0.70 0.75

16 Damasco

270

0.55 0.95

1.05

1.15 1.15

1.15

1.10 0.90

0.85

17 Durazno 18 Frejol (grano)

270 150

0.55 0.95 0.41 0.78

1.05 1.15

1.15 1.15 0.70 0.25

1.15

1.10 0.90

0.85

19 Frejol (verde)

120

0.45 0.72

1.00

0.90

20 Frutilla 21 Girasol

270 150

0.50 0.65 0.33 0.74

0.80 1.15

0.85 0.95 0.75 0.35

0.90

0.87 0.80

0.65

22 Hortalizas menores

90

0.36 1.00

0.90

23 Locoto 24 Maíz (choclo)

180 120

0.35 0.45 0.32 0.73

0.80 1.15

1.00 1.03 0.60

0.95

25 Maíz (grano)

150

0.31 0.73

1.15

0.87 0.60

26 Maní (tardia) 27 Maní (temprana)

210 180

0.41 0.73 0.31 0.68

0.89 0.86

1.05 0.82 1.05 0.82

28 Papa (intermedia)

150

0.33 0.74

1.15

0.95 0.75

29 Papa (tardia) 30 Papa (temprana)

180 120

0.33 0.74 0.41 0.78

1.15 1.15

0.95 0.87 0.75

31 Pimenton

150

0.41 0.73

1.05

0.95 0.85

32 33 34 35

150 180 150 120

0.34 0.42 0.43 0.32

0.69 0.78 0.71 0.71

1.05 0.96 1.00 1.10

1.00 0.95 1.15 1.07 0.92 0.85 0.55

36 Soya

120

0.30 0.45

0.77

1.10 0.45

37 Tabaco 38 Tomate (tardia)

180 150

0.34 0.72 0.45 0.82

0.91 1.01

1.10 1.02 1.20 0.92

Cebolla (verde) Ciruelo Cítricos Cucurbitáceas

Remolacha Remolacha forrajera Sandía Sorgo

0.71 0.60

0.60

0.75

1.00

0.95 0.65

39 Tomate (temprana)

120

0.41 0.82

1.20

0.65

40 Trigo (invierno) 41 Vid

150 240

0.40 0.45 0.35 0.60

0.80 0.70

1.15 0.67 0.70 0.70

0.20 0.65

0.50 0.30

42 Yuca

270

0.45 0.65

0.70

0.95 0.85

0.80

0.75 0.65

43 Zanahoria

150

0.38 0.74

1.10

0.95 0.80

0.55

16


COEFICIENTES DE CULTIVO (Kc) PARA VALLES

Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47

Cultivos Ajo (temprana) Ajo (tardia) Alfalfa Arveja (seca) Arveja (verde) Avena (forrajera) Avena (grano) Brócoli Cebolla ( verde) Cebolla (cabeza) Centeno (grano) Ciruelo Coliflor Cucúrbitáceas Damasco Durazno Flores (tardia) Flores (temprana) Frijol (grano) Frijol (verde) Frutilla Haba (seca) Haba (verde) Hortalizas menores Locoto Maíz (choclo) Maíz (forrajero) Maíz (grano) Maní (tardia) Maní (temprana) Manzana Nabo Papa (tardia) Papa (intermedia) Papa (temprana) Pastura (nativa) Pera Pimentón Rábano Remolacha forrajera Remolacha Repollo Tomate (temprana) Tomate (tardia) Trigo (grano) Vid Zanahoria

Ciclo Veget 180 210 365 150 120 120 180 150 120 150 180 270 150 150 270 270 120 90 150 120 270 150 120 90 180 150 120 180 210 180 270 120 180 150 120 365 270 150 40 180 150 150 120 150 180 240 150

Coeficientes De Cultivo (Kc) 0.40 0.40 0.71 0.41 0.41 0.38 0.42 0.47 0.78 0.78 0.38 0.50 0.47 0.37 0.55 0.55 0.35 0.35 0.37 0.37 0.50 0.43 0.43 0.38 0.40 0.24 0.24 0.24 0.41 0.41 0.50 0.37 0.24 0.24 0.24 0.10 0.50 0.41 0.38 0.36 0.36 0.47 0.42 0.42 0.38 0.45 0.41

0.62 0.50 1.09 0.78 0.78 0.76 0.78 0.76 0.91 0.91 0.76 0.75 0.76 0.68 0.95 0.95 0.65 0.65 0.68 0.68 0.65 0.79 0.79 1.00 0.70 0.41 0.41 0.41 0.73 0.73 0.75 0.70 0.74 0.74 0.74 0.20 0.70 0.73 0.85 0.70 0.70 0.76 0.81 0.81 0.76 0.60 0.68

