Principios Y Aplicaciones Del Riego, Israelsen - Hansen.pdf

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--litorial reverté s.a.

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Isra,elserr IIa,rilseril

PR,INCIPIO§ Y ,APLIGACINS f}EL H,IEG}O

CAPfTULO

1

EL REGADÍO EN EL MUNDO EI arte de tesar es. antiquísimo. En el transcurso de su historia, la civilización ha sufrido la in-fluencia ¿" i"-*.r""iol d"l r"gudío. Civilizaciones enteras han florecido y se han extinguido rtu"" ii.our regadas. La mayor parte de ros expertos en cuestiones de riego están convencidosde lu a;ññ;lndefinida de tales siempre y cuandJgt.lgeuqo racionarmente. por el contra:,{*-t:t ,o' orros afirman oue.una civilizáción 9J^practique uaüaa á-;-r;E;ñrü;; de regadío esrá destinada a decaer'más mrde ñ;;'ffi;ano, debido a que así ha ocurrido a otras anteriores en d-rr.-p. La perpetui¡"a rq6.ñ,.iro'J"ir,irados depende de muchos- factores, entre los .uuit* i.rirte capital importancia ra existencia de una agricultura de rentabilidad p"r*ur.nir. Bn esie lii;-;;;rsideran argunos de los principios y prácticas qr" * como fundamentales para obtener, de un modo permanente, rendimibnto r"oro*i"o "rtiÁu, ¿. ;;ü;d;rilrru ¿. regadío.

I.1

ANTIGÜEDAD DEL REGADÍO

A través de la historia escrita de la humanidad existen abundantes documen_ tos que dan fe de la antigüedad-der. regadío. e, é¿r"ri, ,.'iir"

rey de shinar, contempoiáneo de Abñham, que"rprobabremente a Amraphel, sea el mismo Hammurabi, eexto rey de la primera ¿inastia ¿ii gfiil"rir" {i.'pro*utgó el lla_ mado Código de Hammurabi, de. cuyo'ántenido se deduü que la existencia de las senres dependía.del_regadío. Únu ¿. lá;i"*;;;iililrrabi estabrece que si un hombre descuida h óonsoridación,de ;, ;;;L;;"iñr¿i.r," del y las aguas arrastran Ios sembrados, está obligado á devolverde orlla ,canal, el maíz perdido por su culpa. Las cartas de Hammurabi, que datan del 2w a. de C., ¡everan a un acministrador estatal, extremadamente ocupapo, que no desperái.iu puiuu.u, re a ra hora vqr de dar instrucciones a sus subordinidos I ^ A Sid-Indiannam. Hammurabi dice como sigue: Re,rfng a los hombres que tienen par_ cetas a to rargo der canal de Damanum páá l-iLpiui;i¿H"i;";;;;num. eue en este mes la monda del Canal de Damanum sJa -t"rmiria¿a Porteriormente se menciona ra_irrigación en los versícuros 16 tulo 3.o del libro segundo de los Reyei:

y

17 der capí-

8

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

..V dijo: Así ha dicho Jehová: Haced en este Valle muchas acequias. llr ... 17 Porque Jehová ha dicho así: No veréis viento ni ve¡éis lluvia, y eite valle se¡á -" lleno de agua, y beberéis vosotros y vuestras bestias y vuestros ganados. se atribuye a una antigua reina asiria, que se supone vivió antes del

año

2000 a. de C., el haber ordenado su política a la clesviación de las aguas del Nilo a fin de que regaran tierras del
ba reza:

impuse

al agua poderosa que corriera bajo mis dictados y llevé sus aguas a fer-

tilizar tie¡ras que anteriormente habían sido yermás y

deshabitadaé.

Los canales que se cree fueron construidos durante el reinado de esta reina de Asiria todavía llevan agua. Existen de este modo testimonios y documentos sobre la continuidad del regadío en el Valle del Nilo durante milés de años, y de igual manera y por períodos de tiempo relativamente largos en Siria, Persiá,' India. Java e Italia. Egipto se precia de poseer la presa más antigua del mundo, construida hace 5000 años, para almacenar agua para el riego y abastecimiento de la poblacién, y cuyas características son: 108 m de longitud por 12 m de altura. El sistema de riegos implantado en el Nilo hacia el año 3300 a. de c. todavía desempeña un papel importante en la agricultura egipcia. En china, donde la colonización se inició hace más de 4000 años, se medía el éxito de la gestión de los antiguos monarcas por su sabiduría y el progreso imprimido a las actividades relacionadas con el control de las aguás. Ei pieblo eligió como rey a Yu, de la dinastía Hsia (2200 a. de c.), a cauia de su ixcepcional labor desarrollada en el carnpo de la regulación de las aguas. La famosa presa de Tu-Kiang, que en la actualidad desempeña perfectamente su cometido, fue. con-struida por un hombre llamado Li y su hijo, en los tiempos de la dinastía chin (2000 a. de c.), y riega una extensión de más de 200-000 hectáreas de arrozales. -, Parece ser que el cangilón hidráulico, ingenio muy utilizado en china

y

países

limítrofes para el bombeo del agua, fue inventado por aquellas fechas 5l iu inventor venerado como un dios por los carpinteros del país. El Gran canal, de unos 120o km de longitud aproximadamente, fue construido durante ei Imperio Sui (589-618 de nuestra Era). I a práctica del regadío en la India es anterior a la literatura épica en un período de tiempo difícil de determinar. Existen pantanos en Ceilán que tienen más de 2000 años. Escritos de los años 300 a. de c. dan cuenta de que el país se encontraba completamente regado y su prosperidad era muy grande a cáusa de las dos cosechas que se podían recolectar al año. . cuando los españoles pisaron por vez primera Méjico y perú, descubrieron instalaciones de cierta complejidad que habían sido utilizadás para almacenar y conducir reservas de agua durante muchas generaciones y cuyó origen se habíá perdido incluso para la tradición oral. En el sudoeste de lós Estádos unidos existían también posteriormente obras hidráulicas de cierta extensión, debido a que los primeros misioneros españoles aportaron los conocimientos que sobre la irrigación se tenían en sus países natales, bañados por e1 Mediterráneo.

EL REGADrO EN EL

El

regadío fue practicado también por

de tierras fronterizas en amplias

ros^

MUNDO

tramperos, mineros

y

coronizadores

roná"¿Joeste americano, si bien no se realizó ningún esfuerzo de envergaár.u ;átt.".. una agricultura de regadío hasta t;;; que en julio de 1847 loimormones sr as"ntaron e, il vane der Lago salado. Para los mormones. el regadío r. una rearización cooperativa, me_ diante el establecimiento de comunidades ""riri,iiiut en pi" d" ro, ;;;;;; fluviares que pro_ venían de tas montañas. Fueron ;;;;id"r acequias p";; ü;; los campos y los jardines familiares establecidos iu,

",

"iu¿uA"*-

1.2 IMPORTANCIA DEL REGADÍO La importancia der riego en los tiempos actuales ha sido definida con pre. cisión por N. D. Gulhati (india).--- -'-^--r' n,-"tl,oTo"L"rr#,:::":1":i:Í"0!'.1[.llli.anriguo.

ranro como ra civitización. pero para ra

presión demográfica y ras necesidades adicionales de alimento - \u imponen el desarrolo rápido del iegadíode cantidades toáá-"i -riio, que, si bien reviste capitar interés para las r.;i;;";;" "n ii¿, u.uru¿u el papel cada vez mái importa";ta;;¿;;mpeña ".ij"irc rray que orvidar

en ras regiones húmedas.

1.3 LAS REGIONES ÁRIDAS EN EL MUNDO Las zonas que nec,esitan s-er regadas son muy extensas y se encuentran en tocos los continentes. La franja ¿riñur"rt¿-¿iyid-t.í"; d;, lá septentrionut, quJ se extiende desde el oeste de los ertuoás unidos y Méjico a España, Mediodía francés' Italia v Grecia. penetranáo la mayor parte de la rndia v china, la meridionai, ", "iiri"a;M"r;.-[;'ri;"Ir-p."r0., v t";iü;;;;;,'. de sudamérica que se encuentra al este de ra cadena de los hndes, .ír ,ui á.i-.ontienente ame_ ricano y ta mavor parte de sr¿¿tiica" uiiároor." r r;;il;rilonar por la península arábiga y la India, puru r.pu.uit" plrt.rior..nt. '.r!iáüánoo a Austraria. En estas regiones ra civilizacibn ¡a .i¡rii¿;_r';ru .,iill'",r"ridad gracias erclusivamente al arte y Ia ciencia ¿"r,ega¿io.-i"G;;fi.t"'i.!uou en er mundo no

está limitada a los terrirorios reseRadoí. argunas-áálrr-"g¡.ii,rras de regadío más rentables están ro_carizadas ., .t írarift'.;ü, ó;;;r#;"é;i.", Indias occidentates, África occidental, incluidasri¡rri."--óJ"id;üruÁguesa y partes de Sudáfrica. zonas éstas.en ras-que p-."" que ras precipitaciones

tes por su volumen total anuar,-p..b qu".iu.unt"-ü;-;Jü;'oetsean suficiena¡o carecen prácticamente de luvia. En orras er"uri* perrooos-áe ñ;; uarran entre dos I ocho semanas' por Io que es n.."rurio-"i rieso si ," quiei"-p.acticar una agri_ cultura rentable y con diversidad de g", .ori""ü""r*,"rr.g. decirse que 1a irrigación no se practica excrusiva;;;t; "ultiu*.en los. puir", aiia-o!. ,,no qr. trture tam.bién una piedra fundamentar de Ia agricurrr* pr"gi"siva en todo "onr_ er mundo. El contar con abundantes disponibiúárá?,l"'ágr"";;"; ros culrivos, ya

t0

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

s,ea las regiones húmedas como en las áridas, es una garantía para los ren-en dimientos y rentabilidad de la agricultura. por otra parte, los priniipios fundamentales del riego permanecen inalterados independientemente áel clima en que

se pongan en práctica.

I.4

DEFIMCIÓN DEL RIEGO

El riego se define como la aplicación artiñcial de agua al ter-r¿i:r srn:n cl fln de suministrar a las especies vegetales la humedad necésaria p' :a su desa¡:rollo. E¡ sentido más amplio, la inigación puede definirse como la áplicacién de agua al terreno con los siguientes objetivos:

1. Proporcionar la humedad necesaria para que los cultivos puedan cJesarro-llarse. 2. Asegurar las cosechas contra sequías de corta duración. 3. Refrigerar el suelo y la atmósfera para de esta forma mejorar las condi. cirrnes ambientales para el desarrollo vegetal. 4. Disolver sales contenidas en el suelo.' 5. Reducir la probabilidad de formación de drenajes naturales. 6. Dar tempero a la tierra.

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zoro

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a-

U

Ftc. 1.1. Las precipitaciones varían con los años. Las medias de períodos largos no ayudan gran cosa a la hora de la predicción de la cantidad de lluvia qué caerá en un mes o año

determinados. Cada zona tiene sus años osecos, ¡- «húmedos». (Reproducido de power, septiemb¡e de 1952.)

El riggo puede realizarse de diferentes formas : 1) por inundación o a manta; 2) por surcos o tablares anchos o estrechos; 3) por riego subterráneo, lo que hace que 1a capa de agua ascienda, l' 4) por aspersión. E1 agua de riego es un complemento de otras procedentes de las fuentes si-

EL REGADÍO EN EL

MT]NDO

II

y cuya importancia y existencia no pueden ser ignoradas a la hora de :alcglar las.dotaciones de agua para riego:

'lllientes

1. Precipitaciones 2. Agua atmosférica no procedente 3. Aguas superficiales 4. Aguas subterráneas

de precipitaciones

El olvido de estas cuatro fuentes de agua y de la proporción en que cada una contribuye a las necesidades vegetales repercute en ün deficiente plánteo del sistema de riego. En algunas zonas, uno de los tipos arriba reseñádos puede proporcionar el mayor volumen; en otras, dos, e incluso las cuatro pueden contribuir con cantidades apreciables a las necesidades de las especies végetales. Precipitaciones

Para que las lluvias produzcan los'máximos beneficios han de cumplir los

siguientes requisitos

:

1. La cantidad de lluvia ha de ser suficiente

zona radicular. 2' su frecuencia debe ser

para reponer ra gastada en la

tal que suministre humedad al suelo antes de que por su falta. Han de ser lo suficientemente intensas para dar tiempo al suelo a ab-

1as especies vegetales padezcan

3.

sorberlas.

Só1o en contadas localidades y ocasiones las lluvias se ajustan a estos requerimientos,.que en caso de producirse conducen a las máximas producciones. por el contrario, en 1a medida en que no se dan estos requisitos, lbs riegos son necesarios tanto en las zonas áridas como en las húmedas. Cuando se proyectan regadíos se debe prestar particular atención a no interpretar erróneamente las cifras de «precipitaciones medias» mensuales o anuales. Los promedios referidos a períodos largos pueden inducir a erior, puesto que

cada zona está sometida a alternativas húmedas y secas de meses y aáos que ^aifieren de las medias. La figura 1.1" muestra las variaciones de las precipitaiiones que se dan de un año a otro. La amplitud de estas variaciones !s aún mayor para los meses. En consecuencia, las medias de períodos largos carecen de éignif,cación a la hora de predecir la humedad qué se espera en un mes o año cieterminado. Los sistemas de riego han de ser calculadoi contando con las frecuencias esperadas de los períodos de sequía. Una de las cosas más interesantes de las precipitaciones consiste en su variabilidad, que hace que cambien en el tiempo y en el espacio. No hay uniformidad ni en la naturaleza ni en la magnitud de las precipitaciones, que varían continuainente, de año en año, y de mes en mes, de semana en semana y de día en día. En los estados que tienen un clima húmedo se dan frecuentemente, durante las épocas de cultivo, períodos en los que no se registra ninguna lluvia y que duran rios o más semanas. En un decenio hubo, en el estado de Michigan, un promedio

, 12

PRINCIPTS

Y

APLICA1I1NES DEL RIEGT

de siete épocas cada año, de una a dos semanas de duración, en las que no llovió; en Iowa se dieron ocho, en wisconsin, Minnesota, Illinois e Indiaria fueron seis, y en ohio cinco. Los períodos secos de dos a tres semanas de duración se produjeron unas dos veces al año en Minnesota y una en los restantes estados. Los perlodos de sequla de tres o más semanas son relativamente raros en esta

región «húmeda». La necesidad de regar s_1 ha planteado de un modo perentorio a los agricultores de todos los Estados unidos debido a las pertinacés sequías que han- afectado gran parte de su superficie. Aunque las preóipitaciones sóan su^frcientes para los cultivos en los años normales, se há ilegadó a lá penosa conclusión a" qu"'iÁs cortos intervalos de sequía han malogradó cosechai que deberían proporcionlr

a los agricultores. Tomando como base los boletines sobre el riego en Missouri y otras regiones de precipitaciones análogas, Rubey ha deducido qrie durante el período de 77 años que va desde 1870 al l9!!, c_uarta parte dé los años hañ sido muy secos, -la causando considerables perdidas. Desde t¡zo a 1930 hubo quince años sécos, en los cuales la cosecha de maíz en el estado de Missouri fü -uy inferior á h media; en tres de estos años los rendimientos fueron inferiores en más de un cincuenta .por ciento al promedio, y en diez del mismo período de quince años los rendimientos no llegaion al sesenta y cinco por cientó áe ia -e¿ia. P testo que los datos de precipitaciones tieneñ sus limitaciones, hay que tener . cuidado en_no extrapolar sin un eitudio previo de las variaciones posibíes. Cuan¿o éstas.so4 de gran amplitud, se detecthn inmediatamente porque repercuten sobre el estado vegetativo de los cultivos, y también existe Ia intormacién de los residentes en la localidad. A pesar de su. significación se da el d" qu" ," pioducen variaciones sin que su evidencia lea tan clara. "u* pingllies beneñcios

Agua ahosférica no procedente de precipitaciones ciertas partes del globo, la humedad proporcionada por el agua atmosférica que_no procede de lluvias tiene gran impórtancia. Asi, en alginas zonas

del oeste de Australia el rocío contribule a la -producción dó p"rtoí .*"r.riü También en el desierto de Negeb, que se encuentra al sudoeste del mar Ivfu"rtó, el rocío_proporciona la mayoiparté de la humedad r"""r".iu.n verano para el $9grro!9 de las uvas, puesto que las escasas precipitacion"r, qr" oscilai entre 100 y 280 mm anuales, se ven complementadás po'r u, ,,iá"io de noches de rocío que varía entre 100 y 250 anuálmente. Los arqueólogos han hallado en el Negeb celosías de piedra dentro de las cuales se plantabán cep¿s y árboles que_'estaban construiias con el propósito .yde «extraer» de la atmósfera la cantidad de agua suficiente para el riego áe las especies plantadas.

que esta fuente.de agua tenga cierta importancia es necesario que se siguientes condiciones atmosféricas: 1) fómación de rocío auunáante; {.en -lp 2) nieblas _nubes, y 3) alta_ humedad atmosferica. Estas condiciores hacen qrrá -y las necesidades d9 agua de los vegetales decrezca al disminuir la intensidad de la transpiración. El rocío reduce áfectivamente la cantidad de agua que circula

-

P_ara

EL

REGADTO

EN EL

MT]NDO

13

por la planta_y aun.en algunos casos es absorbido por ella. El agua que se €vapora las_ hojas en l*u9": -una magnitud iemejante, el-volúmen de água que.hubiera sido extraldo del suelo. La nlebla, las condeniaciones y el roclo-supusieron una cantidad de agua de unos 28 cm en la localidad de iascade Head, en el estado de oregón, durante 142 dias nublados. En el período de seis años se depositaron unos 23 cm anuales en coshoton, en ohio. Él timit. ,up.iio, á. la cantidad de agua atmosférica que puede condensarse en el transcurio de un año es de 38 cm. No- hay que olvidai las aportaciones de otras formas oá precipitación a la hora de estudiar las posibles -necesidades de agua de las p-áu.-

del suelo y

ciones agrícolas.

Aguas superfciales

. En muchos aspectos, el agua superficiar (que proviene de avalanchas, inundaciones, etc.).se identifica.go-n el agua de riLgo, óon h gran áiferencia á" qr. no está suministrada por el hombre. cuando las inundaiiones pasan sobre^la superficie.del terreno, el suelo absorbe parte del agua y queda almacenada a disposición de_ las plantas.-En algunas regiones ta póouócién agrícola oepenae enteramente de este tipo de agua. El

agua subtemánea

- _ !l agua subterránea es aquella que ocupa gran parte de los espacios vacíos del interior del terreno. El mbvimieito ascensiónal del agua Jut.rr¿n"á poi ."pilaridad desde la superficie del agua hasta la zona radiólar puede constituir la fuente más importante de aprovisionamiento para el desarro[ó vegetal. Para que eJ agua subterráneá contribuya plenamente al creciñriento de las especies vegetales, sin obstaculizarlo, es précisó que aquélla se encuentre cerca, pero siempre debajo, de la zona de la cual se espera sea extraída la parte más importante de las necesidades de agua de las plan-tas. Si el agua subterránea está normalmente a la altura de la zona radicuhl, el crecimien:to vegetativo de la planta es retardado. Si el agua subterránea está demasiado cerca dó la superficie, la capacidad del terreno para producir económicamente la mayoría de ios cul. tivos. anula prácticamente. No obstante,. una capa de aguj que toque a la .se . porción inferior de la zona radicular puede suministrir una cánsidirable iantidad de agua y, en consecuencia, reducir él coste _der riego en mayor proporción que la perdida de producto bruto.- La ópt'íma de lá caira de agra'es -profundidad aquella que da el máximo de beneficios.

1.5 EL RIEGO EN LO§ CLIMAS

HÚMEDO§

según Powers, eI riego en los climas húmedos sirve para: a) controlar la hu. medad del suelo y superar la .sequía; ó) proveer de pastos fróscos y forrajes a flnales del verano; c) hacer posiblé un corte de trébol en el primer periáoo; di cultivar dos cosechas (las zonas en las que se dan cultivos de ciclb largo-púeden

14

PRTNCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

producfu la segunda después de una cosecha temprana); e) facilitar las actividades

químicas y bacterianas en el terreno; fl mejorar la calidad del producto y ayudar ai control de las enfermedades y plagas especialmente en las hortalizas y algunas

frutas de huerta I g) aumentar la humedad del suelo cuando el clima es más propicio para el crecimiento; /¡) facilitar el laboreo temprano o profundo y el cultivo extensivo; i) ablandar los terrones de tierra y disolver los nutrientes vegetales; /) incrementar el benefi.cio neto y aumentar los rendimientos. Es muy importante que los cultivadores de tierras de slima húmedo se den cuenta de éstas y otras ventajas del regadío. De la misma manera debeían estar informados de la viabilidad económica del mismo, pues a menudo se prlguntan si es rentable. Los agricultores de las regiones áridas se plantean sólo excepcionalmente esta cuestión. Estudian los beneficios que van a recibir de los diferentes cultivos de regadío, puesto que en estas localidades casi todas las cosechas tienen que ser regadas, no sólo por razones de economía, sino también de supervivencla, y, en consecuencia, para ellos no existe tal problema. Es un hecho comprobado que los agricultores cuyas tierras están situadas en zonas donde el clima es húmedo, pueden producir mayores y mejores cosechas de las que obtienen con los recursos naturales de humedad del suelo, mediante el establecimienlo de sistemas de riego que les proporcionen agua de un modo seguro y continuado. Pero esta realización no confirma el aumento de beneficio: de los agricultores, cosa que puede darse o no, según los casos. Los agricultores de climas húmedos deberían considerar el riego como un medio qué puede mejorar su situación económica. Los costes constituyen el mayo obstáculo a la expansión del regadío en las regiones húmedas. En los estados de clima húmedo, la responsabilidad principal de determinar, mediante el análisis, el coste de los diferentes factores y de ensayar hasta dónde puede desarrollarse económicamente un regadío, recae sobre cada agricultor individual o pequeño grupo de agricultores vecinos que se encuentren en situación de extraer y utilizar el agua de una fuente común. Las entidades públicas, que tienen la obligación de velar por el bienestar general, deberían ayudar a los agricultores de climas húmedos en el análisis y solución de Ios problemas relacionados con la rentabilidad del regadío. Por lo general, las inversiones en planes de regadío, tanto en las regiones húmedas como en las áridas, son a largo plazo. Algunas instalaciones de riego han hecho aumentar tanto los beneficios durante el primer año de utilización que han amortizado la totalidad de los gastos de instalación; no obstante, la gran mayoría de los proyectos requieren varios años para su total amortización. Las condiciones de clima, comercialización y gestión determinan, entre otros, la velocidad de amortización de la inversión inicial. Las especies cultivadas, la profundidad del sistema radicular, la resistencia a la sequía y la rapidez de respuesta al riego, son también importantes. Algunos suelos acusan los efectos de la iequía con más rapidez que otros. En los años húmedos, sin embargo, una gran parte de la inversión en el sistema de riego está paralizada sin que rinda beneficio alguno.

A la hora de decidir

sobre la conveniencia de.instalar un sisterna de riego

se

EL REGAD(O EN EL

MUNDO

15

iebe tener m_uy en cuenta la utilización dei agua en un año promedio. ::r las zonas húmedas el riego ha de se¡ consiáerado.o*o.rrá-práctica Incluso normal j: cultivo, pues sólo en contadísimas ocasiones se puede instalar un sistema de :r:go con la celeridad necesaria para salvar una iosecha que se encuentre en -ondiciones precarias por falta de humedad

1.6 DISTRIBUCIÓN GEOGR,IFICA DEL REGAUÍO .!a.s-unerficie regada en el mundo es de unos 162 millones de hectáreas

-i't]0 millones de acres). Los resultados de estudios completos sáure ta extensión -r:i regadío, según la comisión Internacional de Riegos y or"nu¡"r, están expues:-'s en la tabla 1.1, donde también se detallan.la siperhcie totál cultivaoa y re;:da en 27 países y los tantos por ciento que las últimas iepies"ntan oe taí piiT,,rnra 1.1. Supenrtcrp REcADA EN Los p,rísrs n¡¡ Los cuALEs ¡L Rrcaoío ocup,r rrÁs op vporo vu_r-óN or Ha (en miles de Ha)

País

Afganistán Argentina

Australia Birmania Clorea del Sur ........_

Chile..........

China..........

Egipto

..

España

Francia

Filipinas Formosa Holanda

india.......... Indonesia

Irán..... Irak..... Italia ..

Japón..

\féjico.....

Pakistán

Perú....-...... Sudán......... iailandia

Unión Sudafricana ... U.R.S.S.

Estados Unidos ........ Totales

Supert'icie

Superficie

Superficie

tota!

anual cul-

64 800 278 044 771 011 67 856

30 375

l0l3

8 505

648 527

9 7ot 74 234

tivadd 9 018

regada

3 501

8 100

I

940

5

5r6

I

Tanto por ciento regado de la superlicie cultiyada 39 J

I 6

652 364

34 25

995 752

1r2 039

100 102 50 474 55 121 30 004 3 599

53 387

2 615 20 831 3t 679 6 579 875

2 675

48 100

1 978

9

3 331 316 7 190 736 162 793

lt

44 582 30 164 36 985 197 089 94 540 133 244 250 776

2 502

8

503 541 O24

8

I 128 790 14 175

25 770 4 502 2 025

22 217 6 097 23 369

2 to2

2t 212 15 998

7 102

3 364

2 159 10 935 I 301

I

940 416

138 104

7 3ú5 441

628 329

t48 640

122 436

2229 A62

20

,:

3 001

418 322 547 6 505 13 374

51 878

62

5 427 7 706

|

9 55 9 52

I

20 24 7 10

23 aprox.

PRINCIPIOS

16

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

meras. En los citados países, en los que la superficie regada excede del. medio millón de hectáreas, la superflcie cultivada se estima en-628,3 millones de hectá¡eas, y la regada, en 148,6 millones, lo que representa un cuarto de la cultivada. cinco países -{hina, India, Estados unidos, Pakistán y la unión soviéticaposeen grandes superficies de regadío, cuyo total asciende a ll0 millones de hectáreas, es decir, más de 68 % del área regada en el mundo

1.7 EL DESARROLLO DÉL REGADÍO La demanda de alimentos y fibras crece al mismo tiempo

que

la

población,

y los experto-s en riego serán consultados para resolver los pioblémas qüe plantea la mencionada demanda. Más tierras de los desiertos y zónas áridas- deben ser róÉadas, pues el agua elevará enormemente su productividad. De la misma for-

ma, el rendimiento de los ter{enos de secano puede aumentar cuando sean trans_ Hay que tener en cuenta que la inversión necesaria para la puesta en riego de nuevos terrenos será muy superior a la realizada pará h impiantación de los actuale_s regadíos (tabla 1.1). Los mayores pantanos, los canales más largos, los trineles y los sifones invertidos más cosiosos, lodavía no han sido construiáos. En la medida en que la población crece. Ia demanda de agua para el rieg
incrementará.

l.t

AMBITO DE

LA

CIENCIA DEL RIEGO La ciencia-del_riego no se limita a la aplicación del agua al suelo, sino que comprende todo el proceso desde 14 cuenca hasta la finca y desde ésia al canal de drenaje. A los expertos en regadío incumbe el estudio de lás fuentes de agua, de las corrientes que la transportan, su regulación y distribución y los pro-blemas de drenaje que surgen como consecuencia de las prácticas de riégo. Lá consideración de una parte del sistema de riego, sin tenér en cuenta los otros componentes, conduce a proyectar deficientemente y sin un plan adecuad.o. Las características de los manantiales, entre las que se consideran la naturaleza d,e la vegetación y la capacidad de retención del suelo y el subsuelo, influyen considerablemente sobre el rendimiento del agua de riego. De la misma

manera, las características del curso del agua tienen gran impórtancia. Con mucha frecuencia la gestión de este curso dé agua, lai ramificiciones construidas y las medidas encaminadas a remediar las pérdidas por filtración, así como la utilización del agua a lo largo del curso y dé los canáles, constituyen datos funq?m-e.ntalT para el ingeniero de riegos. En la finca es de capital importancia la distribución, los sistemas-de aforo y.las acequias. El trazado áel sistema de riego en la frnca, el método del control y la diiposición del agua en exceso tienén

también vital interés. La disposición correcta del agua en exceso tiene

la misma importancia que su adquisición, aunque desgraciadamente sucede con demasiada frecuencia que ios regadíos se proyectan sin planear adecuadamente la utilización de las agüas residuales. Muy

a menudo el agua se pierde durante el transporte y por iu. apli-

EL REGADíO EN EL MUNDO

t7

'r'11tf0 en exceso. El agua §obrante, tanto superficial como subterránea, debería ¡¡: ¡¡rilizada en ros tgrienog de más uu¡u der proyecto o bombeada a los :i:ienos altos para su reempreo en caso dr"otu qr;. ápiá p"irir cultivo agrícola. El proyectar sistemas de orenaje,eridto ii sop"rn.iut"r'*.ñ"- éruterráneos, es de ' :':l importancia para mantener la arta producti"id; d;l;; iJrr.ro, de regadío. El equilibrio hidrorógico naturar de un va[e se rompe siempre cuando se le :::-:a. En consecuencia sprgen problemas á" ¿r"nai", i"i,iá .iipJlncial como

sub::::áneo, que hasta entoncés nb se había, ¡."1" Jértii.'"¡r-í...r".io un juicio a Ia hora dc prever dichos piobr"Á",l--ii"o"";r";, -r:¡derado r !'suu!, rr consecuencias

"

consideraciones

economrcas.

1.9 ECONOMÍA DEL REGADÍO comc quiera que, ra implantación del regadío se realiza en gran parte para aumental beneficios- ra economíá tiene un paper importante a la hora de su valo¡ación, y los benáfi:i"r producen como consecuencia de una mayor eficacia productiva "i"v"*r;;; repercuten en loi precios más bajos-a los consumidores, que a su vez motivan mayor consumo dl alimentos tib;r;. I-a mayoi Oisponibilidad de alimentos y fibias .ti;ñ;" en un nivel de vida más arto de los -iii-pr" moradores de la tierra. estos que'a"u", s.i t.riaor en cuenta. Los planes de regadío, así ^T?"l9ryr como otras óbras por obJeto hacer más ag_radable et muo¿" agronómicas y de ingeniería, tienen e, que vivimos. La manera más adecuada de conseguirlo es-la creación

Ar-irrni", de riqueza.

BIBLTOGRAFfA

t*x'lY;::,1;#

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<|rrieation science.'The-ñoundation of_permanent Agriculture in Arid

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univ. of Missouií nuu., i,,ü."ió, ririÉaiil"Lí Worr¡, T¡rou.r,s F.:"rarrv Waier, THouas, G¡oncp: Ism¡rs¡¡

-2

of similar Rainfall¡_ isii] iis. n:y.ii.i,iil..it-ie+7 lrevisado).

tilivi't'"* si"t"*'üñii,áríiii'ot ur"¡, E;;;. iráii."i:üii., po*"r, págs. .3_ttT,ieptiembre

rs¿s. 1952.

CAPÍTULO

2

LAS FUENTES Y EL ALMACENAMIENTO DEL AGUA PARA EL RIEGO La lluvia y la nieve constituyen las fuentes principales del agua dc riego. La nieve fundida y las precipitaciones no se utilizan completamente. El volumen que no es utilizado en el puño de caída corre por la superficie o se filtra en el terreno aumentando de esta forma la reserva subterránea de agua. En consecuencia, la nieye, o la lluvia, que no es utilizada se convierte en una fuente potencial, ya sea superficial o subterránea, de agua para el riego. El agua sobrante de la utilizada por la agricultura, la industria y la población urbana se emplea también para regar. El éxito de todo proyecto de regadío radica en gran parte en la suficiencia y seguridad del suministro de agua. En las zonas de regadío las empresas públicas deberían registrar a largo plazo las precipitaciones, los caudales y las aguas subterráneas, estableciendo así las bases para una completa y racional utilización de

los recursos hídricos.

2.I

LAS PRECIPITACIONES EN LOS VALLES Y EN LAS MONTAÑAS

La nieve y las lluvias que caen en los valles regados constituyen una fuente de agua que se almacena directamente sobre el terreno. En algunas cuencas, las precipitaciones invernales suministran agua suficiente pafa que germinen las semillas y para el crecimiento de las plantas durante varias semanas. En estos valles los cultivos perennes se desarrollan notablemente durante la primavera, porque utilizan el agua almacenada en el suelo que proviene de las lluvias invernalei. Bn otros, situados en las regiones áridas, la cantidad de agua de lluvia recibida en invierno es tan escasa que antes de la siembra los agricultores deben dar un riego para asegurar la germinación de la semilla y para que la plantita disponga en los primeros momentos de su desarrollo vegetativo de la humedad suficiente. Estos valles dependen casi exclusivamente de la lluvia y la nieve, que cae sobre las montañas vecinas, como fuente de abastecimiento del agua que necesitan pafa regar. Por regla general, en casi todos los valles de regadío las precipitaciones caídas sobre su superficie constituyen una fuente poco importante de suministro de agua. Las precipitaciones en las zonas montañosas, como puede

FUENTES

Y

ALMACENAMIENTO DEL

AGUA

19

verse en la figura 2.1, constituyen la principal fuente de agua. El transporte del agua desde los manantiales de las montañas hasta los valles plantea a los habitantes de las zonas áridas problemas muy interesantes y a veces de complicada solución. Constituye una urgente necesidad el estudio concienzudo, anual o estacional, de cada una de las zonas montañosas sobre las cuales se producen preci-

ltrrl'"rl

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FIc. 2.1. La nieve almacenada en la vertiente constituye un depósito de agua que ser ütilizada para regar. (Fotografía ie Bert V. ¿llen.)

puede

pitaciones bajo forma de lluvia y de nieve. La utilización económica y total de casi todos los recursos naturales del Oeste está íntimamente relacionada al rendimiento acuífero de cada vertiente, su transporte y los puntos de utilización y su empleo económico ya sea como generador de fuerza para riego o con fines de :rso doméstico e industrial. Urge que se reconozca el hecho de que la solución Je los problemas relacionados con el aforo de agua de una vertiente y su trans¡orte contribuirán al bienestar general.

PRINCIPrcS

20

2.2

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

ESTUDIOS SOBRE LAS DISPONIBILIDADES

DE AGUA

La recopilación de datos auténticos referentes a las disponibilidades del agua .r'fr.rro intelig-ente, laborioso y continuado. Es probable qge el sumi.^ig""n nistro inadecuado de ag"ua haya contribuido en gran medida a producir desastres f,nancieros y quiebras en muchos proyectos de fuesta en riego' Las conclusiones y á .r""rirt áptimismo basados en "l conocimilnto imperfecto_ del aforo deauna las vertiente han sido los errores más frecuentes y que mái caros han costado volumen del personalidades tanto pilruAur como políticas. La sobreestimación de agua en ciertos proyectos tiene como consecuencia las reducidas dimensiocomo regable en el ,", í, la zona r"guáu-Én .L*faración con la que figuraba sin que qu9 climáticos ciclos de existenciá proyecto original.-La 19.-producen precipilas de gran variabitidad unido a la ;;;i;;-;lredichos.con dxactitud, económiutilizar de problema e1 complica. otro, i;i;;;, y c'audales de un año a de camente toda el uguu áirponible cada a¡b. Sin e-mbargo, las comunidades unos de dentro racionalmente' más regantes de las zonás áritlas podrían ajustar verosímil ciertos límites, rus tu.nti áe'riego sobre la base de una información es Oe tas existencias niáricas. Con íistas a una ulterior expansión del regadío, acuí' el rendimiento para determinar investigaciones pieciso que se U"r"r-u "uUo disponible que suministrará la cuenca. i"ro y Iá cantidad de agua

2.3 AFORO DE LA NTEVE Y YENTAJAS QUE DE ÉL

SE DERIVAN

La nieve que permanece sobre la superf,cie del terreno constituye un-volumen Por eiemA" ug"u áf*uó"r,u'du *uV r"p".ior a la iontenida en cualquier pantano'

ufro^irnadamente 2,5 cm áe agua y pueden- llegar cm de ,i"u" (considerand-o que "Lrrlti"n'"" hasta 10 cm. Por tant;, ,rnu pt"iipitación de nieve de 30 cm cuadrados kilómetros cuatro sobrenieve) depoi iay 2,5 cm de +m' de agua, cantidad que sería suficiente para ""d"'30 "g"u 10' de almaC'enaáiento r"p"* un superficie' de y he-ctárea unaaltura llenar un embalse que tuviera un metro dé y medio Es muy frecuente que ia nieve caída tenga una p.rófundidad de metro de su 1/12 a el contenido de aguJde h nieve sea superior I q"" áo primaverapu.tiÑ"i y velola época la de i"rportaná el conocimiento volumen. Reviste como así nieve. la de fundición la de piocedente ciáa¿ Oe liberación ¿"f ug"u r, caudal de régimen, para hacer las previsiocuándo el curso d"

;lr,

i0

ü;;l""riá

nes consiguientes. o no y en qué forma También es preciso saber si el agua puede ser utilizada no sea abun' que-e! agua-disponible iño.-en los En -r-i"-Urut se producirá la escorrentía. la superficie modificaciones, y de _riegos softitátt á;rri; br plur", ¿" y las-coseagua menos que necesiten cultivés resada será menor,i"-r"-trurán vegetativo sea más largo' perícdo cuyo por otras sustituidas ;?ffi;ñ;;;'r;" por el contrario,^ las'disponibilid;des de agua- se-an superiores a. la más intensiva' """r¿" media se pueden regaf nuevos terrenos o practicar una agricultura

FUENTES

Y

ALMACENAMIENTO DEL

AGUA

2I

Drido a. las ventajas que se derivan del aforo de la nieve. la red para su control :-r erperimentado una considerable expansión, lo que permite obt"ner datos de :r3\ or precisión más rápidamente y con menores inconvenientes.

Se han construido vehículos adecuados para conducir por carreteras enfan,i:das. por las rocas, la nieve y el hielo, a los agentes de inspección, dentro y --:e¡a de las zonas. puesto que, aun en las más alejadas, las múestras han de ser :.':nadas ufla vez al mes. También se ha trabajado intensamente en la fabricación i3 instrumentos de gran sensibilidad que modulen un circuito eléctrico, transmi.i:ndo por radio la medida de la profundidad de la nieve y su contenido en agua

: lai centrales Iocales.

La circunstancia de que las previsiones han de ser elaboradas inmediatamente después de las inspecciones, ha hecho preciso el desarrollo de técnicas analíticas que requieren la utilización de computadores de alta velocidad. Se han establecido campos piloto de nieve en pequeños prados de montaña

donde los vientos influyen menos sobre ra capa de-niéve. Loi campos consisten :.n diez o quiñce puntos de observación espaciados entre quince y tieinta metros

de distancia entre sí. se determina en cada uno de los puntos el contenido de :sua de la nieve y su profundidad. Ei muestreo de la nieve se efectúa con uri tubo de aluminio sin sutura. r_a parte inferior del tubo termina en ün cortador dentado para penetrar en la nieve endurecida o en las capas heladas. El tubo se introduce en la nieve y después se retira. llevando en su interior un alma de nieve. Con posterioridad só p"ru, .o*o indica tra figura 2.3. Entre los datos obteniclos y ura o varias de lai siguientes variables: caudales actual y anterior, temperatura, contenido acuoso de'ia capa

'

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Ftc. 2-2. La furgoneta de cadenas realizada por la Utah Scientific Research Foundation para llegar a los campos piloto de nieve por caminos difíciles.

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

una de suelo y precipitación' se establece escorrenla pronosticar c«rrrelacién-para tía máxima Y la total'

2.4

PANTANOS

de agua Cuando los cursos naturales a las frente son insuficientes para hacer panconstruyen se necesi¿a¿es de riegos, almacenar.agua' de lin el tanos con -.., Y PrtEl agua que coffe en invierno *u*ru !u.oá ser retenida.en grandes de-

cutpO.itot ñattu qr. se .necesite para el efectúa se -en iiro. Bf almaienamiento -tri*.oo* para su utilización i;;'"1;* en los años secos.

provl§Todas las presas deben estar

t"r ¿ilii"iudáies, de dimensiones-suf,evacuación de las

;;r;; p"i" p"r*iiir la áá^iÁu^t riadas esperadas' Cuanto.más el dePósito' ;;;;;" sea la estructuraqueY correran, tas

ilurot será el peligro postotes viclás v las propiedades de los debe

v'Poi ello el aliviadero mayores condiciones de segulas reunir ridad. '^T; capacidad de un pantano viene Jicaiada nor ias condiciones naturales del almaes agua el ';il á;.i ralle en que que sera cenada y por la altura del dique' volumen el acumular para suficiente -de ;;;;;;; ;; necesite Y de la cual se Pue-

;il;i"t

qs 'i'i I:'":i,,'l[",t:';:11r'"".:',,1,1:.:rr.:-:i lubo,rxi.1iü1'1i

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q!iü:';;; ¿;;¿;iffi"nte' sus capaci-

y peso der 41.:'"-::::l^:,1::".11,""¿§:'.sHH: para.presas de pcquei'"tl"'..'""i'fjilJX'i.r"ont'nláá a' uguu' de Áetros cúbicos milés de millones de trasta dc Bronsteaí."di'i"l¡rn*¡i¿a "iFnt,torafías "s'í¡i'V)rtilu,iun S"'i'n' U'S'D'A') ;;r;;;i*ies-, mismo modo' los O.l ffir*';,fticós. para el riego varían diq;;; construidos

ésra

de pocos econá;icamente, cuya- altura es entre aquellos que están construidos de 2óó- metros de altura con presupu€stos exige la metros, hasta las ,';;i"^;;;ñ aumeniJ il il demanda de agua conssido de varios millones ¿J-¿oruit'' et han que los que altura y lná, .urot construcción de diquei J. *uvor truidos hasta la fecha'

FUENTES

Y

ALMACENAMIENTO DEL AGUA

*:-

23

ro,fr*

Pantanos construidos por el gobierno, como el que muestra la figura, contribuyen al desarrollo del regadío. (por amabilidad del fureau o! Reclomátioi.)

2.s

PEQUEñAS PRESAS DE TTERRA

Las presas pequeñas sirven para retener el agua que provienc de los manany pequeños cursos que de esta forma son utilizados con más,eficacia. Los -r;pósitos pequeños construidos para el riego tienen muchas ventajas, puesto que : menudo sirven para criaderos de peces, para almacenar agua y para alimén:ar y alojar patos y gansos. rgualmente, los estanques artificiales proporcionan ;arácter y belleza, además de utilidad, a lás explotaciones. A la hora de elegir el emplazamiento es necesario tener en cdénta diversos i¡ctores. La presa debe ser lo más corta posible y asentada sobre un suelo flrme, seco y desprovisto de matorrales y raíces. El terreno más recomendable para la rresa es aquel que tiene una textura intermedia; cuando se utiliza la arcilla, ia presa puede desplomarse cuando se deseca, y si se emplea, en cambio, la arena, :1 agua no será retenida. El paraje debe tener acceso tacit y permitir la construcción de un buen aliviadero y de un depósito. se deben ienir en cuenta las :ia1es

24

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

consecuencias para la vida humana y las propiedades del arrastre de la presa por una riada que deie en libertad el agua almacenada. El pantano ha de ser construido sobre material que no permita la filtración excesiva, Los afloramientos rocosos y superficiales suelen tener grietas que producen escapes y, en consecuencia, pérdidas considerables de agua. También han de ser desanraigados los árboles y arbustos existentes en la zona que va a inundarse. El tamaño de la presa ha de estar en consonancia con el agua disponible y el volumen que se necesita. El aliviadero constituye un punto crítico del proyecto, y en muchos casos provoca el llallo de la presa. Las consideraciones proyectivas sobre los aliviaderos son muy complejas y están condicionadas por el emplazamiento. Por ello se debe contar con el asesoramiento ingenieril, de la máxima competencia profesional, para proyectar y construir la presa y el aliviadero de forma que el presupuesto sea lo más económico posible contando con los materiales a disposición, la localizaciór. y las avenidas de agua.

2.6 LA SEDIMENTACIÓN EN LOS EMBAL§ES La vida útil de los embalses puede ser reducida por la acumulación de sedimentos que, una vez que lo ciegan, hacen nula su capacidad de almacenaje. Pero aún más, puesto que los buenos emplazamientos para embalses son escasos en número, el que se ciegue una presa no sólo produce un perjuicio monetario al propietario, sino que constituye una perdida grave, a veces irremplazable, de un recurso natural. En los planes de proyectos de riego se ha de tener muy en cuenta el efecto de la acumulación de arastres sólidos sobre la conservación del embalse, de rnodo que sean tomadas todas las precauciones para hacer mínima

la

sedimentación.

2.7 REDUCCIÓN DE PÉRDIDAS POR EVAPORACIÓN En las regiones áridas, Ia perdida de humedad por evaporación constituye un problema muy grave. La carencia de agua en las regiones desérticas ha estimulado la investigación encaminada a descubrir métodos prácticos para reducir la evaporación. Se estima que en diecisiete estados de Norteamérica se evapora agua por valor del 45 /. de la que se utiliza para el riego. Por consiguiente, hay ur gran incentivo para reducir la evaporación en las regiones áridas, en especial debido a lo que cuesta disponer de agua. De entre los métodos estudiados, parece ser que dos de ellos son los más adecuarfos : el primero consiste en extender una película monomolecular sobre la superficie libre del embalse, y el segundo en utilizar cada vez más depósitos de agua subterránea. Antes de que se utilice la película de plástico monomolecular como método práctir:o, se han de resolver varios problemas técnicos. Los materiales son costo-

FUENTES

Y

ALMACENAMIENTO DEL

AGT]A

25

sos, los microorganismos ros consumen y, por fin, el viento los arrastra depositándolos en las orilas der embarse. ño iaui, ouou'qu" s"-""nürtrur¿, materiales

i'técnicas meiores para-.su aplicación de manera que este método de conservaaet agua se generarice. É, r" ,.irrridad se utiliru ., oir..ru, zonas para ra 110-n conservación de agua para el ganado. se ha extendido la utilizaiión de depósitos subterráneos e irá en aumento que se dispone ár"ance un arto y tos parajes ñ;i;;;s i;1t;:t*: üonoe se l::":]..3§,".de construven los embarses sean más escasoi y caros. comó en ét .uro de películas montm.otecul"r*l ;; ;;;i; que se ,.aii""n avances técnicos que hagan posible la utilizaci^ón plena'al los depósitos ruui.rieñ.or. No obstante, de que la superficie^der agua no esté expuesta a la evaporación cons:,1 l::h" trtuyeuna gran ventaja. Más adelañte se plantea i,i pr"ui.r* de utilización de embalses subterráneos y los método, páiu su prospección.

2.8 PROBLEMAS DE LAS FREATOFITAS Las freatofitas son piantas hidrófilas que crecen a ro rargo de las corrientes de agua y en los terrenos freática alta, eJ decir, donde existe Que rienen uru agua disponible en abundáncia. Desde el"upu punto de vista Lconámico. carecen de ralor v además consumen agua que poariá.sei"Jir¡1áá";;;'i; agricultura y ra industria. El problema se agüdiza'en fas regiones ¿riáai-eil;r;r. las freatofltas son rnuy numerosas y en las que el asua tGne un valor crítiió para el desarroiló económico. se ha calcurado_qüe oe cí¿a rrt;+;;;;"'ü"iiág" empleados en el sudoeste de los Estados unidos, 100 m, son utilizado-s-porlu ,"g.tación natural compuesta por Zamia integrifolia, scirpus lacus¡is, sst¡i ialibnir, .rp..i* á.i popurus oistichlis, áefuoides, soíiimtu, vermicurafus, nichar¡s y prosopis -eénero glandulosa.