0.75 0.62 1.13 1.15 1.15 1.15 0.96 1.05 1.05 1.05 0.95 0.95 1.05 1.00 1.05 1.05 0.95 0.95 1.00 1.00 0.80 1.14 1.14 0.90 0.85 0.80 0.80 0.80 0.89 0.97 0.95 1.03 1.02 1.02 1.02 0.30 0.85 1.05

1.03 0.75 0.70 1.05 1.05 0.60 1.15 0.97 1.00 1.02 1.15 1.00 0.97 0.87 1.15 1.15 0.82

0.95 1.03 1.14 0.80

0.88 0.95 1.15

0.88 0.66

0.96 0.90

0.77

0.40

0.60 0.95

0.90

0.85 0.70

1.15 1.15

1.10 1.10

0.90 0.85 0.90 0.85

0.95 0.90 0.85 1.03 1.03

0.90 0.95 0.80

0.90

0.87

0.80 0.65

1.00 1.08 1.08 1.08 0.97 1.05 1.00 0.95 0.75 0.75 0.48 0.50 0.90 0.95

0.90 1.03

0.80

1.03 1.05 0.82 1.00

0.80 0.82 0.60 0.95

0.61 0.48

0.48

0.60 0.90 0.85

0.70 0.80

1.05 1.05 1.05 1.20 1.20 0.95 0.70 0.82

1.00 1.00 0.97 0.92 0.92 1.15 0.70 0.97

0.95 0.95 0.90

0.80

1.00 0.87 1.00 0.90 0.75 1.15 1.15

0.65 0.87 0.70 0.69

0.60 0.65

0.83 1.07 0.66 0.82 0.67

0.60 0.90

0.85 0.70

0.85 0.80

0.80 0.75 0.70 0.50 0.30 0.75 0.65

0.50

0.30

17


COEFICIENTES DE CULTIVO (Kc) PARA ALTIPLANO (Valores ajustados en base a estudios de FAO e investigaciónes del PRONAR)

Nº

Cultivos

1 Ajo (tardia) 2 Ajo (temprana) 3 Alfalfa 4 Arveja (seca) 5 Arveja (verde) 6 Avena (forrajera) 7 Avena (grano) 8 Cebada (grano) 9 Cebada (verde) 10 Cebolla (cabeza) 11 Cebolla (verde) 12 Cucurbitáceas 13 Durazno 14 Haba (tardia) 15 Haba (intermedia) 16 Haba (verde) 17 Hortalizas (carpa solar) 18 Maíz (choclo) 19 Maíz (grano) 20 Manzana 21 Nabo 22 Oca 23 Papa (tardía) 24 Papa (temprana) 25 Papalisa 26 Pasturas (nativas) 27 Quinua 28 Trigo (grano) 29 Zanahoria

Ciclo Veget (días) 210 180 240 240 150 120 180 180 120 180 150 210 270 240 180 150 120 150 210 270 120 180 210 150 210 365 210 210 180

Coeficientes De Cultivo (Kc) 0.40 0.40 0.40 0.44 0.44 0.35 0.43 0.33 0.37 1.15 1.15 0.37 0.55 0.48 0.48 0.48 0.37 0.36 0.33 0.85 0.37 0.20 0.20 0.20 0.20 0.10 0.40 0.35 0.37

0.50 0.62 0.70 0.44 0.53 0.75 0.75 0.74 0.76 1.16 1.16 0.75 0.95 0.57 0.57 0.57 0.68 0.75 0.74 1.00 0.70 0.50 0.50 0.50 0.50 0.20 0.70 0.75 0.73

0.62 0.75 1.15 0.53 0.97 1.15 0.85 1.15 1.15 1.38 1.38 0.85 1.05 0.65 0.65 0.92 1.00 1.15 0.94 1.15 1.03 1.02 1.02 1.02 0.80 0.30 0.75 1.15 0.91

0.75 1.03 0.40 0.63 0.89 0.60 1.15 0.87 0.60 1.16 1.16 0.95 1.15 0.92 0.92 0.86 0.90 1.10 1.15 1.25 0.95 1.30 1.30 1.30 1.02 0.50 0.85 1.05 1.10

1.03 0.95 0.70 0.97 0.82

0.95 0.88 0.88 1.15 0.40 0.77 0.89 0.82 0.65

0.80 0.60 0.73 0.60 1.14 0.94 1.00 1.15 0.97 0.97 0.81

0.94 0.87 1.15 0.91 0.91

0.75 1.10 0.90 0.85 0.95 0.81 0.95

1.05 0.87 0.73 0.60 1.25 1.25 1.20 0.95 0.85 0.95 1.30 0.60 1.03 0.60 1.00 0.86 0.95

0.60 0.95 0.60 1.03 0.70 0.70 0.67 0.80

0.60 0.85 0.80 0.75 0.70 0.50 0.30 0.40 0.20

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2.5.

Necesidades de riego de los cultivos y eficiencias de riego

Las necesidades de riego se refieren a la cantidad de agua y al momento de su aplicación con objeto de compensar los déficits de humedad del suelo durante el periodo vegetativo de un cultivo dado. Estas necesidades de riego quedan determinadas por la evapotranspiración del cultivo menos el agua de aporte de las precipitaciones, las aguas subterráneas, la acumulación de agua en el suelo debido a anteriores precipitaciones o aportaciones de aguas superficiales y subterráneas. 2.5.1. Necesidades netas de riego (Nn)

Se basan en el balance hídrico, el cual con respecto a un periodo y a un cultivo dado, puede expresarse como: Nn (mm) = (Pe + dac) – (ETR + dp) + ∆W Donde: Nn = ETR = dp = Pe = dac = ∆W =

Necesidades netas de riego (mm) Evapotraspiración del cultivo (mm) Pérdidas por percolación profunda de la zona radicular(mm) Aportes de la precipitación efectiva (mm) Aportes por ascensión capilar (nivel freático) (mm) Variación de la humedad del suelo (CC y PMP) (mm)

Si transcurrido un corto periodo de tiempo después de una lluvia o riego, unos pocos días como máximo, se realiza una aportación neta de agua (Nn) igual a la diferencia que existe entre las ganancias y las pérdidas, la variación de la reserva en el suelo referido a ese mismo periodo es nulo. Es decir ∆W = 0 en el balance hídrico de este periodo. El límite de días que podemos dejar transcurrir sin regar vendrá fijado por el nivel de agotamiento permisible (NAP) que hayamos estimado, es decir antes de regar sucederá que: ∆W = NAP Teóricamente para programar un riego, en principio el suelo debe estar en capacidad de campo, bien sea por efecto de las lluvias o de un riego inicial. A partir de ese momento en la programación día a día, si el consumo del cultivo (ETR) supera, como normalmente debe suceder, a la precipitación efectiva (Pe), la reserva de agua va variando cada día, hasta alcanzar el nivel de agua útil (AU), en este momento si no se riega, el agotamiento de la reserva en el suelo supera los límites fijados. Por tanto, en este caso se requerirá un riego con un volumen neto igual al agua útil (AU), lo que llevará otra vez el suelo a la situación inicial.

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2.5.2. Necesidades de riego brutas (Nb)

A las necesidades de riego netas o la demanda neta obtenida luego de las consideraciones anteriores, debe aumentarse la cantidad necesaria para cubrir las pérdidas que ocurren en el sistema en general. Estas pérdidas dependen fundamentalmente de la acción y/o participación del hombre. En efecto, dependen de la selección que se haga de los sistemas de captación, conducción, distribución y aplicación; además del tipo de suelos, del modo de operación del sistema y de varios factores más. Al dividir la necesidad neta de riego (Nn) entre la eficiencia total (Et) del sistema se obtiene las necesidades de riego brutas o demanda bruta (Nb).  Nn  Nb( mm) =   *100  Et  2.5.3. Eficiencia total del sistema de riego (Ef. total)