La utilización del agua por las freatofitas es intensa y aumenta cuanto más la &istencia y ei desarrouo á. lu'-uvái parte de ras es_

alta. es la capa freática:-

pecies está conrrorada por su profundidad. d;;ü-;;r-;.ñ,; á ra capa capilar que se encuentra situada inmediatamente encima ae h capa-r..¿ti.ui-_"iorJ, serán las condiciones de crecimiento. por tanto, aunque la iapa freática se en_ cue,tre a tres metros de profundidad, una ¿i sup"rn.rat puede obtener agua abundánte de la irania flanta "niairáliierto agua sufl_ ¡utii;, il;d;;ciona ctente a la parre superficial der rerreno. La .zamia i*"iii"iiiííu ,srirpu, racus*is prefieren los terrenos enclarcados o aque[os .n ror"ql.""r'uüuu está próxima a la superficie. Los Á.jor cuando ei nivel íuperior del agua liltjchrls_9r...o freática no excede de r,g.0 a2.50 merros; ios sa¿,x babironica y popurus dertoides prefieren una franja capilar cuya profuididad no ,;; ;;p;;iri' á ros tres metros. La sacorbatus vermicuial¿¿s se-enóuentra en inmejorables condiciones cuando la capa freática no excede de 4,5 metros de profundioa¿, mientras-que ta prosopis glandulosa extiende, como se sabe, sus ,uí"., a p;;ilr;iJ;á; de 12 e incruso 30 metros para buscar el agua. Si bien las oistichlis, ra-prosopis grandurosa y er Bacchar¡s se desarrollan me-

PRINCIPrcS

26

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

jor en climas templados, el Salix babilonicq, elPopulus deltoides y otros Oistichlis, ásí como las maias hierbas de los prados, crecen en climas fríos o secos. Para el control de las freatofitai existen dos procedimientos. Por una parte, retirar ug.ru, para lo cual se debe hacer descender la capa frcática, canalizar el UoñUeaita en torno o a través de las zonas críticas. Otro método es el de agua o "l irñp"¿ir que estas plantas cfezcan, ya sea por medios m-ecánicos o químicos. emUos piocedimienios han rendido-resultados útiles en diversas proporciones, preciso utilizar técnicas más seguras y hay que tener un mayor conocipáio ", dil problema para poner en práctica un control efectivo. Por otra parte, miento los métodos de desarraigo ñan de sei adaptados a las condiciones económicas y lugar de actuación. En e1 capítulo «Agua» del U.S.D.A. Yembook of Agriculture 19"!S, pueae verse un resumeo del pro6lema y los medios de control, por Fletcher

y Elmendorf.

2.9 LLUVIA ARTIFICIAL O SIEMBRA DE NUBES Entre las fealizaciones de mayor interés en la búsqueda de fuentes suplementarias de agua se encuentra la lllvia artificial o siembra de nubes. El problema se plantea iomo sigue: ¿Podemos aumentar las precipitaciones?, y en caso afir-

mativo: ¿en qué cantidad? A flnte.apreciar el esfuerzo que supone la lluvia artificial, es pre-ciso-.ante todo llegar a iomprender cómo la^naturáleza precipita- a-gua.del cielo. Mediante

,n pto.Ero conociho como nucleqción, se formán, airededor de materias extrañas como partículas de sal, de polvo u otras sustancias que se encuentran en -táles susfensión en la atmósfera-, cristáles de hielo que posteriormente se combinan

entie sí, aumentando su tamaño hasta que caen, ya sea en forma de nieve o de lluvia. Las operaciones dc lluvia artificial o siembra de nubes consisten ante todo en introducir en la atmósfera partículas con el fin de iniciar la formación de gotas. se ha comprobado que el yoduro de plata y.la nieve carbónica son más ñctiros que las pirtículas án suspensión en la atmósfera, por lo que ambos-se utilizan óon profusión. El yoduro de plata tiene la ventaja de qu9 puede ser reducido a fase de vapor en la superficie del suelo y tfanspoftado a las nubes por las corrientes ascendéntes de aire que se dan en las situaciones tormentosas, aCecuadas para la siembra de nubes. La nieve carbónica tiene el inconveniente de que ha dL ser introducida en las propias nubes por medio de aeroplanos casi siempre, puede decirse que el V qu" se disipa mientras .uá ", el aire. Eln consecuencia, nieve carbónica' que-la yodrr.o de pláta es un agente nucleógeno más económico pero, ¿se puede ut"gi,ru. que la Jiembra de nubes dé resultado? Parece fuera de toda cirestión que clando se realiza en las condiciones adecuadas se pue-den obtener precipitaciones como consecuencia de la siembra de nubes con nieve carbónicá, yoárro de plata y otros productos nucleógenos' Las experiencias- de laboratorio-y de campo así Ío han cónfirmado. Sin embargo, queda por resolver la viabilidad económifá de tales operaciones. En los últimos años se ha dedicarlo un esfuerzo considerable a la mejora de técnicas para su control y medida. No

FUENTES

Y

ALMACENAMIENTO DEL

AGUA

27

obstante, es preciso llegar a un conocimiento más profundo del proceso de las tormentas. Puede asegurarse que las tentativas y los éxitos en la lluvia artificial serán cada día mayores a medida que aumente la necesidad de regular el tiempo y s,e conozca el proceso más a fondo. La humanidad luchará siempre por controlar el tiempo y cuando lo consiga dispondrá de la fuente de aguá más importante que todavía no ha sido alumbrada: las nubes.

2.10 DEPT]RACIÓN DE AGUAS SALINAS Las aguas salinas constituyen otra fuente de agua para el riego. Hasta hace unos años la recuperación de este tipo de aguas §e [évaba a ca6o mediante el proceso natural de evaporación y su posterior condensación en forma de precipitación. En este caso, como en el de la lluvia artificial y en el de la retlucción

de la evaporación, la urgencia de conservar y utilizar nuestros récursos hidráulicos ha promovido avances técnicos de envergadura. Se dedica en 1a acfualidad especial atención a la depuración de aguas salinas para hacerlas aptas al consumo humano, animal, vegetal e industrial. Se conocen las propiedades físicas y químicas de las sales disueltas en el agua y en ellas se basan las técnicas empleadas para la puesta en práctica de métoáos adecu-ados para depurar las aguas sali¡as. Lo que en reaEdád reviste gran dificultad es encontrar 1os métodos económicos y réntables de separar la iat. A este respecto, los cálculos del coste de la transformación del agua del mar, en c.ondiciones_óptimas, trabajando a un rendimiento del 100 por 100, son muy significativos. Para eliminar la sal de 3,78 m3 de agua del mal es necesaria, ál menos, una energía de 2,8 kw-h (3,8 cv-h). si suponemos que un kw-hora cuesta un céntimo de dólar, el coste de la eliminación de sal de 3,28 m. de agua del mar es de 2,8 céntimos de dólar, o, lo que es lo mismo, unos 0,75 céntimos por metro cúbico. En el mismo orden de magnitudes, para obtener un volumen de 1236 m' de agua potable, se precisan 9(D kW-hora (más de 1200 CV) que cuestan unos nueve dólares. La inventiva humana. se ve.puesta a prueba cuando se consideran los aspectos de ¡endimientos, inversión y gástos de gestión de la depuración de aguas ráüoas. Los gobieraos de muchos países han dedicado fuertes sumas a la investigación y realización de proyectos en este campo y los resultados cristalizarán en métodos cad,a vez más perfeccionados.

El agua no necesita ser pura para todas sus aplicaciones. Cuando se aplican las técnicas de riego adecuadas se puede utilizar de un modo permanente agua que contenga un elevado grado de salinidad. El coste del agua que tiene un contenido de sal adecuado, aunque no sea pura, es menor que el de ésta. La tabla z.l expresa la relación que existe entre la energía consumida y la pureza del agua potable depurada con una membrana desmineralizadora de tipo comercial. No transcurrirá mucho tiempo sin que se disponga de procedimientos que permitan utilizar el agua de baja salinidad de las comarcas interiores, a un coste que esté en consonancia con la economía agraria de zonas en las cuales las disponibili-

dades de agua sean escasas.

PRINCIPIOS Y APLICACIO¡NES DEL RIEGO

28

T.rsr,\ 2.1. AuueNro

DEL coNsuMo DE ENERCíA B¡.¡ nel,rc¡ó¡¡

LA

CRECIENTE SALINIDAD CUANDO SE EMPI,EA UNA MEMBRANA DESMINERALIZ,{DORA COMERCIAL, BASADO EN UNA PURE-

CON

zA DE pRoDUcTo FINAL op 500 p.p.m. (Cortesía de Ionics, Inc.)

Salinidad del agua depuroble (p. p. m.) 900

i500 2000 3000

diaria aproxtmada (m'ldíot

Producción

5,6 53,9

0,80

3'7,B

2,65 3,97 5,29 6,61 7,94 10,58 13,23 21,16 26,46 47,62

7

4000

26.5 20,8

5C00

17,O

6000 8000 10 000

15,2 11,4

15 000

6,8 5,3

20 0c0 35 000

Consumo aproximado de energía (kW-hlm'')

q§

3"4

2.II IMPORTANCIA DEL AGUA

1,85

FREÁTICA

El

aterramiento de los embalses, las disponibilidades de buenos depósitos de agua freática y la cieciente dificultad de encbntrar emplazamientos para embalses de superflcie, el control de la evaporación y la necesidad de alumbrar nuevas aguas

contribuirán a un mayor aprovechamiento del agua freática, de cuya utilización, así como de la de los depósitos subterráneos, se derivan numeiosas ventajas naturales.

. Aunque muchos países tienen la suerte de poseer agua en abundancia, puede decirse que casi todas las naciones y regiones de la tierra padecen del hecLo de que las disponibilidades de agua no esran uniformemente repartidas ni geográfica ni estacionalmente. La utilización plena de las disponibilidades todlei de agua requiere una regulación completa, tanto de la superficial como de la freática. Fl agua de la superficie está controlada por medio de las numerosas presas, redes de canales y conducciones ya construidas. Por el contrario, la regulación del agua subterránea se encuentra en sus balbuceos. Por razones de tipo econémico, las aguas subterráneas no se utilizan hasta que se ha hecho uso, dentro de un

cierto intervalo de rentabilidad, de las superficiales. Se bombea agua subterránea en todas las partes del mundo como uno de los medios más importantes para obtener agua de riego. uno de los métodos de drenaje consiste, por otra parte, en hacer descender, por medio de un bombeo intensivo. la capa freática del terreno. Por el contrario, en otras zonas el nivel freático ha descendido tanto a causa del bombeo para el riego, que ha sido preciso ahondar los pozos, incrementando la altura de elevación y encareciendo pr
cionalmente el agua así obtenida. En casos extremos la carestía del agua ha lle-

gado a un límite que ha sido preciso restringir su aplicación.

FUENTES

2.I2

Y

ALMACENAMIENTO DEL

AGUA

29

RECARGA DE DEPÓSITOS DE AGUA FREATICA

, Las épocas críticas de escasez de agua subterránea debidas a las limitaciones de recarga natural, la baja capacidad dé almacenamiento y la úi1y1ación excesiva, han estimulado los esfuerzos encaminados al llenado de émbalses de agua subterránca. c-on la superficial. corrientes irregulares que de otra forma serían desperdiciadas, son desviada_s y apricadus u-lu tierrá, para de esta manera y por f,ltración recargar los embalses subterráneos. El ug.,u d" los arroyos invernaies, los.desagüe-s y- el agua de-las_industrias pueden seiutilizadas con provecho para el llenado de los citados depósitos. Para conservar y utilizar las disponibilidades de. agua es preciso hacer usó al mismo tiempo de lás aguas suferficiales y subte-

rráneas,asícomodelasposibilidadesdea.lmacenamie]rto.

El encharcamiento sistemático de extensiones de terreno, tanto si vierten como, si drenan al interior de depósitos subterráneos, es un método de reconocido valor para ef almacenamiento de agua. Lo que se hace en la práctica es extender el agua,sobre la superficie del terreno para acelerar la filtrición en el suelo y la percolación hasta el agua freiática. La figura 2.5 muestra el típico abanicó de deyección de un cañón con diq res rre pieára para retardar el flujo esta"quis e,scalonados y provocar-así una filtración que iecargue un depósió "" de agua fieática. Los diques de piedra o las presas, reóubiertas-de tierra ^"r, s, iuperior, forman lagunas, como- la que puéde verse en ra figura 2.6, en las que "a.uel agua se infiltra llacia el depósito freático, para allí acumrrlars" haita que traga tatá disponer de ella para el riego. La filtración aumenta con, el empleo de materia orgánica y la población de pratenses que acondicionan el tereno para períodos piolongados de inmersión. Parece que.las pratenses mantienen el iuelo-en condiiiones-más adecuadas que los acondicionadores, en especial cuando el sedimento suspendido en el agua es considerable. Es fundame-ntal que la capacidad de infiltraiión se mantengá alta dur¿nte las operaciones de carga. otro método menos empleado de recarga utiliza galerías verticales, pozos, zanias y- perforaciones para permitir gle el água llegue- a la zona o. gráuá y ai estrato de materiales rocosos. La perioración de r"óurga de tipo peoiia (suter, tls!)_t1a sido emplea{a co1 éxito para obtener una filñacióo de abiorber de 2350 a 2870 litros/seg-Ha, lo que equivale a una altura de "ípu, il u Z+ metros diarios, cuando se utili?_ gravilla óomo hltro. si en cambio se emplea arena, la filtración se limita a 630 liiros/seg-Ha. De la perforación tipo peoriá oeduce sútár que, pxesto que se han observado muchos hechos impredecibles, la recarga de agua freática presenta en la actualidad un panorama muy amplio pu.u íu i*

vestigación.

30

pRINCrpIos

y

ApLrcACloNEs DEL RrEGo

2.I3 NIVEL DE RENTABILIDAD DE LOS DEPÓSITOS DE AGUA SUBTERRÁNEA En los primeros tiempos, la cantidad de agua subterránea extraída estaba y las necesidades. No obstante. el descenso considerable de la capa freática o de la presión alarmó a los técnicos y se planteó el problema de definir el «rendimiento de seguridad». Las demandas de nuevos determinada por los costes

usuarios han motivado que muohos tribunales restrinjan su utilización para que se mantenga el nivel (o la presión) del acuífero. Puede decirse que las decisiones de los tribunales no sólo garuntizat los derechos de los usuarios de las aguas respecto a éstas, sino también la energía necesaria para elevarlas de los pozos. Sin embargo, los recursos freáticos no pueden ser utilizados plenamente si hay que mantener los niveles y las presiones del agua. En tales circunstancias es corriente que sólo una parte pequeña del agua disponible pueda ser utilizada. Para el pleno empleo de los recursos de aguas superficiales y subterráneas es preciso que desciendan los niveles y las presiones de éstas en los períodos de sequía o de escasez de las superficiales y hay que aumentarlos mediante la recarga de los depósitos en las épocas en que existen excedentes. En algunas zonas en las que las posibilidades de recarga son limitadas, se admite como de gran utilidad el empleo de técnicas «mineras» para su puesta en práctica, con lo que se coloca el agua al nivel de otros recursos naturales utilizados hasta el agotamiento para el desarrollo. Un ejemplo revelador de este tipo de actuación es el plan del Central Valley, en California, donde el agotamiento del agua freática ha sido, no sólo permitido, sino adelantado por alguno de los dirigentes en materia de riego más progresistas. El plan consistía en utilizar el agua «extraída» como soporte de una economía fuertemente gravada que fuera capaz de soportar en el futuro el alumbramiento y el transporte de agua desde puntos distantes a ciertas zonas del valle que serían deficitarias. Este plan de utilización hasta el máximo y de integración de los recursos hidráulicos del estado, ha sido llevado a la práctica y en virtud de ello se han desviado aguas suplementarias para ser almacenadas en depósitos de aguas subterráneas que estaban casi exhaustos. Con el desarrollo de nuevas técnicas para detectar aguas subterráneas, debido al perfeccionamiento de la climatología y del descenso del valor de la energía por causa del impacto que producirá la energía atómica, se podrá suministrar agua a 1as zonas que en Ia actualidad no resulta rentable. En virtud de estas consideraciones, el nivel de rentabilidad está en continua evolución, al mismo tiempo que evoluciona la técnica. Evidentemente, las aguas en exceso y aquellas otras obtenidas por ordenación de Ias superficiales no pueden ser almacenadas en los depósitos subterráneos, a menos que se extraigan de ellos volúmenes de líquido que las ocupan en la actualidad.

El nivel

rentable implica un equilibrio en el que no es posible el bombeo y antieconómico ni la deterioración de la calidad del agua. Reviste tarnbién gran importancia el considerar el nivel de rentabilidad a la luz de la totaexcesivo

FUENTES

Y

ALMACENAMIENTO DEL AGUA

3t

Frc. 2.5. Fotggrafía aé¡ea del abanico de sedimentación de la ensenada de San Antonio con el monte del mismo nombre al fondo, semicubierto de nieve. En primer téimino, ; i;á;;;h; de la líne¿ diagonal de trazo.suave que marca el curso de la corriente, pueden upr"il*" unas franjas blancas, .que van de izquierda a derecha, que son diques de bi.¡rá, ¡" ;;l;l;;; abancalados construidos para ret€ner el agua de las'toimentas. (ü. s.D.2. r"in. ait. sls.j

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

Flc. 2.6. La tierra colocada contra la caia superior del dique retarda el curso del agua a través suyo y favorece el encharcamiento desde la cresta del dique inferior hasta el pie del dique inmediatamente superior. (U. S. D. A. Tech. Bul. 518.)

lidad de los recursos hidráulicos existentes, tanto superficiales como subterráneos y de aquellos en explotación como de los potenciales.

2.I4 VIABILIDAD DE LA ATILIZACIÓN DEL AGUA FREATICA El descenso excesivo del nivel del agua freática exige elevaciones muy grandes que, a veces, implican costos prohibitivos. La extensión de las elevaciones para el riego a partir de los recursos de aguas subterráneas debe, por lo tanto, determinarse a base de investigaciones realizadas, durante períodos relativamente largos, sobre la aportación anual o recarga de los manantiales freáticos, bolsadas o depósitos. En relación con la utilización para el riego de las disponibilidade§ del agua freática se pueden tomar decisiones importantes basadas en las contestaciones afirmativas y negativas a las doce preguntas del cuestionarios que a continuación

se reproducen. Las respuestas reseñadas indican de un moCo general que las dis' ponibilidades de aguas freáticas pueden ser incrementadas satisfactoriamente.

A.

sí Disponibilidad, calidad y profundidad del agua: l. ¿Se dispone de un suministro total de agua? 2. ¿Se dispone de agua de buena calidad para permitir la obtención de la cosecha que se desea? 3. ¿Se encuentra el agua a profundidad económicamente útil?

sí

No

FUENTES Y ALMACENAMIENTO DEL AGUA Tendencia de la capa de agua: 4. ¿Es de nivel rentable? 5. ¿Se eleva?

6. 7.

C.

¿

33

sí

no no

Desciende?

l,Suele el desarrollo de la zona producir disminuciones del agua por e1 gasto, superior a la recarga natural?

Protección legal o natural: 8. ¿Proporcionan los e.tatutos o las decisiones de los tribunales una protección legal o administrativa, en su zona, contra la disminución dc las reservas de agua? 9. ¿Existe alguna limitación natural contra el
D.

Costo de trabajo: 10. La profundidad futura del regadío, ¿producirá un beneficio que compense los gastos del mismo?

E.

Necesidades del terreno:

si sl

11.

¿Es apropiado el ter¡eno para el regadío, desde el punto de vista de su topografía, productividad y de retención de agua'i 12. ¿Es el terreno adecuado para producir las cosechas que

sl

se pretende?

2.I5

sl

VARIACIONES DE VOLUMEN DEL AGUA SUBTERRÁNEA

Las variaciones del agua subterránea almacenada se expresa en función de los agentes de tales modificaciones. La ecuación general del agua freática es muy útil para relacionar y hacer evidentes las diversas fuentes de agua que llegan o que parten del depósr'to freático: AS

: O¿ : Q, : S, : S, : P: l4 : C:

donde AS

:

(O¿

* ^§¿ * P)-(8,

+

^S,

+W+

C')

(2.1)

Variación del agua almacenada Escorrentía hacia el depósito Fuga superficial del agua Volumen del agua que vierten en el depósito Agua subterránea que escapa del depósito Precipitación

Agua extraída. Consumo de agua (evaporación-transpiración)

A menudo sucede que todos los sumandos pueden ser alterados por el hombre; en consecuencia, es preciso considerarlos a la hora de utilizar un depósito de agua subterránea y esto es debido no sólo a las modificaciones que introduce Isnrrr-s¡¡ - 3

PRINCIPrcS

14

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

la gestión en aquéllas, sino porque cada uno por separado aporta o retira del depósito cierta cantidad de agua. Cuando se plantea el nivel de rendimientos hay que tenerlos muy en cuenta. 2.16 INYESTIGACIONES DEL AGUA FREÁTICA Cuanto más detallado sea nuestro conocimiento del depósito subterráneo, tanto más eficazmente podrán ser explotadas sus aguas. Es difícil veriñcar las características físicas de los depósitos de agua subterránea, aun en condiciones idéneas, por lo que es preciso utilizar todos los métoCos que nos permitan recoger datos reales. Se suelen estudiar cuatro aspectos diferentes: l) Estudios e investigaciones geológicas. 2) Datos físicos del agua freática, tales como la presión, la elevación, los movimientos y las temperaturas. 3) Métodos geofísicos de exploración. 4) Control de los pozos existentes. Cada uno de ellos complementa a los otros y todos son necesarios en su conjunto para obtener un cuadro completo de un depósito subterráneo. Los estudios e investigaciones geológicas pueden enmarcar las características físicas de la superficie y constituyen un buen indicador de las condiciones del subsuelo. Las características físicas de la superficie y la estructura geológica nos indican lo que pueda lógicamente existir o no debajo de la superflcie, en particular en lo que respecta a la existencia de un depósito acuífero del cual pueda ser obtenida agua para el riego. Los depósitos en los que existen materiales de textura grosera, de alta permeabilidad o fracturados y con abundancia de sedimentos, tienen que darse por fuerza en el acuífero para que el agua para el riego sea

obtenida en términos económicos. Las fotografías aéreas tienen gran importancia para identiñcar la estructura física del terreno. Cuando se las observa con la ayuda de un estereoscopio se puede estudiar con claridad el relieve y la topografía de aquéI. No hay lfue menospreciar la experiencia de los poceros de la localidad, que en el curso de sus actividades profesionales acumulan una informacién valiosísima. Es frecuente que existan pozos en los que se conozca el nivel del agua, su temperatura y los gradientes del agua freática. Las mediciones proporcionan también abundante información. Todos estos datos, cuando se señalán en planta y en perlil, sirven para ensayar una nueva explotación, con un rnargen de confi.anza razonable.

Los métodos geofísicos están basados en la identificación de las diferencias de propiedades físicas de los materiales del suelo y subsuelo. Los métodos más usados son la resistividad eléctrica y la refracción sísmica, requiriendo ambos equipos especiales. Para la interpretacién adecuada de los resultados que suelen ser complejos es imprescindible hacer uso de la experiencia adquirida. La utilización de aparatos de mayor seguridad ha hecho que se empleen en los estudios de recursos hidráulicos métodos que anteriormente estaban reservados a las investigaciones petrolíferas.

La

Los métodos eléctricos implican la medida de las variaciones de resistividad. resistencia a la corriente eléctrica de las formaciones rocosas varía entre lími-

FUENTES

Y

ALMACENAMIENTO DEL

AGUA

35

tes amplios. En las formaciones más porosas el contenido de humedad es la variable que afecta en mayor proporcióñ a h resistividad. La resistividad up*.ni. s^e cgTpala con la separación entre electrodos, con Io que se determina la modificación de propiedades en función de la profundidad.'En los pozos excavados en los puntos determinados- por análisis dé h resistividad, uevádos a cabo tór personal competente, se obtienen resultados satisfactorioa entre un 75

y un

Sri./.

de los casos. Este método ha sido utilizado con éxito puru á"i."tur el"peligro áá lparición de manchas salinas, la localizacióq de capai freáticas - elevaáas I ui" ladas y para determinar el índice de filtración de lós La refracción sísmica consiste en provocar ondas en"uoui"r.la superficie del terreno, por medio de percusiones o explosiones, midiendo el tiempo empleado pr; ü onda para recorrer una distanciá conocida. Las ondas asi liiginaaas son reflejadas o refractadas de acuerdo con las propiedades del medió cln¿uctor de idéntica que las ondas luminosas. ^El inálisis del intervalc de tiempo que -forma emplea el primer impacto o detonación en recoffer distancias escalonadás sirve para determinar las propiedades del subsuelo. Este método sólo se emplea en contadas gcasion-es, porque necesita de equipos especiales y operadorer .uy áái"rtrados, además de que r,os resurtados soo más diiíciles aJ iníerpr"tar.

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36

PRINCIPrcS

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Y

APLICACIONES

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RIEGO

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CAPfTULO

3

POZOS DE AGUA PARA EL RIEGO En el transcurso de la hjslsri¿, los pozos han representado un papel importante en la vida cotidiana y en"las tareas ¿i los hombris, porque ¿e iuos depende el surninistro de agua_pura en los casos en que las fuentes rup"rn"iut".*il;;;; bastado ello. En este orden de ideas, la Biblia habla ^de los pozos como -para fuentes de_sagua de la vida» y los presenta como un símbolo.de seguridad y bienestar. se dan casos- como ei pozo-perforado en gr caao por José ñace unos 3700 años y que aún-hoy en díá sigue funcionando. ros aniiguos chinos excavaron-pozos a profundidades de 1200 metros con procedimientós primitivos, emplgan{ harrenas giratorias, que en algunos casoi estaban revestidos con bamflrán) existen todavía a-ntig,uos glqats gáreilao que constituyen Pj.j:_!r,l.rsia Ia base de subsistencia de amplias zonas. En 1955, MiÍigan puñtualizó-de un modo claro y. muy interesante la significación histórica de-los^pozos en los si-

guientes términos:

en la actualidad constituye el centro de la vida social y religiosa y Il.t1r:_!:,^1qg oe mucnas reg.lones, tales como.la Europa meridional, el Oriente Medio, el Extremo O.Lnté y América latina y de muchas islas- Los pug"no. r"íaiu"-""iio ;;us;o;or, ros griegos los consagraban a sus dioses, los musulmanes- cónstruyeron -"rqoit", .átr'" ¿rró. v rá. li"¿,r". edificaron sus templos en sus proximidades.

,-

l.o

Los antiguos «_ghanats» de los persas eran rumbreras verticares que comen, zaban en^la superficie del.terreno y arcanzaban paulatinamente-ia caia de agua freática (fig. 3.1). L9 galeria horizontal de captacibn qo" ,"*iu ae canal de transporte tenía en muchas ocasiones una longitud de 30 i 50 km. cada intervalo de 30 a 30O'-metros, dependiend.o de ra prof"undidad, se pi.roruuu, pozos de aireación que- llegaban hasta el túnel, y a través de lós ¿üi;;-;; ;raran los escombros de la excavación y se propoicionaba a los perforadoÁ ááem¿s de ventilay utensilios d-ivásos. El oficio ¿r á*óáru¿or.r d.Jh"rut, se trans:."1,:]lqltos mIIe todavia de padres hijos, y el nivel de destreza alcanzadó por estos arte-a sanos puede calificarse de asombroso. En las islas Maui,.en el archipidlago de las Hawai, se sonstruyeron túneles como el ,que muestra l-a figura 3.2 y que consistían en-galeiias verticales de las que partían en una o dos direccionés túneles horizontal.í qu" frecuentemente interceptaban formaciones de lava porosa y conducciones náturales, con la consiguiente obtención de caudales abundanteí de agua.

PRINCIPIOS

38

APLICACIONES DEL RIEGO

Lumbrero ccínsÍruido poro iluminoción, ventilociótt y occeso

Prof

enlre 30 y 300

Y

nn,

de

petdienle de

lo Iongilud

Lo*o {o¡modo por el moleriol exlroido que prolege lo boco de_ lo l.um.brero de posib/es SuperÍicie terreno

del

F¡c. 3.1 Ghanats construidos en Persia para int€rceptar la fuente de agua el líquido a los terrenos agrícolas.

y

transportar

Frc. 3.2. Túneles construidos en formaciones de lava de las islas Maui para obtención agua para el riego. (Cortesío de la Hawaiian Commercial and Sugar Company.)

Je

Hasta que hace sólo unos años los pozos taladrados se han extendido, el agua provenía principalmente de pozos excavados. Antiguamente, y aún en la actualidad, los métodos de excavación eran manuales, por lo que en general este tipo de pozos suele ser poco profundo, no llegando a los 15 metros y con un diámetro de pocos pies.

POZOS

DE AGUA PARA EL

RIEGO

39

El

pozo tipo Ranney es una variante der excavado y consiste en una galería central ancha que verticalmente llega hasá más abajo de Ia capa freática. posteriormente se construyen taradros Jn ,o,ti¿o ,r¿iri ü*i.- Jtr"i" de la garería, con lo que se obtienen por regla general abundantes ugru. . ,Lor- franc_eses pusieron en iráciica enr,os primero,"uiioui.r-á" u¡ñá"t-siglo xx los mé_ todos de perforación de pozoi qu" t"auuiu se utilizan ampliamente. El tipo más empleado el pozo veitical riu"sti¿ó, cuyas dimensionés varían entre -es las de pequeño diámetro' de poca profundidad, cxya capacidad es Ia suficiente para hacer f¡ente a las necesidades.fa;iii;;;l g, ganado, y las de mayor diámetro, gue se- utiliza_ para usos ir¿"rtñui"s.;íd;;r-á¿ éstos alcanzan .municipales la profundidad de 300 a 400 metios. ros " m¿to¿o, ,u.; i;';;;rtrrü;; Jñ;; perforados varían con ros tipos, tamaños y'capacidades y condiciones del terreno en el cual se construven. Para dar una ideá de la. importancia de ros pozos y de ra exprotación der agua subterránea basta.con citar-algunas ciiras ¿" u,ítioiáJ., Estados unidos, donde existen en la actualid"í;; "rtu á" s000 empresas dédicadas a la construcción de pozos, eue emprean unas ziooó *¿e"i*ui. Ei;il;;..de pozos reaIizados al año es dé med^ió de los cuares 200 000 son de nueva construcción y 300 "^riu^., "p.áx-iiladamente, 000 turtitry"n u los antiguos. En 1957 estaban funcionando más de l3500ooo uni¿a¿es.-'df'rs f üi-?;t"r ;; iÉ"" utilizada.en Estados Unidos es de origen ,rbt;;;;'

3.1 EQUrpos y MÉTODOS DE PERFORACTóN El método más antiguo. para la excavación-de pozos es el mánual, que se emplea cuando no hav_Jquipb -tornor, -."ári"otirp.rluié áir," en extraer los íñ escombros por rnedio

d" la tierra se retira oor medio a" "rú;t i -uoo. cüan¿o se dispone de energía, adosados aiequipo de excavación' El entubaáo r. lu.. á.r.Iri.. "rpr.itárl pozates vez que profundiza en er pozo para witar desprendimienros, especiut,"rrt" "'1"cuando sesetrata de materiares sedimentados poco consoridados. nri arg""as tasiones ra apertura de anchas trin_ cheras' ¡elativamente gmo. profunda"s, t".."ro, en los que existen aguas so. meras, basta para el alumbramiento áe"o aguas subteiráneas. Métodos de perforaciones

El útil perforador o trépano está suspendido de un cable y su percusión ver_ tical desgarra v disgrega er materiar ¿.1-i"rJ"-á"i;#;:;"ía]¡etirar er escombro del pozo se utiliza una pieza en lo fundamental consiste en una modificación der trénano..9i, g "rp".iui-tu" ror ., n.".ririo agua para facilitar ra oeiforacion. Bl-"yáiil^¿l ""ro, suei"-*.ilu,iry""tar oá-"irJ'¿"r tahdro entre 35 y figura muestra rtt h"Á"rtos empleado, perforación á

fl3r""rkl"

:':

"; ;;;

Por este método oueden determinarse con.mucha precisión los materiales que existen a diversas piofundidááes. Eil;; de romar testigos de ros materiales

40

PRINCIPrOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

profundidad de donde proceden se puede denominar «registro» del iozo. En muchos casos los organismos públicos responsables del alumbramiento he agru, subterráneas exigen dátos del registro del pozo, que son de suma utilidad putu-d.t.t.inar las posibilidades de aquél y que sirven corno término de comparación de los resul-tados que puedan ier obtenidos en otro's puntos de la zona' Cuando la perforación le efectúa a través de arenas no consolidadas. espe-

y medir la

.

Flc. 3.3.

Elementos pre:isos para

la perforación a

percusión. (Según Todd')

cialmente las movedizas, surgen dificultades a causa de los derrumbamientos que se producen alrededor del taladro. En la figura 3.4 se clasifica_n en cinco grupos disiintos las piezas empleadas en el método de percusión. El trépano tiene.la función de cortar, ablandar y disgregar los materiales que la «cuchara de limpia» recoge y extrae del taladro. Los otros tres útiles restantes sirven para facilitar el traba¡o-de los anteriores: la cabeza, que engancha la sonda al cable de maniobra: la tijóra de perforaeión, que permite el movimiento vertical de los útiles que han de percutir én el taladro, y la barra maestra, que sirve para aumentar la longitud y p.ro del trépano de manera que el corte sea vertical y más rápido.

"i

POZOS

DE AGUA PARA EL

4f

RIEGO

Método hidníulico de perforación por rotación Se hace girar rápidamente el trépano en el fondo de la tubería. Los residuos de arcilla y agua, que tienen una consistencia que depende de las condiciones en las que se ha verificado el sondeo, son impuhádos aicensionalmente a través de la tubería de perforación hasta la superficie. Debido a la propia consistencia del lodo y a la presión, las paredes áel orificio no se desmorónan durante la

n

Cobezo ie sondo

T

iiero de

perloroción

il Eorro moeslro

T

ré oono

Cuchoto de

Frc. 3.4' útiles fundam€ntales para el método de percusión. (según Todd.)

perforación, por 1o que no son necesarios los revestimientos en el transcurso de la operación. El trépano es enfriado por el fluido que circula a través suyo y el que está en contacto con

é1.

El método «Rotary» permite la

perforación de un taladro de prueba sin ne-

cesidad de realizar inversiones en revestimientos, por Io que los trabajos de alumbramientos de aguas resultan ¡nás baratos cuando se emplea este método. Si se encuentran en el taladro condiciones favorables, se hace descender el revestimiento y se adosan a la sonda nuevas secciones de barras o se perfora a profun-

didades superiores para la explotación de los acuíferos de aguá subterránea. La arcilla que es depositada en las paredes del taladro por el lódo animado de un

42

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

movimiento rotacional es retirada en las secciones más alejadas de la perforación por medio de lavados. Si las condiciones del subsuelo son extremadamente favoiables, se agranda el diámetro del pozo con gran rapidez y se entuba. Debido a la facilidad y velocidad con que se realiza la perforación, los taladros procedentes de perforaciones por rotación son bastante más anchos que el entubado, por lo que el espacio entre ambos suele llenarse con gravilla. Una de las principales desventajas del método rotatorio consiste en la dificultad de retiraftodo el lodo del acuífero. Si su consistencia no es la apropiada, puede penetrar en el acuífero desde cierta distancia y en este momento es difícil ietirarló por los métodos normales. Por otra parte, es más difícil obtener testigos cuando sé emplea el método rotatorio que por otros procedimientos de perfora' ción, debido a que el lodo se mezcla con los restos de la perforación y en estas circunstancias es difícil establecer una distinción clara. Solamente un técnico muy especializado puede encontrar una solución que haga 'mínimos ambos inconvenientes.

Método «Rotary» de circulación invertida de lodos Cuando los lodos son impulsados hasta el fondo de la perforación fuera de la tubería de perforación, para ascender por el propio sondeo para verter por la boca de éste, se denomina al método de.circulación invertida. Una de sus mayores ventajas consiste en que la velocidad ascensional del flujo es mayor para una descarga dada y en consecuencia puede elevar a la superficie sedimentos de mayor volumen y piedras. Esta ventaja reviste particular impo,rtancia cuando se

perfora grava. Hay que tener

precaución de no enfangar las zonas de baja presión que y construir pozos en este método son idénticos a los utilizados en el de percusión normal.

la

pueden resultar acuíferos excelentes. Los procedimientos para revestir

3.2 REYESTIMIENTOS

PERFORADOS

Y PANTALLAS

Solamente los pozos perforados en formaciones consolidades pueden .no ser revestidos. Por el cbntrarió, tratándose de formaciones no consolidadas, se impone el revestimiento que debe tener aberturas suficientes que permitan la entrada del agua con las mínlmas restricciones, impidiendo a su vez que proporcione^s apreci*ables

de material de las paredes penetren en el taladro. Se puede perforar el

entut ado ya s,ea una vez Colocado en el taladro, utilizando un utensilio perfo' rador o antes de su colocación por medio de un soplete o un taladrador. Se utilizan tubos perforados en los casos en que se conoce de antemano la profundidad de las formaciones acuíferas. Cuando el acuífero contiene cantidades apreciables de arena, es prudente uti-

lizar una pantalla que proteja las aberturas. Esta pantalla o tela metálica, de densidad aiecuada á las dimensiones de los materiales, impide que entren en el pozo cantidades excesivas de arena, lo que es muy peligroso, porque puede_ dar i.rgat u desprendimientos que hagan que se ciegue el pozo e incluso que ceda el

POZOS

DE AGUA PARA EL RIEGO

43

suelo.

-El enrejado debe permitir el paso del 70 "/. del material circundante. La velocidad a través de la pantalla óonv"niente que seu-u io.u-" de 6 cm por segundo. Las perdidas de-energía "s ocasionadas por'el pár" de la pu"táriu son muy- pequeñas, cuando la velocidad alcanza valóres del "i.áres orden de lós indi_ cados' velocidades relátivamente altas motivan p..rionmlfeiiores del agua a través de.la-pantalla,.produciendo incrustaciones debidas ala fUeraciOn del carbonato-cálcico y de lás sales mine¡ales. La excesiva corrosión e incrustaciones se producirán también en er.caso_d_e que ras ub";;J;lf,oro situadas por encima del nivel de bombeo Oei uioa. "rte,

3.3

POZOS PROTEGIDOS POR UNA CAPA DE GRAVA

cuando en el acuffero existen cantidades excesivas de arena fina, sé coroca una capa de grava alrededor del revestimiento. sucede a veces que lá t urnu-¿" la pantalla debe ser de un tamaño tui qur se produzcan velocidades altas o que la presión disminuya aunque la superhcie teórica abierta sea suficiente. Los pozos revestidos exteriormente de grava se adaptan áuy uirn u ro, hladros realizados por medio de.perforacior.r"ai iipo «Rotary». Rara vez ;;[ff'Jil#; una capa de más de 15 cm alrededor dei taladro.

. Cuando.los pozos son profundos, er mejo*i¿io para distribuir la grava consiste en dejarla caer por §ravedad a través de una t'ru-.i" -rneto¿o a g cm que va a parar a la corona que iircunda al revestimiento. iói esteáá-l se elimina la formación de espacios vacíos a alturás-intermedias. cuando. sea posibre €s muy_-convenienie ru grava hasta diámetros de medio centímetro. se debe anadir cantidaáes ".rn.i adicionales a este material mientras se asienta y durante .l ,.;iod; de puesta ., rur.iónu.i"nto y uti_

i?r#:;:."

El criterio

anteriormente mencionado se aplica en

berla perforads, pues en el caso de que er re[éno

la zona inferior de la

tu_

d, gr¿d;;;mpfiara a ra zona uia contaminaciáriGl* igour subterráneas

superficial superior, se produciría por mezcla de las superficiales que generalmente son-m.ror-?urur. En conse_ cuencia, en el caso de que se emple"l pozos de .rir tip"'p"ru'rro, domésticos hay que tomar precauciónes para ^impe.diir ra contaminuóián'á" ras aguas.

3.4 AUMENTO DEL

CATJDAL

Y AFORADO DE LOS POZOS

La ampliación de un pozo tiene tanta importancia como su perforación. En primer lugar- se pretende con e[o incr,emeniár su caudar,-ró que se consigue aumentando la permeabilidad de los terrenos a través de los cualis .t agua nñi" hasta el pozo. En segundo lugar, si bien anárogo .r-or¿"r-JJ importancia, es preciso aforarlo para.de esta -m_anera.poder caróuhr las caracterirti.u, pi".iru,

de1a.bombayelmotoradecuadosalaeiplotación.--método empleado para aumentar ei óaudal del pozo está dado , , El en función del equipo disponible y del terreno en el que se ha realizado fa p".foraciin

44

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

Cuando el terreno es ar€noso y de grava, los resultados son más satisfactorios si se consigue extraer las fracéiones-de limo y arcilla de menores dimensiones de las formaciones acuíferas en la zona que rodea la parte perforada del revestimiento.

En el caso de que el pozo atraviese una formación sedimentaria consolidada, podría plantearse él caso de disolver parcialmente el aglutinante, para de esta iorma fácilitar la formación de cavidades mayores y conducciones adyacentes más' amplias. Cuando el pozo atraviesa una formación rocosa conviene a veces frac' turár la roca para que se facilite el fluir del agua al pozo. En muchos casos es preciso retiraf el máterial que durante estas operaciones se acumula en el fondo del pozo.

Cuando se aumenta el caudal de un pozo hay que tener la precaución de no remover un volumen excesivo de materiales finOS, porque en tal caSO se corre el peligro de que las capas saturadas se desmoronen y cieguen el pozo_, con su consiguiente inutilización. Es preciso instalar un tipo especial de pantalla- en el caso de que no pueda impediise el que penetren en el pozo cantidades importantes de arena.

Ampliación por bombeo Para aumentar el caudal de un pozo por medio del bombeo es preciso que la velocidad de la bomba, de gran capacidad, sea variable. No se debe emplear una bomba nueva para este piopósito, porque la arena, cuando circula por 11 bomba, proiluce avirías y déterioros, aií como disminuye su rendimiento. El bombeo ha de ser lento en los primeros momentos. La velocidad aumentará de un modo escalonado, y se mantendrá constante en cada uno de los intervalos hasta que no quede más arena que extraer, porque si se imprime una velocidad constante se pioducen aglomeraciones de las partículas de arena y un notable descenso de la capacidad del pozo. Es preciso continuar bombeando hasta que se alcanza la descárga máxima y no se extrae arena. En este instante se detiene la bomba, permitiendo que el agua recobre su nivel normal, Se repite este ciclo tantas veces cuantas sean necesarias hasta que no se extraiga ya cantidad apre' ciable de arena. A veces se utiliza un procedimiento que consiste en poner en marcha la bomba para detenerla inmediatámente, lo que permite una rápida disminución de la presión seguida de un reflujo que produce una acción niveladora. Se evita la insialación dé una válvula de pie permitiendo con esto que el flujo pueda moverse en el pozo en ambas direcciones.

Ampliación de ¡rozos por agitación En las formaciones arenosas y de grava, el procedimiento de agitación se utiliza muy a menudo para ampliar los pozos. El émbolo se mueve de arriba abajo y vióeversa, de frente al revestimiento perforado haciendo que el agua entre y sátgá del pozo. La agitación se efectúa lentamente en los primeros momentos

POZOS

DE AGUA PARA EL

RIEGO

45

pala acelerarse a medida que la ampliación adelanta. como émbolos. No obstantl en, los ^poro. ¿" p"qo"oSe utilizan bloques sólidos ;";á;; emplean pistones provistos de válvulas. En-el,impi"t" a"r"ó"á'"nt", ;;; pasa a través de la válvula y es también forzada rru"i" En'ei--Sui.irrto ascendente, el agua penetra en el pozo. "iu."ífero. Ampliación de pozos por medio de ai¡e comprimido Para la ampliación-de ros pozos de pequeñas dimensiones se emprea el aire comprimido. El nivel .l_el agua^debe estai situado t1;;;;; dos tercios de la profundidad del pozo. La -fresión u ,iiiir, debe ser-¿e l-u rc atmósferas. La potencia.del compresor_debe ser por to-meros iguar a tu'pi.ciru para bombear Ia capacidad máxima. Los- mayoier r"r¿i-i"rt"!-á" "á!i"¿" se consiguen cuando se combina con.el de agitación-uoi"rior-"nt" i* a"r"rit, Én ros pozos para

riego se utitiza una tubería. pír, uir" á" s ¿" JiáÁáiiá !r. ,, hace des_ cender dentro de una rubería de d;scarg; de"* extremo inferior se sitúa en las-proxirí¿u¿., diámetió;;; ü y z0 cm, cuyo der fonáo-áJi*ro. Ar hacer so_ bresarir ra tubería de aire por ¿Juujo-¿"1;, übre una gran cantidad de aire ru ,r." 1cí{"i,r, deJ¡"-a;;;ü;;#, agua en diiección ar acuífero. Al elevar Ia tuberÍa de !r,du": Lire a través dé h tubería de descarga se crea una corriente aspirante que hace qu9 el.uguu p.n.ireln.t pozo. En consecuencia, elevando y bajando Ia tubería de aire--résf".to i otremo de la tubeiia de descarga se produce una inversión, de ra ¿ireócion o"t nr¡o qr" á"*rá¡"'u^iu urrou, al rimo y a Ia arcifla v oue Io arrastra rr".iá írriéiii.-c-rá#o=*ritiu¡o de arena se detiene, Ia tubéría oe descarga-¡";;,.; se r-epite el proceso hasta que toda la del pozo hisido u l" de ta agitación

l":i"#to"#a

'oriiiáu

"c"iár';;;i;;á

otro método de aumentar el caudal de un pozo consiste en forzat el aire en el pozo cubierto hasta que el niver ¿"r agua áescienae tlasá'tu purt" superior de las perforaciones. En este inrturL r" Jé¡u er aire invirtiendo Ia dirección del flujo' Io ou1 h;rce qu" -ugúu -p"r.tr. "r"upu, en er pozo. por medio de la agitación los materiiles finos son "i retiñdos y aumenta er caudar. químicos, ros exprosirás- v ta ,i"*."uru-Jnila son utilizados para

-"-r:^rg::tos lncrementar er caudal con resurtado, diversos. p* * ;;preo es p;.ñ; un grado d-e especialización superior que

al requieren ñ áJtü* anteriormente La nieve carbónica ie utiliza ou.a promoyer una agitación en el pozo y actúa en modo análogci al método anteiiormente descrito. ET-ácido clorhídrico, disuelto at t5 %, es adicionado ub;d ocasiones la arena que es!á cimentada con óxido de carcio, "n í ;;;" ampriar -p;;ür;gr[ar ü, ini*íti"ios de ras rocas. otros productos ouímicos se empráín para eriminar y dispersar arcilla, timo y también para sepaiar la "o*o.agentes cal, el hierro y explosivos se emplean para deimenrrur iu. formacioíesotras incrustaciones. Los ,;"; y eüminar in_ crustaciones: en esneciáL los exprosivos áe bujo pü;;;il;;;;i" han sido em. pleados para liberai ras incrustacllr.r á"L revestimientos. expuestos.

PRINCIPIOS

Y

APLICACTONES

DEL

RIEGO

3.5 CONTRATOS DE PERFORACIONES Reviste capital importancia el que el acuerdo entre el perforador y el propietario del pozo esté establecido sobre bases sólidas. Un contrato escrito minimiza los posibles malentendidos. No obstante, hay que huir de los contratos rígidos porque a la larga aum€ntan los costos. La mejor fórmula para que el trabajo esté bien realizado es llamar a un perforador experto. Las operaciones que se realizan a bajo precio suelen conducir a que el propietario pague por un trabajo deficiente más de lo que vale. Antes de empezar una perforación hay que puntualizar sobre los siguientes extremos:

l.

2. 3. 4.

5. 6.

Fecha de iniciación

y

terminación.

Diámetro y espesor del revestimiento. Verticalidad de la perforación que es imprescindible para la instalación de una bomba de profundidad. Registro del pozo, con una descripción exhaustiva del testigo (materiales atravesados en la perforación), formaciones acuíferas, perforaciones, nivel estático del agua, nivel mínimo, descarga y trabajo de ampliación. Método de perforación y de utilización de pantallas. así como su coste. Método de incremento del caudal y su coste.

Aforo del caudal y estudio de la depresión. Precio de la perforación, incluyendo los tiempos de transporte e instalación del equipo. 9. Coste de una posible modificación del diámetro del pozo. 10. Plazos y medios de pago. 1

8.

3.6 HIDRÁULICA DE LOS POZOS El

comportamiento de un pozo, así como las fórmulas de hidráulica por las

cuales se rige, dependen del terreno en el cual ha sido perforado. En la figura 3.5

están representados cuatro pozos y un manantial local:zados,en un valle-tipo. El curso de agua que penetra por el desfiladero representado a la izquierda corre sobre un estrato de grava y se produce una filtración notable. El pozo A pefiorado en esta zona no tiene surgencia y el agua alcanza el nivel correspondiente a la capa freática adyacente. El B tiene surgencia de agua, porque su boca se halla por debajo de la superficie piezométrica 1 del acuífero de cauce limitado. El pozo C tiene características análogas al A y ambos se denominan pozos ordinarios, pozos de gravedad o de nivel freático. El pozo D es del mismo tipo que el B, con la diferencia que el D no tiene surgencia de agua a menos que se utilice una bomba, porque su boca está situada encima de la superficie piezométrica del acuífero. Los pozos B y D se denominan de presión y también artesiano al primero y ascendente al segundo. El B puede tambiéa calificarse de surgente.

' La superficie piezométrica es la altura de agua qu€ se establece en un piezómetro o tubo abierto cuyo extremo inferior está situado en un acuífero. La altura del agua desde el tondo de1 tubo es igual a la presión dividida por la unidad de peso del aeua h: (plw).

POZOS

DE AGUA PARA EL

RIEGO

47

Caudal de los pozos

El caudal de agua extraído d_e un pozo mediante un equipo de bombeo, viene determinado por uno o por los dos faitores srgurentes: a) el caudal de la bomba y potencia del motor, y b) er caudar del pozo, que depende de ra curva de depresión det niver freáiico, de la profunáiáad áit r;tff;Jctivo del wza y de la permeabilidad der terreno u.r?r"ro. io, v de las bombas y las

"urrdul"s

Colino

po_

ona de recorgo de un ocuifero de couce límilodo ord inorio sin surgencio Superticie piezomélrrco del ocuilero de couce restringido

Pozos srn

surgencio

Superiicie del lerreno

Pozo orlesiono

surgencio

i:t-_!ifl

l¡;.:iIÍ

Mánontiol

i;+f Co pa i m pe r

,-.4.':"F

meoU.\, X.r;f.rJ, j"I

Fro. 3.5. pozos de un valle típico.

tencias necesarias para elevar volúmenes dados de agua a alturas determinadas sj-.cg_noc9n perfectamente y pueden ser utilizados coñ precisión. qr" Lo difícil calcular es.la potencia in cv que se necesita pu* tt"*, un volumen ."i,,G determinado de a-gua desde arenas y gravas saturadas del subsuelo ál ioterior pozó, ael presto que la permeabilidad de las arenas y gravas a través de las el agua es difícil de calcular. "uut"s'nu]" Pozos de presión

En la figura 3.6 se.representa el flujo horizontal y radical desde un acuífero a presión de espesor ul pozo que penetra compíetamente in ¿r. er nu¡o é l.avalor es igual a Q: AV. El A represénta el área de un cilindro de radio rl altura , y vale A:2rrt. La verocidad v a través der cilináio se calcula poi medio de la ley de Darcy:

V:k-

dh

dr

(3.1)

PRTNCIPrcS

48

Y

DEL

APLICACIONES

RIEGO

k es la permeabilidad y d/r dividido pnr dr es la pendiente de Ia curva de descarga en un punto de radio r. En consecuencia, el volumen del flujo radical es : en la que

Q

: A'V :Zr'f 'k

dh

(3.2\

*

Separando las variables e integrando esta ecuación diferencial entre límites

y R en el plano horizontal y

entre h"

Q:-

y

h,o en

r

el plano vertical resulta:

2¡ k.t.(h" -h,,)

(3.3)

2,3 log,o (r"lru,')

La depresiórr (h"-h*) es directamente proporcional al caudal, mientras que éste varía sólo con relación al logaritmo neperiano del radio del pozo. Por tanto, SuperÍicie del lerreno

Nive Íreálico esfo/rco rn o6servoclón

Curvc de depresión,

^

ec. 3.3

rl-n

Eslroto impermeoble

Acuifero

o

presión

Eslralo impermeoble

Fro. 3.6. Flujo radial de un acuífero a presión en un pozo que penetra en

cuando el radio del pozo se duplica, el caudal se incrementa en cuando se cuadruplica, el incremento del caudal es del 20 %'

é1.

un l0 %, y

Pozos ordinarios

Un pozo de presión se convierte en ordinario cuando la corriente o flujo no se encuentra constreñida por una capa impermeable situada sobre é1. En este tipo de pozos la superficie del flujo es la capa freática, que es el plano de pre' sión atmosférica más abajo del cual los poros del acuífero están prácticamente saturados.

La teoría de un pozo ordinario puede ser elaborada de la misma manera que la de un pozo de presión con la excepción de reemplazar la constante / que re-

POZOS

DE AGUA PARA EL

presenta el espesor del acuífero por una variable ecuación (3.2) se transforma en:

la

Q

: A'V :

Zor't

'k'

RIEGO

49

/¡. Teniendo esto

en cuenta,

d!

" (3.4)

dr

e integrando entre los mismos límites se obtiene la ecuación clásica de Dupuit:

Q:

rk(h"'-h.')

(3.5)

2,3log,o (r"lr*)

En este caso, el caudal Q es proporcional -presión a la diferencia de cuadrados de h, mientras que en un [oro de variaba linealmente con h, siemprJ

y h*,

Depresión copo

Nivel freólico estál tco

freélico

Presión en

lo

bose

del ocuilaro (Curvo de Dupuif) ec. 3.5 AcuiÍero salurodo k

=

permeobilidod

Eslrolo impermeoble

Frc. 3.7. Flujo radial desde un acuÍfero saturado hacia un pozo que penetra plenamente en

é1.

que no hubiera interferencia con los pozos adyacentes. radio del pcizo es idéntica- en ambos tipos de pozos.

La relación de

e y el

Supuestos introducidos en las ecuaciones

-se han planteado las ecuaciones (3.3) y (3.5) considerando que existe un flujo radial en sentido horizontal a través de.un material uniforme, ierpendicular a ia superficie c_i!índrigq, y !l flujo no varía con el ,tiempo. La fórmüta-de Darcy, que se. escribe v : k(dhldr), implica un flujo laminar. En el caso de un flujo á presión hay que considerar además que el espesor del acuífero, ,, es constante. Estas condiciones no se dan casi nunca en la realidad. No obstante, sus resultados son lo suficientemente aproximados. A pesar de tener conciencia de estos supuestos y los efectos-de los errores que ellos implican, no cabe duda que los resultados de las ecuaciones teóricas revisten gran utilidad. Isnrers¿u - 4

50

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

una línea Los cursos normales no corfen en las proximidades del pozo según pozo' La del estemos cerca más óuanto horizontal. Por tanto, el error será mayor contenida en ecuación (3.5) muestru q* f" profundidad del agua ale n9 está el radio cuando ;i p";ttirno" a i¿erriidcarr" u lu altura h- del-agua-interior que es h" superficie una siempre produce tiende al del pozo, r.. No obstante, se conla consecuencia, En pozo normáI. tgd^o e1 ag"a f"'rrp.ináie-aet ;;;ri;, ¿ióión limitativa está reffejada en la forma:

* -/'l

ok(h.'-h"')

(3.6)

2,3logro(r"lr*)

pueden ser siem' En las ecuaciones (3.3), (3.5) y (3'6), los valores de h" y r' quiera que h, como punto intermedio. pre rcemplazados por;'í;';'"iuiq"íór que relacione.la matemática éxpresiónuna. y hay noes en general desconocidl que muestra ;;ri;tÉ- r; io, lu ¿,,- Á'Ñiso'calcular una relación como la

h5

k:

r000

r00

0 Coeiiciénle

de

permeobil,

descorgo (coudol)

-9krr'

función de filtrado y profundidad del agua d."?t'i:l^-?:zo en Frc. 3.8. Superficie -del coeficiente de descarga €n un pozo radral orornarlo'

POZOS

DE AGUA PARA EL RIEGO

5I

la.fisura 3.9. r-u depre1i99 de la capa freática alrededor del pozo viene representada ¡ror el número que carece de dimensión. crianto mayor sea su Qlk(ri¡-', magnitud, más profunda es ra dipresión. para un poro nor-ur sometido a bombeo' el nivel freático adyacente ai puede ser mucho m¿s aito que ra ,rrp"i-poro ficie libre del agua en el interio, ,i.t poiq. Cuando ¿rto, ," ,tiiizan con el propósito de hacer descender la capa freática, la superficie¿,- ,"ui.t" suma impor_

tancia.

Irregutariilades del fluio de un

p«»zo

sólo en cont¿das ocasiones las condiciones del flujo de un pozo se mantienen constantes._En general, ya sea er caudal o la profundidad def agua, varían con el tiempo' No obstante., las-ecuaciones (3.3), «¡.sl v-rs.ol-ñJá; aphcarse a un

flujo.irregular' porque la velocid¿d del.fiujo a traves del-aóuífero es tan pequeña que_la energía cinética resulta despreciabll. - Puesto que Ia cury.a d-e descarga es asintótica al nivel freático primitivo, ra determinación del radio de influeácia hace surgir dificultades. No ^obstante: ;i error cometido en la estimación de r", aunque sea considerable, no afectará se_ riamente- a la .lepresión calcurada o dáscarga-, puesto que el radio entra en forma de losaritmo. cuando el radio empleado és oi rso riretros en lugar de 3ü) m, la variación de los resultados es de un to % y ru del dato 600 m produce otra variación-del l0 "/" en los valores -de "tiliu"iá, y ft. Un valor *.¿io ¿" i, e para un período corto de bombeo o cuando el acufferi és relativamente impermeable puede ser el de 150 m. cuando el período de bombeo dilatado o los -¿, acuíferos son muy impermeables, el radio de influencia pu"o" "r en unos 600 metros. "rti*arse La representación gllmétrica de r" es la distancia entre el eje del pozo y el punto de intersección del nivel freíJico y la curva de depresión. parj de presión el método gráfico de cárculo-consiste ", f* porii-"" un gráfico ciente de ft, dividido por el logaritmo de r y extrapolár "" h finea recta result¿nte. "i "o_ el c-aso de pozos de presión se utiliza ei logari^tmo ¿" cuadrado ln de la v " y"lel nivel freático 1lt¡¡ra. ft. Fl punto de intersección de la línea de depresióri delimita el radio de influencia, r". Condiciones que se dan en ¡m pozo ordinario

Los--tres parámetros carentes de dimensión (elkr.2, h"fr*, h*lr*) presentan gran utilidad p-ara explicar las condiciones de ¡u¡ó aé tos'ftos ordinarios. El c.oeficiente de descarga Qlkr-, es un indicador del cono Oe innuencia. En el caso de que sea profundo, las cifras serán altas, y para tor .uprnciures, uajas. iás parámetros h:lr*y h*fr* son un índice de la-forma geomética de las rü"rñ;; adyacentes pozo. La figura 3.8 relaciona la supórficie de desequilibrio y la -al profundidad del agua en el pozo con er coeficiente áe descarga. nrtós parámótros evitan la dificultad de actuar con radios de influencia y p"*iI* calculár h altura de la superflcie del desnivel interior del pozo, (t"_i*).

52

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

3.7 RELACIÓN DEPRESIÓN-DESCARGA En elevaciones de pozos situados en terrenos acuíferos de gran espesor y extensión, o de aguas subterráneas de cauce limitado o de formaciones artesianas, el caudal es diñctamente proporcional a la depresión. como se puede ver en la 5

+,5

I

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o, ol

1,5

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3

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Kó"

/ GASTO POR MINUTO (m8)

Frc. 3.9. Relación típica entre la depresión y el gasto de un poz.o perforado en un acuítero otro de mayor ésp.sor ó en un estrato altesiano. (U. S. D. A. Circ. 618.) de poco espesor y

"n

flgura 3.9, suponiendo que no exista interferencia con otros pozos cercanos. Las fjrmaciones ácuíferas süperficiales mantienen un descenso gradual del caudal del pozo por metro de deprésión cuando ésta aumenta. Esta relación se aprecia en la curva superior de la figura 3.9. En condiciones de miyor homogeneidad, en los terrenos acuíferos de arena y grava, el agua fluye, en general, radialmente hacia el pozo a través de una ier'íe de supeiflcies cilíndricas concéntricas cuyo eje es el mismo pozo. Por lanto, para un rendimiento constante es preciso que el agua aumexte de velocidad al u""r.urg al pozo, ya que la sección transversal de la superficie por la que discurre disminüye de- un modo continuo. Como consecuencia, la pendiente hidráulica (fuerza dé empuje por unidad de peso) debe aumentar a medida que el agua se airoxima al poio. Cuando el caudal que arroja la bomba es superior al que

POZOS

DE AGUA PARA EL

RIEGO

53

'{#

\i

ffi fl.

:i:

,tr"'

F¡c. 3.10. Instalación de elevación en la qu€ el agua se bombea a unos 60 cm más alto lo necesario. El recipiente de distribucién ires pantallas m"v ttlf eq este caso.

de

(Cortesía del Soil Conservation "on ". Service.)

mana en el pozo, la depresión es excesiva en sus proximidades (y por tanto un exceso de potencia), aumentando así

la afluencia di agua al

pozo.

3.8 POZOS EN BATERÍA En los lugares en los que las capas acuíferas son poco permeables, es a veces práctico extraer el agga uno o más pozos con una solá bomba. La espacia" ción más económica de -de los pozos, cuando se construyen dos o más extracóiones con una sola bomba, es cuestión que sólo se puede contestar después de un detenido efudio. Los pozos deben emplazaÍse io más lejos posibli uno de otro, para evitar las interferencias mutuas.

PRINCIPrcS

51

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

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MfLLrcAN, Cmvs

.

CAPfTULO 4

LA ELEVACIÓN DEL AGUA PARA RIEGO Y

DRENAJE

En las regiones áridas existen grandes extensiones de terrenos de labor localizados de forma que no es_posible que el agua de riego llegue a ellos por giávedad. ot¡as zonas, sin embargo, aunque pueden recibir el isua por esté meáio, presentan un emplazamiento y topografía tales, con respectó a las fuentes del agua' que el precio de construcción de los canales, acueductos, sifones invertidos, tú¡eles y demás elementos de conducción, es tan elevado que no es posible, económicamente, realaar el transporte del agua. En muchas de estas regiones se eleva el agla Por algún procedimiento mecánico desde sus fuentes ñaturales, tanto superficiales como subterráneas, hasta los puntos elevados de la zona o incluso hasta grandes alturas eri puntos distantes para que desde allí fluya por gravedad regando los campos. Este sistema de rernontar el agua, denominádo elevación de las aguas de riego, se practica ampliamente en las- zonas áridas de todo el mundo y también reviste gran importaniia para los riegos por aspersión. . El_bombeo.del agua procedente de drenajes puéde eqgiparárse'"n importancia a la elevación de agua para riego, puesto qué aquflái iueden ser utijizadas p_ara regar desde cotas altas. En otros casos se utililan lal bombas para situar el.agua de los- drenajes en canales elevados desde las que afluye poi gravedad a la zona regable.

4.I

POTENCIA NECESARIA Y GRADO DE EFICIENCIA DE LAS PLANTAS DE BOMBEO

La potencia mecánica se define como la relación entre el trabajo realizado y el tiempo transcu¡rido, y el trabajo, como el producto de la fuerzi por la distancia. Las unidades de potencia más utilizadas en los regadíos qqn it kilogramo/metro por segundo y el caballo de vapor. para elevar 2 m" de agua (2000-kg) a una altura de I m en un segundo se necesitarían 2000 kgm cada ségundo, sierñpre y cuando el rendimiento de trabajo del elevador (planta de bombas) fuese del 100 %. si el rendimiento fuera sólo de 5o % harían falta 4000 kgm por segundo, lo que supone una pérdida de la mitad de la potencia total necésaria para vencer los rozamientos y producción de calor. La unidad de potencia más'comúnmente empleada'es el^caballo de vapor, que equivale a 7'5 kgm/segundo o

56

PRINCIPrcS

Y

DEL

APLICACIONES

RIEGO

a 4500 kgm/min. un caballo de vapor elevaría 75 kg cada segundo a L m altura, si fuese posible llegar al 10O'/" de rendimiento. 1

CV:75 kgm/seg

Cuando es posible obtener el 100 "/" de rendimiento, denomina «potencia teórica». Calculqdo por medio de

de

(4.1)

la

expresión anterior

se

la fórmula:

CV: 2h rcEl grado de eficacia o rendimiento de una instalación de bombeo se def,ne .o*o iá relación entre la potencia suministrada y el trabajo realiz¿do. El gas,

yil

carbón consumido por la máquina o por el motor son los inputs. La iabla tomada del New México Agr. Exp. Sta. Bul. i137, muestra las necesidades instantáneas de potencia para caudales de 2,78 a 83,4 litros por segundo y alturas de elevación de 10 a 90 m, con un rendimiento de trabajo Oe] SO "/,. Paru calcular {a potencia necesalia para elevar un cauda dado a una altura también dada, bastará con multiplicar simplemente el valor obtenido de la tabla 4.1, correspondiente al caudal unitario por segundo por el caudal que se quiere elevar.

la electricidad, el gas-oil

r'r¡¡-e

4'

1' *;J'^"9#T?iixi

T:"iá i5áH*s

c^NrrDAnES

s: 507o del teOrico. l-q,, cálculos (N. Mex. Agr. ExP. Sta. §¿rr Bu1. 237)

(Rendimiento de las bomba

CV. necesarios para elevaciones

Caudal

Metros cú' bicos por hora 10

20 30

40 50 60 70 80 90 100 125

r50 175

200 250 300

Litros pof

segundo

2,78 5,56 8,34 1i,1 13,9 16,7 r9,5 a1 1

2s9 27,8 34,8 41.7 48,6 55,6 69,5 83,4

fi

20 30

tn

mmln

0,7

,o

1,5

1,5

2,2 2,9 3,7

4,4

4,4

8,8 10,3 11,7 13,2 14,7

5,1


6,6 7,3 9,2 11,0 12,8 14,7 18,3 22,O

§q

))

22,0 25,6 29,3 36,6 44,0

50

60

de

70

tnnnm

)q

4,4 5,9 6,6 8,8 8,8 11,'7 i,0 14,7 13,2 17,6 15,4 20,5 1',7,6 23,4 19,8 26,4 22,0 29,3 27,5 36,6 33,0 44,O 38,5 51,3 44,0 58,6 54,9 73,3 65,9 8',7,9 1

18,3

40

aproximados)

3,7 4,4 5,1 7,3 8,8 10,3 1,0 r3,2 r5,4 14,'7 t7,6 24,5 18,3 22,0 25,6 22,A 26,4 30,8 25,6 30,8 35,9 29.3 35,2 41,0 33,0 39,6 46,2 36,6 44,A 51,3 45,8 54,9 64,1 54,9 65,9 76,9 64,1 76,9 89,1 '73,3 87,9 102,6 91,6 109,9 128,2 1

109,9 119,9

153,8

80 mm

90

5,9 11,7 17,6

6,6 13,2 19,8

23,4

26,4

29,3

3

?§,

41,0 46,9

<)L 58;6 73,3 87,9

3,0 39,6 46,2

<)

'7

59,3 65,9

82,4 98,9

rcz,6

tt5,4

117,2 146,5 175,8

r3 1,9 164,8

197,8

ELEVACIÓN DEL AGUA PARA RIEGO

Y DRENA]E

57

Por ejemplo, la tabla 4.1 nos indica que para elevar 2,78 litros por segundo 10 m se necesitan 0,7 CY, por tanto, 10 litros segundo requerirán 2,7 CIy', para una elevación a igual altura. Para obtener la potencia teórica hay que multiplicar la necesidad ve¡dadera de 2,7 CV por el ¡endimiento expresado en tantos por uno, como sigue:

a

CV teóricos

:

0,50

x

2,7

:

1,35

La potencia cedida por un motor eléctrico o una máquina al eje que mueve al freno. La relación entre la potencia hidráulica útil suminis-

se llama potencia

trpda por una bomba (la que sale o output)y la potencia al freno (potencia cedida a la bomba o input) se llama rendimiento de la bomba. Para comprender más claramente estos conceptos debe tenerse presente que,

por definición:

Potencia

y, por tanto, Trabajo

:

-

Trabajo Tiempo

Potencia

x

(4.2)

Tiempo

La expresión caballo-hora se emplea para designar el consumo o cesión constante de 1 CV durante el período de t hora y es igual, por consiguiente, a 75 x 3600 :270 000 kgm de trabajo. La «potencia hidráulica» se define como la potencia teóricamente necesaria para elevar una cantidad dada de agua por segundo a una determinada altura. En las elevacio,nes para el riego se llama el output.

C.V.H.: : q: h:

en donde C. V. H.

Qh

(4.3)

76

potencia hidráulica gasto en litros por segundo altura de elevación vertical en metros. Si Q se mide en litros por minuto en lugar de litros por segundo, será:

C.V.H.

Qh

- 76x60

(4.4)

Las ecuaciones (4.3) y (4.4) son útiles para determinar la potencia cuando se y h.Basándose en la deflnición dada más arriba. El rendimiento de los transformadores de energía incluidas las bombas, es la relación entre el output y el input de energía. El input de potencia de una bomba se denomina potencia al freno (B. H. P.) que es la potencia proporciona
conocen Q

Rendimiento de las bombas

Er:

:

Qh

75 x potencia suministrada ouput : C. V. H. W. H. P. input C. V. F. B. H. P.

(4.s)

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

Las comprobaciones frecuentes de las instalaciones en el campo ayudan al regante a precaverse contra los rendimientos bajos y el costoso mantenimiento. Johnston ha hecho pruebas de los rendimientos de 91 instalaciones de bombeo en California, y los resultados de éstas arrojan rendimientos medios del 49,8 % para las bombas centrífugas, y del 40,5 /" paru bombas verticales de hélice sumergidas. La instalación de máximo rendimiento daba el70/", y la de mlnimo

el

15,2

%.Es

importante para

el agricultor conservar equipos de bombeo

en

buenas condiciones; los bajos rendimientos se deben en gran parte a la incapacidad de algunos propietarios de bombas para conseguir los fines anteriores.

4.2 ALTURA DE ELEVACIÓN Las alturas de elevación del agua para el riego varían ampliamente. En algunas localidades, el agua se eleva sólo algunos metros; en otras se llega a elevaciones de varios centenares de metros. En la práctica de regadíos, la altura máxima de elevación viene limitada por el costo y no por dificultades mecánicas. De la discusión del apartado precedente y de la tabla 4.1 resulta que, para un'cierto caudal, la potencia necesaria es proporcional a la altura. La diferencia de alturas entre la superfrcie del pantano, lago o río del que se bombea el agua y la superficie del agua se llama «desnivel estático». En las elevaciones de cursos subterráneos, la altura estática es la diferencia entre la superficie del agua del pozo y la del canal de descarga. La depresión alrededor del pozo es la diferencia de elevación entre la capa freática y la superficie libre del agua durante el bombeo en el pozo. Esta es la altura necesaria para conducir el mismo volumen de agua por segundo al pozo que la impulsada por la bomba. Hay que procurar evitar siempre las depresiones excesivas, para reducir las necesidades exageradas de potencia. Además del desnivel estático, contra

el que tienen que trabajar

las

bombas, es preciso consumir una cierta cantidad de potencia para vencer las resistencias por rozamiento, curvas cerradas en tuberías y demás factores que frenan el paso del agua. Estos elementos frenadores explican el hecho de que los rendimientos de las instalaciones de bombeo lleguen desde casi el 75 % en condiciones muy favorables hasta por debajo del 20 o/o, o menos aún, en condiciones desfavorables. A causa del gran número

he factores variables que influyen sobre los rendimientos en el bombeo del agua para el riego, es imposible establecer para las elevaciones límites específicos, que se apliquen provechosamente en las diferentes localidades para una determinada duración de tiempo. Es importante que los agricultores que tienen el propósito de construir una elevación dé agua se den cuenta de que el costo de elevación es proporcional a la altura de bombeo. Los proyectos de elevación a grandes alturas deben estudiarse cuidadosamente antes de hacer ninguna inversión en ellas y, por otra parte, no debe dudarse de implantar urí regadío cuando se tenga la seguridad de un buen abastecimiento de agua, mediante una elevación de poca altura.

ELEVACIÓN DEL AGUA PARA RIEGO

4.3

Y DRENAJE

MÉTODOS PRIMITIYOS DE ELEVACIONES PARA

59

EL RIEGO

La. elevación,de agua para. el rieso se ha practicado desde hace muchos siglos y otros países de los de más antigua civilización, en los qui el riego ha constituido la base de la agricultura. Uno ¿i los instrumentos empléados antiguamente en Egipto y la India, conocido con el nombre de «shaduf», está rep-resentado en la figura 4.1. Este ingenio se basa en el principio del brazo de palanca con un fulcro suspendido y un contrapeso. El recipienté, suspendido del extremo_más largo de la pértiga, es a veces de cuero, tensádo en su partc superior mediante un travesaño de madera. El operador arrastra el cubo hista quj se llena- y el contrapeso le ayuda a elevarlo hásta el recipiente inmediato superior, en el que se vierte el agu1. un «shaduf» sencillo lo maneja un hombre iolo, y con él alcanza una altura de elevación dE 1,5 a 1,8 metros. Estos aparatos strelei estar instalados en serie_de tres o cuatro y elevan el agua a 6 m, a álturas iguales o superiores. Con el «shaduf», un hombre puede elevar 80 litros por miriuto a 1,5 a 1,8 m, lo que representa un rendimiento de trabajo d,el 23 %. en Egipto; la India

4.4 MÉTODOS MODERNOS DE ELEVACIóN DE AGUA En contraste con los métodos primitivos de elevación, se utiliza hoy, en las fincas de regadlo, maquinaria de mayor rendimiento. se han realizado progresos sustanciales en el diseño y funcionamiento de las bombas, y los gastoi dé elevación se han reducido al mínimo, obteniéndose la energía neceiaria para el bombeo de los combustibles en lugar de utilizar la energía humana o la de los qnlqgl9s. Para mejor comprensión, suponiendo que para elevaciones de regadlo I kw-hora de energía eléctrica puede ser obtenido a un precio de 1 centavo de dólar, como 1 kW-hora es aproximadamente igual a 3/4 CV-hora, el CV-hora sobre la base de un centavo el kW-hora costaría 314 de centavo. Un hombre fuerte y sano puede producir por hora de trabajo U8 de CV. Con salarios por hora de peón de un dólar hora de trabajo humano, costarla 8 dólares, en comparación con los 314 d,e centavo con la electricidad. En consecuencia, para un mismo bom. beo el trabajo humano supone un coste 1100 veces superior al realizado por la energía eléctrica. Esta ha sido la causa principal de la mecanización en los países en los que los costes de mano de obra son altos. El grado de mecanización que desde el punto de vista económico alcanza una justificación depende del costo comparativo de la energía mecánica y de la animal o humana. En aquellos países donde el trabajo cuesta menos de un dólar al dia, la energía puede importar 7 centavos por kW-h, o 3 centavos por CV. El coste de la energía humana sobre la mecánica, para una jornada de 8 horas, es de 33 veces, muy inferior a las 1100 del ejemplo anterior. En estas zonas la maquinaria es cara, las reparaciones costosas y largas de efectuar, y es difícil encontrar operarios cualificados. Estas razones frenan la mecanización en los países en los que la mano de obra cuesta relativamente poco y los combustibles y la maquinaria son caros.

60

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

Los métodos modernos de elevaciones para el riego se basan en años de arduas experiencias de laboratorio, juntamente con ur estudio cuidadoso de las condiciones del terreno. realizado por ingenieros competentes. Mediante estas investigaciones, se ha llegado al empleo de bornbas de diferentes clases y tipos, cada una adaptada a las diversas exigencias y condiciones del trabajo.

4.5 CARACTERÍSTICAS DE LAS BOMBAS

*.{'

Para utilizar las bombas modernas más adecuadas a la obtención del agua para el riego es preciso elegir las que mejor se adapten a las condiciones particulares del trabajo a que se desti-

ip

y que den un rendimiento relativamente alto. Si la cantidad del agua eievada es notablemente menor que

nan

aquella para la que se proyectó la bomba, y la altura de impulsión es excesiva, resulta un rendimiento bajo e, igualmente, una bomba puede suministrar más agua de la prevista para una altura menor que la calculada, produciendo un bajo rendimiento. La correlación entre la velocidad, aspira-

"ff"

i.:

u li.

y potencia en CV de una bomba se representa normalmente por líneas que se llaman «curvas caracteción. gasto rísticas

!.',

».

El conocimiento de las «caracterís-

¡i¡l

.3 liirrá»d;. ri§l¡_lJ{i:.

Fta. 4.1. El «shaduf», utilizado en la India

y en Egipto para la elevación de agua. (U.S.D.A. O.E.S. B¿¿l. 130.)

ticas» de una bomba permite escoger aquella que se adapta mejor a las condiciones de trabajo y así lograr un rendimiento relativamente alto a un bajo costo. La curva de aspiración nos indica el volumen de agua para una de-

terminada presión

y

muestra que el

caudal disminuye en el mismo sentido que la altura de aspiracrón.

El rendimiento crece desde el punto 0, en el cual es nulo el caudal, hasta un máximo del 82 /, para un caudal ¡Je 4252 litros por minuto y una altura de elevación de 28 m (posteriormente disminuye hasta el valor 0 cuando la altura es 0). La curva de potencia al freno de una bomba centrífuga crece en casi toda

ELEVACIÓN DEL AGUA PARA RIEGO

Y DRENAJE

6I

su longitud con el aumento del caudal aicanzando un máximo a un nivel de caudal algo superior al correspondiente al rendimiento máximo. Las curvas representadas en la figura 4,2 yarían en función de la velocidad de la bomba. Por tanto, hay que tenerla en cuenta a la hora de seleccionar una bomba que asegure el rendimiento máximo. También varían las curvas con los diferentes tipos de bombas. La figura 4.2 muestra la variación de las características. Tamqño l5,2cm

Figuro 850N8 Rodete dióm. 26,6cn Velocidod 1750 R.P,M. 9ó o c

80

E É

o

o :E -o c

o

r20

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.'9

6 15

ao¡

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r^ 5t

Ot

c o +

o

d

t000 2000 3000 4000 5000 ó0oo 70oo .

FtO.

Sooo

Copocidod en lilros por min,

4.2. Forma de curvas

características registradas en el ensavo de una bomba. (Cortesía de. Fairhanks-M orse Company.)

4.6 TIPOS DE

BOMBAS

Las bombas para el riego revisten características diversas que van desde aquellas con bajo caudal y alturas de aspiración altas a las que tienen caudales grandes

y bajas alturas de aspiración. Bombas centrífugas con bajos caudales y

altr.lras

de aspiración altas se utilizan a la vez para el riego por aspersión o cuando la altura de elevación es considerable. Para los drenajes, y cuando se precisa elevar grandes volúmenes de agua a pocos metros, se utilizan bombas de caudales grandes y alturas de aspiración bajas. Un indicador excelente de las características de una bomba es 1á velocidad

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

la relación que existe entre la velocidad en revolucionel por minutó, el caudal en m" por hora y la altura de elevación en metros: RPM.J¿_ (4.6) H'/t

específica, n,, que €xpresa

Las bombas centrífugas (con flujo radial) se caracterizan Po! tener una velo' cidad específica baja, mientras que una alta corresponde a las bombas con pro' pulsor (áe flujo aiial). Las bombas de diversos tipos están representadas en la figura 4.3. Velocidad especllica

*r:O,,UT# (a)

43o

(b)

860

t720

(ü

2580

(e)

4600

(/)

8600

Frc.

4.3.

de bbmba

Tioo

Sección

transversal

4w @ w w w

centrífuga radial)

(flujo

rrancls

Características del caudol altura de asPiración

gran altura de aspiración pequeño caudal

altura de asPiración intermedia Y cauáal intermedio

flujo mixto

%

bomba con hé- Poca altura de aspiración lice (flujo axial) Y caudal grande

Variaciones del rodete, velocidad específica, altura de aspiración

y

caudal

característicos de una bomba'

Características de las bombas

Las características de las bombas con impulsor o ¡o!e¡9 pleden resumirse el fu i¿i."fu que relaciona el caudal Q conja velocidad N, el diámetro D, "r, del rodite w,ii-ittwa II y la-potencia P, en la que el subíndice 0 ex' "*r"ro, prlsa la situación Primitiva.

a

NDW

Q,O

No

Do

(4.7) Íryo

+:(+)':(+)':(#)' :P":(+)":(+)"

:(*)"

(4.8) (4.e)

ELEVACTÓN DEL AGUA PARA RIEGO

Y DRENA]E

63

.La ecuación (4.7) indica que el aumento del 50 % de la velocidad del impulsor, del diámetro o del espesor aumentará el caudal en un 50 o/o, mientras que la (a.8) expresa que un aumento del 50. "/" de la velocidad del rodete, diáme^tro o espesor produce un incremento de la altura de 1,5?, o sea 2,25 veces. De la ecuación (4.9) se deduce que el aumento del 50 % del diámetro, de la velocidad o del espesor precisa de un incremento de potencia de (1,5)r, o sea 3,37 veces. Bombas centrífugas

Pl "q¡r1 penetra en las bombas centrífugas en sentido axiar y es impulsada en eI radial, puede observarse en la figura a3 @). Las bombas cenirífugas _como pueden ser de eje vertical u horizontal. Estas últimas presentan la ventaja -de tener un rendimiento alto, _pocas averías, bajo costo, sei sencillas de instalar y alcanzat velocidades elevadas, por lo que es conveniente que vayan acopladai directamente a'motores eléctricos. Por el contrario, sus principatls aesventajas radican en su altura de elevaciórt limitada y la necesidad -de ser cebadas. La distancia vertigal de elevación del água disminuye con la elevación, no s¡perando los 6 metros al nivel del mar, y es algo inferior a los 4,5 m en localidades de más de 1500 m de altura. Si el aniilote cierre es hermético, la altura puede ser m?yor: pero hay que tener la precaución de no proyectar alturas que difieran mucho de las expresadas, a menós que se pueda mantener la bomba^en un estado de conservación excelente. Debido al problema del cebado y a las' limitaciones de la altura de elevación, es conveniente colocar la bomba lo más cerca posible de la superficie del agua, protegiéndola debidamente, para que no quede sumergida en los períodos de crecidas I de la misma manela conviene evitar que el agua cubra los motores eléctricos. _- Antes de poner en marcha una bomba centrífuga de eje horizontal es preciso llenar con agua el tubo de aspiración y la caja del rodetó para expulsar él aire. Esta operación se denomina «cebado de la bombar. El cebádo es necesario para las bomba_s centrífugas de eje horizontal debido a que el impulsor no ejerce o"tió, positiva alguna _y es preciso real:r;ar esta operación antei de que eieven agua. Para proceder al cebado se añade agua procedente de un recipiente de almacénamie-nto. Es.preciso que exista una buena válvula de pie qué mantenga el agua en la tubería de forma_que no sea necesario cebar la-bomba cada ue7. que ásta se ponga en marcha. También puede realizarse el cebado mediante la iucción del aire aparatos diversos, haciendo que de está forma baje la presión y elevando el-con agua desde la fuente de agua por la presión atmosférica.^ Son también empleados cebadores de mano múltiples y bombas de vacío. Bombas de turbina para pozos profundos Cuando en una bomba de rodete el impulsor está suspendido verticalmente sobre el eje en el interior de la tubería de descarga, aquélla se denomina bomba de turbina para pozos profundos. El irnpulsor puede ser centrífugo, axial o un tipo intermedio que depende de la relación altura de aspiración-caudal deseado.

64

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

Enelboldelabornbasealojanelimpulsorylosálabes..CuandoSeconectan de aspiración total deseada' serie,g;;i.bj* dtobtiner lahtura suelé estar situado debajo bols de conjunto la bomba se denominl *iriií1. ette de la suPerficie del agua. ajuste contra el cárter Los rendimi"nto. ?i"uu¿os dependen de que el rodete descender el eie del o hace se'eleva para ,;;;ifr;- su tosición de la bomba. equipadas.con un embrague rodete. Muchas Uo.Uár'p"i" porá, protundos están séntido opuesto, a óausa del reflujo del agua' il;;;;;ñ'liü*rÁpiJ" ;Grgr"+bomba se detiene, lo que puede provocar desacuando el funcionamirrt" i"

varios bols en

justes.

Estetipodebombasseutilizasobretodopara-elriegocuandoelniveldel práctica de las bom-

agua §e encuentfa

*1.-;rrf";;;q;i"

attrrra ae elevación

bascentrífugas.Enalgunosgasgssepuedeninstalarbombasdeturbinapara ;ñar.i;gña desaeH¿s de 300 metros de profundidad' de cualquier otro tipo siLa bomba va accionada pof un motor eléctrico omediante un árbol largo y ella a y acoplado tuado en ta ,up"rn"ie"á;l tJÁ; montados en el mismo vertical que se manti;;e ;; *ti"*" poo ,ir"Oio de cojinetes verticales tienen bomb.as las Áf qráOut sumergidas" -L tubo o columna ¿" i*p"fto". variaciones del amplias tot"rur y i" cebarlasr"."rurio la ventaja de que no inconvenientes, los nivel del agua sin Ñ;';;;;iso,qr-g$ilcar íu posición..Fntrea las partes fundallegar de qr" -cánsiguient'e "*lste el principal .on*irt"'in-üirpátiUifi¿ua dificultad de inspección' mentales de la bomb-a: il- ü bajos en las bombas de árbo1 versean r".r¿imiéntos Es más fr"cuent"-lu" tos que funcionen con los cojitical que en las de ejé horizontal, ya que nl tt 'áto reparaciones a que la para efecfuar. netes muy desgastaá'os e incluso ie "*p"ra típica de una bomba de bomba sufra averíar. iu ng,,'u 4'¿ muéstra irna sección turbina para Pozos Profundos. Bombas de turbina sumergibles

Unabombadeturbinapafapozosprofundosdirectamenteacopladaaun s-e denomina bomba sumer' motor eléctrico de ñ;;;ñ; ¿i¿*"t o y surnergible análogas .a- las bombas clásicas sible. La unidad ¿r"Uó*U"o tiene caráctáiitii"it y cipacidades. El rendimiento tas mismas poriu,iáu¿"s iX# *T"üffiráor-"on producida por la in' tittigttuóiOn pái 1u es más elevado por el acoplamiento V aí nittto y cobre en eI núcleo' mersión completa, 1o que permite uou t"l"ótion po'o' cuya profundidad puede exceder en Este tipo de bombas i" uiili'u pu" de más de 250 unidades' algunos casos de fü-+tilO -"troi. Seirnpt.ao'Uombas 20 cm e incluso mavores' cárter de así como motores ;*;rgibi;;;á-zio cv^.on La principal para las bombas, r"r'rñu¿rras son d; ;;;.-l-0-"* "r.adelante. ventajadelasUo.Uutt"*ergidases.queouedenserutilizadasenpozosmuy verticales demasiado largos'

profundos en los ffi d;'.;;i;;;Ñdd"*'árbol", para los pozos cuyo taladro no También este tipo de bombas es muy inJi"uáo pozos las bombas de tipo turbina para es completamente üi i"ri,'", tós cu"tr*

profundosencuentrandificultadespu,u.,.,f,,ncionamiento.Laflexióndelaco.

ELEVACIÓN DEL AGT]A PARA RIEGO

Y

DRENATE

65

Conslrucciín de turbino verlícol tipo Berkeley cerrodo Columna obierlo

8o¡nóos Columno

Topo de corcoso DepósiÍo de

oceile Con'¡unlo de to cojo de

Oblurodor girolorio

mpoqueloduro

p,oÍestotivo Eng ros

oulomólico i ns

Engronoje cobezo del eie

c

pección

oculor

y

vólvulo Acoplomienlo y cojinele de lo calumno inlerior A

columno exlertot

Cobezo de Coniunto luerco de lensión Cobezo de descorgo

olumno interior lumno exlerior

Acoplomienlo

del eje O

bluraci

tnterior de

lo columno

Guio de cojinete

lvlonguifo

del

del eje Cojinele de.l eie

Ce

eje

Acoplomiento columna exleriot

C

exlerior -Co jinete de

lo cojo superior Cojo

superior

lo

Respirodero

inele de co'¡o superior

E¡

Tipos de

T

Monguilo

Rodele cert

Semicerrodos

w€7

Cojo Co jinele

4'4'

Cerrodos

@

contco

RodeJe oóierlo

Coia in{erior oiinele de la

lo cojo inferior

Frc'

rodeles

cojo inferior

Bomba de turbina vertical con descomposición en sus partes constituyentes. (Cortesía de la Berkeley pimp Companyj -

lumna de la bombu d:^:,r1 ae tipo convencionat puede producir la rupl-urUi11 tura del-eje. Las bornbas.sumergibres preientan también gian de que la instalación esté destiñada a inundarse y cuando utiiicad en el casc Ia caseta presente inconveniente lsn¡trsnr

-5

o riesgos.

de bombar

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

y flujo mixto Las bombas con hélice de flujo axial y mixto se utilizan para operaciones de baja aspiración y alto caudal. Modificando el paso y la curvatura de la hélice se puede llenar una serie amplia de alturas de aspiración sin modificar el diáBombas de héIice

metro de esta última. En el caso de que se desee obtener una presión mayor es preciso utilizar una bomba múltiple. La hélice de la bomba debe estar sumergida suficientemente para hacer mínima la cavitación y a su vez alcanzar la profundidad suficientemente debajo de la superflcie del agua de forma que dificulte la formación de vapor sobre las aspas en el momento de máxima velocidad local. La formación y destrucción rápida de las condensaciones de vapor que se produce varias veces al segundo es causa de la fluctuación local de la presión, lo que da como resultado una fatiga del metal, con el consiguiente carcomido de la superficie del aspa y disminución del rendimiento. Las profundidades de sumersión, así como los espacios muertos desde el fondo de la bomba y entre las unidades adyacentes, han de ser tenidas en cuenta, de acuerdo con las recomendaciones de los constructores.

de flujo axial es causa de que preciso estrangular el caudal para cuando es su empleo no sea recomendable asegurar uno más reducido. De la misma manera, esta tendencta a la sobrecarga, cuando las alturas de aspiración aumentan, hace necesaria la elección cuidadosa de un motor que proporcione una potencia dilatada en todas las condiciones de bombas. Las bombas con hélices tienen un bajo costo inicial , cada elemento se limita a una altura de elevación de unos 3 metros y la adición de otros más puede hacerla elevarse a 9 ó 12 metros. Para aspiraciones mayores se deben utilizar bombas de flujo mixto, puesto que los elementos aislados pueden elevar hasta 7,5 metros y las múltiples llegan a los 37,5 metros.

La tendencia a la

sobrecarga .de las bombas

4,7 PÉRDIDAS POR ROZAMIENTO Cuando el agua es elevada por la bomba, desde una elevación a otra, se han de considerar diversos factores a la hora de determinar su potencia. Las pérdidas de carga debidas a los rozamientos en cada elemento componente del sistema de bombeo y en las tuberías deben añadirse a la altura vertical de elevación. Los rozamientos proceden de las válvulas de pie, tubos de toma bombas, tubería de salida y las válvulas intermedias, codos y otros accesorios. En 1a flgura 4.5 están resa¡,,a
en los codos, wálwulas y

otras partes, reducidas a longitud de tubería. Las pérdidas combinadas debidas a los áccesorios deben sumarse a las producidas en las secciones rectas de la tubeúa para así obtener el equivalente en longitud de la tubería. Con la pérdida total de carga y entrando en la tabla 4.2 calctlamos la altura total de aspiración necesaria para el sistema debida al cambio de elevación y a los accesorios para una tubería de 15 años de edad. Puesto que el sistema se mantendrá en uso durante un buen número de años, es conveniente calcular las necesidades de potencia para todo el período de vida para asegurar de esta forma su provisión.

ELEYACIÓN DEL AGT]A PARA RIEGO

ffi

Poro ensonchomienlos óruscos y

g

de menor diámelro d. Lo lineo de lrozos muestro lo delerminoción de lo longilud equivolenle de un codo tipo de 15 cm'

t_x

de globo,

Válvuio compuerlo 1l Cerrodo

YgI J$ ffi

tACerrado Tololm. obierlo

300

@

LJ

150

T tipo

tr

/ Vólvulo de conlrol poro evilor rellujos, obierlo complelomenle

G

90o

90c 600

tá.Cerrodo

Vólvulc ongulor, obierta

Codc de

67

conlrocciones ropidos, lo longilud equivolenle es en cm de lo luberio

d$

Vólvulo

Y DRENA]E

qn 60

Codo en,ángulo

E

recfo

-t-* Enlrodo

Bordo

o 15

o o -o

9

Ensoncáomienlo

*róPído

)

o -o

- .,-

d/o-:ll - -d/o-W

o 3,0 E

{.---iJ

ntrodo ordinor

)-tt.idj. trocción rópido u

o

¡o ü q

o .10

tr

c

o o 8.7 c

E

c o

7E

a

o rQ

7,5

G

o 5

4,3 §) c

!

,A

0,1. 5

0,09 450

25

-D

d/o-th

§

)

D

o

o 0,9 o 0,6

o o

-o

q

o o

1,5

g<.!

Codo de

/.\

o

lipo

L-a7p-

55

q

o

o 3,1 2

0,06

t,25 4.5.

Pérdidas por rozamiento debidas a causas

menores tales como recodos, válvulas y otros accesorios. (Del Oregon Agr. Exp. Sta. Bul. l8l, de Wolfe, 19-50.)

PoR 1000 trlernos DE cARGA EN METRos DEBIDAS A Los RoZAMIENToS pr' EDAD DE ¡Ños 15 AcERo DE russnÍ¡ DE uNA (Basada en datos originales-de Williams y Hazen)

T¡sil¡ 4.2. PÉporo¡s

V : C. R.

o'63J0'5¿

donde C

:

100

Díámetro nominal de la tubería ñSE

s.§

.