La eficiencia total del sistema de riego es la relación entre el volumen de agua utilizado por los cultivos (evapotranspiración) y el volumen de agua suministrado desde la fuente. Tiene tres componentes principales, como se expresa en la siguiente relación: Etotal = Econducción * Edistribución * Eaplicación. En sistemas de riego con captaciones de agua de río y/o derivaciones de embalses o presas, se deberá también considerar un cuarto componente, la “eficiencia de captación” para el caso de ríos y/o la “eficiencia de almacenamiento” para el caso de presas o embalses. La eficiencia de conducción corresponde a la relación que existe entre el caudal que llega al sistema de distribución y el caudal captado en la fuente de agua del sistema (río, embalse o reservorio). Usualmente se considera hasta el punto de entrega al sistema de distribución (canales secundarios e inclusive terciarios). Esta eficiencia depende de varios factores: longitud de los canales, amplitud del área regable, características del canal, tipo del revestimiento, grado de mantenimiento y de la modalidad de operación del sistema. Pero también depende del tipo de operación del sistema de riego: continuo o intermitente. A pesar de que la eficiencia de conducción es el componente más susceptible a ser mejorado por ejemplo mediante revestimientos con hormigones, pero no siempre se logra superar el 90% en situación con proyecto; generalmente varia entre 75 a 90%. En condiciones sin mejoramiento (sistema rústico) las eficiencias suelen reportar valores entre 45 a 60%; obviamente es muy variable de un sistema de riego a otro y de un área geográfica a otra. La eficiencia de distribución se refiere a la relación que existe entre el caudal que llega a las parcelas y el que fue entregado al sistema de distribución en sus respectivas tomas (de distribución o repartición) según sus tradiciones en cada zona de riego. Esta

20


eficiencia depende del tipo de canales, dimensiones, longitud, tamaño de las unidades de riego y del manejo de agua a nivel predial del sistema. De acuerdo a experiencias en proyectos de riego mejorados (canales abiertos), con parcelas mayores a 10 hectáreas y riego intermitente, la eficiencia puede alcanzar valores de 75 a 80%; y para riego continuo valores del 85%, dependiendo del tipo de operación y mantenimiento y del caudal o flujo con que se maneja el sistema. La eficiencia de aplicación, es la relación existente entre la cantidad real de agua almacenada en la zona radicular directamente disponible para el cultivo y la cantidad total de agua aplicada al terreno. Por término medio, en la mayoría de los planes de riego, la eficiencia de aplicación no rebasa el 60%. En las parcelas, se refiere a la eficiencia con la que se riega propiamente en el interior de la parcela, finca o unidad de riego. Toda el agua aplicada en exceso con respecto a las necesidades reales de los cultivos se considera una pérdida para los fines de cálculo de este tipo de eficiencia. Esta eficiencia depende de varios factores, como el tipo de suelo (textura, estructura, profundidad), tipo de cultivo (ciclo fenológico, profundidad radicular, especie), método de riego empleado (inundación, surcos, melgas, aspersión), etc. A modo de información, en el cuadro 2 se presenta las eficiencias de aplicación promedio en función del tipo de suelo y método de riego, recopiladas de trabajos de investigación realizados por la Facultad de Agronomía - UMSS en varias zonas de riego, concordantes con experiencias obtenidas en varios sistemas de riego peruanos (Rocha, 1993). Cuadro. 2

Tipo de suelo Arenoso Franco o medio Arcilloso o fino

Eficiencias de aplicación de agua de riego en porcentajes

Melgas 50-60 65-70 55-65

Método de Riego Surcos 40-50 55-65 55-65

Inundación 40-50 50-60 45-55

Nota: Se supone suelos bien nivelados, pendientes menores a 2%, sistemas de riego bien diseñados y de buena operación.

2.6.

Dotación de agua estacional o mensual

Una vez determinados los tipos y la intensidad de los cultivos, y a su vez establecidas las eficiencias así como las necesidades de riego, se podrá estimar la dotación de agua mensual o estacional para la superficie del proyecto, de acuerdo a la siguiente expresión:   10  * Nn * An Vd =  Ecap * Ec * Ed * Ea  

21


Donde: Vd Ecap Ec Ed Ea Nn An

= = = = = = =

Volumen mensual o estacional de dotación de agua para el área de cultivo (m3) Eficiencia de captación (fracción) Eficiencia de conducción principal (fracción) Eficiencia de distribución parcelaria (fracción) Eficiencia de aplicación (fracción) Necesidad neta mensual o estacional de riego para cada cultivo (mm) Superficie de cada cultivo (ha).

Para determinar el volumen de dotación de agua máximo (Vdmax) para el sistema o proyecto, se considerará las necesidades netas de riego de cada cultivo durante el mes de máxima demanda (In max) (mm/día). 2.7.