UiL 0,069

0,25 0,5

0.1 39

1.00

t,5

0.208 0.278

4

0.41? {),556 0.8 34 1.11

5

1.39

6

1.O /

2 3

8

l0

t) 14

l6 18

20 25 30 -15

1.9s 2,',?8

3.34 3,89 5,00 5,56 6,9s 8,34 o t2

40 45 50

11,1 12,5

55

15,3 16,7 18,1 19,5

60 bJ

't0 80 90

100

110

3.0,6

t20

33,4 36,2 38,9

140

150 160 170 180 190 200 225

2s0 '21 5

300 350 400 450 500

600 700 800 900

10 36

82 145 300

cm

7

,62

cm

10,61

cm

2,4 9 18 33

68 110

1.2

0,4 0,8

4,0 8,9

1,5

)§ 15

22

0,6 1,2 2.0 3,0

3.0 5,0 1,s

4.¿

7,3

1,8

10

54 80

21

11

32 38

15

65 80 95 150

26 32

110

150 190

240 265 430

18

0,1

0,3 0,5 0,7 1,0

31

20 38

60 80 108

13,9

25,0 27,8

130

Á 1\

,90 cm

1

)1 3,8 5.0 6.5 8.0 9,0

l4

zo 27 34 43 50 60 70 84 98

0,3 0,4 0,6 0,9 1,1 1.3

a)

2,7 3,2 5,0 7,0

22 25 30

1,1 1,3

2,0 2.8

0,'t

4,8 5,8 8.8

2,4

10

l2 13

22 26

t7

135

0,2 0,2 0,3 0,3 0,5 1,0 1.2 1,5 1.8

54 64

120

47,2 50,0 52,8 55,6 62,5 69,5 76,5 83.4

0,9

34

90 103

44,5

0,'t

3.',| 1Z 14 18

't6

¿,1 1

0,3 0,4 0,5

30 36

2.6 3,0

la 5.5 6,6 8.0 9,4

0,2 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 0,8 1,0 1,2 1,5 1,9

2,3 2.7 3,0

A)

l1

3,7

49 55

12

64 10 80

16

88 95

22

4,2 4,8 5,4 6,0 6,6 1,5 8,0

l4 18

20 24 30 34 43

97,3 101

125 139 161 195 222

10

!2 15

50

l7

68 88 110 130

22

29 36

44 60 80

r03 130

,(ó

lCortesia de Goulds PumPs, lnc.) Coelicientes de

la tuberia. Los valores del rozamiento

dados en esta tabla se refieren

a tuberías de hierro

con- aguas claras .v.duras Para utiliza¡la iorl"iá"o"i"'iuíj¡"'l¿^"á."ii ,¡ot Oe utilización cuando operan los valores de la tabla por un coeficiente elegido de entre ir"rir"J,rá.1'Ír* á."iru.riu-iry"éu.-*ottiplicar iái ¿" la lista consignada a coátinüación, que corresponda a las condiciones reales. 06 TuberÍa nueva y lisa de hojalata y acero (Dure-nd) 0,7 i-;ü;;; ñ;";'y-1iiu á. ¡¡"¡¡q (witliams v Hanzen, c.= 120) 1'0 Tubería ordina¡ia de 15 años lWilliams y Éanzen, C = 100) 1,2 iru"i?á áiál"ái;á a" ál i¡or §illiams v H".r"n. c = 900) l'7 120) C Hanzen, = aóoplamientos álumiirio con v lVilliams ' iouéii" r.u".poriabli ae (Bulletin 481. Oregon Agricultural Experiment Station )

ELEVACION DEL AGUA PARA RIEGU

Y DRENAJE

69

El ejemplo siguiente sirve para ilustrar el modo de empleo de figura 4.5 y .la tabla 4.2 para estimar la potencia necesaria. consideramos, paralasirñplificar, que el sistema de bombeo está compuesto por una tubería d.e li,zq cm de diámetro y de accesorios, que el caudal es de 110 m, por hora y que la elevación estática es de 22.5 m y el rendimiento del 70 %. 1.

2. 3. 4.

Válvula de pie asimilada a una váivula abierta de grifo Válvula de compuerta abierta completamente rres recoclos de paso de 90", de 4,2O m cada uno Longrtud de la tube¡ía de 14,24 cm de diámetro en las partes de piración y salida

51,0 m

1,2

»

12,6

»

39,0

»

as-

Total longitud equivalente

103,8 m

Las pérdidas de carga en metros dados por la tabla 4.2 nos da para 1000 metros unos 30 metros; como tenemos 103,9, será igual a 0,103g * :o:3,1i4 m. Carga total dinámica

:

elevación estática de 22,5 m + + pérdidas de rozamiento de 3,12

:25,62

m

se debe utilizar 27 para dar cierto margen a las pérdidas de entrada y salida. De la fórmula (.4.4) que nos da los caballos hidráulicos o el output.

: ll0 x 27 : cvr: o"H * 273

10,9

. Fl input necesario, llamado potencia al freno, se calcula dividiendo la potencia hidráulica por el rendimientó de la bomba. Haciendo Ep:70 en la fórmu-

la (4.5)

tenemos

BHP

: cv* Ep -_::

10,9

4,7

:

i5,6

4.E SELECCIÓN DE LA INSTALACIÓN PRODUCTORA DE FUERZA . El motor elegido debrc ser -capaz _d,e proporcionar ra potencia necesaria bajo circunstancias diversas. Esta divérsidad be las condiciones de trabajo influirán en su elección. A la hora de realizarla hay que tener presente:

1. Potencia al freno necesaria 2. Costo inicial Disp_onibilidades y costo de la energía y el combustible I La 4. depreciación 5. Grado de confianza en el motor 6. Que sea transportable o no 7. Conservación y comodidad de funcionamiento 8. Disponibilidades y calidad de la mano de obra

7O

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

Esaconsejablecomprarelmotordeunafirmadegarantía.Enalgunoscasos 'íruf,otp"i" reducir el costo inicial. Pero los baios rendi-a se adquieren motores en mucho iastos fuertes en combustible. superan mientos que se t.uau..r, 1o' condiciones "., las consideración los costes iniciales. Hav tamu"i¿n que tomar en caso' todo En fabricante' por el régimen.dada -"r1á de .ái.r-q"" reducirán h ;"i;;"d moór debe seguir las instrucciones de la casa la persona a cuyo constructora.

"rráo

4.9

"1

MO:TORES ELÉCTRICOS

instalados y montados conLos motores eléctricos, cuando han sido elegidos, -tiempo tin ql? presenten averías' venientemente, pueOe, l,rrcionar durante largo duración. seguridad, facisu en cifian se motores Las ventajas de este iipo de En algunas zonas. los lidad de manejo v uu¡á1ort" ,"iutiuo _de mantenimiento. los motores eléctricos' para ; *yo. inconveniente cortes eléctri.o, eléctricas hasta líneas de "orrlit-uy* construcción la También se presenta .oíro O"tu"ntaja costos deri' y los cada uno de los .mptuza*i.rtos donde funcionan los motores una inssobre cae rayo un Cuando vados de la instalación de transformadores. de corno dinero de tanto considerables perdidas proAr"in talación eléctrica r. quemen. se motores los iiññ. Lás variaciones del volta¡e pueden hacer que_ superiores Los motores .onoiiri.ár no tán Lorrientemente ütiles para cargas El motor puede obtener' se no p, trifásica energía ta ufgunur-ránas u for i á óV, de rotor en i¿ráf pár" el bomUéo á, ugrq para.^riégo es el motor de inducciónLa velocidad trifásica' energía de corto circuito a 60 .i.lor, ?iO L ++O ,áltiot, a la motor del aco[lamiento El revoluciones. por minuto normal;;; 1760 mlnimos costos los bomba es aconsejable siempre que sea postl"' potq'i hace y el rendimiento máximo.

4.10 MOTORES DE COMBUSTIÓN INTER}IA 1) encendido se utilizan dos tipos de motores de combustión interna:

,-[

por diesel. Los sistemas de encendido "r""noi¿á-p"icompresion,.sistema gásofina, c.-1' d". baja presión y-combustibles gaseosos na-

"hfp;, uiifiiun'gti.ralmente

que los motores diesel,

turales, mientras que .íáil*"f uiitiru el acéite pesado. Para diencendido a chispa, sean rentables' .rl l-iórir inicial^es ;-";il;;;y; quelos u1 n{r¡e.rg de horas superior campaña la á"tu't" ,rtitiruáo' que sean es preciso los eléctricos monofásicos se o gasolina *otot"t de leitor. p"ir"gtu g.o"rut,'io, -r""*ias a 7 á cY. Para potencias inferiores potenciai emplean cuando ,o" eléctricos trifásicos y de gasolina, y para ;;ñ;, i y 40 CV se lmptean Trót-or"r diesel son los más indicados' En Dotencias superiores a tos +o cv los motores al aceite pesado' competencia la hace le *r"irut ,orás, et gas natural

ELEVACTÓN

4.II

DEL AGUA PARA RIEGO Y DRENA]E

71

TARIFAS Y PRECIOS DEL SUMIMSTRO DE ENERGÍA ELÉCTRICA

Las compañías de electricidad se basan para sus tarifas, en parte, en Ia demanda máxima del consumo parte, én h erect¡-ciáld lastada. También qn -y, recomiendan las compañías eréctricas qrl no se consuman grandes cantidades de energía en períodoi cortos de tieÁpá y se empeñan en que se utilice Ia co_ rriente el mayor número de rroras p"iálá y mes que permitan las condiciones reinantes.

El estudio de una fa*ura'*uüri"iu. a" acrara er bajo kw en el caso de_pnco "i..gá-.iá;;., comparado con el precio rela_ tivamente a.lto-ar que resurü ,nu"onsu..rJcontinuo, ¿"*unoa ereva¿á d"ñ;.;;os períodos. una hoja de tarifas-de una companía que proporciona electricidad para er servrrio_ de riego, suministra e-nergía mensüalmlrti ui- pr".io'¿, r,so dólares por kw para los primeros r00.5wl ¿e i ¿orar pu;u-;uá;-iü/ en exceso, indev pendientemente costo del

de los consumiaos. ia cuenta ménsuar de ros kw/hora consumidos por el motor se al perÍodá uase de lo solicitaJo áásuatmente, según -suma la siguiente tarifa escalonada: 1,5 centavos por kw-hora para ros r0o primeros kw-hora por cada kw soricitado 0,9 centavos por kW-hora hasta los SóOb- iW-trora 0,6 centavos por kW-hora hasta to, Zó «ió kW_hora 0'4 centavos por kw-hora para *¿u ñ-rróra qu.e exceda de ros 20 000. La mayoría de las instalaciones de riego tienen carácter permanente. Gene. ralmente, el regante firma un contraro d" "r0 ;ñ;'-q;;;.í;hcia con er 5 /" de su factura mensuar. También cuando el regante hace su insiaracion primitiva con carácter permanente, incluye el transformádor l"-irrirl".iOn de motores y bombas que más adelante lé dará derecho a un con descuento mensuar de:

20 centavos

ry: centavos por

l0

para los primeros 100 kW de demanda, y Iy kW para Ios iestantes de la solicitud---'

Eiemplo:

un motor de 200 CV, si funciona durante de 160 kW), tendrá una.faitura .irr*l A"i"'- 40 horas (utirizando una demanda media Demanda: 10O

kW a

$ 1,50

por kW

:-

60 kW a $ 1.00 por kW Energía:

6400

kfihora a

1,5 centavos por

Total bruto

.

.

l0centavoslossiguñntesOOkW. Coste mensual

kflhora de

60,00

kW/hora . : S 96,00

Menos el 5 "A de descuento Menos descuento por voltaje 20 centavos los 100 primeros kW

Luego el precio medio por

$ 150,00

S

. . neto

$264,70164N

:

$ 306,00

: $ 15,30 . : S 20,00 .: $ 6.00 . : SN+,IO : 4,r4 centavos

,12

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

Si un regante utiliza la misma bomtra con el motor de 200 CV y una.demanda media de 1-50 kW continuamonte durante 30 días' trabajando las 24 horas sin interrupción, las 720 horas de utilización corresponden a 115 200 kW'hora y su factura mensual será: Demanda:

' :: $$150'00 60'0o

kW a $ 1,50 Por kW 60 kW a $ 1,0O Por kW

10O

Energía:

kWlhora _5ó00 i6@0 ,» 2d000 , 74200 »

a

1,50 centavos por kW/hora

a0,9 a0,6 aO,4

) » »

» » »

) D »

Total bruto Menos el 5

9í de

descuento

20 centavos Por los Primeros 100 kw 10 centavos Por los siguientes 60 kw Total resto mensual

' ' :: $240'00 s 45,0J ' : 5120'00 ' ': S296'81 = $ 911,80 :$ 45,59 :$ 20,00 :$ 6,00

.

Valor medio del kW/hora :840,211115 200: 0'73

:

$840'21

centavos

de Por tanto, trabajando 720 horas al mes, con este motof de 200 cv, en lugar cen' a 0,73 4,14 de kW-hora precio del e1 reduce el fegante solamente 40 horas, tavos, 10 que equivale aL 82'5 %. Un agiicultoi no puede, poi regla general, utilizar el agua de riego continuaobtenidas memente. L"as ventajas que supone dispóner de grandes cantidades

precio más áiu.rt" motores. y to*Uur poientes, compensan én parte al regante del se utiliza cuando ventajoso, uecis a elevado del kW-hora. For'otra paite, reiulta el almacenaagua, de elevación pafa la energía de fuente la electricidad como permite fegal por miento de ésta en pequeños deñsito; durante la noche, 1o que aproximadamente' por bomba la proporcionado ei ¿ia con caudalds áobles dei

4.I7

COSTO DE LAS ELEVACIONES PARA

EL

RIEGO

por elevación, Para calcular los gastos ocasionados por la obtención de agua a computar acostumbra se gravedad, cie agua del los con y -volumen a la flnca' anualmente "^fl;1;;ompararlo"s suministrado del función en bómbeo g*tor de í"r siguientes: los son elevada agua del Ior"iu.tor"* que dete;inan el costo anual a) Interés del capital invertido inicialmente en la instalación' b) --^ anejas. ^.^ . y edificaciones c) fóreciacion de la maquinaria de elevación

Impuestos.

d) e)

Caiburantes y energía Mantenimiento.

-:

y

aceites lubricantes'

ELEVACIÓN DEL AGUA PARA RIEGO

Y DRENA]E

73

La aplicación de estos factores en el cálculo del precio de costo del agua obtenida por elevación se c_ompr€nde mejor a través dó un ejemplo signiflcati"vo. - un pozo tiene 35,5 cm de diámetro y 42 metros de profundidu¿, .o-, un nivel freático de 17 m. La elevación es de ti,07 m, por segundo a 23,4 metros, y la bomba de turbina va accionada por un motor áiesel áe 45 cv. Los costos durante el período de funcionamiento del año 1960 parala elevación de 620000 m' se exponen en la tabTa 4.3. Hay que tener en cugnla que en dicha tabla 4.3 los costos de explotación suponen alrededor de los 3/5 de1 total de 0,4 centavos por mB de agua. Tlsr¡ 4.3. Cosros DE FUNcIoNAMTENTo DE UNA rNsr¡racróN MoDERNA DE BoMBEo Costo de la instalación

pozo.

$ 1960,00 $ 2455,00 $ 2200,00 § 225,00

Bomba

Motor (instalado)

Garita

$ 6840,00

Gastos

lijos

Interés al 6 /o sobre $ 6840,00 Impuestos (estimados) Depreciación del motor (7 %) Depreciación del motor y

la

anuales

$

.

garíta al 4 %

410,40

s 161,22 s 140,00 $ r71,85 $ 87,40

.

$ 970,87

Gastos de explotación anuales (2415 horas al año) Ca¡burante

(27O2,j litros) Lubrificantes ($ 3,32 cada l0O horas) Impuestos d,e venta al 2 /" Reparaciones $ 7,85 cada l0O horas Cuidados $4,17 cada 100 horas .

$ 1144,00

$ 80,18 § 24,48 s 189,58

.

$

100,71

$ 1538.95 $ 2509,82

Costo total. por m"

Costo de explotación ;o; ;'

0,4

centavos $ 0,25 centavos S

4.I3 RENDIMIENTO DE LAS INSTALACIONES DE

BOMBEO

Las instalaciones de bombeo funcionan normalmente a rendimientos muy inferiores a los de capacidad máxima a causa de que las tuberíás son demasiado estrechas o tienen un excesivo número de recodoi. El error que se comete más frecuentemente consiste en elevar el agua a un nivel superior^ del necesario. La

PRINCIPIOS

74

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

bomba puede, Bor otra parte, estar desgastada y muy a menudo los bols no están colocados debidamente en las bombas de turbina. El embrague o acoplamiento de la bomba y el motor puede no ser perfecto. También el motor o ia bomba pueden no ser los indicados para el tipo de trabajo a realaar. El que la bomba, el motor y el acomplamiento sean hechos a propósito es de capital importancia para el buen rendimiento del grupo. El rendimiento disminuye con la elevación, el calor, los accesorios y trabajo continuo.'Por ello las máquinas industriales utilizadas en el riego se estiman inferiormente al régimen máximo dado por el fabricante, para asi determinar dentro de un margen de seguridad la potencia a disposición de la bomba para permitir su funcionamiento. A continuación se detallan algunos de ios faciores que han de ser tenidos en cuenta. Disminución del rendimíen-

to en t. 2. 3. 4. 5. 6.

Por cada 300 metros sob¡e el mar Por cada 5,5"C a temperatura ambiente de 15,5"C Por accesorios.

Radiador, ventiladores . Recalentámiento por-funcionamiento continuo

Pé¡didas por

accionado

/6

3

I 5 5

.

20

0a

15

En consecuencia,, si estas pérdidas suman el 40 % y la energía proporcionada. incluyendo pérdidas de bombeo y transporte, son 30 caballos, debe ilegirse un motor que tenga de régimen 50 caballos al freno, resultado de la operación

30(1,0-0,4)

:

56.

Un modo de comprobar el rendimiento de una estación de bombeo consiste en medir el carburante consumido por ella. Schleusener, Sulek y Schrunk han calculado las cifras medias que se expresan en las tablas 4.4 y 4.5. En la priT¡.sLe

4.4. Nuuenosos srÁNDARs pe DE BOMBEO DE POZOS

(Segrln Schleusener

Fuente de energía

2,98'

.

Gasoil para tractores .

Propano Gas natural Electricidad

motores representativos

| ,;;.

.

Gasolina

. .

PROFUNDOS

colaboradores)

| ,onru*o de rée¡men I en CV horallitro para I

Diesel

y

openacróN pARA EsrAcroNES

I

) 0)2 2,36',

I

Funcionamiento

Standard en slhorallitroL

I

l,

CV

)9)

-i

28,93" por l00O litros 88 % de rendimiento

2,24 2,20 1,76

por 1000 litros 0,885" kW/hora

21,68

' Basado en un rendimiento del 75 %. ¡ ' Tomado del Test D de Nebraska Tractor Test Reports. Pérdidas por distensión de la correa. ' Datos del fabricante corregidos en un 5 '/" de perdidas de accionamiento. ' Sin corregir por pérdidas de accionamiento. Se presume que el acoplamiento es directo.

ELEVACIÓN DEL AGUa PARA RIEG7 Y DRENAJE Ta¡re 4.5. Nrcespaoes lr,(xrlras DE cARBURANTEs pARA UNA BUENA INsrALAcróN oB BoMBEo r

(Por Schleusener y colaboradores) Potencia caballos

de agua en m'f hora

de elevación en ¡netros 2

100

20 50

18,5

70

26,0

20 50 70

I,I

Caudal

150

Altura

hidráulicos CV,,

Propano

Diesel

t,)

4,2 10,5 14,7

Á)

3.5 8.5

9.0

11.7

250 '

28

6,2 15,7

39

22,0

20 50 70

3,'7 9.5 13,5 5,2 12.5 17.7 I

6,5 ¿.ó

22.2

5.2 13.0 18,2 6,7 16,5 23,5 8,5 21,0 20,2

350 860 1200 510 12gO 1800 690 1710 2400 880 2150 3000

8.5 21

29 12.5 32

44 17

42 59 22 53 73

Basada en los resultados deducidos de

que se €studian en ra tabta 4.6, a distancia

" '

petróleo Gas,. Electri' notural " cidad' iiri*lr-

o

2.7

I5

50 70

en litros

Gasolina

8,5 37 2t,0 52 29.5 19 10,7 46,5 26"5 65 36.7

20 200

Necesidades horarias de carburantes

Metros cúrbicos/hora,

la tabla 4.4. q;";i6;;-e;b;',;ffi;ü

ilrunr"

er bombeo.

Kilowatt-hora/hora.

mera están reseñados los datos correspondientes a los carburantes y a la electricidad; los primeros son mezcrados con hidr;;rb;r;l más utilizados de composición variable. No obstante ésta variación, ra tabra segura para -.ññt;-;;;"!uía calcular el rendimiento de una estacián de bombeo rentable. La tabla 4.5 da una relación de las necesidades de carburantls para varias condiciones de bombeo con las que pueden ser comparados los datos de una bomba determinada. La Tesre 4.6. RaucróN ENrRE LA pnssróx DE DESCAROA Y LA ALIURA (Segrin Schleusener

y

colaboradores)

hesión de .descarga Altura equivalente en

atmósleras

en metros

I

10,3

2

20,7

3

31 ,0

4

41,4

5

st,7

6 7

62,0 72,4

,76

PRINCTPrcS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

tabla 4.6 sirve para convertir la presión de descarga en una altura equivalente que debe ser añadida a la distancia a que el agua ha de ser elevada durante el bombeo para obtener las necesidades de carburante expresadas en la tabla 4.5. Montando pistones de alta comprésión o culatas, una parte de las perdidas debidas a la altitud pueden ser recuperadas. Si las temperaturas atmosféricas son superiores a los 43,4'C, es preciso enfriar el colector de tomas. El consumo de carburante por caballo al freno-hora aumenta si la máquina no trabaja a plena capacidad. Si la máquina trabaja solamente a parte de la velocidad de régimen, aumenta de un modo notable el consumo de carburantes. En estas condiciones es más conveniente reducir la velocidad de la máquina hasta que desarrolle la potencia real. Cambiando la polea motriz se puede obtener de la bomba.

la

velocidad real

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Exp. Sta. O/r/y, Lincoln, Nebraska, Primavera

1955,

CAPfTULO CONDUCCIÓN DEL AGUA

5

DE RIEGO Y DE DRENAJE

L,as zonas de regadío se encuentran en

la mayorÍa de los casos situadas

a

grandes distancias de las fuentes de abastecimientó del agua; el agua obtenida de los cursos naturales y de los embalses debe ser transpórtada, po"r lg g.r"iut,

a distancias_ mayores que la extraída de las fuentes subteiráneas. La long'ítud de las principales conduccio_nes y canales de los planes de riego varía desde-algunás kilómetros hasta cerca de doscientos. En algunos planes, se transporta el-agua a varios centenares de kilómetros desde los embalses situados en ias montañas, mezcland-o las aguas almacenadas con las corrientes naturales y vertiéndolas después en los valles por medio de grandes sistemas de canalizaóión. necesitándose muchas horas e incluso días para que el agua llegue desde los puntos de almacenamiento hasta los lugares de utiliiación. Las- leyes que rigen el movimiento del agua a través de los canales de riego y .los desagües son las mismas, por 1o que lste capítulo se refiere en general a la conducción del agua para el rlego a fravés de cánales de transporte.

5.1 HIDRODINAMICA Las conducci,ones se dividen en forzadas (tuberías a presión) y libres (canales). Desde el punto de vista de la hidráulica, ambos sistemai recibén'tratamiento aná-

logo, si bien las fórmulas difieren ligeramente porque en las tuberías la altura y la cota sobre el plano de compaiaci8n se miden para determinar la velocidad media del movimiento, mientras que en canal abierto la altura piezométri.ca.no cambia.y la pendiente de la supeificie del agua es la que determina el movimiento. La obtención de las ecuaciones de hidráulica y su áp[cación detallada se encuentra en todos los textos de Hidráulica, por 1ó que resulta innccesario repetirlas aquí. únicamente expondremos aqrálar qué se refleren al rega-dio y al drenaje. Las antiguas ecuáciones empíricas de determinación del caudal no serán consideradas para en rr¡ hrgar recalcar la importancia de siones que tienen una base física más sólidá y que son utiliiadas con más "rpr.amplitud en la práctica del riego. La ecuación fundamental es aquella que relaciona el caudal e, medido sobre dos secciones transversales y velocidades diferentes. piezométrica

Q

: A,V,: A,V,

(s.1)

78

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

Cuando la superflcie ,4, se mide en m' y la velocidad en metros por segundo, el gasto viene expresado en m'/seg. La segunda ecuación fundamental en la hidrodinámica del riego y del drenaje es la de Bernoulli:

P' -,, v" *- ---:+,,:É -v" zl

P"

+

+ Y2+ hL

6'2)

-

en la que p: presión en cualquier punto de la conducción. y : altura o cota sobre el plano de comparación. )r, - peso de una unidad de volumen o peso específico. lz, : pérdida de carga, energía perdida por unidad de peso de fluido entre los puntos I y 2.

g:

aceleración de

la

gravedad.

La tercera ecuación fundamental es la perdida de carga ft, cuando un f,lete 1, y 2 del sistema. Su valor viene dado por la

líquido se mueve entre los puntos fórmula de Darcy-Weisbach:

ht" : f en la que

L

d

. v'

f : coeficiente de resistencia. L : longitud entre dos puntos. d : diámetto de la tubeía. Z : velocidad media.

29

(5.3)

La cuarta relación tiene gran interés, puesto que relaciona la altura piezométrica con la presión y el peso específico del agua:

h: Lw

(5.4)

En la figura 5.1 está representada una conducción a la que se pueden aplicar las cuatro ecuaciones expuestas. La terminología hidráulica más usualmente empleada ha sido también reflejada en la citada flgura. Las ecuaciones (5.1) y 6.2) pueden ser aplicadas a todos los puntos de la conducción. La ecuación (5.3) da la pérdida de carga entre dos puntos de la tubería. Las perdidas de energía y de caudal a través de válvulas, codos y cambios de sección de un sistema de conducción pueden calcularse por este procedimiento y utilizando las tablas indicadas en el capítulo 4. La quinta ecuación reviste g¡an importancia cuando se trata de conducciones libres y consiste en el cálculo del radio hidráulico y definido por

R en

la que

.,4

P

: :

: * P

sección transversal del curso del agua.

perímetro mojado.

(5.s)

CONDUCCrcN DEL AGUA DE RIEGO

Y DE DRENATE

79

Cuando el radio hidráulico se calcula para una tubería cilíndrica, su valor r O : dl 4: R. Este valor varía con la forma d,e la cónducciOn, pero- para la mayoría de los problemas de regadío el valor del radio hidráulico puede ser estimado en dla,. sustituyendo está cantidad en la ecuación aj3) reemplazando I por. su valor 9,8 m/seg, y finalmente despejando z tenimásit es de (z' d')l(4

r/

'--

8,9

JT

y'RS

(s.6)

en la. que S es la pendiente de la línea piezométrica. chezy obtuvo fórmula análoga introduciendo el factor de resistencia c.

V_

C*

_

y'Rs

\/ 3,28

(s.7)

De la fórmula anterior dedujo Manning, mediante la introducción del coeficiente de rozamiento n, la fórmula que llevá su nombre:

v: 1.00*

Rzst

(5.8)

I a igualdad de los primeros términos de las ecuaciones (5.6), (5.7) y (5.g) nos da la relación existente entre los valores de f, C y n: C

^/3N

8.9

,JT

1.00 :Rá

n

(s.e)

Desafortunadamente, el valor de los coef,cientes de fricción c, y n yatía f con las condiciones de circulación, por lo tanto no es posible asignártes uno determinado para un tipo de tubería preciso y que se para todos los casos. "ompñ Las modificaciones que se irroducen y los valores que dében ser utilizados están expresados en el ábaco de la figura 5.2 paru el cuiso turbulento de los canales de riego'. La exposición se basa en las váriaciones del coeficiente c, pero, dada la interdependencia expresada en la fórmula (5.9), podría hacerse sob-re los va.

Ioresdelyn.

La abscisa de la flgura 5.2 es el número de Reynolds, N,, que carece de dimensión; v es la velocidad media, d es el diámetro, R es 'el iadio hidráulico, y v 7a viscosidad cinemática. cuando se carcula el número de Reynolds ñi q"; tener cuidado de utilizar los datos con sus debidas dimensiones para que ie átiminen, en virtud de su entidad de falta de dimensión. La reláción'eld es Á rugosidad relativa de la condición y e la absoluta. De esta forma, rinicaáente en una zona absolutamente rugosa el valor del coeficiente de rugos-iAaO peinranece constante con el cambio de velocidad. .En consecuencia, la rulosidad ábsoluta e * C calculado en unidades anglosajonas. ** n : valores de Horton exprésadoi en la tabla 5.2.

PRINCIPIOS

80

Pérdido

o lo

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

entrado

I

hr=pérdido de corgo o lo solido

I I

Pérdidc

laÍol

N v

de corgo

= colo

de refet

Tuberio

Plono de referencia

Frc. 5.1. Corriente de agua por un coñducto, desde un depósito, indicando el cambio de energía entre dos puntos. 50

I/iscosidod cinemálico y, o: 15,56" C-. - 0,0109 cm2/seg 26,67u C ----- A,00837 cn2/seq 37.780 C ---',-0.006624 cmt/sé

|¡

0,oB

t:,,, i--lo,oa

11,,,'

llo* olt* -l'>

qn

'"

il,,,

I

o

loo

olo n

lr0

il,

t?0

lltl

130

t40

tl

t50

._r I d

t60 )10 t80

4 68

v:l rg

norugosa I

68 to4

I 10"

68 lo6

Número de Reynolds N-=

68 t07

y

=

ll" 108

+&

Frc. 5.2. Valores de la rugosidad para corriente turbulenta en estructuras para el transporte.

CONDUCCÓN DEL AGUA DE RIEGO Y DE DRENA]E

Tlsra 5.1. Vlronss op u

núcoslDAD pARA vARros

UTILIZADOS EN LA CONDUCCTóN

(Según Albertson, Barton

y

Or

81

MATERTALES

ACU¡.

Simons)

Rugosidad relativa

(¿ en cm)

Cristal, latón laminado, cobre y plomo Acero y hierro forjado comercial Hier¡o de fundición asfaltado

Liso - 0,00015 0,005 0,012 0,015 0,026 0,02 - 0,09

Hierro galvanizado

Hier¡o de fundición Duelas de madera

Acero recubierto de cemento Hoimigón Acero roblonado Tuberías de metal ondulado Túneles anchos, recubiertos de hormigón Ttineles excavados en la roca

o

acero

,

0,04 0,03 - 0,3 0,09 - 0,9 3,0 - 6,0 0,06 - 0,12

30-60

de un tipo determinado de tubería, por ejempro de hierro fundido, es más o menos constante; por el contrario, la rugosidad relativa eld varía con las dimensiones de la tuberÍa. Por lo tanto, el coeñciente de fricción varía cuando las condiciones de la conducción_definidas por el número de Reynolds cambian y Ia rugosidad relativa varía más.ampliaminte que:la absoluta. Los valores de la rugosidad absoluta para los diferentes tipos de conducciones han sido transcritos en la tabla 5.1. Para la resolución de los problemas prácticos no se conoce la velocidad que entra como factor del número de Reynolds, en consecuencia es preciso calculaila, -el obtener una solución y comprobar valor estimado. Si h válocidad estimada es causa de un error hotable, la velocidad calculada debe ser utilizacla y una nueva velocidad calculada. Se debe repetir el proceso hasta obtener la precisión establecida.

La rugosidad de las conducciones libres no ha sido definida de un modo tan claro como la de las tuberías ni puede llegar a serlo a causa de lo variable de su.naturaleia. Por lo tanto,.queda por deflñir un criterio que establezca la rugosidad absoluta de los canales. Hay que tener en cuenta que en los casos rñás favorables los valores varían con las condiciones de la corriente, por lo que a la hora de considerar las condiciones extremas no se puede olvidar esta circunstancia. sobre el coeficiente de Manning, n, se han realizado numerosas experiencias sobre el terreno, como- puede verse er 7a tabla 5.2, d,e forma que los valores varían solamente con la superficie del canal, mientras que para valores de C, dados por la figura 5.2, las modiflcaciones vienen introducidás por la rugosidad relativa y las condiciones de la corriente. Por consiguiente, hay que esperar un cierto error cuando se utilizan los valores de n de ta tabla 5.2. ño obsiante, Ia potencia f del valor R en la ecuación (5.9) hace que n pueda ser considerada, en parte, la rugosidad absoluta, puesto que el cociente d¿ Rá por n nos da la rugosidad relativa. No obstante, el valor de n vaúa a causa de que la rugosidad Isnr¡rs¡x

-6

82

Tesr,A,

PRINCIPIOS

Y

5.2. V.rlonps

DE HoRToN pARA ¡r. Pane spn urrlrzADos

APLICACIONES

coN LAS rónnures pe Kurrr.n

DEL

v pp

MeNNrNc

Superficie

Óptinro

Tubos de hier¡o fundido sin rev¿stimiento Tubos de hie¡ro ¡evestidos Tubos comerciales de hierro forjado, negro Tubos come¡ciales galvanizados Tubos pulimentados de latón y cristal Tubos pulimentados «OD» cerrados y soldados Tubos de acero en espiral remachados Tubos de gles vitriflcado: ' .'

0,012

Canales corrientes barro, semicirculares, para Fáb¡ica de ladrillo eniucido

I I drenaje

Fábrica de ladrillo con mortero de cemento; ladri-

Superñcies de mortero de cemento Tubos de hormigón Tubos de duelas de madera Canales de madera: De madera cepíllada

De madera sin cepillar

Con listones

Canales ¡ecubiertos de hormigón Superficies de mampostería hormigonada . Superflcies de mampostería en seco Superficies de cantos Acequias semicirculares metálicas, pulimentadas Acequias semici¡culares metálicas rugosas Canales y acequias: De tierra, rectos y uniformes

De piedra labrada, iisa, uniforme

De piedra labrada, con mellas e irregulares

Canales lentos

y

tortuosos

Canales de tierra dragados Canales con fondo de tierra, irregulares y con hierbas en las paredes Fondo y paredes de tierra, limpios . Canales de corrientes naturales: (1) Taludes limpios y rectos sin grietas ni hoyos profundos

(2) Igual que (1), con algunas hierbas y piedras (3) Con revueltas, algunas hoyas y bajos, limpios

de hierbas

(4) Igual que (3), escalones más bajos y sectores de pendiente menos eficaz . (5) Igual que (3), con algunas plantas y piedras

RIEGO

0,011 0,012 0,013 0,009

Bueno

0,013 0,012* 0,013 0,014 0,010

0,013

0,011* 0,015*

9'9]9

0,013

0,010

0,011 0,011 0,011

0,012 0,010 0,011 o,otz 0,010 0,010 0,01 1 0,012 0,012 0,017 0,025 0,013 0,011

*

0,012*

o,otz 0,013 0,011

0,012 0,013 0,011

0,014 0,014*

0,015 0,011

0,015 0,017 0,013

0,015

0,017

0,013* 0,017*

0,014* 0,013* 0,015* 0,0t2 0,013* 0,015*

0,015* 0,016 0,014x 0,016*

0,025 0,033 0,015 0,013

0,0275 0,0225*

0,033x 0,045 0,0275

0,017 0,015 0,017 0,013 0,015 0,016 0,013

0,014 0,015 0,018

0,030 0,035 0,017 0,015

0,030 0,025 0,035

0,030

0,030

0,033

0,035* 0,033*

0,040

0,0275 0,030

0,033 0,035 0,045 0,040 0,050 0,060 0,100

0,015

0,013*

0,012 0,012* 0,013 0,013x 0,014

0,020 0,030 0,014 0,012 0,0225 0,025 0,017 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 0,0225 0,025* 0,025 0,0275* 0,025 0,030 0,028 0,030* 0,025 0,030 0,033 0,040 0.035 0,045 0,050 0,075

Pcsable Malo

0,035 0,040

0,035

0,033

0,040 0,045

0,050

0,055

0,045 0,055

0,050 0,060

(6) Igual que (4), con s¿ctores pedregosos (7) Tramos rectos de curso lento, bastante poblados de hierbas o con hoyos muy profundos 0,070 0,080 (8) Tramos rectos muy poblados de hierba . 0,125 0,150 Del libro Handbook of Hidraulics de King. McGraw-Hill Book Company.

*

Valores corrientemente empleados en proyectos.

CONDUCCrcN DEL AGUA DE RTEGO

Y DE DRENA]E

83

relativ_a no. es simplemente una función exponencial y que las condiciones del caudal según el númer_o de Reynolds no han sido considiradas. se ha aceptado esta observación para la construcción práctica, en especial cuando para caicular el caudal de grandes estructuras se utilizan valores de iugosidad nonnales, para el riego normal se pueden utilizar, para la ecuación (5.8), lós valores de la tabla 5.2.

5.2 CANALF§ DE TIERRA El tipo más extendido de canales para el transporte de agua para el riego es-el _excavado simplemente en el terreno a lo largó del cual la
Frc. 5.3' 'ltactores dies.el, propiedad de la North side Canal company, Jerome, Idaho, arrastrando una gran cadena de_ l0ü) kg d9 peso para limpiar de moh'os v'ti*uas-.r1"r*j de un canal. (Cortesía de la Caterpillar T'ractor Compani)

La velocidad excesiva del agua en los canales de este tipo produce erosiones, ya_ que _apenas existen materialles naturales que resistan velocidades superiores a los 1,5 miseg. Aunque su bajo costo inicial constise denomina «canal de tierra».

tuye su mayor ventaja, los inconvenientes principales son: a) Excesivas perdidas por flltración. b) Pequeña velocidad de transporte, y por tanto gran sección transversal. c) Peligro de agrietamiento producido por la eros-ión o pór los animales que escarban. A condiciones óptimas para el desarrollo de mohos y malas hierbas acuáticas-que frenan considerablemente el curso del agua y originan garto, anuales de conservación altos. (Véase fig. 5.3).

84

PRIn"CIHOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

Los taludes de este tipo de canales se construyen tan inclinados como lo permita la consistencia del terreno sin peligro de derrumbamiento al quedar mojados. La pendiente de estos taludes varía de tl3 a lll para materiales estables. La relación de la anchura de la solera a a la profundidad d del canal se determina de acuerdo con las condiciones topográficas. La anchura de la solera puede ser inferior a la profundidad o, por el contrario. diez o más veces mayor. La sección transversal óptima, desde el punto de vista hidráulico, en condiciones constructoras favorables,

es

b

0 :2d.tg T

(s.10)

en la que á es el ángulo de la pared. Esta relación se aplica también a los canales revestidos. En los canales rectangularesfg 012: I, y por 1o tanto la anchura de la solera es el doble de la profundidad, para las características hidráulicas óptimas.

5.3 F§TABILIDAD DE LOS CANALES El riego por los canales debe Ser estable, con abrasión de poca signifi.cación una sedimentación prácticamente despreciable. La abrasión puede ser eliminada por Ias pequeñas velocidades, pero la ecuación (5.1) (Q:V,4) muestra que para conducir un volumen dado de agua, al disminuir la velocidad. ha de aumen¡ar la sección. Los canales grandes son más caros desde el punto de vista de la construcción y del mantenimiento, y tienen más pérdidas por filtración y

y

evaporación que 1os pequeños. Otro hecho que hay que tener en cuenta es que cuando la velocidad se duplica, la pérdida de carga viene multiplicada por cuatro, según la ecuación (5.3). Considerando que la mayoría de las canalizaciones están construidas con poca pendiente. para cubrir la mayor superficie de tierras áridas posible, es muy recomendable que las velocidades se mantengan bajas. Este requisito de que la velocidad no sea inferior a un mínimo para evitar la sedimentación actúa en sentido contrario para las pérdidas de energía y hace mayores las pérdidas por abrasión. En consecuencia. es preciso llegar a un compromiso al considerar las condiciones que existen en cada caso. En la tabla 5.3 se muestran las recomendaciones de -tiortier y Scobey respecto a los límites de la velocidad, con los correspondientes valores de la rugosidad. n. Estos valores se aplican a profundidades de agua de menoi de 60 cm en canales que han sido puestos en uso de un modo gradual. Para profundidades superiores hay que aument¿¿r la velocidad en 15 cm/seg; en cambio, para canales sinuosos se debe efectuar una reducción del 25 1". El concepto de fuerza de tracción es más racional y exacto para determinar la velocidad permisible en los canales. Como quiera que los detalles de la aplicación de las fuerzas de tracción iebasan los límites de este libro, se recomienda la exposición realizada por Lane (1955), donde se resumen datos y procedimien-

tos de aplicación.

CONDUCCrcN DEL AGUA DE RIEGO

Y DE DRENAJE

8.5

5.4 CA.NALES REVESTIDOS se revisten ; 1) para disminuir ras perdidas por flltración

Los canales durante ; 2) para asegurarse contra el agrietamierto; :l'pu.u evitar que crez4.),para retardar la protiferaóión de ro, Áorío'r;^i; pu.u disminuir ::"^]T,ll.1b-1,: la eroslon producida por las velocidades elevadas; 6) para re¿uóli ro, gurto, J. conservación: 7) pari hacer menores los probr.*á, á"'ár.ü;, y g) para elevar la capacidad de conducción del agua. el transporte

T¡srA' 5'3' v¡rocIo,r»Es

.ANALES EN

'ARA (Según Fortier

y

uso,

FTJNDAMENTALMENTE REcros

Scobey)

Velocidad, mll;eg

Valor

Material

de

Manning pard n

A

gua cott

,lit.tt.'¡s colotdalcs cn

Acua lintnia

,ruspe

Arena fina, coloidal

ji::;ffi,o,, ná coro.ro.ares : :::f: Suetos rranco-tlmosos. no coloidales

nsión

: : 3:3i3 g.g?0

3.Í ó;¿

3;3 0,9

o,o:o ,l::1::"tlll,::1',!yes,ordinarios...:. L enlras volcántcas Arcillii .;;;;;;;;, muy coroiuares . : : . 3:31?

0,8

r,r

?;i

1,1

.Arciilas esquistosas

laboreo G¡ava flna

.

y

suhsuelo ¿uro ¿e

'¿iiicii

(hardpan). '"on

'r"i su.los iianco. .ut..iul.. m¿s "aáa hasta guijarros ,Lrmos I l_.ro: .(no coloidales) con materiales gruesos cada vez más

(coloidales) Guijarros y cascajos hasta guijarros

. "- .--.

q.gl¡ 0'020 0.030 g,g1g 0,035

r.8 0'8 I .1 1,2 1,5

1,8

1,5 I ,5

t,7 1,7

Para determinar ra conveniencia económica del revestimiento de canares hay que hacer un estudio muy detallado de su costo. El costo anual del revestimiento es el valor actual v no el costo inicial. El costo anual incluye la amortización. 'qri'

1a co¡servación y !1 interés; económica del proyecto

rá.iái.,

sirven para determinar

la

viabiridad

Fl factor má-s importante en el estudio de la conveniencia del yevestimiento es el valor anual der agua ahorrada por disminución á" i"r-l*irdas en er trans_ porte' En los lugares en que._el agua is escasa, ros canares se justiflcan porrl interés púbiico, contribuyJndo al uso más económico,*"iii¿o, ali agua disponible. El exceso de filtraciones- contribuye al encharcamientÁ á. terrenos de las fincas, a Ia concentración alcarina y ialina de los sueros, u ,r-.r.ru¿o costo de conservación de las carreteras y tra-bajos de drenaje, u u'nltr*lJn de aguas sub_

i;,

E6

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

al terráneas en los cimientos de los edificios y a otros deterioros que. aIectan.. imposible casi y veces po"rto a caro áiti"it, la vez a que es ;,itit." ; ;enerat. 'estos efectos no' estimar la medida en la que un canal determinado es causa de de flltrareducción 1a a que conducen obras las óiror, .r p,iuti.o debería álentar intereses' proteger sus fin de con el ciones,

5.5 MATERIALES

EMPLEADOS EN EL REVESTIMIENTO DE CANALE§

Los materiales de mayor empieo para eI revestimiento de canales son el hormigón, la mamposterfa ó piedia, el^ ladrillo, las mezclas de tierra y bentonita' las arcillas naturales a. poóu permeabilidad y diferentes compuestos de caucho'

aguas a-bajo. l a arena 5.4. Q¿¡gg de1 AIl. American canal, reves-tido de arcilla, visto superior a la de la arcilla que se constrrvá-'ii."*-'* uiiá.u "n i":f:f***,11,§,J1"'

tsrc.

arcilla y asfalto. Muchos canales han sido revestidos a bajo costo, con Yakima' Plan del Canal Gran En el astalto' de y una (fig. 5.a) con -"*Uturu para evitar

plástico

de Washingtán lng. S.ll, el revestimiento de hormigón sirve i.i "rtuá,í filtraciones como la erosión. tanto - laslos canales ¿r-po"n sección y sus derivaciones laterales sol-prácticas.las

iun"

especiales' de fabri' toseias pretabricadas át'tói.ieOn, hechas con instalaciones en los canales colocadas s.er obla Para cación uniforme y fiu;ñJ;¡a"s a'pie _de de las frecuente inspección I-a 5.6. figura ia .n pu.-áí *it" y acequias .o*o son operaciones canales los y i" *rttrración iuidadosa de í;;á;-l"s losetás que s.e asientan las losetas' fundamentales pafa .íitur .totiones del suelo sobre el La mampos' revestimiento' del y deterioros hundimientos ;;-ú; ilsiguientes de los canarevestimiento igj"-¡; pi.dá y de láJrillo constitúye un excelente les --- (fig. 5.7). presenta

ft-r.r.átimiento de cemento, si bien implica un costo inicial elevado,

CONDUCCIÓN DEL AGLTA DT' RIEGO

Y DL: DRENAJE

87

I-lc. 5.5. Revestimiento de hormigón dei Kittitas Main Canal, visto aguas abajo, Pertenece al Plan Yakima, del Estado de Nueva York, y lleva 17 m3 por segundo de agua. (Reclamation Era, agoslo 1946.)

:'

Frc. 5.6. Colocación de losetas de hormigón de 20

;:f

x 60 cm, de juntas machihembradas.

Plan Yakima, Washington, 1947. (Cortesía de Bureau of Reclamation.)

88

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

a su vez múltiples ventajas, puesto que es muy duradero, los costos de conservación son mínimos y su capacidad aumenta a causa de que la superficie es relativamente lisa. Los costos de instalación, que son bastante altos cuando se emplean métodos ordinarios, se reducen cuando se mecanizan 1as operaciones. como muestran las f,guras 5.8 y 5.9. Para revestir acequias y canales se emplea el mortero de cemento portland aplicado por medios neumáticos. El aire comprimido impulsa una mezcla de cemento y arena por medio de una manguera a través de una tobera en la que

Flo. 5.7. Una acequia de Utat¡ estrecha ciones, erosión

y malas hierbas. {Por

y

práctica, que resuelve los problemas de flltrala Work Projects Adminísffatíon.)

cortesía de

se añade agua. La rr,ezcla se proyecta sobre la superficie a recubrir a presiones comprendidas entre 2 y 6 afmósferas. Para la aplicación se utilizan mangueras entre 15 y 45 metros, que es el intervalo óptimo, si bien para distancias horizontales puede llegarse hasta 150 metros y para las verticales hasta los 45 metros. En los empleos ordinarios, la mezcla está compuesta por una parte en volumen de cemento portland por cuatro de arena. Cuando se aplica neumáticamente el mortero de cemento portland se ha de mantener la tobera perpendicular a la superficie y a una distancia de metro o metro y medio de e1la. Hace falta un ope-

rario especializado. Se utilizan materiales del terreno para revestir canales, sobre todo en el caso de que se desee un coste inicial bajo o cuando aquéllos sean adecuados para el rropósito. Los métodos empleados son: 1) Colocar una capa de material rela-

CONDUCCIÓN DEL AGUA

DE RIEGO Y DE

DRENA|E

89

tivamente impermeable sobre Ia solera permeable del canal, o en el interior de ella. 2) Dispersar arcilla en el agua y esperar a que se filtre cuando el agua penetre a través del lecho del canal. 3) Estabilizar químicamente los materiales del suelo para impermeabilizarlos. En el año 1959, Dirmeyer expuso unas indicaciones para los métodos de dispersión, utilizando la bentonita, que es una arcilla montmorillonítica que incrementa, con la humedad. su volumen original desde ocho a doce veces, por lo que

sirve para impermeabilizar los canales tanto de tierra como de piedrá.

:rYl

,;:#

F'lo.

5.8. Con mucha frecuencia

se

utilizan hormigonadoras móviles. Este método se

emplea por razones de economía cuando el hormigón puede ser descargado directamente desdé la

mezcladora sobre la deslizadera. El tractor y el cable imprimen a la deslizaderu miento hacia delante. (Cortesía del Bureai of Reclamation.)

el movi-

1. El método de dispersión se utiliza sob¡e todo en canales arenosos que tengan una pendiente apropiada parp permitir el empantanado del agua y con taludes y lecho [u" ."spondan a la acción del rastrillo de forma que se pueda hacór que la bentónita p"n'etre -de el terreno en lugar de formar una capa superficiai. La sección "., la acequia debe se¡ re-

presada,_ ya sea por una estructura impermeable ya existente o por medio de una presa temporal construida con tierra. La bentonita utilizada deberá teñer un contenido dá pequeñas partículas de piedra o arena de menos del 7 %, y una mezcla coioidal será rep-resada, por encima de la línea superior del perfil mojado, durante un espacio de tiempo de duración igual,o superior a las 48 horas. Una vez qué se ha obtenido la profundidad máxima por el represado, los taludes y el lecho del canal sérán removidos por medio de un rastriiio, disco o instrumento similar. Esta operación se repetirá, por lo 'rnenos dos ,""". durante uno o dos días, de manera que se produzca el minimo posible de embarrado. "i-á?u,

PRINCIPrcS

90

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

Las zonas en las que las pérdidas sean máximas deberán ser taponadas antes del represado, con una mezcla de tierra y bentonita. También serán añadidas cantidades suplementarias de bentonita siempre que, a causa de la floculación de ésta o de las pérdidas altas de la mezcla en el momento de su aplicación, se produzcan deficiencias imprevistas. 2. El método del empantanado múltiple se emplea cuando se trata de canales sobre materiales de grava o pedregosos, que tengan una pendiente alta y cuyo lecho y taludes no permitan el empleo de ¡astrillos. La sección del canal será dividida en un número adecuado de estanques construidos por una mezcla de bentonita, de alta capacidad de hinchamiento (la misma calidad de bentonita que en el caso anterior), y algún otro material aglutinante tal como una bentonita de grado pequeño o serrín mojado. Es preciso que un técnico responsable dé eI visto bueno a esta mezcla. Se liberará el agua posteriormente desde aguas arriba de la corriente. IJna vez que e1 primer embalse rebosa, para romper el dique y obtener una mezcla terronosa a la velocidad máxima, se utiliza un rastrillo o una azada. El proceso se repite para las otras compresas. En el caso de que los materiales sean rocosos y porosos! se deben extender cantidades adicionales de la mezcla a sedimentar o de aguas almacenadas en los taludes del canal y siempre que los técnicos lo juzguen conveniente. ?.ífl*r;!lÉ,, ¡üi*

Frc. 5.9. Tubería continua de hormigón construida ür .si¡z dentro de una acequia excavada. Una forma de goma hinchada constituye eI alma de la futura tubería y mantiene hueco eI interior de la misma hasta que fragua el hormigón. (Cortesía de la Fullerlorm Contínuous Pipe Corporatíon.)

CONDUCCñN DEL AGUA DE RIEGO

Y DE DRENAJE

9I

El método más utilizado para estabilizar suelos consiste en mezclar un 10 /" aproximadamente de cemento portland con una tierra húmeda y apisonar la mezcla, cuya homogeneidad, si bien es difícil de asegurar en la práctica, es fundamental para garantizar un revestimiento duradero. Los compuestos de plástico, asfalto y caucho se emplean cada día más para el revestimiento de canales y embalses. Cuando únicamente se desea obtener una capa impermeable se emplean películas delgadas. Las capas de poco espesor se recubren en la mayoría de los casos de tierra para protegerlas. Capas de mayor espesor y secciones prefabricadas se emplean cuando se requiere una mayor resistencia a la abrasión y desperfectos mecánicos. La utilización de estos productos es indicada cuando el coste inicial con que se cuenta es bajo. Su viabilidad aumentará en la medida en que se encuentren nuevos procedimientos y productos,

5.6 FILTRACIÓN D'E LOS

CANALES

La filtración en los canales de riego constituye un problema grave, puesto que no solamente ocasiona pérdidas de agua, sino que crea problemas por desagües en los terrenos adyacentes y en las zonas más bajas. En algunas ocasiones ei agua filtrada a través de los canales vuelX.e a verter al río en los valles, de donde puede ser derivada de nuevo, o va a parar a un acuífero, conservándose así potencialrnente para su uso posterior. La pérdida económica es más grave en el caso de que no pueda ser recuperada el agua filtrada. La utilización posterior del agua procedente de filtraciones da lugar a problemas graves de índole legal. Los usuarios de una corriente que consuetudinariamente afluya de nuevo al río pueden haber adquirido un derecho sobre el agua, por cuya causa el agua. detraída a la filtración por el revestimiento de los canales situados a mayores cotas deberá ser suministrada a los usuarios situados a niveles más bajos. De la misma forma se originan responsabilidades económicas y legales cuando se producen drenajes que afectan a las zonas más bajas. Los problemas de este tipo suelen revestir una gran complejidad. Existen varios métodos para calcular la filtración de los canales, entre los que se encuentran el de cálculo del caudal a la entrada y la salida, los medidores de filtración, el de embalsado, el de pozos, las pruebas de laboratorio para medir la permeabilidad de los suelos y métodos especiales entre los que se encuentra el [ue emplea la resistencia eléctrica y h detección de sales naturaies- y raaiactivas. La elección del método rnás adecuado depende de la profundidad y.velocidad del caudal, capacidad de drenaje del canal, material del lecho del mijmo y velocidad de filtración. A continuación se exponen brevemente los tres métodós más empleados.

El método del cálculo del caudal a la entrada y a la salida consiste en la medición de éste a la entrada y a la salida de un tramo determinado del canal. La precisión de este procedimiento aumenta cuanto mayor sea la diferencia entre ambos caudales. Se debe mantener el nivel del agua constante durante la medición y también hay que tener en cuenta las perdidái producidas por la evaporación y las adiciones a causa de las precipitaciones.

92

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

El

estancamiento de un tramo del canal puede realizarse construyendo dos y midiendo las pérdidas por unidad de tiempo del agua embalsada. Este método es de gran precisión siempre y cuando las filtraciones a través de los diques puedan ser impedidas o medidas en su defecto, y en el caso de que sean

diques

la lluvia y la evaporación. La medida del nivel del agua ha de efectuarse a ambos extremos del embalse para eliminar los efectos del viento. Las principales desventajas de este método radican en que las pruebas pueden únicamente realizarse cuando el canal no se utiliza y que los gastos de construcción de los diques y de regulación del agua son considerables. Los contadores de filtración se emplean cuando se quiere medir ésta en zonas relativamente localizadas de la superficie del canal. Las medicio,les pueden rea'modificar lizarse sin la corriente del canal a menos que la velocidad sea excesiva. Los contadores de filtración consisten generalmente en un cilindro con una bovedilla o cono en la parte superior, para permitir que el aire acumulado en el aparato pueda ser eliminado a través de una válvula situada en la parte superior de dicho cono. El cilindro se introduce ligeramente en el suelo y la unidad se llena de agua y se coloca debajo de la superficie del agua. Al cilindro se le provee de una bolsa de plástico, también llena de agua y cólocada debajo de la superficie del agua. La filtración del interior del cilindro origina una reducción ccrrespondiente del contenido de la bolsa de plástico. La perdida de peso de la bolsa indica la filtración por unidad de tiempo a través de la superficie del cilindro. La presión hidrostática, en el lecho del canal, dentro del cilindro, es la misma que en el espacio que lo circunda, puesto que las presiones se igualan a través de la bolsa de plástico. A veces ésta es reemplazada por un recipiente de pequeño diámetro de altura suficiente para que la superficie del agua en su interior esté nivelada con la del canal. Para obtener una altura constante puede utilizarse un sifón tipo Marriotte. Estudios más profundos han revelado la existencia de varios factores que contribuyen al error del contador de flltración, de manera que éste indica únicamente el orden de magnitud del filtrado más que su magnitud absoluta. La superflcie puede ser modificada por la instalación del contador, y el área de prueba, pequeña, por lo que pudiera no ser representativa de la sección del canal. Para obtener resultados indicativos de la filtración real hace falta realizar varias lecturas, con mediciones repres,entativas tanto en los taludes como en el fondo del canal. tenidas en cuenta

5.7 LIMPIEZA DE CANALES Uno de los problemas más importantes del entretenimiento de hd conducciones de agua para el riego es la limpieza de los canales. El crecimiento de hierbas y sauces en los taludes y orillas y de mohos u otras plantas acuáticas en los canales, disminuyen la velocidad del agua y reducen su capacidad de transporte. Los depósitos de limo y arcilla en los lechos de las acequias disminuyen también el caudal. El denso crecimiento de malas hierbas impide Ia inspección adecuada de los canales y proporciona hierba abundante durante el invierno, lo que hace que los animales al pastar estropeen sus orillas.

CONDUCCrcN DEL AGUA DE RIEGO

Y DE

DRENA]E

93

La parte superior de las matas se dobla hasta tocar el agua, interceptando los cuerpos que flotan, con 1o que se frena la corriente y provocá el desmoionamiento de_ los márgenes. Las plant_as_perennes, como ros-sáuces, tamariscos y cañave-

rales, hacen casi imposible

la limpieza de un canal y el arranque de lás hierbas de menor porte. Además de éstoi, ras maras hierbás del campo que producen sus semillas_ a lo largo de1 canal constituyen una fuente de infección puruio, .u*pos en cultivo. Las malas hierbas acuáticas, corno scirpus lacustris, Tipha latipholia, Zqmia integrifolia, Potamogeton y Kara reducen támbién el caudal, Estas hierbas, como las de los taludes, colmarán con frecuencia los aforadores, ufiriuá.rát y otras partes del sistema de riego, produciendo retrasos vertederot, y mayores gastos de limpieza. El desarrollo d.e las hierba§ produce obstruccionás, pór la lormación de barreras de arena y limo en e,r canal, que retardan la velócidad del curso, aumentando las pérdidas por flltració\ y a leces producen desbordamientos. Los métodos más emp'leados para la elimináción de lás hierbas en las orillas de los canales son.: pastoreo, segado, quemado y aplicación de herbicidar. ñ;- *ét"á;; para impedir el desarrollo de las malas hier-bas acuáticas pueden ser clasiflcados en: mecánicos, desecado, de impedir que realicen la función clorotítica, y 1ós

químicos.

, Lol químicos,_ especialmente los disolventes aromáticos, son muy eficaces a la hora de destruir las malas hierbas en canales y acequias. 'cruráo se emplean en cantidades adecuadas no causan daños ni a lai cosechas ni al ganado, p.ro ,on mortales para la fauna acuática. Los disolventes aromáticos rlsultan .nás económicos en los canales pequeños, mientras que los métodos meiánicos de control de las malas hierbas rezultan- má_s_ prácticos y económicos para canales -perdidas -uyoo"r.

En siete estados de Estados unidos, las ocasibnadas por las malas hierbas marginales se estiman en treinta mil millones de metrás .úbi.os al año, 1o que constituye yru pÍ$it de..gran importancia si se riene en cuenta que ésta es. la. zona_ que utiüza 120 000 millones de metros cúbicos al año para riego. Las pérdidas de humedad por evaporación y transpiración se incrementan en la utilizada por las malas hierbas que crecen-a 1o largo de las corrienies de agua.

5.E ESTRUCTURAS PARA EL TRANSPORTE DE AGUA Las estntcturas para el transporte utilizadas se adaptan a las condiciones del y a las de la corriente. Para un ingeniero especializado en hidráulica, aplicada_ al regadío, el transporte del agua haita el lugai de utilización .onstiiry" un problema que exige una buena capacidad técnica. Además de los cauces abiertos y las tuberías se utilizan otras estructuras comter.reno

plementarias. Acueductos

Para cruzar depresiones naturales o cañones estrechos, y para el transporte del agua de riego a 1o largo de laderas muy pendientes, se construyen acueductos de madera o de metal. o de ambos a la vez, como se puede ver en la

PRINCIPICS

94

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

figura 5.10, o también de hormigón (fig. 5.11). Para economizar los materiales que se emplean en la construcción de los pasos elevados es aconsejable dar al acueducto una pendiente tal que la velocidad del agua en él sea bastante mayor que en canales de tierra, de forma que pueda reducirse proporcionalmente la sección transversal de dicho paso.

Frc. 5.10. Acueducto estrecho sobre un arroyo situado en el Upper Anton Chico.

Esta

construcción evita'una acequia de unos 520 metros de longitud. Guadalupe County, Nuevo México. (Cortesía del Soil Conservation Service.)

Túneles Se utilizan para acortar los canales de derivación, para evitar las obras demasiado difíciles y costosas en las laderas de roca muy inclinadas y para conducir agua para el riego a través de montañas, de una cuenca a otra. En general, es económico revestir el fondo y las paredes de aquellos que atraviesan formaciones rocosas, para disminuir las pérdidas por filtración y reducir la resistenoia por rozamientos. Los túneles para regadío, construidos a través de materiales sueltos, se van revistiendo conforme avanzar, los trabajos de perforación del túnel.

Saltos

y

nípiilos

En los lugares donde las pendientes naturales por las que el canal debe discurrir sean tan grandes que el agua adquiera velocidades excesivas, produciendo erosión, se colocan muros de contención de madera, hormigón o mampostería,

CONDUCCIÓN DEL AGUA DE RIEGO

Y DE

DRENAJE

Frc.5-.11. Acueducto metálico, ancho, cerca de price, Utah. l,a subestructura descansa en columnas de Írormigón.

fi* ,)rtrtio det

95

de

soil Conservatio, Service

como se- ve €n la figura 5.12, por enoima de los cuales se obliga al agua a saltar alturas de varios decímetros. La función de los saltos .r-iLfi¿uo, reducir la C energía de 1a corriente sin producir erosión. se puede ;;pi;;;-;, cierto número desaltos espaciados, como ie puede apreciar enla ngura i.ti. ios rápidos cons_ truidos de madera, hormigón ó acero, como el qu, i" ,, tu figura 5.14, son muy prácticos donde es preciso conducir el agua hasta la puii" ", uu;u-ae uru tá¿.ia pendiente, ya que de otro modo ha6rían sido ,;;;;;ri; muchos sattos, *:^.r^t:.1 oasranre,proxlmos, para reducir la velocidad del agua, que, de no ser controlada, produciría graves erosiones.- En los rápidos puedá óorriá"iurr" tres secciones: del agua; 2i sección de velocida¿ ,ri}"rrr",-v ll*^1._,::1:,:1,{ -aceleración Jl amortrguador de agua. En la primera sección, la velocidad aumenta desde 0,9 á por segundo, aproximadamente,-hasta 6 m por segundo o aún más, oisminuyánaó proporcionalmente la sección transversal dei aguafEn iu ,"goráu ,ección, a causa elevada, Ia resistencia por rozamienás es igual y ;p;;; 9.,]: a las ruerzas rmpulsoras, y, por lo tanto, la velocidad del agua permanece ":..^r-"-.^rlil1y constante. Para- amortiguar la en-ergía cinética en el extremo in"feridr del rápido, es necesario dotarle de un profundo colchón de agua. Sifones invertidos

. , Para cruzar depresiones der terreno, profundas y anchas, se sueren instarar tuberías, llevando er agua a su través poi presión, áu", .ortá ¿" los canares elevados para c',zat estas graades depresióne, "i tuberías por las que se lleva el agua a trávés de deifiraderos, "r'práliuli*l"iu, y que van

situadas generarmente

96

F¡c.5.t2.

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

Salto de mampostería en un canal. El largo batiente reduce la erosión por debajo de la estructura. Adecuado para canales y saltos pequeños. (Por cortesía del Soil Conservation Service.)

:+

¡:$:*,ii,.:1; .1,,

-,u],1:.:=;7*,&

P-. .

.::::..

Flc. 5.13. Series de saltos para evitar ias grandes velocidades del agua y la erosión en un canal. Se pueden poner en las abe¡turas unas pantallas para elevar ei nivel del agua, de forma que el agricultor pueda regar a ambos Iados del canal (la construcción del primer término parece tener los batientes situados demasiado altos). (Cortesía del Soil Conservation Service.)

CONDUCCrcN DEL AGUA DE RIEGO

Y DE

DRENA.IE

Flo. J.14. Rápido d_e hormigón que transporta un caudal de g m',/seg. Canal de desviación Weber-piovo. (Cortesíá del Burea:u of Reclamat:ioi.)

en el suelo o próximas a é1, se llaman sifones invertidos. Estas conducciones se construyen de acero. de duelas de madera con cinchos metálicos o de hormigón armado. El sifón invertido construido de duelas de madera que cruza el río Béar, en ldaho. resiste una presión de agua de cerca de 9l m de altura a lo largo del fondo del cañón. La_ fuerza de la presión del agua en los sifones invertidos se contrarresta por .la resistencia unitaria .y espesor del acero en la tubería de dicho metal; poi la resistencia unitaria, diámeiro y espaciamiento de los cinchos de hierro, án las tuberías de madera, y por la resistencia unitaria y cantidad de hierro en la armadura de los de hormigón. Los sifones de gran diámetro exigen espesores grandes de acero, cinchos de hierro más anchos y próximos entré sí y'-ayo..i armaduras que 1os de diámetro menor, para una misrna presión de água. La velocidad del lgua que pasa por un sifón de diámetro dado viene determinada por la pendiente hidráulica y pgr la aspereza interior del tubo, siendo iá'áepenhiente de la presión total en el interior del tubo. para calcular la velocidad, ie puede emplear la fórmula de Manning, ecuación (5.8), juntamente con la tabla 5.á. por ejemplo, supongamos un sifón de 1,8 m de diámetro, de madera en las mejores condiciones, de 1600 m-de longitud y con un desnivel total de 2,7 metros. slgún esto, R : 0,45 y S : 0,@17. De la tabla 5.2, r¡ : 0,01 y, por lo tatto,V :2,41m

PRINCIPIOS

98

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

por segundo. Con la sección transversal de esta tubería, el gasto será 2,54 x 2,42

:

6,14

m' por

:

segundo.

Entubado flexible Para el transporte de agua se emplean cada día más las tuberías de goma o pIástico armadas con fibras de vidrio sintético. Estas conducciones son en general 1o suficientemente flexibles para permanecer aplastadas cuando no corre agua a través de la tubería, por lo que se las suele denominar tuberías «lay-flat». Este tipo de tuberías flexibles tiene la ventaja de que son fáciles de instalar y pueden ser desplazadas para realizar las operaciones de cultivo o para la recolección.

La hidráulica de un tubo flexible es más compleja que la de una tubería flja, puesto que la forma de la sección transversal depende de la presión y ésta es

a su vez función de Ia forma. Las pérdidas por rozarniento disminuyen cuando la forma interior se acerca a la cilíndrica.

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CONDU'CCrcN DEL AGUA DE RIEGO

Y DE DRENATE

99

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CAPITULO

6

AFORO DEL AGUA DE RIEGO El empleo eficaz del agua para riego depende en gran parte de su aforo. El aumento del consumo y del válor del agua disponible y la tendencia creciente de las empresas de riegós a basar sus cobros en las cantidades de agua a emplear cada año, exigen la uñificación de principios y métodos necesarios para el aforo de las aguas.\o se pueden utilizar, para establecer un plan de riego, los datos que ligan el agua con el suelo y con las plantas, sin antes aforar el agua que existe.

6.I UNIDADES DE MEDIDA DEL

AGUA

Las unidades de medida del agua pueden ser agrupadas en dos clases: las que explesan un volumen específico de agua en reposo y aquellas que expresan ún cauáal. Las unidades más usadas para medir el volumen de agua en Ieposo son el litro, el metro cúbico, el centímetro-hectárea y el metro-hectárea. Un centímetro-hectárea es un volumen de agua suflciente para cubrir una hectárea con un espesor de un centímetro, que equivale a 100 m'. Un metro-hectárea de agua cubriní una hectárea con un espesor de 1 metro y equivale a 10 000 m'. Las medidas más cofrientes para caudales son el litro por minuto, el metro cúbico por segundo, el centímetro-hectárea por hora y el _metro-hectátea por día. La pulgadá minera puede definirse como el volumen de agua que fluye a través de un orificio de 1 pulgada cuadrada de superficie (6,45 cm') situado en una superflcie vertical a una altura dada. Los primeros mineros del Oeste de Estados Uni¿os utilizaro,n alturas de presión que oscilaban entre 10,16 y 17,78 cm. En la actualidad. los estados occidentales definen la pulgada minera en función de

litros por segundo. Así, en California, Idaho, Kansas, Nuevo Méjico, Dakota del Noite" Dákota del Sur, Nebraska y Utah vale 0,56 litros/seg. En Arizona, el norte de California, Montana, Nevada y Oregón, su valor es de 0,70 litros/seg, y en Colorad,o 0,74 litros/seg.

6.2 VELOCIDAD DE SALIDA DEL AGUA POR UN ORIFICIO Cuando la presión en el interior de las cañerías de una instalación doméstica sea elevada, el agua saldrá por un grifo abierto a gran velocidad, y lentamente cuando aquélla sáa baja. Si ia presión interna del agua en el tubo fuese idéntica

AFORO DEL AGUA DE RIEGO

a la atmosférica exterior, el agua no manaría. La magnitud de la presión en un punto cualquiera del interior de una masa de agua con una supeif,cie libre es proporcional,a la profundidad a la que se encuentra dicho punto por debajo de la superficie del agua. La velocidad de salida del agua a trávés di un ori"ficio en un recipiente (o en una pared colocada transversálmente a una corriente) muy por_ debajo de la superficie, es mucho mayor que la que tendría si el orificio ejtuviese próximo a ella. En la práctica del riego es muy importante saber exactamente_cuál es la velocidad que adquirirá el agua al pasar pór un orificio situado a una distancia vertical determinada por debajo de la superficie. La ley física f.undamental que determina esta velocidad es la misma qué ta que rige la caída libre de los cuerpos en el vacío. La velocidad de un cuerpo en caída libre, supuesto nulo el rozamiento Jcin el aire' se puede hallar conociendo la distancia vertical desde donde ha comenzado a 9ae!,hasta el punto en que se quiere saber su velocidad. De modo análogo, la velocidad _del agua que sale por un orificio abierto en una vasija, suponíendo que no existe rozamiento, se puede determinar conociendo la alturá del água pot encima del orificio. Expresada en forma de ecuación, esta importante ley ¿Ie ca?¿a de los cuerpos, tal como se aplica el flujo del agua, es:

V en la que

Z: g

:

h

:

: t/2qh

(6.1)

velocidad, en metros por segundo; aceleración de la gravedad (o fuerza de gravedad por unidad masa) y vale 9,81 m/segr; alfura de agua, en metros, o presión que produce la descarga por

el orificio.

Si la dimensión vertical del orificio es muy grande, la velocidad en su extremo inferior será notablemente mayor a la velocidaá en su superior. para la presente exposición consideramos que las dimensiones del orificio son tan pequáñas, en relación con la altura del líquido, que la diferencia de velocidades én ius partes

h

-+ ub¡io -.+ de enlrodo

FIc. 6.1. Salida del agua a través de un orificio bajo una presión /r.

IA

PRINCIPrcS

Y

APLICACIoNES DEL RIEGo

superior e inferior resulte despreciable. Para aclarar el empleo de la ecuación (6-1), supongamos en

la figura 6.1 que h:1,2 m. V

: ¡/Tx

9,81

x

1,2

Entonces

:

4,85 m/seg

es decir, teóricamente, el agua deberá salir por un orificio situado a 1,2 m por debajo de su superficie a una velocidad de 4,85 m por segundo. Debido a \a resistencia por rozamiento, la velocidad real es algo menor que la teórica. La cantidad de agua que fluye a través de un orificio o por un canal es directamente proporcional a la sección transversal de la abertura o del canal y a \a velocidad del fluido, y fue expresada por la ecuación (5.1), denominada de continuidad. La ecuación que expresa dicho fenómeno, que repetimos por comodi-

dad,

es

: A: Z:

donde Q

Q: A'V

(6.2)

caudal del agua, en m'/seg; área de la sección transversal del agua por cio, en m2; velocidad media, en metros por segundo.

el canal o

de1 orifi-

La descarga teórica a través de u1r oriflcio puede ser determinada sustituyendo el valor de V d,e la ecuación (6.1) en la ecuación del caudal (6.2), es decir:

Q:

A

¡TiT

(6.3)

Si el orificio abierto en la figura 6.1 tuviese 10 cm de altura y 45 cm la superficie del mismo sería de

de

anchura (perpendicular al plano del papel),

A

: l0 x 45 :450 cm'?

Experimentalmente se ha llegado a la conclusión de que el gasto real para oriflcios no.rmales es aproximadamente el 0,6 del gasto teórico. Es decir, el gasto real Q en el oriñcio que nos ocupa es

Q

: *6 10

x 4,85 m/ses x

0,045

m'

:

1,309 m'/seg

Por último, la ecuación del gasto real a través de un orificio

Q:C'A ¡/2ch

es

(6.4)

en la que C es un coeflciente de descarga determinado experimentalmente. El coeficiente C vaúa de 0,6 a 0,8, o incluso algo más, según la posición del orificio con respecto a las paredes y al fondo del recipiente o del canal y según el grado de pulimento de los bordes de dicho orificio. Orificios anegados

La sección transversal de un orificio sumergido, figura 6.2, es el producto de su longitud por su altura, A - H x L. La perdida de presión a la que el agua fluye

AFORO DEL AGUA DE

RIEGO

IO3

a través de un orificio ane-gado es iguar a la diferencia de presiones, h,entre las superficies ribres del uqui{ó aguas ñrriba, y ugrn, ve en la figura 6.2- por tahto, áe u ecuacidn ("0.+) abajo der vertedero, como se y-¿;ño;r;iiuoo ¿" mrfltiples experiencias, el gasto a través de los orificio-s sumergidos corrientes resurta ser:

Q :0,61x A ,,/ZVi Q : caudal en mr/seg, A : área del orificio en cm2, g : aceleración : 981 c,m/seg, h : altuta en cm.

(6.5)

Los oriflcios sumergidos se emprean tanto en su forma tipo como en Ia de instrumentos de medidá en fur¡pióri á,l" pñiá, ¿. salida. La ;¿*h'r.jfi?, tabla 6.1 da el gasto de un veited"ro aneiaao según Ia ecuación (6.5). En eila groCuocias de

-ñ

¡ü-¿-J

;

*- ;;¡ üry-

"gr""g " Niv¿l del oguo"oguas

loóoio,'_ ,l

-

-T-h

an-Visto cie

lr*Gii*E@ Flc. 6.2. Orificio

Yisto lolcrol sumergido.

por ejemplo, que, para un orificio de 10 cm de altura (superficie 500 cm'z), si bi. nivel g"l u!ru, uguas arriba se ve,

y 50 cm de rongitud

del íertidero, es 7,5 cm más alto que er de asuas abajoder.iñ;;er"gasto,áiá a"áz,iiii.o, po, segundo, 0.0371 mB por seguñdo.

Tipos de orificios

.e,

"-pt*a*

Los tipos de orificios

las aguas

-d_e

riego

gI" s.e^ emplean más corrientemente para Ia medición de sor: r) oriflcios ¿e ¿imensioo"r-n¡ur;'i¡'üftcios de dimen-

variabl*; :) cajas áe putgaoasmineras y +¡ coáfuerltáriJiura¿ur. Los orificios sumergidos ¿e",áimensione, njá, í";;il;;ñi donde la artura del agua disponible es-insuficient"_ prru ia insialació; í;-ñ!f,¿ros. para rograr mejores resultados se, emplean ub;rd;; cuyas dimensiones horizontales sean dos a seis veces sus arturai y se sitúan tenerirment" ., ó"r"r", de anchura su_ siones

104

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

es ficiente para que las contracciones' sean totales o casi totales. El coeficiente coeficiente al relativos datos aún .nton.r, aproiimadam"rt. o,ot. no existiendo .uro de existir contracción final incompleta. Los orificios ó;r;;.É aplicar tener suficiente, JuÁergidos deben "n.l caiás putimentadas y verticales de ta'maño elementos de y dotados estar exactas bordeí perfectamente lisos, de dimensiones agua' del a,ltura 1a para médir con precisión

'-.-guy

parecen-a los uarios tipor ¿"-tiificios sumergldos regulables' Algunos.se dentro de un variar puede se qul altura su orificios de dimensiones fijas, salvo excesivas' altura de. perdidas sin margen de caudalei á-pli, -de orificios Gtabla'6.1 pu"Oá-r.i.*pláada para determinar el gasto a través con' produzca que se para como ancho tales que el canál sea 1o sufliienteménte sumergidos regulables orificios de corrientes más iipos Los tiacciOn final completa. ,on tu combinacién á" ,nu tiampilla o de una derivación del canal, con algún de madera, y de ;p;r;io de medida. Estos aparatos se construyen generalmente mantenerse pu_eden que correderas de compuertas o doi oidinario tienen una ser utilizadas ;ti;rd-", ú-posición que se desee. Las dos compuertas pueden alayezpara consegri, éán gran precisión una altuia constante sobre el orificio' orificios sumergidos con úru A" ellas sirve fiará contiolar el nivel del agua. Los van siendo y gradualmente meáida de exactos inriiu..nto,s ,án ;;p1d;; perfeccionados' reemplazados por otros sistemas más Las compuertas cámerciales calibñdas (Calco Meter_ Ga19s) para. medida del Las ugru r.,ul.ánrtit;ido un nuevo avance, conseguido en los úl:lTor tiempos. con tamaños. va¡ios de compuertas pi".Uá, r"áiüuáur han llevado al empleo.de por seg,undo cúbicos metros en caudal el que dbn gaJo anejas. il;;r y tublu, de "aberturai de ia compuerta, medidas en el vástago ascendente' ;;;i"i áit.r.nt.r lá á.nnioo ya, es la diferencia de alturas entre las superficies El desnivel, como se ugrru, arriba y a.guas.abajo del portillo' Todas auxiliár ñú*lárf leuá en el cánal individualmente y se entrega están Calco tipo del i"l .o.pr"jtas _calibradas gasto' y de con ellas-" al adquirirlas, su croquis tabla de ellas constan Se han ideado muchas cajas-de pulgadas mineras. La mayoría para regular auxiliar y elemento. algún regutiUle uberiu.u plano d" un orificio de por aparatos estos suministradas ru p."rion ,".esaria. La exactitud dé hs medidas la altura agua presión del la entre relación la 1) de denenden esencialmentá: -y la altura de y mantenerse pueda regularse_ que con exactitud i; ;;i-o,jil1ol t;; con que, puede prlrüii, ii ¿f ta velotiáa¿ de llegada dél agua; 4) de la exactitud a la conque afectan lal circunstancias de 5) orificioi ;;;áñla'superñcie Jel misrno. del salida de libertad grado de y 6) de1 cñorro, del tracción los mismos para mediciones L*áctas Jn orificios con salida libre, la altura .lo de más difícil de esta altura siendo empleada, altura 1a no ¿"u. s.r superioi a de guicompuerta una en bien o óonsisten utilizados más medios Los ..f¡J;;. y tal determinada altura una a que vierte iloii"l r.g"rable o bien en una cresta mineras pulgadas de cajas las de Álguna sobrante. agua qr. p"r,n"ft, rebasar al

, La contracción completa -iá a través de un orificio o vertedero está asegurada,siempre superficie del agua estén a una. distancia tal de la aberfonáo'V "l en el gisto en el caso de que se retiren. permaneff;;;"';;';-irür^^""-.'"dlfi.a.ion"s oue los laterales,

ciendó constantes las otras condiciones'

AFORO DEL AGUA DE RIEGO T,rnla 6.1. Te¡ra ppr, cAsro, EN LrrRos poR

sEGUNDo,

105

a rnavÉs

DE oRlFlcros

RECTANGULARES SUMERGIDOS

Sección transversal

Altura h, en cm 1,0

2,71 3,32 3,83 4,28

1,5

2,0

')<

6,77 8,30 9,58

ta,7

4,69

tt,7

5,O7

6,0

5,75 6,06 6,35 6,64

12,7 13,6 14,4 15,2 15,9 16,6

6,5

6,91

t7,3

7,0

7,17

7,5

'1,42

17,9 18,6 19,2 19,8 20,3 20,9

3,0 3,5

4,0 4,5 5,0

5,42

5,5

8,0 8,5

7,66 7,90

9,O

8,13

9,5 10,0 10,5 1 1,0 11,5

8,35 8,57

13,6 16,6 19,2

21,4 23,5

25,4 27,1 28,8 30,3 31,8 33,2 34,6 35,9 37,1 38,3 39,5 40,7

27,1 33,2 38,3 42,8 46,9 50,7 54,2 57,5

60,6 63,5 66,4

69,r 71,7 74,2 '16,6 79,O

81,3

A del orilicio,

en cnf

1250

I 500

33,9 41,5

40,6 49,8 57,4 64,2

47,9 53,5 58,6 63,4 67,8 71,9 75,8

79,4 83,0 86,4 89,6 92,8 95,8 98,8

102 104

70,4

76,r 8 1,3

86,3 90,9 95,3 99,6 104 108

lll

115

119

122

4l§

83,5

42,9 43,9

85,1 87,8

45,O 46,O

89,9

112

135

91,9

115

23,5 24,0 24,4 24,9

47,0 48,0

93,9

tt7

139

4,9

95,8

120

144

97,7

147

47,8

99,6

122 125

50,6

10,3 10,5 10,7

25,3 25,8 26,3 26,8

16,0 16,5

10,8

27,O

11,0

27,5

17,O

tt,2

28,0

54,0 55,0 56,0

t7,5

I 1,3 11,5 17,7

28,3 28,8 29,3 29,5 30,0 30,3

t2,o 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0

r5,5

18,0 18,5 19,0 19,5

20,0

8,78

22,O

8,99 9,19 9,39

<

9,58

9,77 9,96 10,1

1

21,4

1,8

12,a

t2,l

'))

23,O

obtenida de la fórmuta O

110

125 129 132

t4l 149 152

101 103 105

126

to.7

134

l6t

108

162

110

135 138

56,5 57,5 58,5

113

140 141

r68 170

115

lt7

144 146

173

59,0 60,0

1I8

148

177

120

r50

180

151

182

5l,5 52,5 53,5

60,5

:

to7

o'u'

tt2

tzl

129 131

155 158

165

116

t7 50

47,4 54,2 58,1 66,4 67,0 76,6 74,9 85,6 82,1 93,8 88,7 101 94,9 108 101 115 106 12t 111 t27 116 133 121 13E 125 143 130 148 t34 153 138 158 t42 163 146 167 150 tlt 154 176 157 180 161 184 164 188 168 L92 l1t 195 174 199 177 202 181 206 184 zto 187 214 189 216 193 220 196 224 r98 226 201 230 205 234 207 236 2to 240 212 242

!103lZ rE (en t/seg).

utilizan ambos principios para asegurar la exactitud de las mediciones. En el caso de contracción completa puede apreciarse el efecto producido por la velocidad de llegada del agua.

PRINCIPIOS

106

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

6.3 FLUJO A TRAVÉS DE UN VERTEDERO Suponiendo que aumente la altura del orificio y el nivel del agua disminuya

hasta quedar por debajo de su borde superior, la altura del líquido que produce la velocidad de salida correspondiente es, como se ve en la flgura 6.3, la mitad. h, de 1a altura de agua que queda por encima del borde inferior del oriflcio.

.:

-

=------7---=::.--\ 1--l - ---- i\' : -- --:---

--------.->

+ Tuberio

------+ de enlrda

FIc. 6.3. Demostración de que la

descarga a través de un orificio parcialmente lleno es semejante a la descarga por un vertedero.

Representando la anchura del orificio

Wr L, expresado en metros, tendremos:

A:2hL Susiituyendo este valor de

Q

:

2

A

en la ecuación (6.4) queda:

CLh ,\/T&

:

zcLht

\/Zi

(6.6)

Como la aceleración de la gravedad, g, €s constante, se puede representar ¡/Alpor un símbolo único, C', y entonces queda que:

e1

producto 2C

Q:

C'Lhz

(6.7)

La ecuación (6.7) da el gasto teórico a través de un orificio cuando su borde superior está por encima dJla superficie libre áel agua. El tér,mino vertedero, tal como se emplea en la medida del agua, se define como una hendidura hecha en una pared transversal a la co'rriente. La hendidura puede ser rectangular, trapezoidal o triangular. El oriflcio de la figura 6.3 cuando no fluye comgletamente, es un vertedero según la definición dada. A1 medir el agua que pasa por un vertedero es conveniente y habitual considerar el espesor total

AFORO DEL AGUA DE RIEGO

107

la lámina vertiente, es decir, 2 h de la flgura 6.3. Aunque la profundidad total, H, d'e la figura 6.4 no representa er punto áe velocidad áedia áe la corriente, se puede- emplear en la ecuáción (6.7) óambiando solamente el coeficiente C'. Sustituyendo y'r por su equivalente H 12 en la ecuación (6.7), resulta : d_e

/H\t o:cL\-) o

1o que es 1o mismo

Q

:

C, :-LH*

C,,LH*

C':S'2l

en la que:

(6.8)

.La ecuación (6.8)

rectangulares

y

es. la fórmura general que da el gasto a través de vertederos trapezoidales. Aunque, como se ve, esta fórmula se basa en la

*-2 \-' -\ :-\

l-:-_--1,;-1--¡1

h-Yislo de Írenle mi¡ondo ogucs

arrib

1u

Fro. 6.4. Vertedero rectangular con contracción flnal completa.

: A.V, las únicas medidas que hay que tomar al -de e utilizar Ia ecuación 16.8) son rongiiud o.-lu cr.rtu á.i;.¿;á*", L, y er espesor la de la lámina.de agua que fluye,?,;-ri"ra;-;;;;;-iáil" tanto, ecuación fundamental

medir directamente ta velocidad. El cóeflciente c,;, generarmente representado por c, ha sido hallado experimertalmente por *r.hor"investigáió;";.T;;; verrederos rec_ tangulares, fue Francis el primero en calcurar de aquí la conocidísima y tan empleada ecuación del gasto"l;;i;;-á;-t¡+,, a través de vertederos de este tipo, con cresta afilada,

Q

:

1,84

LHe

(6.e)

La ecuación (6.9), sin modificación, se aplica de un modo oxacto sólo a

ros

vertederos rectangulares.,. c.uya anchura es iguál a h del ó"rur á*tieo ,..iángurui que se encuentra inmodiatamente_ aguas arliba de é1, esto es, vertederos sin

contracción final. para los vertederos con contracción

t;r; ;*pl#: como el repre_

en la figura 6.4 la longitud efectiva ¿el reuosááeio,-1, u. obtiene de la relación, sentado.

L

:

L' --0.656 H

(6.10)

108

PRINCIPrcS

Tlsr.\ 6.2. G.tsro, EN LITRos

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

poR sEGUNDo, poR METRo DE cREsrA DE rl róntrur,r oe Fn¡Ncrs: Q : 0,0184 LH"t"

srcúN

Profundidad,

Prolundidad,

Gasto,

Gasto,

cm

litroslseg

1,0

1,84 3,88

15,5

2,0

tt2

5,20 111

16,0 16,5

118

3,0 3,5

9,56 12,0 14,7 17,6 20,6

t7,o t7,5

1,5

)<

4,0 ¿-<

5,0 5,5 6,0 6,5

cm

15,0

30,5

^7,0

34,1

7,5

37.8 41,6 45,6 49,7 53,9 58,2 62,6 67,1

8,0 8,5

9,0

q§

10,0 10,5 I 1,0 I 1,5 12,0

ctn

Gasto,

litroslseg 288

295 302

1,29

29,5 30,0 30,5 31,0

135

3

r23

t4l

l8,5

t46 t52

)')

undidad, 29,0

107

18,0 19,0 19,5 20,0 20,5 21,0 21,5 22,0

27,0

Prof

litroslseg

vERTEDERo,

158 165

171 177 183 190

<

r96

23,0 23,5

203 210

24,4

2t6

310 318 325

1,5

32,0

JJJ

32,5 33,0 33,5 34,0 34,5 35,0 35,5 36,0 36,5 37,0 37,5 38,0 38,5

341

349 357 365 373 381

389 397

406 414 422 431 440 448

25,0

)11 230

71 ,8

25,5

237

39,5

457

76,5

26,0

244

466

t2,5

8 1,3

26,5

251

13,0 13,5 14,0

86,2 91,3 96"4

27,0

258

40,0 40,5 41,0

<

265 273 280

24,5

)1

28,0 28.5

102

14,5

39.0

475 483

41,5

492

42.0

501

Aa <

510

l,' representa la dimensión real de la cresta. Tanto para el empleo de la ecuación (6.9) como de otras ecuaciones de gasto, hay la costumbre de utilizar las tablas correspondientes a la ecuación de que se trate, para un valor L : 1 y para diversos valores de H. La tabla 6.2 da el gasto por metro de longitud de cresta, según la fórmula (6.9) V para valores de Il desde 0,01 hasta 0,425. Por ejemplo, las columnas 1 y 3 muestran que para una altura H :0,I4 m el gasto será 0,0964 ms por segundo, por cada metro de vertedero sin contracción. La longitud efectiva para 1 metro de vertedero con contracción total sería según en la que

ecuación (6,10):

L

:

1,00-0,656 x

0,14

:0,908

m

y de aquí que la descarga real por metro de cresta medido

:

sea de 0,964

x

0,908

:

0,0875 m3 por segundo.

El

ingeniero italiano Cipolletti diseñó hace mucho tiempo un vertedero tra-

pezoidal con contracción total, en

la que se supone'que el gasto

es directamente

AFORO DEL AGUA DE RIEGO Tasra 6.3. Grsro a rr.evÉs DE uN PARA DTFERENTES LoNGTTUDES

y

VERTEDERo

ALTURAs

109

or CtpolI-ertt e: 0,0186 LH2

rRApEzoID¡r,

sEcúN LA rónuwe

Longitud de la cresta del vertedero en meffos AItura en cm

0,25 0,50

o,'75

1,0

1,5

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

Gasto en llseg 1

2 J

4 5

6 7 8

9 10 11

t2 13

14

t5 16 11 18

19

20 21

22 23

24 25 26

27 28

29 30

0,5 0,9 1,4 r,3 2,6 3,9 2,4 4,8 7.2 3,7 7,4 tt,2 5,2 10,4 15,6 6,8 t3,7 20,5 8,6 17,2 25,8 10,5 21,0 31,6 1,2,6 25,1 37,7 14,7 29,4 44,r 17,0 33,9 50,9 19,3 38,7 58,0 21,8 43,6 65,4 24,4 48,7 73,1 27 ,0 54,1 8l,1 29,8 59,5 89,2 32,6 65,2 97,8 35,5 71,0 rO7 38,5 77 ,0 I 16 4r,6 83,2 125 44,8 89,5 134 48,0 96,0 tM 51,3 103 154 s4,7 109 164 58,1 tt6 174 61,6 123 185 65,2 131 t96 68,9 138 207 72,6 145 2t8 76.4 153 229

1,9 5,3 9,7 14,9 20,8 27,3 34,4 42,1 50,2 58,8 67,8 77,3 87,2 97,4

108 tt9 130 142 154 166 179 192 205 219 232 247 z6t 276 291 306

2,8 7,9 14,5 22,3 31,2 41,0 51,7 63,1

3,7 l0,l r9,3 29,8 41,6 54,7

29,0 44,6 62,4

82,0

68,9 103 84,2 126

75,3 100 88,2 118

1ü) 116 131 146 162 178 196 213 231 250 268 288 308 328 349 370 392 414 436 458

5,6 15,8

136 155 174 195 216 238 261 284 308 333 358 384 410 437 465 493 522 551 581 6l l

151

176

204 232

262

292 324 357

391 426

462 499 537

576 616

656 698

740 783 827

872 917

9,3 11,2 ,4 21,0 26,3 31,6 38,7 48,3 58,0 59,5 74,4 89,3 83,2 1M 125 109 137 164 138 112 201 168 210 252 201 251 301 235 294 353 27t 339 407 309 387 464 349 436 523 290 487 585 432 540 649 476 595 714' 522 652 782 568 710 852 616 770 924 666 832 998 716 895 1074 768 960 tl52 821 1026 t23t 875 1094 l3t2 930 tt62 1395 986 '.t233 1480 1044 1305 1566 1103 1378 1654 1162 1452 1743 1222 1528 1834 7

proporcional a la longitud de su cresta, por lo que es innecesario corregir la contracción flnal. Este tipo de vertederos tiene algunas v€ntajas para su empleo en regadíos y se ha utilizado mucho. La ecuación que da el gasto en él es : Q

:

t,86

LH!

(6.11)

En este vertedero trapezoidal los bordes tienen una inclinación de 1 cm en horizontal por 4 cm en vertical, como muestra la figura 6.5 y, aparte de 1a pequeña corrección necesaria, como consecuencia de la inclinación exterior de sus paredes, la ecuación (6.11) se puede hallar del mismo modo que se obtuvo la (6.9). La tabla (6.3) da el gasto de un vertedero trapezoidal, según resulta de 1¡ aplicación de la fórmula (6.11) para longitudes de cresta desde 0,25 a 6 metros.

PRINCIPIOS

r10

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

, l\----Pendiente:

- - -7_¿__t____

I an horizontol pr 4 en verlicol

Vislo lrontol mí¡ado oguos oruitr

Frc. 6.5. Vertedero trapezoidal o de Cipolletti. Para el vertedero triangular de 90" que aparece en la figura 6.6 la superflcie H : H'y, por tanto, de la ecuación (6.4),

de la sección transversal del agua es Fl x

Q

:

CH'

,l-2gh :

C'HZ

que es eI gasto teórico. El gasto real viene expresado por la.ecuación

Q

:

t'38 H*

(6.12)

La tabla 6.4 da el gasto de un vertedero triangular. Resumen de Ias fónnulas de orificioo

y

vertederos

La tabla 6.5 tiene por objeto mostrar la semejanza existente entre las ecuaciones del gasto, así como también resumir los conceptos tratados hasta ahora.