Programación del riego

En sistemas de riego con oferta de agua a libre demanda, es posible aplicar metodologías de programación de riego con bastante éxito. En cambio en sistemas con la oferta de agua menor a la demanda, como los sistemas de riego del altiplano y valles de nuestro país, una programación según los requerimientos hídricos de los cultivos, son de aplicación poco probable o directamente no son aplicables. En estos sistemas los calendarios de riego funcionan en forma de turnos según sus derechos o asignaciones preestablecidas. Se han definido tres grupos, que engloban a varios métodos de programación de riego, los cuales responden en general a dos preguntas básicas ¿cuándo se debe regar? y ¿con qué cantidad de agua?. La primera comprende los métodos que se basan únicamente en el conocimiento del estado hídrico del suelo, es decir en el manejo de la reserva de agua útil del suelo (∆W) y del nivel de agotamiento permisible (NAP). Tal es el caso de los métodos que para la determinación de la humedad del suelo utilizan bloques de yeso, sonda de neutrones o tensiómetros. La segunda pregunta está basado en el conocimiento del estado hídrico de la planta, bien sea de forma directa como es el caso de la cámara de tensión xilemática, o bien a través de su temperatura como indicador del estrés hídrico de la planta; en éste caso también se usa las mediciones de la radiación emitida en la banda del infrarrojo y dentro de él pueden clasificarse los métodos modernos de teledetección, uno de los métodos del futuro más sugestivos en este campo (Martín de Santa Olalla Mañas, 1993). Por último, una mayoría de los métodos que se aplican en la práctica ordinaria de la programación del riego, corresponde al grupo basado en la valoración del Balance Hídrico del conjunto suelo – planta – atmósfera. Esta valoración puede hacerse en superficies muy reducidas como es el caso de los lisímetros, o en unidades mayores, parcelas o zonas de riego, con diferentes niveles de precisión.

22


En todo caso, la profundidad y la frecuencia de riego deben adaptarse a criterios de reposición de la humedad del suelo relativo a cada cultivo, tipos de suelos y clima, a fin de evitar una disminución de los rendimientos debido a la escasez de humedad del suelo. Los datos sobre el tipo de suelo y su capacidad de almacenamiento de agua deben recopilarse in situ. La intensidad de aplicación (Ia) variará a lo largo del periodo vegetativo y con respecto a un determinado cultivo y fase de crecimiento. La intensidad de aplicación se determina con la siguiente expresión: Ia = (Hcc – Har)*D Donde:

Ia = Hcc = Har = D =

Intensidad de aplicación (cm o mm) Humedad a capacidad de campo (%) Humedad antes del riego (%) Profundidad de las raíces (cm o mm)

El intervalo de riego (I) (días), con respecto a un cultivo y una fase de crecimiento dado, se estima con la siguiente fórmula: I = (Hcc – Har)*D/(ETR – Pe) Finalmente, la programación de riego (en sistemas de riego a libre demanda y/o nuevos), permite desarrollar y planificar programas indicativos de riego, adaptados a las condiciones operacionales de campo; y evaluar los planes o programas de riego, en términos de eficiencia de utilización del agua a nivel de sistema. 3.

OFERTA DE AGUA

3.1 Fuentes de agua La oferta de agua se encuentra constituida por las fuentes de agua que es posible utilizar para el riego de una determinada área agrícola, tales como ríos, vertientes, lagunas y aguas subterráneas. Los ríos, vertientes y lagunas pueden aprovecharse mediante diferentes obras de captación, como tomas directas, tanto rústicas como mejoradas, y estructuras más elaboradas como presas derivadoras y tomas tirolesas. Las presas de embalse que permiten regular el caudal del río constituyen otra importante fuente de agua. Las lagunas naturales también pueden aprovecharse como embalses reguladores. Las aguas subsuperficiales que escurren por el lecho aluvial de un río se aprovechan mediante galerías filtrantes o tajamares. Las aguas subterráneas profundas se aprovechan mediante pozos, ya sea excavados con métodos manuales, o perforados con equipos mecánicos. Su explotación se realiza generalmente por bombeo. Todas las fuentes que son utilizadas para riego, incluyendo las fuentes temporales, constituyen la oferta de agua de un sistema de riego existente. En caso de un proyecto 23


de mejoramiento, la oferta de agua es la del sistema inicial, más las fuentes adicionales que se prevén incorporar con el proyecto. 3.2 Disponibilidad de agua La cantidad de agua que puede aprovecharse de un río depende de varios factores, siendo los principales los siguientes: 3 4 5 6 7

oferta de agua de la cuenca eficiencia de captación y conducción caudal ecológico derechos de terceros otros usos del agua, principalmente agua potable

3.2.1 Oferta de agua de la cuenca

La oferta de agua de una cuenca se determina mediante estudios hidrológicos. En caso de ríos intermitentes, muchas veces el caudal de estiaje es cero y solo podrá aprovecharse para riego durante la época de lluvias. La construcción de embalses permite regular el río y almacenar las aguas de la época de lluvia para la época de estiaje, en este caso el caudal regulado de salida de la presa puede satisfacer toda la demanda de agua de los cultivos a regarse.