Cuando el flujo

a través del orificio no lo ocupa totalmente, de forma que

lr

equivale a H, en ese caso, H xH\ : Htr o se utiliza la ecuación (6.91 paru describir el vertedero rectangular sin contracción lateral. No obstante cuando existe contracción lateral la anchura efectiva de la cresta, h, se reduce a cada lado en una cantidad 0,1 H. Las pendientes laterales de 1 a 4, de un vertedero trapezoidal, producen el mismo flujo, aproximadamente, que un vertedero rectangular, con la

H-

Vislo

Fra.

lronlol mirondo

oguos orribo

6.6. Vertedero triangular de 90", de pared delgada.

AFORO DEL AGUA DE RIEGO T¡¡r,¿.

6.4. G.lsro r rnevÉs

Altura en cm 1,0

0,014

1,5

0,038 0,078 0,136

2,0

)<

3,0

5,5

0,215 0,316 0,441 0,592 0,731 0,977

6,0

t,2t

6,5

1,49 1,79

3,5

4,0 4,5

5,0

7,0

1<

2,tt

8,0

2,49 2,90

8,5

9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 I 1,5 12,0 12,5 13,0 13,5

t4,o 14,5 15,0

I

Gasto en llseg

3;34 3,95

4,36 4,92 5,54 6,20 6,91 7,65 8,41

9,27 10,2 11,0 12,0

Obtenidos de Ia fórmula

DE

uN

vERTEDERo rRrANcuLÁR

Altura Gasto en cm en llseg 5,5 16,0 16,5 r

13,1 14,1

l1,a 17,5

15,3

18,0 r8,5 19,0 19,5 20,0 20,s 2t,o 21,5 22,0 22,5 23,0 23,5 24,0 24,5 25,0 25,5 26,0 26,5 27,0 27,5 28,0 28,5 29,0 29,5

e:O,Ol3g

111

rc,4 17,7 18,9 2A,3

21,7

23,2 24,7

26,2 27,9 29,5 31,3

33,r 35,1 37,0 38,9

4t,o 43,1

45,3

47,6 49,9 52,3 54,8 57,3

59,9 62,5 65,3

Altura en cm

or 90.,

Gasto, en llseg

30,0 68,0 30,5 70,9 31,0 73,8 31,5 76,9 32,0 79,9 32,5 83,1 33,0 86,4 33,5 89,7 34,0 93,0 34,5 96,5 35,0 100 35,5 to4 36,0 to7 36,5 lt I 37,0 ll5 37,5 tl7 38,0 123 38,5 127 39,0 131 39,5 135 40,0 140 40,5 144 4t,o 148 41,5 153 42,O 158 42,5 163 43,0 167 43,5 172 44,0 177

H8

única diferencia de una ligera modificación del coeficiente de gasto de 1,g4 a 1,g6. vertedero triangular iiene un flujo proporcional u ¡it,"ó;que la longltud aumenta también en el mismo sentido qüe la¿ltura; y Z se'iguiU u A pSrlá que H x Ht : H8. El coeficiente de gastó ha de ser módificado"rie"iÁ.otá pui, reflejar los cambios de contracción y las perdidas. - - - curvatura en la arista o en la superficie libre, en casó de oiiflcios sumergidos. "ruráí"*irte

un

Efec{os de

la curvatura sobre el coeficiente de

gasto

Cuando se depositan sedimentos en Ias inmediaciones de un oriflci,o o de un vertedero, se modiflca el flujo. Esta es una de las cauias qr" áá, i"nuyená ei error cometido cuando se emplean estos aforadores. Las fó'rmulas de loi orificios

,gr1í presentadas, aplicabl", .n lJ:,iÍ:::.:^11,:1i refleJan los cambios introducidos por _son las modificaciones "oAi"i"nes

meAias

y

nó

de curvatura de.U áasa -"-

libre del agua en las inmediacionei del contacto con las paredes

á;;;iñ.

tt2

PRINCIPNS T,r¡¡-,r

6.5. Resuur¡r

DE

Y

APLICACIONES

DEL

L s rónrrrur,rs coNcEnNIENTEs

^

RIEGO oRIFIcros

y

vERTEDEnos

Medidor

túm. de la

Fórmula

Vista

(con arisla

ecuación

viva)

IL hl *_4l Orilicio

tEl,

O=0,61 x A\/TIE

(6.5)

Vista

frontal

Vertedero rectangular (sin contraccir

Q:

(6.e)

1,84 LHN

Vista desde lo alto

Vertedero rectangular (con contracción

r[-L

1l+

ll lro,asa,t Vista desde lo alt<

Vertedero trapezoidal

(ó.e)

J-61

2

-- I,E4(L -0,656

H)HN

v

(6. l 0)

Vista lateral

Q:1,86 LHt

(6.11)

Vista aguas abajo

Vertedero rectangular

de 90"

----!-J-á-

s0*71#

Q

-- t,3E H*

(6. r 2)

Vista aguas abajo

El diagrama representado en la figura 6.7 puede ser utilizado para determinar un coeficiente de gasto más preciso de las fórmulas de orificios y vertedercis, cuando las instalaciones no sean las típicas. Para orificios, el coeficiente de descarga C¿ de la fórmula (6.13) es función de la profundidad de la abertura b y de la altura de la superficie libre del agua h, sobre el centro del orificio.

Q:CoA,,/2gh

(6.13)

En la fórmula (6,5), el coeficiente 0.61 corresponde a aquellas condiciones blh: O, que no se dan siempre en la realidad.

las cuales

en

AFORO DEL AGUA DE

RIEGO

II3

vez para . 4 .ro que -los vertederos, el coeficiente l,g4 de la fórmula (6.9) lleva implícito el valor de hl(h+w) sea iguar a 0,22 que €s en sustancia las condiciones impuestas en la figura 6.4 en 1á que el espesor entre la superficie libre y Ia cresta es igual a un tercio de la distancia del fondo a la cresta. En conse-

!

U

!

()

.st

o o

o

i

¿-s

f

o

rc o

o)

o

o

Q= C¿ LH9É

o

o

u)

T -o

o -o o

P 4,0

,9

.9 U

li

o

o o

O

"ül

(,o

+F§

315

q"

3,33

c, ,t /zsh

#r't

FIc. 6.7. Variación de los coeflcientes de descarga cuando hay cambio de curvatu¡a en los casos de un vertedero vertical y de un brificio.

cuencia, cuando el fondo tiene una ,profundidad mayor d,e 3 H a partir de la cresta se debe utilizar el gasto dado en la figura i.l $uru qr. ró, de .coeficiente resultados dados por la fórmula siguiente sean más precisosl

Q:

CaLHz

(6.14)

De la misma forma se puede utilizar el mismo coeflciente para un vertedero ron contracción o uno trapezoidal, sin que el error sea significativo. Isuersrn.

S

II4

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

A menudo sucede que la sedimentación en el ángulo inferior de un vertedero modifica la geometría del acceso, haciendo que el caudal real sea mayor que el calculado, sin tener en cuenta esta circunstancia. La figura 6.8 muestra las dimensiones precisas para determinar de la tabla 6.6 el aumento del caudal que se Aurr.reNto EN TANro poR cIENTo DEL cAUDAL, pRoDUcrDo poR sEDIMENTIcTóN r,N EL VERTEDERo

T.lsrt 6.6. PIW

0 o,25 0,50 4,75 1,00

0

XIW

0,5 1,0

13 0 l0 058101010 034566 012233 o00000

1,5

15

2.0

2,s'

16

16

' Para valores de XIW superiores a 3,0, el aumento del caudal se reduce hasta que para valores de XIW el incremento sea nulo. produce cuando hay sedimentación. Por ejemplo, en el caso de que PIW sea igual a 0,25 y XIW :1,0 el flujo aumentará en un 8 %.Hay que tener presente que el incremento se cifra sobre el caudal obtenido del diagrama 6.7 y no del calculado de la ecuación (6.9) utilizando un coeficiente de 1,84.

F¡o. 6.8. Esquema para utilizar la tabla 6.6 cuando existe la sedimentación.

El error cometido en el aforo por medio de orificios y vertederos no es en general superior al 5 %. Hay que tener en cuenta, no obstante, que las modificaciones de curvatura influyen en el caudal. Por tanto, si hay necesidad de obtener una precisión superior al 5 /", los medidores han de ser construidos de acuerdo con las especificaciones de los investigadores, que han establecido la fórmula

AFORO DEL AGUA DE RIEGO

115

empleada. Existe un gran número de estas fórmulas y cada una de e1las se utiliza para un intervalo reducido de condiciones de cambios de curvatura. Nos hemos limitado a presentar aquéllas que tienen la aproximación suficiente para la mayoría de los trabajos de riego.

Propiedades de Ios yertederos

y

_ _ Es importante tener en cuenta

del agua,

rl,

tiene sobre

orificios

la influencia que la variación de 1a profundidad diversos vertederos y oiificios. por

el gasto, Q, en los

ejemplo, cuando el canal que afluye a ¿¡n vertedero rectangular aümenta hasta el

I E

o o o, o

-

¡

.D

-¡ o

T É l

o

d

0,05

0,

|

0,

15 0,2 0,25 Gosto,

q en

0

3

0,35 0,4 0,45

0,5

mt/seg

¡-c.69. Las curvas muestran la relación entre el gasto en m, por metro de cresta y la ::--:undidad, dgl a§ua en dicha cresta del vertedero_en-metros para vertederos rectangulares, ::apezoidales y triangulares de 90" y para un orificio sumérái¿" ¿"-ó,r *, de sección. :r:1e de la altura 11, la sección transversal, l, queda duplicada y el gasto viene : :-tiplicado por 2,8, mientras que si dupricamós la altüra H én un vertedero :.:'ezoidal. la sección A,aumenta en algo más del doble y el gasto se multiplica :: 1.38. Si en un vertedero-trilngular duplicamos la altura i, el fuea,< qireáa '3¡,p_licada y el gasto multiplicado por 5,66. cuando se duplica altura del :i.?. H, que provoca su salida a través de un orificio sumergido, lala sección de

116

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

orificio peflnanece constante y el gasto es en este caso 1,4 veces el gasto original. Se puedé fealizar una comparación análoga a la antefior pafa cualquier cambio en la profundidad del agua, recordando que el gasto, Q, vatía seglin la Íaiz cua' drada del cubo de Il, tanto pala vertederos rectangulares como para los ftapezoi' dales, según la taíz cuadrada de la quinta potencia de H pata 1os triangulares y según la raiz cuadrada de la altura H, para los orificios sumergidos. La variación del gasto con la altura 11, tiene gran importancia en la práctica del regadío y debe ser perfectamente conocida por la persona encargada de la distribución del agua. Para demostrar aún más la influencia de la variación de la altura del agua en la descalga de un vertedero, en la figura 6.9, se muestran las curvas cofrespondientes. Las relaciones más arriba enunciadas pueden comprobarse examinando las curvas de la flgura 6.9 y las tablas 6.1 a la 6.4. Yentajas e inconvenientes de los vertederos

Las ventajas de los vertederos como aforadores de agua son : 1) exactitud; y sencillez de construcción; 3) no se obstruyen con mohos ni cuerpos flotantes, y 4) duración. Sus inconvenientes son: 1) necesidad de saltos grandes de agua, con conside' rable perdida de altura, que hace su empleo impracticable en terrenos nivelados, y 2) la acumulación de grava, arena y limos, aguas arriba del vertedero, lo que resta exactitud a las mediciones. La ventaja principal de los orificios anegados es la perdida relativamente pequeña de altura, haciendo aconsejable su empleo en canales, y acequias de pendiente muy suave, en los que sea difícil lograr saltos de alturas tales que permitan el empleo de vertederos. Además, los orificios tienen casi todas las ventajas señaladas para los vertederos. Sus inconvenientes más importantes son: 1) acumulación de residuos flotantes, y 2\1a sedimentación, aguas arriba de la pared, de arena y lodo que restan exacti' tud a los cálcu,los.

2) simplicidad

Caias ile vertederos

y

remam¡o§

Para el empleo de cada uno de los vertederos descritos más arriba, el canal o la acequia deben ensancharse y profundizarse un poco desde algunos metros

aguas arriba del vertedero, con el fin de que e1 agua llegue a él lentamente (generálmente a una velocidad inferior a 0,15 metros por segundo) por fluir a través de un canal relativamente ancho. La porción ensanchada debe empalmar suavemente con el resto. del canal, de menor sección. Deben evitarse las corrientes transversales inmediatas al vertedero, aguas arriba, lo cual se logra colocando unos tabiques de tableros transversalmente. El vertedero puede emplazarse en un cajón de madera o de hormigón, como se ve en la figura 6.10, o bien puede ser colocado en un ensanchamiento del cauce, como muestra la figura 6.11. Cuando se utiliza un cajón el espacio preciso es menor, pero la limpieza es más difícil. Para empleos de tipo temporal, el método más económico consiste en colocar un vertedero en un canal abierto como muestra la figura 6.11.

*l:rtrs,=* l,

*,Jl:

^^,^::,::: ":i:,^ "::",T:":,,

en donde emplear dragas. Los ca-uces deben protegerse, aguas abajo del vertederlo, con piedras u otros materiales que eviten aráshes ro"uuonr,

/

agua que cae.

froducidos

p".;i

La tabla 6.7 d'a las formas de los vertederos mejor adaptados a la medición

de corrientes de agua, cuyos caudares oscilan de 50 a 2"200

..iro,

"ribi.r,

po, t oru,

at-o-

.'íl;8

FIq. 6.10. La perspectiva acotada de una caja de vertedero. (U.S.D.A. Farmerst But. gl3.)

y también las dimensiones adecuadas para los

vertederos rectangulares trapezoi-

y triangulares de 90'. Las dimensiones de vertederos de la tabla 6.4, cuyo croquis representa Ia figura 6'10' son- un poco menores que las necesariar pur" oUt"ii.r una exactitud dales

completa, pero las cajas de estos tamaños dan los resültador

del5

,n

error menor

"on En los vertederos temporales de madera, tanto el borde de la cresta como los de sus aristas laterales pueden ser de dicho material. sin para los permanentes rara vez puede emplearse la madera por la facilidad "*uuigo, cón que se alabea y por la rupidez con que sus cantos afilados se iedondean y desgastan. %.

II8

Y

PRTNCIPIOS

rrnr.r 6.7.

DnrrENsroNr.s

#

APLICACIONES DEL RIEGO

"r",[?ffi::l:rjTi

á§"r?E§,

RESTANGULARES

;§9.*"URAS

(Todas las dimensiones vienen dadas en metros y las letras que encabezan las columnas se refieren a la figura 6.18)

A)

Vertederos rectatxgulares

y

trapezoidales con conlracción final

LAK

H

B áq

it

s§

o

9^ !:

§:

\

:3§ § :3i ü§ üx §S §§ §§ §¡ r: \t§§s H§$ {\ *§

=§

\ \

P

\

§

U 50 a

a 400 a 200

600

300 500 800

a 1400

1000 a

2200

0,30 0,34 0,36 0,40 0,46

Y U

Y L

250 450

0,30 0,38

§

s E

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i

-s^ Ñ; sú

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0.69

'.r)

0,84

1,37

0,99 1,37 1,52

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§:

'¡sS§

§§ §¡ §§ §§ §t

§

0,30 1,83 0,61 1,88 0,46 2,13 0,91 2,r3 0,61 2,44 1,22 2,59 0,91 2,7 4 1,52 3,66 1.22 3,05 1,83 4,2-l B)

50 a 200 a

:N

§

ECDFG o-: §l

I

|,52 r,68

0,61 r,22 0,76 1,37 0,84 1,52 0,99 ,68 1,07 1,83 1

{

§

0,61 0,61 0,16 0,91 0,91

Vertedero tiangular de 90'

1,83

r,98

0,61

|,52

2,59

1,98

0,91 0,76 0,99 0,99

0,46

0,46

|,22

1,52

0,61 0,76

N

ñ\S*ü

;ilw 1 :"\i

/.^;i,{Tffi

F¡a. 6.11. Escotadura del vertedero

y

§N

presa de embalse. (u.s.D.

A. Farmers' Bul.8l3.)

AFORO DEL AGUA DE RIEGO

119

Medida de Ia altura o espesor de la lámina de agua en la cresta del vertedero

La medida de la altura o espesor del agua en la cresta del vertedero se obtiene con una escala especialmente construida .o con una simple regla graduada de carpintero. La regla graduada debe colocarse aguas arriba.de la presa y a una distancia de ella no inferior 4 veces 1a profundidad del agua que fluye por la cresta o bien aguas arriba en la esquina, cerca de la orilla, donde 1a velocidad es practicamente cero. Esto es necesario debido a la curvatura de la superficie del agua en las proximidades de la cresta. Dan buen resultado las escalas construidas de madera dura y graduadas en metros, centímetros y milímetros. El cero de esta escala ha de estar exactamente a nivel con la cresta de los vertederos rectangulares y trapezoidáles o con el vértice de los triangulares. Si se emplea un embalse de anchura suficiente, la escala o el estribo sobre el que va colocada Ia reglita, pueden fijarse a la misma presa a una distancia del borde de la escotadura del vertedero no inferior a 2 H. Para nivelar el cero de la escala o la parte superior del estribo con la cresta, puede emplearse un nivel corriente de albañil, no siendo exacto el método de colocar a nivel la escala, dejando el agua ascender en el remanso hasta que comience a rebosar y enrasando a cero en este momento, ya que la superficie del agua queda apreciablemente por encima de la cresta, antes de que comience a verters€. Los pequeños errores en la lectura de H, pueclen conducir a otros más graves en el cálculo del gasto. Para ver el error cometido en la medida, como consecuencia de un error en la lectura de É1 de 3 mm, se puede consultar la tabla 6.8. La escala o reglita deslizante, llamada limnlmetro, puede ir marcada para leer directamente m3/seg, lo que evita tener que consultar la tabla de conversión cada vez que se efectúe una lectura. Los limnímetros deslizantes se emplean frecuentemente y se consideran como el método más exacto para determinar la profundidad o nivel del agua. Constan *gancho de dos partesi de uná varilla graduada móvil que'lleva fijo un para manejarla y de otra parte flja con un trazo indicador y, ge.neralmente además, l-,{el¡, 6,8. TrNro pon cIENTo DE

ERRoR coMETIDo AL cALcuLAR EL cASTo DE

coMo coNSEcuENcrA DE uN ERRoR DE LEcruRA pe

Altura,

H

Longitud de la cresta del o/ /o

nl 0,06 0,09 0,15 0,21

0,27 0,33 0,38 0,45

0,3

m

o/ /o

0,45

o/

/o

m

0,60 m

o/ /o

0,90

1')

7,5

7<

5,1

5,1

7,6 5,6

3,0

)q

3,5 2,1

1,9 1,8

T

1,4

2,1 1,8 1,3

m

triangular de 90'

o/ /o

7,6

1,1

0,9

1,0

1,7 1,3

Escotadura

1,20 m

4,8 2,9 )) l,'7 1,3 1,1

'r)

uN

»8, 3 mm

yertedero

5,0

1)

Il,

8,5 5,0

lq 2,9 2,2 2,1

vERTEDERo

I2O

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

de un nonius. La varilla móvil se eleva hasta que su extremo enrase con las superflcies del agua y su altura se lee frente al úazo marcado en la parte fija. Es preferible que la punta de la varilla sea algo roma a que esté muy afilada. Para obtener gráficos continuos de las alturas de la reglita se emplean reglitas registradoras llamadas también limnógrafos. Las partes esenciales de estos instrumentos son : 1) un flotador o un instrumento indicador de la presión; 2) un mecanismo lrazador, y 3) un reloj. En el mercado existen diversos tipos de limnógrafos. Para obtener una gran exactitud en la medida de la altura del agua se emplean dispositivos aisladores del oleaje, que consisten en una caja o en un trozo de tubo colocado verticalmente a ün lado del canal con el que se comunica por su parte inferior. Estos instrumentos sirven para eliminar el efecto de las olas y proporcionar una superficie de agua tranquila. Para que estos dispositivos funcionen de un modo correcto, la sección transversal de la caja o tubo eliminador de oleaje debe ser 100 veces superior a la del orificio o tubo por el que se comunica con el canal y habrá de procurarse que no se obture dicho tubo u orificio de comunicación, por acumulación de suciedad, ideando algún sistema eficaz de limpieza de todo el aparato. Cuando la corriente tiene una velocidad alta se debe evitar el uso de dispositivos de este tipo que resalten. Yertederos por&itiles

Puede interesar en alguna ocasión medir corrientes de agua pequeñas en puntos en los que no comgense el gasto que supone una instalación permanente. Por ejemplo, el aforo esporádico del agua que escurre superficialmentc por un campo, aunque sea muy interesante, difícilmente justificará la instalación permanente de un vertedero. En este caso bastará con una simple plancha de acero de forma semicircular y con una escotadura en su arista recta en forma de vertedero, como indica la figura 6.6. La escotadura puede ser rectangular,, trapezoidal o triangular, según el tipo de vertedero que se desee. Mamparas de plástico o armaduras adosadas a los orificios o vertederos dan lugar a excelentes aparatos de medida. Yertederos sin contracción final

Los vertederos tipo sin contracción final, consisten simplemente en una pared colocada transversalmente en un canal rectangular y con un borde superior o cresta afilado, 1o suficiente alto como para producir una desviación total de la lámina de agua cuando la corriente pasa por encima de é1. Las concliciones de exactitud son las mismas que para los vertederos «standard» rectangulares con contracción flnal, excepto en lo que se refieren a las contracciones laterales. Este tipo de vertederos puede utilizarse solamente en canales de sección transversal constante. Deben hacerse unos oriflcios de respiradero a través de la caja del vertedero, exactamente por debajo de la lámina de agua que rebosa. En el caso de que falte aire a la presión atmosférica, la presión bajo ia lámina de agua que cae producirá una succión arrastrando hacia abajo la superficie del agua y aumen-

AFORO DEL AGUA DE

RIEGO

I21

tando el gasto. Para la determinación de éste se pueden utilizar las ecuaciones (6.9) o (6.14). Normas generales para Ia colocación

y

empleo de vertederos

1.

El vertedero debe colocarse en el extremo inferior de un embalse lo suflcientemente ancho y profundo como para introducir una corriente continua y suave con una velocidad inferior a 0,15 m/seg, lo cual equivale a aguas casi tranquilas. El plano de simetría de la caja del vertedero debe ser paralelo a la dirección de la corriente.

2. 3. La pared del vertedero ha de ser perpendicular a la dirección de la corriente. 4. La cresta del vertedero debe quedar perfectamente horizontal, de forma

que Ia lámina de agua tenga el mismo espesor en toda su anchura y toque a la cresta en una sola línea de puntos. 5. El borde aguas arriba debe ser afilado para que el agua que cae lo toque en un solo punto. 6. La distancia de la cresta al fondo del embalse ha de ser inferior al triple del espesor de la lámina de agua que rebosa por ella. 7. La distancia desde las paredes del embalse de remanso a los extremos de la cresta deberá ser superior a dos veces el espesor de la lámina de agua. 8. Para aforos exactos se ha de procurar que el espesor del agua iobre la cresta no sea superior a un tercio de la longitud de ésta. 9. La profundidad del agua sobre la cresta no debe ser inferior a 5 cm, puesto que si ésta fuera menor resultaría muy difícil alca¡zar resultados precisós con el limnímetro. 10. La cresta debe estar a una altura tal que el agua caiga libremente dejando gn e-spacio de aire por debajo de la lámina de agua rebosante, entre ésta y la pared. si el agua más abajo del vertedero sube de nivel hasta superar la aliura de la cresta, la caída libre del agua es imposible y entonces se áice que el vertedero está sumergido. A menos que se hagan complicadas correcciolss, los aforos con vertederos sumergidos no son dignos de confianza. 11. El limnímetro o reglita debe ser colocado en la cara de aguas arriba de la estructura del vertedero, a suficiente distancia hacia un lado para que se encuentre en aguas tranquilas (flg. 6.10) o en cualquier punto de tá presá del vertedero o de la caja, con tal de que no le afecte la curvatura de 1a superficie del agua antes de alcanzar la cresta. El cero de la regla del vertedero o de la reglita debe enrasarse con la cresta del vertedero. pára ello puede emplearse o bien un nivel de carpintero o un nivel de topografía para las bajas presiones. 12. Para evitar arrastres y erosiones de ú ácequia aguas abajo áel vertedero po,r el agua del salto, se deberán proteger sus paredei con piédras u otros materiales.

Hay diferencias notables de opinión entre los técnicos más autorizados en materia de regadío sobre la exactitud de las diversas fórmulas de vertederos y sobre la preferencia por unos u otros instrumentos de aforo. El lector que des,ee

122

PRINCIPIOS Y APLICACIONES DEL RIEGO

una información más amplia relativa a los vertederos, especialmente en lo que se refiere a la medida del agua, deberá consultar las obras indicadas en 1a bibliografía expuesta al final de este libro.

6.4

AFORADOR-ES

DE PARSHALL

Parshall ha diseñado un aparato aforador, con el que calcula el gasto, basándose en la pérdida de altura del nivel de agua que se produce por el paso forzado de una corriente a través de una garganta o paredes convergentes de un canal cuyo

WÍ..I., .*.*.2*" 3a'.

:&

,

@

F'¡c.6.12. Aforado¡ de Parshall terminado, con escala graduada lija. Unos perfiles

angulares

de hierro de 2,5 cm colocados en los extremos de aguas arriba, en la cresta y en los extremos de aguas abajo del aforador si¡ven de guías para coloca¡ el fondo a la altura y nivel exactos. (Por cortesía del Soil Conservation Service,)

fondo presenta, además, una depresión. Puesto que la altura, H, en la que se basa toda la medición, es pequeña, debe tomarse la diferencia de nivel del agua con gran cuidado para que los resultados del aforo sean exactos. El aforador se muestra en las figuras 6.12, 6.13 y 6.14. El aforador Parshall es el producto de muchos años de costosas investigaciones. Se conoció en un principio como aforador de Venturi, por su gran semejanza con el tubo de Venturi o aparato medidor del caudal del agua en tubos. La exactitud del aforador de Parshall permite precisiones suficientes para los propósitos del regadío, con errores generalmente inferiores al 5'/". Se emplean aforadores de tamaños escalonados desde 2,5 cm hasta 3 m de anchura de gar-

AFORO DEL AGUA DE RIEGO

Fic. 6.13. Aforador Parshall de hormigón armado, situado en las proximidades de Longmont, Colorado. (Por cortesía del Soil Conservation Service.)

-tEorde de un óngulo

de hierro

SECCION A.A

Flc. 6.14(A). Planta y sección longitudinal del aforador Parshall. Las dimensiones ' son las reseñadas en la tabla 9. (CaliÍ. Agr. Exp. Sta. Bul. 588.)

123

124

del

Flc.

22

medidor

(B). Aforador

oe Parshall y dispositivo anulador de oleaje con instrumento medidor. Banda indicadora en el anulador de oleaje. (Colo. Agr. Exp..Bul.336.)

garfia, para medir caudales desde 0,3 litros hasta 5,5 ms/seg. Los aforadores pequeños se adaptan bien a las necesidades de aforo de los suministros de agua

a las fincas y el cálculo de dotaciones de riego. El aforador Parshall funciona satisfactofiamente con perdidas de altura menoles que las exigidas por los vertederos.

No debe depositarse fango en el aforador porque afe*faría a su precisión, ya que la velocidad del agua que pasa a través suyo sería más elevada por el canal. Generalmente, la velocidad de llegada del agua afecta en poco o nada a la exactitud de la medición. Si se desea obtener un gráfico continuo del paso del agua, puede emplearse el aforador con instrumentos registradores o trazadores, o bien con una regla deslizante que indique directamente el caudal en las unidades que se desee.

El aforador de Parshall no puede combinarse fácilmente con una compuerta de guillotina. En condiciones de salida libre, la velocidad de salida del agua es relativamente alta y se necesita proteger el aforador en su parte de aguas abajo para evitar erosiones. En caso de salida libre sólo hace falta medir una altura de nivel del agua, lo cual ocurre cuando la altura en la escala inferior es menor del 60 o/o de la que se lee en la escala superior. La salida libre se determina midiendo la altura en la escala superior con el empleo de la tabla 6.9. Cuando la altura en la escala inferior sea mayor del 70 "/" de la alcarzada en la superior se produce un curso sumergido y la lectura de la escala supedor queda afectada por este hecho. Con inmersiones de hasta el 9O /. pueden lograrse aforos de una exactitud aceptable,

T¡nr¡ 6.9. Ceuce rrsns Altura

su-

perior, H",

.L rnavÉs DE uN AFoRADon

P,rnsn¡lr

Anchura de garganta, en cnt 7,5

t5

23

en cm

61

122

91

Caudal, en litros por

152

244

183

seRundo

I 2 J

4 5

6

,7

I

9 10 11

t2 t3

l4 15

16 17 18

t9 20

2l 22 23

24 25 26 27 28

29 30 32 34 36 38

40 42

44

0,78 1)

1,6 2,3 2,9 3,5 4,3 5,0 5,8 6,5 7,5 8,5 9,6 10,3 11 12 13 t4 16 t7 18 19 2t 22 23 25 26 27 30

t,4

?5

'1 3,1

4,0

4,5 5,7

7,l 8,6

l0 12 13

15 17 19 21

23 25 27 29 32 35

37

40 43 45 48 51

54 51 63 '10

76 83

5,4

7,3 9,0 11 13 15 18 2t 24 27 29 32 35 38 42 45 49 52 56 60 64 68 72 76 80 84 93 103 110 121 131 t42 152 163 1'74

9,8 12 15 18

28 35

2l

4t

24 2',7

46 52

31

6l

35 38

68

42 47 51

55 59

64

75 82 92 100 108 117 127

69 73 78

136 145

84

166

89

1,76

94

186 199

100 105

110 122

134 146 157

170 184 198

54

210 230 240 260 270

56

290

58

300

60 62 64 66 68

320 340 370 390

'70

400

72

420 440

76

460

46 48 50 52

18

23

350

155

209 220 244

270 290 320 350 380 400

430 460 490 520 550 580

610 640 680

710 740 780 820 850 890 940

27 34 4t 51 60 69 78 90 101 111 122 r37 149 161 173 190 204 216 234 248 264 278 298 313 330 368 400 440 480 520 560 600 650 690 740 790 830 880 930 980 1030 1080 130 I 190 1250 1290 1350 1240 1

35

45

54 6'.7 79 67 83 99 130 '79 16 152 9t 1t2 133 t76 103 127 152 200 119 148 176 233 t33 165 19.0 260 i47 183 218 288 162 201 240 316 181 225 2'70 356 1,97 246 295 388 2t3 266 -717 421 260 286 342 454 252 312 374 495 270 336 404 531 288 358 430 570 310 383 464 615 332 4t4 495 660 350 44A 525 698 370 463 555 730 398 496 595 780 4r8 522 625 835 440 550 660 880 488 612 134 980 540 680 810 1060 590 740 880 180 640 810 9'70 1300 690 880 1050 1400 750 940 I 140 1520 810 1010 1210 1630 870 1090 1310 1750 92ü 1160 1400 1870 990 t240 1490 2000 1060 t320 1590 2t30 1110 1400 1690 2270 1180 1490 1790 2410 1260 1580 i890 2540 1320 1660 2000 2690 1390 1750 2120 2840 Á6A 1840 2220 2980 1500 1920 2120 3120 1580 2020 2440 3280 1670 2100 2560 3440 1740 2180 2680 3580 1820 2300 2780 3760 t92A 2420 2920 3940 9'.7

1

1

Fuente: Water Measu¡ement Manual, U. S. Dept. of the Interior, Bureau of Reclama-

tion,

1953.

PRINCIPIOS Y APLICACIONES DEL RIEGO

126

T¡nr,a 6.10. Facrones M a rupt-E¡x. JUNTAMENTE coN LA FIGUna 6.15 pARA DETERMINAR EL cASTo DE cuRsos SUMERGIDoS poR MEDIO DE AFORADORES P,{NSN¡II CUYA ANCHURA DE GARGANTA SEA MAYoR DE 30 cpNrÍlrprnos *

Anchura de garganta, W,

Factor M

Anchura de garganta, W', en cm

en cm 30

1,0

t52

60

1,8

9l

Zr*

182 213 243

tzl *

3,1

Factor M

Estos factores deben multiplicarse por los de corrección obtenidos en

3,7 4,3

r',9 5,4

la figura

6.15

y el resultado hay que restarlo del valor obtenido para cauce libre de la misma altura .Ff" (tabla 6.8) para determinar el caudal que corresponde a las condicione¡ de subversión.

Calculado por medio de la expresión M

:

Wo'"'".

siempre que se mida la altura en ambas regletas, y el factor de corrección obtenido de los gráficos de la figura 6.15 se resta del valor obtenido de la tabla 6.9. La corrección para aforadores anchos se obtiene multiplicando la correspondiente a un aforador de 30 cm (fig. 6.15) por el factor correspondiente de la tabla 6.10.

Por ejemplo, considerando un aforador de 60 cm en el que las alturas sean, la escala superior, Ho: 48,7 cm y en la inferior, Hd :36,6 cm la relación 36,6148,7:0,75 indica que la inmersión del curso es del 75 % y,por lo tanto, es necesaria una corrección. El grado de inmersión solamente sirve para ver si hace falta o no corregir los resultados. aunque esto se puede determinar por simple inspección. En las ordenadas del gráfico de la figura 6.15 correspondiente a un aforador de 30 cm, tómese un punto correspondiente a 48,7 cm entre las líneas I1u. Sígase una línea imaginaria que parte de ese punto horizontalmente, hacia la derecha, hasta su intersección con la curva 1/¡ :36,6. La lfnea vertical que pase por este punto cortará el eje de abscisas aproximadamente en el punto de valor 14 litros por s,egundo. Multiplicando esta cifra por 1,8, que es el factor correspondiente a un aforador de 60 cm obtenido de la tabla (6.10), se obtiene 1a cantidad de 25,2,la cual, restada de los 470 litros por segundo que indica la tabla 6.9 paft la salida libre, nos lleva a obtener como caudal corregido en las condiciones mencionadas la cifra de 444,8 litros por segundo. El éxito del aforador Parshall depende en gran parte de la correcta elección de su tamaño y emplazamiento, para lo que se calculan aproximadamente los caudales máximo y mínimo que han de medirse, así como la altura máxima admisible, dependerá de la pendiente del canal y de Ia altura del borde (distancia de la superficie del agua a la parte superior de la pared del canal) en el punto en el cual se quiera instalar el aforador. Siempre que sea posible, la elección debe realizarse de forma tal que se produzca salida libre y, por razones de economía, se preferirán los aforadores de rnenor tamaño que satisfagan dicha condición. Por ejemplo, supongamos que se quiera instalar un aforador en una acequia de pendiente suave y en la que el caudal a medir varíe de 28 a 425 litros por segundo. Supongamos también que para el caudal máximo, la profundidad del en

2+ E

:E

2t t8 t5 t2

o r0,5 o

o-

9

f

o

=

.0,t

0,t5

0,2

0,30,,+0,ó0,8r t,522,53 4 5ó7 9| Correcci6n en litros/seg.

30 E

27

I

21

T

2t t8

o o

t5

oa

t2

o

9

=

7,5

,

ó

0,3 0,4 0,50.60,70,8

I

r,s

22,5

1 4 5 ó7I

Corrección en litros/seg.

t0t2

t6 20 24 28

7080

t00 tso 200

40 c ü30 j27 J-

24

62t '6 t8

irs P

12

7.s

4 567 89t0t2

tó20

Corrección en litros/sog.

E

:E

o

o

o , o l

=

30 27

24

2t

t8 t5

l2

3 + 5 ó 7 I 9r0 t2 tó '

20 2s3o 40

Corrección on lilros/seg.

50

Frc. 6.15. Diagramas de corrección para determinar el curso sumergido a través de los aforadores Parshall.

128

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

agua en la acequia sea de 0,75 m y el borde libre sea de 15 cm, pudiendo elevar un poco las páredes de la acequia a una distancia suficiente aguas arriba del aforádor y, aáemás, que el nivel del agua pueda elevarse 15 cm sin peligro de desbordamiento. La máxima pérdida de altura admisible es, por tanto, de 15 cm. Laiabla 6.9 indica que los aforadores con una anchura de garganta de 30,6 ó 9 cm pueden medir el caudal total. Para un caudal de 425 litros por segundo, la altura I/ iería de 72,5 cm para el aforador de 30 cm, 45,7 cm para el de 61 cm y 35,3 cm para el de 91 cm. Para que pueda hablarse de curso libre, la inmersión no debe exceder del

% y, por ianto, la perdida de altura no debe ser menor del 40 % de H,' La deireiión exigida para el aforador de 30 cm debe ser 0,4 x72,5 :29 cm. Para aforador de 91 cm es, pof tanto, el más pequeño para el cual el máximo 60

descenso de nivel es menor de 15 cm.

La profundidad

necesaria aguas arriba del aforador de 90 cm es de 0,75 +

A,L4 :0,89 m, y la altura Ho para 425 litros por segundo de 35 cm. La cresta 0,54 m por encima del fondo'del canal. Si elegimos 0,35 debe colocarse a 0,89

:

el aforador de 60 cm- la profundidad aguas arriba será 0,75+0'183:0'933 m' y como la altura Hn, en este caso, es de 45,7 cm, la altura de la cresta tendrá :A,476 m sobre el fondo. Si la pérdida de altura fuera que ser de 0,933 -0,457 permitir el uso del aforador de 30 cm, la profundidad aguas arriba para iuficiente sería de 1,0+ my Ia cresta debería situarse en este caso a 1,04-0,725:0'315 m sobre el fondo. Para poder utilizar el aforador de 60 cm hay que elevar las paredes de la acequia más de 1o previsto o permitir una inmersión máxima de aproximadamenté el 67 %, en cuyo caso la cresta debería colocafse a 0,45 m sobre el fondo. Cuanto más ancha sea la garganta más alta deberá colocarse la cresta para asegurar la salida libre del cauce. Loí aforadores pueden construirse de madera, de hormigón, de ladrillo o, los más pequeños, de cñapa metálica gruesa. Las dimensiones de los aforadores desde 7,5 cm á 3 m de anchura de garganta vienen dadas en las tablas 6.ll y 6.t2.

r¡nr'r 6'1r' Cota

(Íie. 6.Ia A) A &

A

B &

c

"ffi:;'iB

xlxfÍ,t3á:.1'":';^1ff§+DoREs

PARSHALL

Dimensiones en cm para anchura de garganta (W) de

cm

2,5 cm

5cm

7,5 cm

36

42 28

47

24

31

4l

36

+t

46 30

61

t8

39 39

27

B

15

62

40

23 cm 87 60 86 57 38

D E

9 17

14 21

26

23

25

38

F

8

11

15

20

25

J J 6

61 12

8 12

3

5 8

5 8

G

K N

X

2 0,3 0,8

Y

1

2 1,7 1,,6

')<

4

45 30 8

57 61

30 45

,

AFORO DEL AGUA DE RIEGO

129

T,C¡L,{ 6.12. D¡T,TENSIONTS NORMALIZADAS DE AFORADORES PARSHALL op 30 cm a 3 m oe ANCHURA DE GARGANTA Dimensiones, en m

Anchura de la gdrgdnta

enm

(W), ' 3,s

0,30 0,60 0,90

1,37 1,52 1,67

0,91

1,20 1,50 1,80

1,8 3

1,22 1,32 1,42 1,52

2,10 2,40 3,00

1,98

2,13 2,48

2,44 2.74

Las letras se refleren a ia figura

Ce estos aforadores.

1,0r 1,11

1.,62

1,82 6.14

1,34 1,49 1,64 1,79 1,94

2,09 2,24 2,39 2,69

+B

C

D

0,89 0,96

0,61

0,84

0,9r

I af

1,09 1,19 1,29 1,39 1,79 1,59 1,79

1,27 1,52 1,83 2,13

1,57 1,93

2,M 2,74 3,85

23A 2,67 3,03

3,40 4,12

B, en la que se pueden apreciar otras dimensiones

Para asegurar la precisión de las mediciones, deben construkse estos aforadores

:on las dimensiones exactas, y especialmente las paredes convergentes y la.gar¡anta. El curso de la sección convergente aguás arriba y muy especial la cresta, jeben estar nivelados. En ambos extremos se dispondrán unos muros en talud, ., 1os de aguas arriba a 45' de inclinación con respecto al plano de simetría. Fr donde el aforador quede a más de 15 cm sobre el fondo del canal se dispondrá -:a pequeña rampa que suavice el empalme. La sección divergente puede no ser tenida en cuenta sin que ello afecte al :audal puesto que su función consiste en reducir la perdida de aitura a través jei aforador y hacer que la erosión aguas abajo sea mínima.

6.5 AFORADORES TRAPEZOIDALES En la figura 6.16 se representan aforadores trapezoidaies que son en cierto semejantes a los rectangulares de Parshall, anteriormenté estudiados. Las ::iaciones altura-caudal pueden establecerse por medio de la figura 6.17. Las ca-":terísticas de estos aforadores, de acuerdo ccn los estudios de Robinson y '-:amberlain (1958) son las siguientes: 1) parece ser que las condiciones dL

::rdo

:rrü-§o afectan en grado mínimo la relación altura-gasto 2) el material depositado :- e1 acceso no modifica la relación anteriorde un modo considerabie; 3) se puede -::dir toda una serie de cursos de agua por medio de esta estructura, con peqieñas -

,:iaciones de la altura; 4) los aforadores actúan ep mayores condiciones de .--:nersión que aquellos rectangulares, sin que sea necesario utilizar correcciones :¡:a determinar el caudal exacto; 5) la forma trapezoidal se adapta rnejor a la :::na normal de los canales que la rectangular; 6) los detalles de consirucción -,-:s como la transición son más simples ; 7) por el contrario, la relación entre .. :ltura y el caudal no puede ser expresada en forma de ecuación tan simple

PRINCIPIOS

130

Y

DEL

APLICACIONES

RIEGO

f.-

F

-1

--a

'*-b"

Go rgo nio

8-

1-l-v

e>7-c-¡-o*,

t*-*-

f.-

tv

-\

Visfo de {rente

Perfil

Atorudbr num.

I)escrtDClon

Grande, 6O' Pequeño, 60" 5,1 cm, 60' 5,1 cm, 45"

1

2 3

4 5 6 7

nLlm,

1 2 3 4 5 6 1

b,

§1

0 0

5,1

L2,4 12,4

5,1

5,1 cm, 30'

t2,4

10,2

20,3 25,4

5,1 10,2 5,1

cm, 60"

5,1 cm, 30"

Alorador

b,


1'7,8

12,7 20,3 20,3 20,3 72,9

25,4

17,8 10,5 27,6 21,6 27,6

77,6 10,3

21,4 27,3

,l

1

25,4

23,9

7

25,4

,1

17,8 12,'I 21,5 21,,5 21,6 25,4 25,4

'.7,6

20,0

5,1

12,1

7,6

35,6 18,4 93,1 50,8 90,1

'1,6

7,6 7,6 7,6

l)escrlDCton

Grande,60' Pequeño, 60"

5,1 cm, 6O' 5,1 cm, 45' 5,1 cm, 30' 10,2 cm, 60' 5,1 cm, 30'

17,1 10,2 34,3 26,9 25,4 35,2 24,5

78,4 51,4 92,2 91,l 92,1 105,7 109,2

3,8 2,s 3,8 3,8 3,8 3,8 3,8

10,2 6,0 1s,2 26,9 44,0 20,3 47,5

8,9 6,4 i0,8 10,8 10,8 12,7 12,7

?5,4 17,2

42,9 66,2 100,4 61,0 110,4

60 " 60' 60' 45' 30' 60' 30'

8,2s "

11,20"

9,22' 9,91"

9,8" 11,20' 21,80"

Notl:

entre el

Dimensiones en cantímetros, exc€pto las magnitudes angulares. Para estudiar la relación caudal C y la altura hay que considera¡ la figura 6.1'7 cada cada uno Ce los 7 aforadores.

Flc. 6.16. Detalle de los aforadores

trapezoidales. (Segtln Robinson

y

Chamberlain.)

como en el caso de aforador rectangular, y 8) teniendo en cuenta que una variación ]equeña de la altura origina una modificación relativamente mayor del cau¡lal,

a sensibilidad del aforador a los cambios de caudal es menor que para

rectangulares.

los

AFORA DEL AGUA DE RIEGO

131

l ,"rj

A fo odo

lt

t00 90 80

40

€o

[f'".'

Alorodor n."

tdo

30

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E

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60 50

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20

Íorodor

o

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n." 4

I

I

f

A{orodor n.' 3

o

O l0 9

I

)Af o,od 7n."1-

7

7

b

/

4 3

Poro los drnrensiones de /os siele oforodores, véose /o Íiguro 6.16

/

Ío rodor n." 2 I

/ 1 5 6 789t0

profundidod en cm

Fro. 6.17. Curvas correspondientes

a

20

?5 4 5 6 7ggto profundidod

Zo

zs

en

aforadores de tipo trapezoidal de cauce abierto.

6.6 MOLINETES n

instrumento muy empleado por los ingenieros para rnedir el curso del e1 molinete. Se utilizan dos tipos principales uno de cuyos modelos, el de .erticai, verse en la figura 6.18. F,n 1á figura 6.19, simuestra otro tipo :': :iolinete, puede :: sumergido y en posición de funcionamiánto con hélice y eje horizontal. -'. rolinetes de eje vertical son utilizados por el u. s. Bureau of Reclamation L

:-;-ra es

:l L.

\:

S. Geological Survey.

Los molinetes con hélice suelen ser los más empleados en los países europeos. ¡bstante, cada uno presenta sus ventajas e inconvenientes. Ei de eje veitical

132

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

es más sensible a las perturbaciones tales como la proximidad a la orilla y el no ser mantenido de una manera estacionaria, de la misma forma este tipo de molinete ofrece una mayor resistencia al flujo del agua y por esta razón es más arrastrado por la corriente que el tipo helicoidal. Una ventaja especial del molinete de eje vertical, que es por 1o que su apiicación está tan extendida en Estados Unidos, consiste en que es un aparato menos delicado que el molinete helicoidal. por lo que puede ser utilizado por operadores menos especializados. El molinete de hélice se utiliza para mayores velocidades que el eje vertical (de 6 a 9 metros por segundo contra 3 a 4,5 metros por segundo del molinete de eje vertical). El molinete de hélice puede ser construido en tamaños más pequeños, 6.5 cm, mientras que la dimensión mínima del eje vertical es de 13 cm. El pequeño tamaño representa €n muchas ocasiones una ventaja, cuando los aforos se realizan cerca de las paredes de las tuberías y los bordes de los canales, donde se produce un cambio rápido de velocidad. Otra ventaja del molinete de hélice radica en que las posibilidades de ser atascado por las Frc. 6.18. Molinete mo hier-las que flotan y los cuerpos en sus' go de suspensión con i'il'ii.i'rjffti; "-base circula' ¿. upoyo.-ie. i"iü óó.r

"

Tl

:lrffi:Hf?Í¿ll

B,:H,".X T,:,iirft de las condiciones en las cuales ha de ser empleado. Para las observaciones de campo, el molinete de eje vertical es el más a
Frc. 6.19. Molinete de hélice. (Cortesía de A. att.)

AFORO DEL AGUA DE RIEGO

133

. 1 aforador puede calibrarse sumergiéndolo en una corriente de aguas tranquilas, de velocidad conocida, y anotando el número de revoluciores po-r segundo del rodete giratorio. Cuando el molinete se mantiene fijo y sumergido .r"ugou corriente a una profundidad adecuacla, es posible determinár la vetócidad mj¿ia del agua observando_las-revolucinnes poi minuto. se ha encontrado .que para cursos de profundidad inferior a 0,45 m, el fllete de agua que lleva la velocidad media se halla situado en el centro de ra acequia y a u,ia prófundidad de 0,15 m.1 Para cauces de profundidad .mayor de 0,45- m Ía velocidad media del agua es la media de las velocidades de lós filetes que se encuentran a 6 y 24 cm a"e pr,:fundidad. En la medición del agua corriente es fundamental colocar los aparatos de medida en el punto o puntos de la velocidad media. Otro método de determinar Ia velocidad media consiste en un proceso de inte-erac.ión-para_el cual el molinete se sube y baja lentamente, a veloóidad constante, desde el fondo a la superficie de Ia corriente. Prácticamente, en todos los canales anchos y en los ríos, se afora su caudal mediante molinetes que indican la velocidad del curso, calculando su sección transversal y multipHcando ambas cantidades.

La sección transversal debe dividirse a efecto del cálculo de superficie en reinte o más,partes, excepto para los cauces más pequeños, de forma que menos '9:1. 1o /" del gasto, y a ser posible del 5 /" córrósponda a cada una de las divisiones. Se calcula la velocidad en cada una de elias y se multiplicu .t área correspondiente para calcurar el caudal. El caudal tótal de un caucefo. es la :uma de los caudales parciales. . Midiendo el gasto de un canal o de un río a diferentes profundidades, se trbtienen unos datos con que se determina Ia relación que existe entre la profundidad del,agua y e1,Ios caudal del curso. Las variacion., d. profundidad se ,-'bservan generalmente por referencia a un trazo en el talud o óualquier señal ie.altura permanente; las distancias verticales por encima de esta señaf se [aman alturas de escala». Después de medir los gastos a diferentes alturas de escala, -' con los datos obtenidos, se traza una curvá tipo análoga a la de h nlura o.áó. Dicha flgura muestra las descargas del canal désde cero'mr/ság, con 0,12 m de ¡l¡ura de escala, hasta 2,80 m'iseg, con una altura de.rrálu"á,0,70 m. paia --ualquier altura de escala int_ermedia puede-determinarse el gasto por interpola:i:r.mt,/seg, I. así para una altura de escala-de 0,30 m, por ejempio, el gasto seü áe -t.t . Las principal.es ventajas de los morinetes radican en que no es necesario '':struir el cauce y en que son muy apropiados para el aforó de cursos grandes. Los supervisores de aguas, en los qué recae^la responsabilidad de distribuir -:-. aguas públicas a los usuarios, se fíÁn en gran parté en curvas tipo para los ':.-ros. La altura de escala puede leerla cuaiquier persona nó t¿.ri"u,'ñ;";i :::nejo del molinete y la confección de las tábhs y .rrru, son i::i&s eue sólo pueden realizar los técnicos en cuestiones característióas hidráulicas o los ::.:3IlleIOS,

' Algunos investigadores en materias de regadío han hallado que las velocidades toma:=. .-18 c-m de profundid,jl, en co¡rientes pocó profundu., .on-gJn"iuiÁente del q al A.A -.-. eievadas que la verdadera velocidad média.

PRTNCIPIOS

134

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

E

o d F U

= 2 J= J g

ó ú,

3

5

o'u

u^rro ,,i u*

a^*^lt.* ,

5. -

61 por

ses.

FIo. 6.20. Curva de gasto típica de un canal de riego.

¿'5 "o

6.7 LAS MEDICIONES MECÁNICAS Y APARATOS REGISTRADORES Se han diseñado numerosos aparatos mecánicos de aforo del agua, muchos

de los cuales miden el tipo corriente y automáticamente registran la cantidad de agua pasáda durante un período dado de tiempo. Las compañías de aguas, que calculan el agua que se les adeuda en el nírmero de ce.ntímetros-hectárea entre-

gados a los regantes particulares, encuentran muy prácticos y convenientes estos contadores-registradores. Es probable que a medida que el agua tenga un precio más elevado y más compañías de riego, con la finalidad de que economicen sus usuarios, lleguen a la conclusión de calcular los precios del agua en función del volumen de agua suministrada, el uso de aparatos registradores automáticos se extiende todavía más. Los medidores, aunque dan resultados satisfactorios en determinadas condiciones, presentan numerosas diflcultades prácticas. Por consiguiente, antes de

adquirir un contador cualquiera es preciso conocer sus limitaciones para las necesidades particulares. Los medidores mecáoicos más corrientes actúan por efecto del paso del agua y pueden clasiflcarse en los tipos siguientes: de desplazamiento, de velocidad y de paso de agua a través. Los del tipo de desplazamiento dan medidas volumétricas. El agua que pasa por ellos desplaza un disco que, al girar, acciona el mecanismo registrador. La operación es segura

y la medida bastante

exacta. Estos contadores exigen,

en

general, una pérdida de presión mayor que los contadores de velocidad y además son más costosos. Su empleo en la medida de aguas de riego queda limitado a las

AFORO DEL AGUA DE RIEGO corrducciones entubadas a presión y en las localidades en las que bastante cara y para caudales inferiores a 380 litros por minuto.

135

el agua sea

L,os medidores de velocidad o molinetes actúan por la energía cinética del agua en movimiento. Generalmente, tienen un rodete de álabes que hace girar el agua y operan de un modo análogo a los contadores de desplázamiento. El rodete gira a una velocidad proporcional a la del agua, y por debajo de una cierta velocidad del curso permanece inmóvil. Estos contadores son más económicos y se pueden adaptar a cauces mayores que los de desplazamiento. Los contadores de paso a través actúan de una forma completamente distinta a como lo hacen los otros dos tipos descritos. Solamente una pequeña parte del caudal pasa a través del elemento registrador que, por otra parté, va óalibrado para rnedir el volumen que le atraviesa. Se emplean combinados con algunos orros dispositivos, tales como vertederos u orificios y tienen, en parte, Ias mismas características que los contadores de velocidad, ya que el tanto por ciento de agua que pasa a través no es constante, pero varía ligeramente con la velocidad del agua. Los medidores mecánicos tienen la ventaja de eliminar los tanteos en la determinacién del volumen, y esta ventaja justifica el desembolso que supone su adquisición. Los contadores que estén expuestos a atascarse, nuncá se dében colocar en tuberías que reciban directamente el agua de acequias abiertas sin que antes sean filtradás de un modo adecuado para separar las'impurezas.

6.8 VENTURÍMETROS Y DISPOSITIVOS SIMILARES Los venturímetros son tubos convergente-divergentes y si bien se han usado

ampliamente para la medida de caudales en el interior de tuberías de diámetros variables desde pocos centímetros a varios decímetros, no ha ocurrido lo mismo con las aguas de regadío, en las que su empleo se ha visto muy restringido. Los tubos de Venturi normalizados han sido considerados como instrumJntos demasiado caros para fines de riego. Los tubos de Yenturi de secciones convenienternente modiflcadas han sido empleados para aforar el agua de riego de canales abiertos, sobre todo en el caso en que se dé una pendiente insuficiente que impida el aforo preciso, rnediante un aforador Parshall o un vertedero. Las perdidas de energía a través de la sección de aforo pueden ser reducidas a1 mínimo utilizando una sección móvil y divergente, situada en la parte superior del canal a fin de recobrar la mayor parte de la e¡ergía cinética d"el curso para 1o que se aumenta el área transversal, con lo que se reduce la velocidad. Cuándo se consigue .lo anterior sin originar una turbulencia excesiva, la mayor parte de

la energía cinética se transforma en potencial. Los l.aterales y el fondo del canal son planos mientras que la parte superior es una placa con la forma típica de un venturi. Esta placa superiof que da lugar a una conducción forzada, puede ser movida verticalmente hásta adáptarse t la corriente y, por tanto, proporcionar una pérdida de altura variable -}i también una precisión variable del caudal, de manera que cuanto mayor sea la perdida de altr-rra mayor es la precisión. cuando la medida es de gran precisión es preciso

136

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

reducir la sección de garganta, con 1o que se aumenta la velocidad c1e

y la

pérdida

altura. Estos tubos Venturi modificados se calibran individualmente

y para cada uno gráficos de caudal. Se vienen utilizando durante varios años y su resultado es satisfactorio. Entre sus ventajas se encuentra el que la pérdida tlé altura es menor que con la mayoría de los aparatos. Por el contrario, présenta los inconvenientes de que faltan tamaños y tipos «standard», así como [ue existe poca información acérca de los coeficientes de corrección a emplear y en último-lugar que, a menos que Sean fabricados e.n serie, su costo es alto. Las toberai de caudal y los orificios en pared delgada situados en el interior de un tubo o en el extremo del mismq se han ernpleado poco para medir las aguas de riego, Estos rnétodos han sido utilizados tanto para las pruebas de bombas como para aforar pozos.

de ellos se calculan tablas

y

6.9 MEDIDOR DE CORRIENTE DE COLLIN Este instrumento, que se utiliza para medir el agua que discurre por tuberías especialmente la que procede de equipos de bombeo, consta de dos partes Lsenóial"s : de un tubo de choques (una modificación del tubo de Pitot) y de un manómetro de agua-aire. El tubo de choques (un tubo de latón recto, de pequeño diámetro. colocaáo en el interior de la tubería) va dividido en dos compartimentos por un tabique central, cada uno de los cuales tiene un pequeño orificio, uno de bhoqu. en lá cara de aguas arriba y otro de salida en su cara de aguas abajo. La áltura diferencial es el dobl. de ia altura de la velocidad. Los extremos del tubo se conectan con un manórnetro cuya escala venga graduada en forma tal que indique directamente la velocidad en la tubería en metros por segundo. Se suministrán diagramas para la conversión, en Ia unidad de medida que se desee, de las mediciofes hechás para diversos diámetros de tuberías. La velocidad del agua- a través de tuberías se determina, a veces, midiendo el tiempo que un colorante, añadiCo al agua en un punto, tarda en recorrer una distancia dada.

y

6.10 LA DISTR.IBUCIÓN DEL AGUA DB RIEGO Las compañías
la exactitud del repalto que en el aforo del caudal total, el

ocasiones puede ser absolutamente imposible de medir.

cua1, en ciertas

AFORO DEL AGUA

DE

RIEGO

137

Para la distribución correcta del agua deben observarse algunos principios. agua debe llegar al distribuidor en régimen laminar, o sea, que no deben existir corrientes transversales, y para asegurar esta condición, el distribuidor debe emplazarse en el extremo inferior de un canal largo y recto. El fondo del canal, en su parte inmediatamente superior al distribuidor, debe estar transversalmente nivelado. Si el agua viene prudencialmente exenta de limo es conveniente que llegue al distribuidor lentamente. Para corrientes que arrastran gran cantidad de limo y grava hay que suprimir las obstrucciones en forma de azud en el canal y procurar que se mantenga constante la veloci ad a la que entre el agua a través de la estructura. Es muy importante que los sistemas de distribución tengan un canal de llegada largo y recto. Toda grava o impureza que se permita pasar al canal de llegada producirá corrientes transversales que impedirán una distri bución justa. El agua que rebosa sobre un vertedero puede dividirse fácilmente colocando unos tabiques de borde superior afilado por debajo del mismo y que partan la lámina de agua que cae rebosando por encima de la cresta. Las crestas de estos tabiques repartidores deben ponerse a una distancia sufi.ciente por debajo de la cresta del vertedero para permitir el paso libre del aire por debajo de la lámina vertiente, entre ésta y las crestas de los tabiques divisores. El gasto de un vertedero no es exactamente proporcional a la longitud de la cresta, pero el error cometido al considerar la proporcionalidad es pequeño para alturas bajas. El vertedero más adecuado para ser utilizado como distribuidor es el trapezoidal. El paso del agua sobre él es prácticamente proporcional a la longitu de su cresta. Si se quiere dividir el cauce en dos partes, una que abarque los cinco sextos y 1a otra una sexta parte del caudal, el tabique divisor debérá colocarse a un sexto de la distancia de un extremo de la cresta del vertedero. La figura 6.21 muestra un vertedero trapezoidal con dos tabiques divisores para partir el cauce en tres partes. Si se quiere dividir una corriente en.dos partes iguales, los vertederos rectangulares con contracción final o sin el1a, dan resultados plenamente satisfactorios. En los lugares donde la distribución se hace a las diversas partes de la finca a través de instalaciones subterráneas. es fundamental disponer de cajas repartidoras especiales que realicen la división del agua en forma proporcional-. La figwa 6.22 nos muestra una caja de distribución proporcional de hormigón conectada a una tubería, y la figura 6.23 otra, también de hormigón con guarda aguas.

El

6.11 MEDICIONES EMPLEANDO FLOTADORES cronometrando la velocidad de un objeto que flota se pueden rcalizar aforos rápidos y baratos. No obstante, la velocidad así calculada ha de ser reducida puesto que es mayor que la velocidad media de la corriente. El factor de corrección está influido por el rozamiento, la forma del canal y la profundidad de Ia

corriente.

La velocidad superficiai ha de ser multiplicada por 0,85 para calcular la velocidad media. Los límites del factor de corrección son, el inferior 0,8 y el su-

PRINCIPIOS

Y

APLTCACIONES

DEL

RIEGO

c. \-

; ";;

effi-

r§{í,,;§ií

, ií.iXt,

Frc. 6.21. Divisor regulable. (Utah. Agr. Exp. Sta. Circ.

Frc. 6.22. Caja de reparto proporcional. (U.

S.

D.

6.)

A. Farmer§ Bul.

348.)

AFORO DEL AGT]A DE RIEGO

139

mXlOcmy t,J Ponlol los

3,66q

-1

,br

)4 )-----

,jrO" I

__-,

)\. r --l-4.

|i'\Y:t,'' tonol

b)

Éondo\d'l

-"'/r§

2

Frc. 6.23. Caja distribuidora de hormigón. (U..t.D. A. Farmers But.

1243.)

perior 0,95. Aumenta con la profundidad del cauce y disminuye del canal es más rugoso. El irror de los aforos con flotadores cuando el lecho es de un l0 /o, por lo menos.

6,12 FLUJO DE UNA TUBERfA VERTICAL Cuando el .lgua sale de una tubería vertical, la altura a la cual asciende libremente sobre ella es proporcional al caudar. Láwrence t B;;r*;;h (ibGi';;; realizado aforos orecisoiy han comprobado que cuando

la altura del chorro es inferior a 0,37 D, siendo ó ¿i¿*itr'álrt"rioio. ru trúrrir, .i"nr:" es semejante al qy! se produce sobre.un "fvertedero y ,. ,*pr"ru mediante la u¡E ¡s siguiente ecuación empírica, cuando la lámina inferior surge de i" iü¡"ii"I1¡'v Q

:

310,64 D2's H3.5

(6.1s)

cuando la altura del chorro sea superior a r,4 D el flujo es comparabre al y puede ser expresado por Ia ecuación empirica. - ---r- -*

chorro

Q : 3,06

DL'es Ho,5s

(6.16)

En ambas ecuaciones,_ o es el caudar en m./seg, D el diámetro interior y É1 es Ia altura media de erevaciln del centrá ¿.i-"t oiro]-.rtu"¿á Á"ái¿"s 11 y D en m.

140

PRINCIPrcS

y

APLICACIONES

DEL RIEG9

lrara alturas comprendidas entre 0.37 D y 1,4 D, el caudal es algo inferior al dado por cualquiera de las ecuaciones. Utilizando ambas ecuaciones la precisión es de alrededor del 10

,".á

y

aumenta cuando 11 se hace mayor.

6.13 FLUJO DE {.-]NA CAÑERÍA IIORIZONTAL La trayectoria del chorro de agua de una cañería horizontal puede ser empleada para estrenar el caudal, constituyendo un método rápido, barato y muy adecuado. Se miden las coordenadas X e Y. La X se mide paralelamente a la tubería y 1a Y verticalmente. La fórmula que da la medida del caudal se obtiene de las tres ecuaciones siguientes:

Y:*gt'

X:Vt

o:v c tfillt' 2 ,Jv 3.2g

en la que

Q:AV CAX V 3,28 \/T

(

5.17)

:

0: C: g: A: X: Y:

Caudal en m'iseg. Coeficiente de gasto. Aceleración de la gravedad, 9,8 m/seg'. Area de la sección del agua en el extremo de la tubería en metros cuadrados. Abscisa del punto de la superficie, medido paralelamente a la tubería en metros. Ordenada medida en metros.

Hay que tener en cuenta que las coordenadas se miden desde la superficie del agua que surge de la cañería. El coeficiente depende en gran parte de la profundidad de la corriente en la tubería parcialmente llena, los valores C, expresados en la tabla 6.13, varían en función de las variables d y D, que son respectivamente la profundidad del agua en la tubería y el diámetro interior de la misma. Esta tabla indica que el coeficiente de gasto da un valor de 2,40 pata dlD :0,8 y XID: 1,0. En consecuencia, este coeficiente reviste una gran importancia si deseamos aforar con precisión. El error que puede cometerse empleando método de coordenadas suele ser inferior al 5 %. En el caso de que el chorro sea turbulento y la superficie libre esté deflnida defectuosamente, el error puede alcanzar al 10%, incluso cuando se emplea el coeficiente. El valor XID no debe ser inferior a 3, aunque se den en la práctica valores superiores.

AFORO DEL AGUA DE RIEGO

141

E

2,o3 o o ,9 .o

2,?8

o-

o -o

2,54

\o

:t l5 s a

,+

o o -o

o

2.79

o o.

a

-E o

3,05

-o F

¡-o

3,30 3,55

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o

t0 E o

3,8

r

c

O

o 3

.o \f o

o

.9

.E

o t

E

4

E

4,05 o E \o

432

o

+,57

o

o

+,82

8 o

4

l0

2

Í:tc. 6.24. Comparación del gasto y la altura para tubos de forma de sifón de

6.14 CAUDAL DE

plástico.

SIFONES

Cuando el agua se desvía de una acequia por medio de un tubo en forma de sifón, la altura y el diámetro pueden ser utilizados para estimar el gasto, con un error del 5 /o, como muestra la figura 6.24. En realidad, la ecuación de gasto de un orificio se aplica a este tipo de caudales, teniendo en cuenta que el coeficiente de gasto depende de la longitud del sifón y de las condiciones de entrada y salida de agua. La altura o presión efectiva que produce el movimiento es igual

PRINCIPIOS Y APL|CACIONES DEL RIEOO

t42

Tenr.l 6.13. CorrrcrrNres

APRoXIMADoS DE GASTo QUE sE urII-IzAN EN lirE CAUDAL QIJE FLUYE POR TINA TUgENÍ.t

r.¿ÉTooo COORDINADO PARA MEDIR

HoRIzoNrAL. Fónuur¡' (6.17)

A. Tubería parcialmente llena a la salida xlD dlD 1,00

I,50

2,00

0,2 0,3

t,a2

1,01

1,11

0,4

|,17 t,22

1,06 1,10 1,t s 1,17

1,00 1,03 1,06 1,07 1,09 1,10

1,18

1,1

0,5 0,6 0,7 0,8

1,13

1,26 1,30 1,33

2.50

3.00

4,00

1,02

1,00

1,05

1,01 1,02 1,03 1,03

1,06 1.07

1,04 1,04

1,03

i,04

1

7'ubería completamente Llena

B.

1,01 1,01

r,02 1,02

t,02

a la

5,00

8,00

1,00

I,01 ,01 1,01 1,01

1,00 I ,00 1,00 1,00

1

salida

xlD YID

0,5 1,0

1,00

I ,50

1,44

1,28

1.3'l

1,24

2,0

1,1

3,O

1

2,40

2.50

3,00

4,00

5

,00

I,00

l,l8 1,17 .09 ,A4 1,01 0,97

1,13 1,12 1,08 ,04 1,01 0,99

1,10 1,09 | ,07 1,04 1,02 1,00

1,06 1,06 1,05 1,04 1,03 1.01

1,03 1,03 I ,03 I "03 t,02 ,01

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

1

1

4,0 5,0

1

1

a la diferencia entre el nivel del agua en la acequia y efl el surco para orif,cios sumergidos. Cuando no están sumergidos la altura es 1a altura del agua en la acequia sobre el centro del extremo del sifón'

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1940.

CAPITULO

7

RELACIONES FUNDAMENTALES ENTRE EL AGUA Y EL SUELO conocimiento de las relaciones entre el agua y el suelo es de gran utilidad para todos los que tienen ocasión de mejorar las prácticas de- riego incluyendo qut deseen utilizar el agua disponible de la- mejo.r forma posible' i los regant.t "capítuloi 7,8 y 9 están dedicádos al estudio de las relaciones entre el Los suelo y el agua, hacienáo especial mención a su influencia sobre las prácticas de riego y dreráje. Entre las reiaciones del suelo y el agua que -tienen una especial imf,oríancia á tut zonas de regadío, se incluyen las capacidades de los suelos bien drenados, que retienen el agua para su posterior utilización por las plantas, y el flujo o *ori-i"nto del aguá en los suelos. Las condiciones de alcalinidad y salinidad junto con la translocáción y concentración de las sales solubles debidas al movimiento y evaporación del agua del suelo, se encuentra igualmente entre las relaciones más importantes del agua con e1 suelo. Las proporciones én que se encuéntra la humedad en el terreno influyen deci' sivamenie en el desarro[ó de las plantas. Cuando el volumen de agua contenido en el terreno es excesivo, el crecimiento vegetal se ve dificultado o detenido, por lo que el drenaje se presenta como imprescindible. Por el contrario, en las regiones áridas las deflóienciás de humedad provocan su esterilidad. El riego constituye las deficiencias de humedad del terreno. Las prácun medio artificial de paliar ^en el conocimiento del suelo y la humedad existente, imticas de riego, basadas piden o poi 1o menos retardan el encharcado de los terrenos. Las personas .que ástudian ii.go, r. interesan sobre todo en las leyes físicas fundamentales que rigen la distribuclón, almacenamiento, caudal y utilización del agua en los suelos no

El

saturados.

La textura y estructura de los suelos no saturados influye sobre las fuerzas intermolecul^t"i y las tensiones. que dan lugar a los fenómenos capilares e¡ fichos suelos, lo qüe constituye un tapítulo de especial interés en el estudio de las relaciones agua-iuelo. El cóntacto íntimo de las partículas del suelo con las que se retiene u-na película fina de aguá da como resultado fuerzas de atracción de gran magnitud.

7.I. LA

TEXTURA DEL SUELO

Las dimensiones de las partículas que constituyen un suelo determinan su textura. Las mencionadas partlculas pueden ser desde arena fina a arcilla. Las que tienen un diámetro supérior a I mm se denominan gravas, de 0,05 a 1,00 mm

RELACIONES ENTRE

EL AGUA Y EL SI]ELO

145

arenas, entre 0,002 y 0,05 mm limos, y menores de 0,@2 mm arcillas. La mayoría de los suelos contienen una mezcla diarena, limo y á..rua. §i pi.co,oinu la los suelos se denominan arenosos. si es arcilla .i Jr.Á"r,to preiJominarte, arena,

el

suelo es arcilloso. Los limos están cornprendidos entre 1as arcilias-y las arenas. Los suelos francos tienen textura mediá con cantidades ár¿iogur áJ partículas de ar-

cilla. limo y arena. I 'os granos de aren¿ raspan en contacto con ros dedos y pueden . ser distinguidos a .simple vista. El limo, cuya visibilidad es oiricii, tie"ne'una apariencia y tacto rarinoso. arciilosas, muchas de las .rulir-ro, coroides inor!a¡ partículas ganrco_s' no se dlstinguen a simple vista y una gran parte de ellas son demasiado pequeñas para ser vistas a través del mióroscop-io. Bsta es ta p-t. o.t sueto quá lo hace hincharse v lo vuelve pastoso cuando i,rt¿ r,,iÁüo^! fiieuraaizo cuando está seco. En las localidades en las. que el proceso fundamental de formación del suelo es debido a la desinte,gración inecánica, se encuentran partículas relativamente gruesas. El tamaño de las partículas se designa por la páriur" i".tura. Los suelos arenosos son los que tienen una textura gru"sa, los frincos una textura media y los arcillosos una textura fina. I ¿ textura í.t ,u.io tiene uná-i*iüncia muy grande en el movimiento del der suero, ra ci."utu.ioo- ¿;f;il'; h velocidad de .agua transformaciones químicá.s, que-son de granimportancia :ultivador no puede modificár la textuá oet suero-por ;;r; í^ vida vegetal. El ,'irg,io-,netodo práctico. de l1s partículas der suelo tiene una gran influencia en ras f] lly"ry *ü r(ruo er mundo, pero para el agricurtor, de regadío es particurarm.rt"cosechas iorpoi_ iaate' ya que le condiciona en gral parte ra prof"undidad e;-;;" que puede ar_ nacenar en un espesor dado de suelo.

7.2. LA ESTRUCTURA DEL

SUELO

Los suelos, en los qu-e ras partículas son relativamente del mismo tamaño, :ienen comparativamenté huecos^grandes entre .lrur, Áiuniiá, qu. en aquenos en ios que. existe-

gran

p"iti*fii

una variedad de tamaño entre lás éstas están más acopladas, y de esta forma el volumen de espacios int.isti"iuie.-1, *.nor. En los suelos regados de textura más fina,,si se cul:tivan u¿r.u"áu*"rte, cada partfcula a;túa como un _grano pequeño de forma- que cada uno de, iuo, roroiaáo

fó. nuchas partículas de menor tamaño, rnientras que en los suelos"rt¿ de textura más sruesa. cada partícula tiene una gran individualida¿ propia. La existencia de granos es garantía de una estructura ao"cráaá'á.i suero. El .*""ró iqleños Je negos, arados y también el laboreo de suelos de textura fina, nu¡- húmedos o excesivamente secos, tiende a dividii .rtó, p"lünoscuando están granos. un suelo labrado cuando tiene exces_o-de agua se dice uru estruc_ :ura poco apropiada para el cultivo. La estructura "rtangaoá-iJirn" adeiuada de los suelos de :extura fina es fundamental para permitir una circulación satisáctoria

" -'

del ake.

Según los edafologos'

e que

¿el água

la buena estructura del suelo es la clave de su fe¡tilidad, aunqu€ las cantidades adecuadas de principios químicos nutritivos son

l¡:r¡rsrs

- l0

146

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

fundamentales para la producción de cosechas no aseguran por sí solos el crecimiento satisfactorio de las plantas y los rendimientos rentables. La permeabilidad de los suelos al agua y al aire, como consecuencia de una estructura favorable del suelo, son tan importantes para el crecimiento de las plantas como pueda serlo la cantidad necesaria de principios nutritivos. Las condiciones que contribuyen fundamentalmente a la formación de la estructura del suelo son la sequía, la humedad, las heladas y aumentos de temperatura y las combinaciones de éstas. Las raíces que penetran en el terreno contribuyen a su estructuración, porque toman parte del agua en é1 contenida, lo que provoca su desecado y favorece su ulterior humedecido. La función más importante de la materia orgánica y del humus del terreno consiste en aportar estabilidad a los agregados del suelo, haciendo el papel de un amortiguador contra el impacto de las labores culturales. Algunas de las prácticas que deben seguirse para mantener y mejorar la estructura de los suelos regados son: 1) arado más profundo que las capas compactas, a profundidad variable cada año; 2) permitir la aireación del terreno, mientras resulte posible después de arar, antes del riego previo a la siembra o a la

plantación; 3) reincorporar al terreno la mayor cantidad de materia orgánica posible; 4) seguir una buena rotación de leguminosas, y 5) reducir las operaciones de cultivo y laboreo al mínimo.. Teniendo en cuenta que para apisonar el terreno de carreteras, aeropuertos, autopistas, se emplea maquinaria tal como cilindros revestidos con cubiertas y discos, en agricultura, puesto que se emplea maquinaria que tiene alguno de esos elementos, aunque con propósito diferente, produce ésta efectos idénticos, por lo que su utilización debe reducirse al mlnimo a la hora de preparar el terreno para la siembra y para el control de las malas hierbas.

7.3.

PESO ESPECÍFICO REAL

El peso específico real de1 suelo es una cantidad sin dimensión que se define como el cociente entre el peso de una partícula de suelo y el de un volumen de agua igual al de la partícula. El peso específlco de la mayoría de los minerales que forman el suelo varía de 2,5 a 5,0. En general, los suelos están compuestos de un número reducido de minerales, tales como el cuarzo y el feldespato. El peso específico real de los suelos que tienen un bajo porcentaje de materia orgánica varía muy poco, aproximándose mucho como término medio a 2,65, que es el peso específico del cuarzo. Algunos suelos de regadío, que contienen gran cantidad de materia orgánica, tienen un peso específico entre t,5 y 2,0 según la materia mineral que contengan.

7.4.

PESO ESPECÍFICO APARENTE

El peso específico aparente de un suelo se define como el cociente entre el peso de un volu,men dado de suelo «seco», incluido el espacio de poros, y el peso de un volumen igual de agua. Este cociente se denomina también «peso volumé-

RELACIONES ENTRE

EL AGUA Y EL

SUELO

147

trico» del suelo: Mientras que el peso específico aparente carece de dimensión, puesto que es el cociente de dividir el peso de un vólumen de suelo seco entre ei peso del mismo volumen, pero €sta yei d,e agua, la densidad expresa los gramosmasa- por centímetro cúbico o masa por unidad de volumen. por tanto,-las dimensiones no son las mismas. No obstante, al ser aproximadamente un gramo de agua igual a un volumen de I cm,, a temperaturai normales, ambas c-ifras numéricas son prácticamente idénticas. Pl-peso específico aparente está influido por la estructura, es decir, por la disposición de las partículas del.suelo, por la iextura y la compacidad. Él p.;o;apecífico aparente es una propiedad dél suelo de gran importancia para los cultivadores de tierras de regadío, como será explicaáo .oo más detalie cuando tratemos de,la capacidad de los suelos para reténer el agua de riego. Cuando se hace más compacto un suero de pesJespecífico" f,jo, aumenta su p.eso porque se reduce el espacio entre las partículas dll suelo, y por -aparente' e1lo disminuye el v.olumen del espacio poroso. cuandó se trabaja ,u.tár'-J" regadío, es necesario co¡ocer-el peso específico aparente, para calcular "o, el agua de riego,'puesto que es imposible-mgdlr por medioi directoi el volumen del d;; que existe en forma de humedad del suelo, en un volumen dado del misñro. Para ello es préciso calcular el peso del agua en un peso dado de suelo, observando las perdidas de peso con el secado-, y despuéi transformar el tanto pér ciento-^en peso así obtenido a un tanto por ciento de volumen utifizaoOo eip'eso específlco aparente; de esta-forma se puede determinar ef ,ofumán ¡J ñ; contenido en un volumen dado de suelo. El método más utilizado para determinar el peso específico aparente consiste en la obtención de una muestra de suelo de volumen conocido, lb que se consigui en la práctica introduciendo,un tubo de bordes cortantes en el ierreno, co¡ilo que se obtiene un alma, no compacta, en el interior del instrumento. En algunos casos se excavan, zanjas, o se hacen agujeros y se extrae un bloque del teireno. F.n otros casos se perfora el terreno con una-barrena y la porciSn de suelo así obtenida se somete a secado y se pesa posteriormente.'El vblumen se calcula o bien cubicando el agujero o mediante la colocación de un tubo de plástico o de goma flexible y determinando su volumen por el agua que se necesita iara llenarlo. otro método empleado para medir el peso específico aparente c-onsiste en la aptcación de la técnica de absorción de rayos gamma. Esta absorción es independiente de la composición química de los suelos, en cuanto toca a la energía ::tiliz¿d¿ y depende casi exclusivamente de su densidad. El cobalto 60, que es irn i:c,topo del radio, estable y relativamente barato, constituye una fuente ideal de :adiaciones gamma. Un contador móvil resulta un excelente registrador y además ¡e fabrican en la actualidad detectores estables de pequeño tamaño. Ambos aparatos, junto con la fuente de rayos g-amma, se venden constituyendo un conjunto que sin'e para medir el peso específico aparente. La parte dei aparato qu€ con:iene la_fuente de rayos y el detector se introducen en el hoyo prlparado previarrnte, haciéndolo descender a la profundidad que se preiendi investigar; los golpes por minuto son registrados para calcular el peso éspecífico aparente.

PRINCIPrcS

148

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

7.5. EL

ESPACIO POROSO

esfera de un centímetro de diámetro es de 0,524 cm" Si caja en forma de cubo. que tenga de capacidad u.t 9el; una la esfera se coloca en tímetro cúbico, el espacio dé aire no ocupado seri 0,q76 cm3, o sea un 47,6% del volumen total. Ei mismo espacio de aire quedará entre cualquier ¡úmero de

El volumen de una

esferas

de un diámetro cualquiira si se las coloca en columna vertical' Si

las

Uofur r. ¿irfonen oblicuutn"ni., el tanto por ciento de aire será del 25'9' Estas ááu ¿irporiáones de las bolas muestran que un cambio en la posic.ión- relativa del volu' ár f^ é"rt,.rlas esféricas puede determinar una considerable variación puede.tener que variación de máximo el intervalo pero no muistra poros, de me, partículas fuÁár .n'el sueio. Hay una gran variedad en el tamaño y forma de las y- en la contacto de superf,cie mayor la en J"i suelo, y esta difárencia"influye áirpoii"iOn"ae las partículas pequéñas entre las grandes, 1o que determina el tanto se representa por la lelra n. pái ciento total de espacio pór.crio 'texturaque, por conve¡io, y gravas los arenosos tienen un las griresa' Ln g..t"rut. 1os suelás de tuntá po. ciento de espacio de porol más pequeño. y los-franco-arcillosos y arcillosos tienen un tantoi por ciento superior. No es extraño que la variación del po.oso en los iuelos regadoJ sea del 35 a1 56 %. Para calcular el espa"rpu"io ciá poroio r,, es necesario conoór los pesos específ,cos real y.aparente del suelo' El éociente áel peso específico apureot" dividido por eJ real da 1a proporción espacio poroso' le espacio o.upudo por il suelo, y esto restado de la unidad da el por la ecuación: expresado está por ciento, tanío en poioro, dado ei

ffi.io

n-1oo(,- á-) en

: : ¡" :

donde

,?

24,

(7.1)

espacio poroso en tanto por ciento; PCSo esPecífico aParentel

peso específ,co réal, aproximadamente igual mayoríá de los terrenos cultivados'

a 2,65 para la

ma-

Et término porosidad, equivalente al de espacio poroso, es mxy utilizado en y seá.nti" como la relación entre el volumen de espacio.vacío el i.rpucio ocupado pbr .t aire y el agua) y el volumen total del suelo incluido del agua y aire. en l, que respecta al valor profi espacio poroso tiene un papel importante la capacidad de retención del sobre ¿u.tiro áe los^suelor áiui¿o a qire inauye y enraizamiento de las plantas en el agua del aire, del ;ñ; i r;br; et áovimiento de un terreno productivo en .i ,t't.r."no. Cuando se reduce el espacio poroso -el

,.üri.u láitrito

ema\zamiento encuentran grandes movimiento del aire, del agua y afectado. seriamente ve se vegetativo áin."ftu¿.r y el crecimiento

;;

i"0

t . ;i

RELACIONES ENTRE

EL AGIJA Y EL SUEL)

149

¡*

7.6. INFtrLTRACIÓN una propiedad de los suelos. de gran importancia para 1os regantes, es la ve.locidad a la que el agua percola

o se filtra por ellos.'La velocid--ad de filtración es normalmente mucho mayor al principio de un riego o lluvia que varias horas después y está influida por las propiedádes del sueló y por el gradiente de humedad. La tensión de" humedad, explicada en los capííulós siguiéntes. puede ser -'ero en el primer centímetro de suelo. poco después del humedecimiento, y puede ser muy alta algunos centímetros más abajo, produciendo de esta manera una fuerza descendente (que se suma a Ia graveáadj que atrae el agua hacia la parte de1 suelo no saturada. Estas diferenciás de tensión. algunas ñoras despu¿i ¿et *la humed-ecimiento, pueden ser muy pequeñas, y entonces gravedad se convierte :n 1a fuerza principal causante de la filtraciOn. I-a disminucián de filtración a medida que transcurre el tiempo después del humedecimiento de un suelo, es de gran inportancia para los estudios de las perdidas de agua de lluvia y de riegol El :,au& Qu€ se aplica a los suelos arenosos, de estructura gravosa o gru"ra, p-ercola :;: rápidamente hacia el interior, que la superflcie del igua puede descender va:i.r: centímetros en una hora. En loi suelos alcillosos de táxtuü fina, se acumulará ., lermanecerá en el suelo con muy poca filtración aparente durante muchos días. ::.ire estos extremos se encuentran ios ideales de la velocidad de filtración. una ':':na conveniente de expresar la filtración es el descenso de la superficie del :i-ir.er centímetros por hora. Por ejemplo, si una hectárea de agua d-e tierra ni- ,Ja está cubierta a las nueve de la mañana por una capa de igua de dos cen: ...'rros y a las diez el agua tiene sólo un centímetro de piofundidád, la velocidad -: iltración es de un centímetro por hora, desprecianáo las pérdidas po, .uu-.:::ión.

7.7. FILTRACIÓN DEL TERRENO NO NIVELADO ,

. '' elocidad de filtración en terrenos cuya superflcie no está nivelada depende - --r)nfiguración. En consecuencia, la forma zuperf,cial del terreno condiciona

..-';icad de entrada del agua, por lo que a la hora de hablar de infiltración r-r3 tener en cuenta este particular.

7.8. PERMEABILIDAD ..: de ias propiedades más

importantes del suelo es la velocidad del moviagua a través de los espacios intersticiares, a causa de uná fuerza dada. :=:::abilidad'de un suelo se define como la velocidad de flujo bajo et gra-

-.: i:

.

,r pendiente hidráulica unitaria, en la cual la fuerza es de un Éitogrí*o

S:

suelen utilizar indistiutamente los té¡minos permeabilidad

y

conductividad.

150

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

por kilogramo dg agua. La permeabilidad no está influida por la pendiente hidráuiica, lo :que conótituye una diferencia importante entre esta propiedad y la infiltración. Ta-poco la modifican demasiado los cambios de temperatura del agua, pero €n cambio la afectan grandemente las restantes propiedades.físicas del suelo. bl término permeabilidad támbién se utiliza para designar el movimiento del agua, ya sea a trivés de los suelos, ya sea por su interior, en cualquier dirección. El iignificado del término permeabilidad del suelo está expresado por los símbolos y-ecuaciones del capítuio 9, en donde se da una relación y descripción de los métodos más usado§ para su medida. La permeabilidad de los suelos saturados varía entre límites muy amplios; desde menos de 30 cm por año, en los suelos arcillosos compactos, hasta varios miles de metros por año en formaciones de grava. Para loi suelos no saturados, el contenido de humedad es uno de los factores determinantes de la permeabilidad. La dimensión de la permeabilidad es la de una velocidad, ya que su dimensión es la longitud dividida por el tiempo. La infiltraóión en terrenos nivelados y no nivelados, así como la permeabilidad, se exponen con mayor detalle en el capítulo 9.

7.9. PROFUNDIDAD DE LOS

SUELOS

La importancia de un espesol de suelo adecuado, en el que se puedan almacenar cantidades satisfactorias de agua, ha sido considerada con menos interés del que se merece. Los suelos de las regiones áridas son más profundos que los de És húmedas. En las zonas fegadas hay muchas regiones de suelos productivos poco profundos, que descansan a una profundidad de 30 a 90 cm sobre grava gruesa-, greda durá u otras formaciones, en las que las plantas apenas pueden iubsistir. Los suelos superflciales necesitan riegos frecuentes para que 1os cultivos se desarrollen. Cuando se riegan los suelos superflciales que están asentados sobre arenas y gravas de textura gruesa, se suelen producir perdidas exc€sivas por percolación profunda. Los suelos profundos de textura media y estructura suelta ayudan a las plantas a desarrollar un sistema radicular profundo, permiten el almacenamiento de grandes volúmenes de agua en el terreno y, por consiguiente. mantienen el crecimiento satisfactorio de las plantas durante los períodos relativamente largos entre riegos. El volumen de agua absorbido lealmente por algunas raíces y utilizado para la producción de cosechas es prácticamente el mismo para los suelos superficiales que para los profundos; sin embargo, casi todos los regantes están de acuerdo en que se requiere más agua, durante el período de crecimiento, para regar una cosecha dada, en un suelo superficial, que Ia que se necesita para la misma cosecha en un suelo profundo. El mayor número de riegos que necesitan los suelos superficiales y las mayores e inevitables perdidas que tienen lugar en cada riego en dichos suelos, determinan las diferencias de dotaciones de agua requeridas durante la époCa de cultivo. La relación entre la profundidad de los suelos y sus capacidades de agua es estudiada con detalle en el capítulo 8.

RELACIONES ENTRE

7.I0.

EL AGUA Y EL

ST]ELO

COMPUESTOS NUTRITIVOS PARA LAS PLANTAS

Todos los suelos, ya pefienezcan a zonas húmedas o áridas, deben contener, para que las cosechas produzcan rendimientos satisfactorios, cantidades adecuadas de elementos nutritivos aprovechables. Muchos elementos químicos son fundamentales para el crecimiento de las plantas, de los cuales el cilcio, el carbono, el hidrógeno, el hierro, el magnesio, el nitrógeno, el oxígeno, el potasio, el fósforo y el azufre son los principales, porque se precisan err cantidades considerables. A causa de la dispersa o insuficiente vegetación indígena de los suelos vírgenes de las regiones áridas, el nitrógeno es en ellos relativámente escaso. Las plántas absorben el nitrógeno en forma de nitratos solubles que están disueltoi en el agua contenida en el suelo. Para asegurarse una fuente de nitrógeno aprovechable es fundamental que los suelos contengan cantidades suficienteJ de nitrógeno or. gánico, que puede ser proporcionado por el estiércol, por el enterrado én verde de leguminosas o bien por fertilizantes comerciales. El óontenido de humedad del sy9lo,, ¡u estructura y su aireación deben ser los apropiados para que exista actir idad bacteriana, fundamental para la formación áe nitratos-. Las bajas precipitaciones de las regiones áridas tienen como consecuencia el lavado ón piquera escala, y, por tanto, los suelos de estas regiones tienen un contenido elevado de elementos_nutritivos para los vegetales, especialmente de calcio y potasio. La eslructura abierta de los suelos áridos les permite una aireación conviniente a grandes profundidades por 1o que la actividad bacteriana se realiza a profundid-ades nucho mayores en las regiones áridas que en los sueios de clima hümedo.

7.II.

EXCESO DE SALES SOLUBLES

Las condiciones de _baja precipitación, alta evaporación y relativamente pe:-:eños lavados del suelo, que se dan en las regiones árida§, aunque favoreóen ., lresencia de cantidades adecuadas de calcio, fósforo y potasio, acaban cau¡,ndo la acumulación en exceso de sales solubles, lo que retirda o inhibe el cre::niento de las plantas. Los suelos que tienen un exc-eso de sales se denominan ¡.linos. y los que poseen un exceso de sodio intercambiable, alcalinos. Incluso ::npuestos tales como el nitrato sódico y el potásico, que normalmente actúan ::ro elementos nutritivos para las plantas, acumulados en cantidades excesivas ::. el suelo se convierten en tóxicos. En las regiones áridas hay muchas exten¡:r¡es de suelo de alta productividad que en virtud del buen drenaje no tienen :':¡blemas ni de alcalinidad ni de salinidad. Es más, algunas de estas zonas nunca

,::án perjudicadas por la presencia o acumulación

::

excesiva de sales solubles o -
:::lación es causa de esterilidad y desolación. Se han llevado a cabo investiga::::es en gran escala para solucionar el problema de la salinidad y alcalinidád =- -as zonas áridas. Las aguas de algunos affoyos y ríos de las regiones áridas :--:i:nen cantidades apreciables de sales solubles que provienen dJlos terrenos

152

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

a través de las cuales fluye el agua hasta llegar al cauce principal. Debido a la importancia de la salinidad y alcalinidad de las regiones áridas y a su relación con las prácticas de riego, hemos dedicado el capítulo 10 a la consideración de estos temas.

7.I2. TENSIÓN

SUPERFICIAL

La tensión superficial es debida a fuerzas moleculares no compensadas. Las moléculas que hay en el interior de una masa de agua son atraídas con igual fuerza en todas direcciones por las otras moléculas del líquido, como sucede a la molécula A de \a figura 7.1. Una molécula de la superficie, por el contrario, no es atraída por igual en todos los sentidos, puesto que las moléculas que forman el aire, que rodea por arriba a la molécula superficial. ejercen menos atracción sobre ella que las del interior del líquido. Existe, por consiguiente, una resultante hacia el interior del líquido en dirección vertical a la superflcie libre de éste, como se muestra, para las moléculas B y C, en la figura 7.1. SuperÍicie del ogua

Flc. 7.1.

la tensión libro Mechonics, Molecular Physics and Head, por Millikan, Ginn and

Representación del desequilibrio de fuerzas moleculares que provoca

superficial. (Del

Company, Nueva York.)

7.I3 ALTURA DE TENSIÓN' El agua, en el interior del capilar de la figura 7.2, se mantiene a la altwa h, la superficie libre del líquido, debido a una fuerza ascensional producida por la tensión superficial. Si llamamos F, a la fierua total en sentido ascendente, y Fa a la fuerza total en sentido descendente, resulta que F, : F¿, puesto que el agua está en reposo. Para simpliflcar esta demostración supondremos que el ángulo de contacto (en la frg.7.2) del agua con el capilar es cero. Por 1o tanto, la fuerza ascensional es igual al producto de la longitud de la circunferencia interior del tubo por la tensión superficial del agua; y la fuerza descendente es igual a su peso específrco. w, multiplicado por el volumen del agua. sobre

'

Puesto que la tensión supeiflcial provoca una sección del agua en el interior dcl suclo definir como altura de succión, por algunos tratadistas, en lugar de altura de tcnsión. La altura de tensión se expresa en términos de longitud equivalente de la columna vertical

se suele

de agua.

RELACIONES ENTRE

EL AGUA Y EL

SUELO

y ecuaciones correspondientes se tiene: Fa:or2h¡w:Fu:2¡rT

Utilizando los símbolos

de donde se deduce que ht

2T

(7.2)

La h¡ de la ecuación (7.2) es la altura a la cual ascenderá el agua de un capilar de radio r, como resultado de la tensión superficial, 7, del agua, y se denomina «altura de tensión». Los poros de los suelos no saturados. actuando de la misma forma que el capilar de la figwa 7.2. presentan superficies cóncavas de agua y en ellos se producen fuerzas de succión que atraen el agua de los suelos desde los puntos de alto porcentaje de humedad hacia las zonas de tanto por ciento de humedad más bajo. Multiplicandr: ambos miembros de la ecuación (7.2) por w resulta una presión negativa o succión :

2T (7.3) r Los dos miembros de la ecuación (7.3) tienen la dimensión de una presión (FlL'\.Utilizando el sistema métrico decimal para T y w en la ecuación (7.2),

P:wh¡:-

puesto que la tensión superficial del agua es de 75,6 dinas plor cm y su peso específico es de 980 dinas por centímetro cúbico, se deduce que

75.6 h,: 980xr 2x

0.15

r

r

perl

ici e

- .Aguo en el recipienle -

(7.4)

La ecuación Q.4 da la altura en centímetroí a la que ascenderá el agua, a 4"C de temperatura. por un tubo capilar de radio

Su

Ftc.7.2. Ascensión del

agua

por un capilar debido a

la

tensión superficial.

cm.