El resultado final de un estudio hidrológico debe dar a conocer los caudales seguros de un determinado río que son posibles de aprovechar a lo largo del año. Se considera caudal seguro el que tiene una probabilidad de ocurrencia mínima del 75% 3.2.2 Eficiencia de captación y conducción

La eficiencia de la obra de captación es la relación entre la cantidad de agua que es posible captar en una toma, con respecto al caudal necesario para el riego. Esta eficiencia es posible cuantificar en obras existentes; en caso de obras mejoradas, debería considerarse como un 100%, caso contrario el diseño de la obra de toma no es eficiente. Esta eficiencia se traduce en un caudal máximo captado La capacidad del canal de conducción constituye también otra restricción a la oferta de agua. Sólo será posible captar un caudal igual o menor al de la capacidad de conducción. 3.2.3 Caudal ecológico

El caudal ecológico es el que debe dejarse en un río para preservar la vida vegetal y animal y es actualmente un requisito para la aprobación de proyectos de riego. Por ejemplo, el Fondo de Inversión Productiva y Social (FPS), establece que el 20% del caudal mínimo de un río debe dejarse libre como caudal ecológico.

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3.2.4 Derechos de terceros y otros usos

Los derechos de terceros, y otros usos como agua potable, limitan la oferta de agua que puede aprovecharse de una determinada fuente. A fin de evitar conflictos, antes de definir el caudal aprovechable de una fuente, debe investigarse si dicha fuente no es utilizada por otros agricultores o por una población para agua potable. 3.3 Oferta total de agua Una vez conocida la oferta de agua de la cuenca a nivel mensual, así como los usos detallados en el punto anterior, la oferta total de agua se encuentra constituida por la suma algebraica de dichos valores, a nivel mensual. Bibliografía 1.- FAO, Las necesidades de agua de los cultivos. Estudio FAO: Riego y Drenaje Nº 24. Roma, Italia. 194p. 1976. 2.- FAO. CROPWAT. Programa de ordenador para planificar y manejar el riego. Estudio FAO Riego y Drenaje. Nº 46. Roma, Italia. 133p. 1993. 3.- FUENTES JOSE LUIS, Técnicas de riego, Madrid, España, Mundi Prensa 457 p 1998. 4.- GRASSI CARLOS, Estimación de los usos consultivos de agua y requerimientos de riego con fines de formulación y diseño de proyectos – criterios y procedimientos- CIDIAT, Mérida , Venezuela 1975 5.- HARGREAVES G.H., SAMANI Z.A. Programación de riego. Centro Internacional de Riegos. Universidad del Estado de Utah. LOGAN, UTAH; U.S.A. 50p. 1991. 6.- MARTIN DE SANTA OLALLA MAÑAS Francisco, JUAN VALARO José Arturo. Agronomía del Riego. Madrid, España. MUNDI-PRENSA. 727 p. 1993. 7.- PEIRAV-CNEARC. Agricultura Campesina y Gestión Social del Agua en Tiquipaya. PEIRAV-UMSS. Cochabamba, Bolivia. 1993. 8.- PEIRAV. Gestión de Riego en Tiquipaya, Desarrollo Histórico y Descripción Analítica de los Sistema de Riego. PEIRAV-UMSS. Cochabamba, Bolivia. 1993. 9.- PROGRAMA NACIONAL DE RIEGO, Determinación de coeficientes de cultivo (Kc) en el valle central de Cochabamba, informe de Investigación aplicada 2001. 10.- PROGRAMA NACIONAL DE RIEGO, Coeficientes de cinco cultivos de importancia en el altiplano boliviano, informe de Investigación aplicada 2001. 11.- PROGRAMA NACIONAL DE RIEGO, Evapotranspiración de referencia para el manejo del agua de riego en la cuenca del altiplano boliviano, informe de Investigación aplicada 2001. 12.- PRONARYD-CORDECO. Proyecto de Riego CHANKAS. Cochabamba, Bolivia. 70p. 1995. 13.- ROCHA ARTURO, Recursos Hidráulicos. Lima, Perú. Colección del Ingeniero Civil. Libro 16. p. 33161, 1992-1993. 14.- GANDARILLAS HUMBERTO, “Riego en Bolivia”, en Cuestión Agraria Presente y Futuro, compilador Danilo Páz, Stampa Gráfica Digital 1997, La Paz – Bolivia.

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