Aplicando en esencia el mismo razonamiento de la ecuación (7.4) a suelos ideales, en los que los capilares tengan una sección triangular, Keen ha demostrado que la altura máxima de ascensión del agua en cm viene de un modo aproximado por la ecuación

ht:0,751r y h:l,Sld en la que

¡n

r

es el radio

(7.s)

y d el diámetro de las partículas de suelo expresadas

milímetros. Los poros de los suelos son irregulares y aún más los planos de separación de las fases líquido-vapor, donde actúa la tensión superflcial, presentan una forma :o solamente irregular sino inclinada hacia la horizontal. Por ello las alturas

154

PRINCIPrcS

Y

APLTCACIONES

DEL

RIEGO

reales de ascensión del agua en un capilar son realmente menores que las teóricas halladas mediante Ia ecuación (7.5). En términos generales, y en condiciones nor' males, la capilaridad actúa libremente hasta 1,2 o 1,5 m de altura. relativamente

y más lentamente hasta 9 m o más. ecuación (7.5) muestra que la tensión capilar de la humedad del suelo aumenta cuando el radio de la película de agua capilar disminuye. Los suelos que, poseyendo una textura y estructura dadas, tengan un bajo tanto por ciento de agua, tendrán una tensión de humedad elevada, mientras que los mismos sue' los con altos porcentajes de humedad tendrán tensiones de humedad bajas. Estos hechos explican las relaciones observadas entre el agua y el suelo que dan lugar a que, en el equilibrio, el agua capilar disminuye cuando aumenta la altura sobre el nivel freático. bien hasta 3 m,

La

7.14. LA TENSIÓN DE HUMEDAD DEL SUELO La fuerua de tensión del agua en los suelos no saturados ha sido denominada con los nombres de atracción del suelo, fuerza de succión y tensión capilar. La textura, la solución y la temperatura del suelo influyen sobre su contenido de humedad, pará una tensión dada. La textura afecta en especial a las curvaturas de las láminas de agua capilar y los otros dos factores actúan sobre la tensión superficial del líquido; en consecuencia, todos influyen sobre tensiones' Como se ha hecho en el párrafo precedente, la altura de tensión h:2Tlwr. Se mide por medio del tensiómetro, puesto que si bien es posible medir la tensión superficial T y el peso específico w, no sucede lo, mismo respecto a r, tra' tándose de suelos.

La relación entre el contenido de humedad en el suelo y la tensión, para y arcillosos está representada en la flgura 7.3.

suelos típicos arenosos, francos j

o

)

=O To T-

de copocidod 30

11 i0 " i

compo, de,-o-oé

de

lnlervolo de morchilomien de 10 o 20 o

>ermonente,

nil OO E

lo rT

¿U

TO\ oc TO c

o o

O

Tensión

de humedod del suelo en olmós{ercs

Flo. 7.3. Diagrama de la variación de la humedad del suelo con la

tensión

RELACIONES ENTRE

EL AGT]A Y EL

ST]ELO

7.15. LA MEDIDA DEL CONTENIDO DE HUMEDAD DEL SUELO Los métodos directos para la determinación de la humedad contenida en

el

suelo, aunque laboriosos y costosos, son de gran valor. La práctica consiste en barrenar o taladrar hasta las profundidades áeseadas una barrena de edafología o con un tubo, extraei las muestras obtenidas "on de suelo húmedo t *l;carlas en botes con tapadera y llevarlas al laboratorio para su posterior desecación y pesado. Las muestras de suelo húmedo de 100 o más grarnos, se colocan en hornos a.una temperatura de 105 a 110"c, hasta que quedañ.i.ntu, de humedad. La.pérdida-de,peso. por desecación dividida poi el peso del suelo desecado y multiplicando el cociente por 100, es el tanto por ciento de humedad referido á peso seco

y

se representa

por el símbolo p..

Por ejemplo: Peso de suelo húmedo Peso de suelo

seco Pérdida de peso .

.

100 g

80 g 20 e

Por tanto,

P.

(tanto por ciento de humedad referido a peso seco)

:

(20/g0)

x

100

:

25

- un procedimiento rápido para calcular el tanto por ciento de humedad, referido a peso seco, consiste en dividir er peso del suilo húmedo por el peso del seco, restarle 1,0 al cociente y por 100 para obtenár el tanto por ciento En el ejemplo anterior, el_multiptcárpeso,de 10ó gramos de suelo húmedo, dividido por 80 gramos de suelo seco, da 1,25. A esta cántidad se le resta I qú.áu o,zs, v que multiplicado por 100-. da el 25 "/o de humedad. Este proce¿imieáto po.o"'r.i empleado cuando se utilizan suficientes cifras decimales, puesto qu. ót empleo de u¡a regla,de cálculo no da suficiente aproximación. A veces la medida del contenido de liumedad en el suelo se refiere al peso húmedo;.en el_ejemplo anterior, el porcentaje de humedaJreferido at peso'ñlmedo sería 20. La ygnt:aja aparente de referír el cociente al peso húmedo es la simplicidad en el cálculo, que se utilicen 100 gramó á" prro húmedo -siémpre como muestra. En realidad, to,mar como base el peso ñúmedo no is lógico, ya que dicha base de referencia para el cálculo de tanio por cienio, es decir,"el peso de la muestra de suelo húmedó, varía segrin la cantidad ¿i ¡umeáa¿ qu" .ortJnlu. ,Se facilita la interpretación del signihcado e influencia de las diférentes can"tidad-es de-agua en el suelo en relación con el agua acumulada y con el crecimiento de las plantas, refiriendo a volumen el porcéntaje de humáad obtenido sobre peso seco. Este tanto por ciento, tomando como base el volumen, se deflne como el volumen de agua que existe por unidad de volumen en el interior del suelo. Por ejemplo, si I cms del interior del suero contiene o,z5 cma de aire, 0,25 cm, de agua y 0,50 cm' de partículas sólidas de suelo, el tanto por ciento de humedad tomando como base el volumen es p, : 25 "/o. Desecá¿o U tierra en un

156

PRINCIPrcS Y APLICACIONES DEL RIEGO

DE HUMEDAD ToMANDo coluo BASE EL voLUMEN, P, eue coRRESPoNDEN A DIvERSos roRCENTAJES soBRE EL pESo srco, P* rARA suElos DE DTFERENTE

TasI-l 7.1. PoncrN:r,l¡r,s

psso ssprcíprco (Según

"/" de humed.ad tomando el peso seco como base (P,o)

1,0 1,2 1"4 1,6 1,8

2.0

11 )l

2,6 2,8 3,0 3.4 3,6 3,8

4,0

A)

4.4 4,6 4,8 5,0

<,

5,4 5.6 5.8

6.0 6,2

6,4 6,6 6,8

7,0 1a

7,4 7,6 7,8

8,0 8,2

8,4 8,6 8,8

9,0 9,2

9,4 9,6

qR

APARET.erg, ,4s.

la ecuación (1.6), \:

P,uA,)

Peso específico aparente 1,1

1,2

1,3

1,4

(4")

1,5

1,6

I,10 1,20 1,30 1,40 1,50 1,60 1,32 1,44 1,56 .68 1,80 1,92 1,54 I.68 1,82 ,96 1,10 2,24 2,40 2,56 2,24 1,76 1,92 2,08 2,70 2,88 1,98 2,t6 )11 )<) 2,20 2,40 2,60 2.80 3,00 3,20 2,42 2.64 2.86 3,08 3,30 3,52 2.64 2,88 3,12 3,36 3,60 3,84 2,86 3,12 3,38 3,64 3,90 4,16 3.08 3,36 3,64 3,92 4,20 4.48 3,30 3,60 3,90 4,20 4,50 4,80 3,52 3,84 4,16 4,48 4,80 .5,12 3.74 4,08 4,42 4,'.16 5.10 5,44 3.96 4,32 4,68 5,04 5,40 5,76 4,18 4,56 4,94 5.32 5,70 6,08 4.40 4,80 5,20 5,60 6,00 6,40 4,62 5,04 5,46 5,88 6,30 6.12 4,84 5,28 5,72 6,16 6,60 '.7,04 5,06 5,52 5,98 6,44 6,90 7,36 5,28 5,76 6.24 6,72 7.20 1,68 5,50 6,00 6,50 7,00 7,50 8,00 5,72 6,24 6,76 7,28 7,80 8,32 5,94 6,48 7,02 7,56 8,10 8,64 6,16 6,12 1,28 7,84 8,40 8,96 6,38 6,96 1,54 8,12 8,70 9,28 6,60 7,20 7,80 8,40 9,00 9,60 6,82 7.44 8,06 8,68 9,30 9,92 7,04 7,68 8,32 8,96 9,60 10,24 7,26 7,92 8,58 9,24 9,90 10,56 7,48 8,16 8,84 9,52 10,20 10,88 7,70 8,40 9,10 9,80 10,50 11,,20 7,92 8,64 9,36 10,08 10,80 11,52 8,14 8,88 9,62 10,36 11,10 11,84 8,36 9,12 9,88 10,64 11,40 12,16 8,58 9,36 10,14 10,92 11,70 12,48 8,80 9,60 10,40 11,20 12,00 12,80 9,02 9,84 10,66 11,48 12,30 13,12 1 1

9,24 10,08 9,46 10,32 9,68 10,56 9,90 10,80

10,12 11,04 10,34 11,28 10,56 11j2 10,78 11 ,76

t0,92

11,18 11,44 11,70

11,76 12,04 12,32 12,60

1.1,96

12,88.

t2,48

13,16 13,44 13,72

12,22

12,74

1.2,60

t2,90

13,20 13,50 13,80 14,10 14,40 14,70

11,44 13,76 14,08 14,40 14,72 15,04 15,36 15,68

1.7

1,8

1,70 1,80 2,04 2,16 2,38 2,52 2,72 2,88 3,06 3,24 3,40 3,60 3,74 3,96 4,08 4,32 4,42 4,68 4,76 5,04 5,10 5,40 5,44 5,"t6 5,78 6,12 6,12 6,48 6,46 6,84 6,80 7,20 7,14 7,56 7,48 1,92 1,82 8,28 8,16 8,64 8,50 9,00 8,84 9,36 9,18 9,72 9,52 9,86

10,08 10,44 10,80 11,16

10,20 10,54 10,88 tl,52 1r

,22

I 1,88

11,56 t2,24 11,90 12,60 12,24 12,96 12,58 13,32 12,92 13,68 13,26 14,04 13,60 t4,N 13,94 14,76 14,28 15,12 14,62 15,48 14,96 15,84 15,30 16,20 15,64 16,56 15,98 16,92 16,32 t7,28 16,66 17.64

RELACIONES ENTRE EL AGUA Y EL SUELO

151

T¡P¿¡ 7.2. Esp¡son o

ALTURAs rN cBNrÍv¡rnos DEL DE RIEco euE sE NEcEsrrA AñADIR A UN METRO DE SUELO PARA LAS DIFERENTES ^cuACAPACIDADES DE CAMPO, pARA suEr-os DE DIFERENTE

p¡so rsp¡cÍr¡co

la ecuación , P.A,D a:

Basada en

---

Capacidad de campo aparente (p*) 4,0

¿,)

4,4 4,6 4,8

5,0

§)

5,4 5,6 5,8

6,0 6,2

6,4 6,6 6,8

7,0

1)

7,4 7,6 7,8

8,0

ApARENTE.

(7.8),

100

Peso especílico aparente (Ar)

1,4 !,s

1,2 I,j 4,8 5,0 5,3 5.5 5,8 6,0 6,2 6,5 6,7 '7,0 7,2 7,4 7,7 7,9 8,2 8,4 8,6 8,9 9,1 9,4 9,6

5,2 5,6 5,5 5,9 5,7 6,2 6,0 6,4 6,2 6,7 6,5 7,0 6,8 7,3 7,0 7,6 7,3 7,8 7,5 8,1 7 ,8 8,4 8,1 .8,7 8,3 9,0 8,6 9,2 8,8 9,5 9,1 9,8 9,4 10,1 9,6 10,4 9,9 10,6 10,1 10,9 10,4 1t.2

6,0 6,3 6,6 6,9 7,2 7,5 7,8 8,1

8,4 8,7 9,0 9,3 9,6 9,9

n,2 10,5 10,8 11,1

11,4 11,7 12,0

!,6

6,4 6,7 7,0 7,4 7,7 8,0 8,3 8,6 9,0 9,3 9,6 9,9 10,2 10,6 10,9 11,2 11,5 1,8 t2,2 12,5 12,8 1

1,7

1.8

'7,2 7,6 7,6 8,0 7,9 8,4 8,3 8,7 8,6 9,1 9,0 e.5 9,4 9,e 9,7 10,3

6,8 7,1

7,5 7,8

8,2 8,5 8,8

9,2 9,5 9,9

to,2 10,5 10,9 11,2

11,6 11.,9

12,2

12,6 12,9 13,3

13,6

1,9

10,1 10,6 1,0,4 11,0 10,8 11,4 11,2 I ,8 1,5 12,2 11,9 ,12,9 1.2,5 12,2 12,6 13,3 13,0 13,7 13,3 14,r 13,'t 14,4 14,0 14,8 14,4 15.2 1

1

horno para extraer el agua, ra eliminamos ex forma_ de-vapor. por eso es preferible transformar los tantos por ciento de humedad i"r*iá", p,,, a peso a tanto por ciento referido a volumen, pu. El peso especÍficó-ápur.ot. seco, del suelo, representado por el símbolo l*, se define comó el coóiente de áividir .i G;-;; un volumen dado de suero, por ejempro, 1 cm', por el párá ár in volumen igual de agua o, lo que es lo mismo,

Pr:P*A,

(7.6)

La tabla 7.1, basada en ra ecuación (7.6), da ros tantos por ciento de humedad tomando como base el vorumen, que'coir"rponden a ¿ire.sos iantos por ciento sobre suelo seco. Er contenido de humedad a.t ,urto pu.d;;;; üpresentado tam_ bién por un esperor d.obtenido murtiplicando.r ürtá pÁ;; en volumen,p, por el espesor del suelo D.

.Pu d:_xD

100

(7.7)

I58

PRINCIPIOS

o combinando las

ecuaciones (7.6)

Y

APLICACIONES

d:

y

DEL

RIEGO

(7.7): D

* xA.D

(7.8)

100

qle Ar y P,u carecen de dimensión, la de D será la de d. Por lo tanto, si el espesor del suelo D se mide en centímetros, el de d vendrá también dado en centímetros. La tabla 7.2, basada en la ecuación, muestra el espesor de agua en centímetros que es preciso para adicionar diferentes cantidades de humedad a un metro de suelos que tengan pesos específicos aparentes diversos. Puesto

7.I.6

TIPOS DE AGUA EN EL SUELO

Y ESTADO DE DISPONIBILIDAD

Durante muchos años el agua del suelo se ha clasiflcado en higroscópica, capilar y de gravitación. El agua higroscópica está retenida en la superflcie de las partícu1as del suelo y no s€ mueve ni por la influencia de la gravedad ni de fuerzas capilares. El agua capilar es el excedente de agua higroscópica que existe en el espacio poroso del terreno y que queda retenida contra la fuerza de la gravedad en un suelo que permite el drenaje libre. El agua de gravedad es el exceso de agua higroscópica y capilar que será eliminada del suelo si se le proporciona un drenaje normal. No existe una Iínea clara de separación entre estos tres tipos de agua del suelo. La proporción en que se encuentran cada uno de ellos depende de la textura, de la estructura, del contenido de materia orgánica, de la temperatura y del espesor del perfll de suelo considerado. El agua también se clasifica en no disponible y superflua o de gravitación. La citada clasificación se basa en la disponibilidad-del igua en relación con los vegetales. En condiciones normales, el agua de gravitación drena rápidamente de la zona radicular. El agua no disponible es retenida intensamente por la fuerza capilar y las raíces de las plantas no llegan a ella. El agua a disposición de las plantas es la diferencia en el agua de gravitación y la no disponible. El agua drena del terreno, bajo la atracción constante de la gravedad, más rápidamente en los suelos arenosos que en los arcillosos, en los que esta operación se realiza lentamente. Por ejemplo, un día después del riego de un suelo arenoso, la mayor parte del agua de gravitación ha drenado del terreno, mientras que en terreno arcilloso son necesarios cuatro días por lo menos para que produzca idéntico fenómeno. La velocidad de drenaje es muy rápida inmediatamente después del riego y disminuye constantemente, a pesar de que el drenado continúa con lentitud, incluso después de que el agua de gravitación ha sido eliminada. Por término medio son necesarios dos días antes de que disminuya bruscamente la velocidad de drenaje y el agua de gravitación sea eliminada de la zona radicular. Este razonamiento implica la inexistencia de capas, que impiden el drenaje,

er la

zona radicular.

En ia figura 7.4 se muestra la interdependencia existente entre los diferentes conceptos utilizados para definir el agua del suelo y su disponibilidad.

RELACTONES ENTRE §ofuroción

Copocidod de

-- ----

EL AGTJA Y EL

-1nr* I

-l

compo----

SUELO

159

de srovedod

Drenoje rópido

I

lAguo cooilor

Humedod utilizoble

I

Drenoje lenlo

I

Morch

ilon ienlo

per mo

nenle--

-

-t

I Aguo

Humedod no ult

higroscópico

existe prócticomente drenoie

_lr. Ftc.7.4.

Clases de agua disponible para los vegetales

y

características de drenaje.

apacidad de campo

El

contenido de humedad que existe en

el suelo después de la eliminación gravitacional se denomina.c.apacidad- de campo. ia cafacioaa ae campo :uede ser determinada_ con precisión debido a que no exiitJen el tiempo áis_ :inuidad en la curva de humedad. No obstante, el concepto áL capacidad de :!o es_ de gran utilidad para la estimación de la cantidad de agua, contenida :1. suelo, d-e que puede disponer la planta. La mayor puit" O"i agua de gra_ --:d drena del suelo antes dl que pueda r"r lós vegetales. ._a. determinación práctica de ra iapacidad "onru-iaa'por de campo r" ,orl" efectuar dos -, después^del_riego. En consecuenciá, h capacidad'¿e carnpo determina un --:--' específico de la curva del contenido de humedad con relaciin at tiempo. Ei '"-"¡ de especificar el tiempo de.medición permite igualmente calcular.iágü ::da por las plantas duránte el período en el cual"er ,guu .rt¿ ¿renando. un ::o en el que está sembrado un cultivo en período de grán actiüdad, alcanzará ':acidad decarnpo mucho antes que en el caso de qu"e no taya raiio qr. ir:in agua del terreno; por ello, no h_ay que despreiiar er a§ua utilizaáa por --rivo entre el riego y el momento dé medición de la capaliáad de .u.'pá. 'umen de agua utilizado,-cuando-el riego es ligero, es oe^importancia, y ior -,r hay que-olvidarlo en la práctica del regadíá. capacidad de campo puede ser medidá mediante la determinación -..:ido del de humedad de- un terreno después de un riego que-sel lo suficiente: : intenso para que el suelo sobre el-cual se opera -r. riu*.¿"rca compreta:'": Las determinaciones de la disminución de humedad, en-diferentes mo- s después- del riego., sirven para comprender e interpreá cán propieaad hs ""::rísticas de capacidad de cámpo del terreno. pero -hay que tener en cuenta :-

a-Eua

160

PRTNCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

que para que las determinaciones de la capacidad de campo realizadas por este metoáo tengan un grado de confianza aceptable, es preciso que el terreno drene adecuadamente. En el caso que haya capas de limo y arcilla que restrinjan la capacidad de filtración, así corno la existencia de un manto freático, las determi' naiiones de la capacidad de carnpo serán erróneas, por considerarse interferidas por las anteriores condiciones. A pesar de que la capacidad de campo, por def,nición, es función directa del tiempo, no hay que sobreestimar este factor. Por ejemplo, si se estima la capacidad de campo, dos días después de un riego, el dato no puede ser utilizado sin ulterior corrección en el caso de que el riego se haya realizado en estaciones distintas. Abundando en el mismo concepto, el valor de la capacidad de campo, cuando hay sobre el terreno un cultivo, difiere de la que se calcularía cuando la tierra está en barbecho. También hay que tomar en consideración el efecto de la evaporación superflcial. A pesar de todo lo anteriormente reseñado, el concepto de capacidad de campo reviste gran utilidad a la hora de calcular el volumen de agua retenido en el suelo. Para las aplicaciones prácticas no es necesaria una precisión excesiva en la determinación de este valor. La tensión de humedad de un suelo que ha alcanzado la capacidad de campo suele estar comprendida entre 1/10 y 1/3 de atmósfera, dependiendo el valor de las características de drenaje del terreno y el lapso de tiempo transcurrido después del riego que se considera necesario para que el suelo alcance la capacidad de campo. La tensión de humedad de los suelos arenosos, cuando se encuentran en la capacidad de campo, tiende a ser 1/3 de atmósfera, e incluso algunos han llegado hasta 3/5 de atmósfera Para la mayoría de los terrenos agrícolas los valo¡es de Ia tensión se encuentran en las proximidades de 1/10 de atmósfera, más bien que en el entorno de 1/3 de atmósfera, para valores de capacidad de campo calculados mediante la determinación del contenido de humedad. El gran intervalo que existe, en 1o que respecta al contenido de humedad y volumen de agua del suelo, entre ll3 y lll0 de atmósfera, señala la necesidad de definir con precisión la tensión a la cual se da la capacidad de campo. El hecho de admitir que la capacidad de campo se produce cuando la tensión es 1/3 de atmósfera en lugar de la real que pudiera ser 1/10, conduce a un error de consideración a la hora de estimar el volumen de agua a disposición de las plantas. despgés del riego. Coeficiente de marchitamiento

El contenido de humedad de los suelos, cuando las plantas se marchitan permanentemente, se denomina punto o coeficiente de marchitamiento, que corresponde al límite inferior de la humedad aprovechable por los vegetales. Una planta se marchitará cuando no es capaz de seguir obteniendo humedad suficiente para hacer frente a sus necesidades hídricas. Cuando soplan vientos cálidos puede producirse un marchitamiento transitorio, pero a continuación las plantas §e recuperan en la parte más fría del día. El marchitamiento permanente, de la misma manera que el temporal, depende del agua utilizada por el vegetal, de la profundidad de la zona radicular y de la capacidad de retención del terreno. En un clima cálido,

RELACIONES ENTRE

EL AGUA Y EL ST]ELO

161

el marchitamiento permanente se produce cuando existe un contenido superior de humedad que.en otro frío. Se considera que una planta está marchita pirmanertemente cuando no se recupera después de haber sido colocada en una atmósfera saturada en la que no se produce consumo aparente alguno. Las estimaciones de campo del punto de marchitamiénto se realizan mediante ^humed-ad el cálculo del contenido de del terreno en el cual las plantas se han marchitado permanentemente. Este método está sujeto a más y requiere una gran experiencia, mayor que el de determinación de la capacidac "rior -de cámpo sobre el_terreno. Hay que tener en cuenta también la profundidad y naturalela del e,rraiza'miento. Además es difícil encontrar plantal en estado de marchitez permanente. Para que una planta alq.ance el estado de marchitez permanente, después. de un riego, en el caso de que utilice un volumen considera^ble de agua, son precisas, una semana en terrenos arenosos y cuatro semanas en los arciÚosos, y aún más en el caso de que el enraizamiento sea profundo. La tensión a la cual se produce el marchitamiento permanente oscila entre 7- y a0 atmósferas y depende de la velocidad de utilización del agua, del cultivo, de1 contenido de sales del suelo y de su textura. cuando aumenhñ h temperatura y la velocidad de consumo de humedad, el marchitamiento se produce óon tensiones más bajas y contenido de humedad mayor. En el punto di marchitamiento la tensión de ia humedad del suelo es aproximadamentá de unas 15 atmósferas. El hecho 49 qu" pued¿. oscilar entre l0 y zo no tiene gran importancia, puesto que las oscilaciones del contenido de humedad son pequeñas pará cambios de tensión de humedad grandes. El tanto por ciento de marchitamiento permanente puede ser estimado aproximadamente dividiendo la capacidad de campo por un factor cuyo valor bscila entre 20 y 24 y que es función de la proporción de limo del suélo; en el caso de que ésta sea alta se debe utilizar el número 2.4. Enmedad utilizable

La diferencia de contenido de humedad del suelo, entre Ia capacidad de campo se denomina humedad utilizabü, qr" ,"pr"r"niu aque,lla que puede ser almacenada en el terreno para su subsiguiente utilización por- las p-la1ta¡. La humedad utilizable puede ser expresada en tanto por ciento de humedad, P*,, o en tanto por ciento de volumen, po, o de espesor, á, según

¡ el punto de marchitamiento,

los casos. En algunas ocasiones es aconsejable haoer mención de la cantidad de agua :tilizable que queda en el terreno o de la extraída; sin embargo, cuando sels:ablece una correlación entre ,el contenido de humedad del suelo y el rendimiento ,::1 cultivo, la cantidad remanente de humedad o la extraída, puede ser expresada :¡mo el tanto por ciento de la humedad utilizable para obtener una expresión :ás significativa del estado de la humedad en el suelo. Eumedad fácilmente utilizable

:;

La humedad contenida en las proximidades del punto de marchitamiento no rtilizable fácilmente por las plantas, por lo que se emplea la denominación de l¡:r¡rsr¡

- l1

162

PRINCIP0S

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

la parte de humedad utilizable que r.g"iaies sin gran esfu'erzo y que representa un 75 %

«humedad fácilmente utilizable», para deflnir

ouede ser extraída pot i"i aproximadamente dé la humedad utilizable total'

7.I7. EL ALMACENAMIENTO EN LOS SUELOS DE LA HUMEDAD UTILIZABLE suelo, el vez determinado el volumen de agua que hay que aplicar a un reTaLa volumen' citado del período de..apticaclón ,rguri" necesita .ono"", el y el espesor regable superflcie la aplicáción, de intervalo el caudal, el ci8, "ntre que ha de ser aplicado, se determina como sigue: :LJrÉ

q.t : en

A,d

(7.e)

la que ' {'t : caudal en m3 Por hora;

: d: d:

tiempo en horai que es preciso para regar la superficie dada ; Superficie en m'z; espesor de volumen del agua en metros que se formaría al extender de un modo instantáneo toda el agua sobre la superficie afegat.

El caudal en ms por hora multiplicado por el tiernpo e-n. horas es igual al volumen de agua aplñada, que a su vez es igual a la superficie regada multipli' cada por el espesor del agua. I Ún cau¿al áe 0,0537 *;¡r.g, administrado durante tres horas cubrirá 0'405 Ha 'mátros. Consideremos también un suelo franco de 0,La4 de .or-ün-.rp.roo

1,22 metroi de espesor que se asienta sobre arena gruesq,y- grava. Si un regante qr; r"gri O,+05^hectáreas con un caudal de 0,0792 metros.por.segundo horas, mediante el empleo de la ecuación (7.9) deducirá que ha cuat'ro tar¿ado tra ,tifiruáo agua suficiente pafa cubrir el terreno con un espesor- de agua de 28 cen' tímetros af,roximádamenti. Teniendo en cuenta que un suelo franco retiene únicamente unós 5 oentímetros de agua por cada 3O centímetros de suelo y no llega a más de 20 centímetros por c{da t^,20 metros, incluso cuando la cosecha se está

;;

pÁ

marchitando, el regante soporta una perdida por filtración profunda por,lo menos de 7,5 centímétros. En consecuencia, probablemente intentará modificar su método de riego para aplicar el agua de un modo más eficaz' Combinando lá ecuación (7.9) con la (7.8) resulta: I

P*AtDa --

1A0

(7.10)

q

Si se conoce el peso específico aparente -4,, es posible calcular las horas que son precisas para añadir un tanto por ciento dado de humedad P*, a w terreno de superficie dada a y con un suelo de espesor D, cuando se utiliza un caudal de q m'/seg.

RELACIONES ENTRE EL AGUA Y EL SUELO

163

r.tgr¡ 7.3.

T¡er'rpo EN rroRls ,, euE HAcE EALTA rARA, coN uN cAUDAL q, ADrcroNAR DrvERsos DE IIUMEDAD íITNSZINL4 P-, A UNE rrrCIÁIEE PB TENNTNO.OE 1 M PB ESPESOR, y cuyo prso ¡sp¡cÍrrco ArARENTE es 1,4 nesÁuoosE EN r,t eculcróN,

PORCENTAJES

P-A,DA l@q Columna núm. Caudal de la cotiente, qm'/hora

Capacidad

utilizable

(P*) 4,0 4,2

4,4 4,6 4,8

5,0

§,

5,4 5,6 J,8

6,0 6,2

6,4 6,6 6,8

7,0 1a 7,4 7,6 7,8

8,0

50

100

150

11,20 5,60 3,73 2,80 11,76 5,88 3,91 2,94 12,32 6,16 4,to 3,08 12,88 6,44 4,3O 3,22 13,44 6,72 4,48 3,36 14,00 7,00 4,66 3,50 14,56 7,29 4,85 3,64 15,12 7,56 5,03 3,79 15,68 7,84 5,23 3,92 16,24 8,12 5,41 4,06 16,80 8,,10 5,60 4,20 17,36 8,68 5,79 4,34 17,92 8,96 5,97 4,48 18,48 9,24 6,16 4,62 19,04 9,52 6,35 4,77 19,60 9,80 6,52 4,go 20,16 10,09 6,72 5,04 20,72 10,36 6,90 5,18 2t,28 10,64 7,08 5,32 21,84 10,92 7,28 5,46 22,40 11,20 7,46 5,60

250

300

350

400

150

500

2,24 l,g7 1,60 l,4o 1,24 l,t2 2,35 1,96 1,69 1,47 1,30 1,18 2,46 2,05 1,76 t,54 1,37 t,23 1,84 r,6t t,43 1,2s ?,58 2,ts 2,68 2,24 1,92 1,68 1,49 1,34 2,33 2,00 1,75 1,55 1,40 ?,q0 2,91 2,43 2,08 1,82 1,62 1,6 2,52 2,16 1,89 1,68 1,51 1,02 2,62 3,14 2,24 1,96 1,74 1,57 3,25 2,71 2,32 2,03 1,80 1,62 2,80 2,40 2,10 1,87 1,68 1,19 2,8e 2,48 2,17 1,e3 1,74 117 3,5q 2,gg 2,55 2,24 l,gg l,7g 3,68 3,08 2,64 2,31 2,05 l,g5 3,17 2,72 2,38 2,t2 1,91 1,ql 3,92 3,27 2,80 2,45 2,18 1;96 193- 3,36 2,88 2,52 2,24 2,02 1,15, 3,45 2,96 2,59 2,3O 2',07 1,?5_ 3,54 3,04 2,66 2,36 2,13 3,64 3,12 2,73 2,42 Z,r¡ 1,37 4,48 3,73 3,20 2,80 2,49 2,24

Resulta imposible añadir pequeños tantos por ciento de agua capilar grand€s a -:-':rndidades del terreno, puesto,que la capaóidad total capiiar def agua ¿-eue sÁi . .ir.ch.a en la__superficie del suelo antes de que el agua dLscienda a mayor pro--;:dad. Por ello es muy difícil extender el agua unifirmemente sobre el-terrino. T:niendo en cuenta lo anterior, la ecuación (7.10) resulta ae gran-utiiá;¡. r-:,.simplificar

el empleo de esta ecuación y en el caso de ru.rór.uvo p.ró : :=:rico aparente es de 1,4, se utiliza la tabia 7.3. para suelos que tengan va::. superiores o i¡feriores de l, se deben introducir las oportunai correóciones.

-

:j¡mplo ilustra la utilnación de la tabla 7.3: un regaoie tiene a su disposi'¡¡ caudal de 30o m'/!-orl y necesita aplicar agua iuflciente para aumentar " -::nedad de la zona radicular, que se encuentrf a 1,20 c,m del fi al L5 %.

horas, en el caso de no tener en cuenta las pérdidas, son precisa. puiu --::rts ;:ui¡ lo anterior en el caso de que el agua se extienda uniformemente? La co- - :- 6 de la tabla 7.3 muestra que son piecisas 2,33 horas para suministrar, con -

-

-

::

-.;dal de 300 metros cúbicos a la hoia, un 5 /" de humledad a una hectárea irr300, de 1 metro de espesor. En el caso de que tengamos 1,20 cm de espesor,

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RET,ACIONES ENTRE

EL ACUA Y EL SUELO

165

el tiempo necesario será 2,8 horas. una aplicación de agua durante un período de tiempo má_s largo tiene grandes probabilidades de ;ñ;;"; pé.didas ioi p"..olación profunda siempre.-gug el clnco por ciento satisfaga lá ápacidaa^a" .'aÁpo capilar, para eI agua utiliZable o dispónible o llene roirrfu"i.," capilares.

1.IE.

PROPIEDADES FÍSICAS QUE CARACTERTZAN

A LOS

§UELO§

En la tabla 7'4 se han intentado resumir los valores medios de las diversas físicas que caractertzan a los suelos regados. No fray duda que en l,::1:9"1.: algunos casos estos valores se verían sobrepasados por condiciones partiiulares de los terrenos; no obstante, Ia tabla 7.4 encuentra aplicación ta *uyo.iá áe 1as zonas. Resulta de gran utilidad el estudio de las pr^opieáaáes "n rs¡cas del suelo, para de esta manera llegar a formar una idea clara duzcan en los terrenos de regadío.

di

lás variaciones que se pro-

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CAPITULO

8

MEDIDA DE LA HUMEDAD DEL SUELO La ,medida de la capacidad de almacena,miento de agua y de la humedad que efectivamente existe en- el tereno reviste capital importancia, tanto en las regiones húmedas como en las áridas. El hecho de que algunos suelos de climas húmedos produzcan cosechas a pesar del intervalo de muchos días y a veces semanas, transcurrido entre períoáos lluviosos, es una muestra evidente de su capaci' dad para almacenar agua utilizable por las plantas, puesto que todas ellas nece' sitan continuamente durante su crecimiento de dicho elemento. En las zonas de regadlo reviste esencial interés e importancia la capacida$ de los suelos para almácenar el agua pafa su posterior utilización por los cultivos, ya qye la altura de agua que ie aplica en cada riego y el intervalo entre cada dos riegos consecutivós, eitán condicionados por h mencionada capacidad de almacenamiento. Las tierras de regadío de grán capacidad de almacenamiento pueden producir cosechas rentablel en lugarés y épocas en los que la escasez de agua hace im' posible el riego con la frecuencia que sería de desear. El estudio-y conocimiento de la capacidad de los suelos para retener el agua de riego utiliza-ble es también esencial para que el riego sea re9lable. Si el regante utilizimás agua que la que el suelo puede retener, se desperdi-cia el exceso, y si riega con me*ros áe h qüe es posible almacenar, pueden rnarchitarse las plantas poi fultu de humedad antes del próximo riego, a m9n9l que el agua se aplique ion más frecuencia de lo que s€ría necesario. Las pérdidas de agua que resultan de la perco ación profunda, por debajo de la zona radicular de los cultivos, no puede^ser estudiada directamente; sin embargo, se puede medir de un modo aproximado, restando de la altura de agua aplicada 91 9n_ solo riego menos los eicurrimientos, la altura que corresponde a la capacidad de almacelamiento de agua de los diferentes suelos. En este libro se presta especial atención, a causa de su importancia, a la determinación de la humedad tn los suelos no saturados. En aq:rellas zonas en las que las disponibilidades de agua en el final de la evolución vegetativa son bajai y la consirucción de embalses es antieconórnica o prohibitiva, resulta ¿nu' chás íeces muy útil el almacenar el agua, bajo forma gravitatoria, en el suelo saturado. La aplicación de agua en exceso, a efectos de almacenamiento, puede ocasionar la elévación de la tapa freática, produciendo daños a los cultivos en Ios primeros tiempos de su desarrollo.

MEDIDA DE LA HUMEDAD DEL SUELO

167

impofante calcula-r la capacidad .los,Es es decir, Ia

de agua utilizable para los diferentes suecapacidad de-campo menos e-i cont"nido ¿e trumáa¿, p.,ná de marchitez per'manente. "o "tposeen arta -Argunós suelos con, capacidad o"

también puntos de marchitamiento elevados, lo que "ampocapacidad de ñ"-a;1" rgua utilizable sea baja, y en consecuencia sea necisario ,.gá, frecuencia. El t olumen d_el agua utilizable que puede "oo el mismo sen_ ser almacenaao u"ÁErtu-Jn tido qu.e.el espesor dela zoná radicular. En este capítulo se estuáian los métodos más, utilizados para estimar y carcurar ros y volúmenes de agua que .espesores ¡ueden ser almacenados y puestos a disposicién de 1oí

"rili;;.-'

8.1

TONTA

DE MUESTRAS MEDIANTE LA UTILIZACIÓN

DE SONDAS Y

BARRENOS

Barrena de suelo E-s muy recomendabre.que los cultivadores de regadío observen, bien sea nor irmple.inspección o midiéñdoras, ras caniidades de humedad d"";;;"ñ;. fi :-i,regiones áridas, para obtener tal información sobre las condiciones de humg-:d es fundamentar barrenar los sueros, ¿irpr¿i¿r.ulo estuaio se está :: condiciones de cultivar cono sondar mayor rentabilidad. se utilizan dos tipos de barreías: una, de forma hericoidal, 'rn un berbiquí corriente.de carpintero de iz ,n,n, v ot.u;;ú;1"r, confeccionada para toma de :r.restras, que es en realidad una sonda de 5 cm ¿e diámetrá-v-espócialmente ¿i_ ::1da. para perforar el suero. La barrena * tár.á á.'ü"rtiq'.,r, iue aparece in_ ':-rlucida en er suero en la flgura g.r A, frá" rrrr.;, ¡;t;ii';;n la figura 8.r B.

i ' una

barrena avuda

-'-etracíón det agua-de

.

a descubri¡ cuándo se necesita agua y ra profundidaa réá)ies¡i1i'ii ü""i.n pacific Ra,ioad óompanv.)

r¡eeo.

de

168

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

La punta en forma de tornillo y los bordes cortantes del berbiquí de carpintero se han eliminado al acondicionar él taladro para barrenar el suelo. La barrena espiral pesa poco y se transporta fácilmente. Cuando se utiliza en suelos compactos hay que tiner óuidado dé no barrenar demasiado profundo de una- sola vez, ya gu-e átur.urse en el suelo. La sonda para muóstras representada en la figura 8'2'

fr60.

Flc. 8.2. Sonda de toma de muestras. Las sondas de pequeño diámetro de este tipo se utilizan para estudiar la distribución del agua de riego en el suelo. (Por cortesía de Iwan Brothers.)

no tiene este inconveniente, ya que cuando se llena de tierra no puede profun' dizar más. Sin embargo, ., ,irtrá de que los flancos de ]a barrena y de la sonda rápiesentadas en las hguras 8.1 y 8.2 están abiertos, la muestfa obtenida a una profundidad dada se ínezcla con suelos de otros perfiles cuando se extrae del i.rr.no. En condiciones de cultivo normal no se produce por esta causa ningún inconveniente de importancia, pero para investigar la humedad del suelo se ob' tienen resultados más precisos utilizándo una sonda cuyos bordes sean cerrados. Otro tipo de sonda que se utiliza con éxito para obtener- muestras de suelo de volumen dado, con o§eto de determinar la densidad específica aparente. puede Yerse en la figura 8.3. t"rl'"i il'i I

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Frc. 8.3. Equipo de toma manual de muestras del suelo, tipo Uhland' (Cirtásía de la Utah Scientific R-esearch Foundatíon')

MEDIDA DE LA HUMEDAD DEL

169

SUELO

Sonda nanua,l tubular para toma de muestras

F. H. King, uno de los primeros edafólogos americanos, proyectó y utilizó un tubo de acero para tomaf muestras de suelos. La primitiva sonda tubular de King ha sido perféccionada por Veihmeyef y sus colaboradores, en la Estación Agrícola de Cáüfornia. Sucede frecuentemente que en los suelos que contienen gára muy difícil, y a veces imposible, tomar muestras con una barrena, mien"s con una sonda tubular, convenientemente preparada, se pueden atravesar iras que capas de grava

y

obtener muestras representativas.

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8.4. Detalle del tubo para toma de muestras de suelos. (Williams and Wilkins Soil Sci., vol.27, núm. 2). Dimensiones en mm.

Company,

Como puede verse en la flgura 8.4, cada tubo consta de tres partes: un tubo de acero sin sutufa, de la longitud deseada, vrra cabeza y una punta. Cada uno de los extremos del tubo está fileteado para facilitar la solidez de su empalme con ',2 cabeza y con la punta. Para introducir la sonda se utiliza un martillo especial. A1 perfeccionar la sonda tubular, según explica Veihmeyer, se ha pretendido :educir en lo posible las dif,cultades que surgen cuando se extrae el tubo del suelo. Cuando es pr€ciso tomar muestras más profundas entre 3,5 y 5'5 metros, suele :-rplearse para extraer la sonda del terreno un instrumento compuesto por dos :.i-ros de automóvil, montados sobre una base y ligados superiormente por una :.1:quilla.

170

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

Siguiendo las pautas del tipo King, se han fabricado tubos cortos de unos 30 cm de longitud, que se diferencian de aquéllos únicamente en que los extremos son fijos y que están proyectados de forma que: 1) la sonda puede ser introducida en el terreno con el menor esfuerzo posible; 2) la tierra penetra fácilmente en la sonda y 3) el tubo o sonda se extrae fácilmente del terreno. Parte de la sonda está abierta para proceder con más facilidad a la inspección y retirada de la muestra

Frc. 8.5. Detalle de una sonda para suelos con parte del tubo cortado para facilitar inserción, inspección

y

su

desmontaje. Puede verse también una barrena. (Cortesía de la Oakf ield A pparatus C ompony.)

de suelo. En la figura 8.5 hay un equipo de este tipo. En general, con la sonda de

tipo Oakfield (fig. 8.5) se obtienen las muestras empleando menos tiempo

que

cuando se utiliza el tubo tipo King (fig. 8.4). Cuando las condiciones son óptimas. tanto el tubo como la sonda dan cilindros de suelo representativos. de los cuales puede ser calculada Ia densidad específlca aparente. Sondas

y

barrenas mecanizadas

y tubos mecanizados para obtener muestras y menor esfuerzo. Generalmente, estos dispositivos están

Se han empleado barrenas sondas

de suelo con más rapidez

MEDIDA DE LA HUMEDAD DEL SI]ELO adosados a un camión. En la figura 8.6 puede verse un tubo de muestreo que permite obtener una muestra representativa de 10 cm de diámetro a una profündidad de 3 m.

Fto. 8.6. Equipo de toma de muestras mecanizado mediante el cuai se obtierren cilindros de suelo de 10 cm a una profundidad de 3 m. En la fotografía, el tubo acaba de ser extraído del terreno. (cortesía de la utah scientific Research Foundation.)

T.2 RESISTENCIA DEL TERRENO A LA

PENETRACIÓN

Los regantes se han dado cuenta siempre de que cuanto más húmedo está el terreno más profundamente se puede penetrar eñ é1. Esta observación ha sido utilizada para indicar hasta qué puntó un terreno está suficientemente regado. Bien es verdad que esta experiencla es sólo un indicio, pero para un agriárltor que conoce su tierra, la facilidad de penetración del suelo húmedo le revela la oportunidad del riego. El hecho de enterrar una pala en el terreno indica mejor la humedad de1 suelo que la facilidad de penetración.

I'12

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

cm de Todavía resulta un utensilio más adecuado un¿ varilla de acero de 1'5 prola suelos muchos En el terreno. en que clava se diá;;; aproximadamente, a la fundidad a la que pu"á" sá.'introducida es un indicador de la profundidad su facilita varilla la punta de Soldando una barra en la

;;ilrc"lahumedad. manipulación.

Y EL TACTO DEL TERRENO DE HUMEDAD CONTENIDO EL INDICAN Uno de los métodos más antigrtos y empleados para estimar el contenido de pueden humeda
ASPECTO

obtener muestras del suelo de la zona radicular utilizando barrenas. La tabla 8.1 sirve para indicar en qué medida la humedad utilizable ha sido extraída del tcrreno, y la que. .n .onr".r.ncia. debe ser prop'orcionada a1 mismo' durante la .rtu.1bí de riegos. Por 1o general. se pueden estimar, bastante aproximadamente' las necesidades-de humedad mediante el empleo de esta tabla 8.1' puesto que en ta mayoría de los casos ni es necesario alcaÁzar una gran precisión ni su cálculo tiene una justiflcación económica. No obstante, hay que tenef en cuenta que. a Á.¿i¿" qu" tu técnici ayanza, existen instrumentos más precisos y adaptados al problema'. Conforme el vaior de la tierra y el precio de los productos crecen' se incrementa la rentabilidad del ernpleo de métodos más precisos para determinar el contenido de humedad del ierreno. 1

S.4DETERMINA,CIÓNGRAVIMÉTRICADELAHUMEDAD En ei capítulo anterior se ha determinado el contenido de humedad del terreno de .su desecación' Este ..¿iunt" iu p.ruOu de un bloque de suelo antes y despuésprevias y está limitado método encuentra su aplicacián en las determinaciones y su desecad-o muestras de la toma entre nor el lapso de tiempo que transcurre muestras de se emplean menudo A horas. 24 unas durar ;;i" 1,"'.i^Lr"r:r* á;" y empleando un unos 200 gramos. con 1o que se obtiene una desecación uniforme ;;;p; iuTonáur.. Existe'el inconveniente de que tales muestras no suelen ser

preciso toma-r r"p-r-Jr.nlutiras de zonas relativamente amplias I en consecuencia. es de humedad' contenido precisa del. á. tffas para obtener una estimación más que desecan infrarrojos, rayos los "Jii", empleado han para ahorrar tiimpo y clinero se empleado normalmente tipo del horno que un iápidamente mát .i ru.to mucho pasarse en la 1ár fu¡otatorios de eáafología. FIiy que tener la precaución de no "n porque además sJcorre é1 peligro de quemar la m.ateria orgánica. á;r;";;i¿;- E; se utilizan unos bloques de absorción gravimétrica' que están €n con"oniádur^o.usiones .onlii* en un bloque poroso. situado en un hoyo' y cuyas-paredes hacia el mueve se humedad La deseada. profundidad tacto con el terreno, a una

, El U. S. Soil Conservation

Service fue el primero que.esrableció

y

empleó el método

del sue'o' r.grrol-"ptño paia ta determinación del contenido de humedad

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174

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

interior o el exterior del bloque hasta que las cantidades de humedad del bloque y el suelo sean iguales. El bloque se saca del suelo periódicamente y se pesa para determinar su contenido de humedad' Los principales inconvenientes de este método consisten en el intervalo preciso para alcánzar-el equilibrio, la alta precisión que requiere la pesada y la fragilidad de los instrumento§ empleados para pesar. Igualmente la preparación de hoyos' de forma ,que los bloques están en contacto íntimo con el terreno y que -a s-u vez puedanier pesados-en un corto intervalo de tiempo, implica un empleo de tiempo considerable y gastos relativamente altos.

8.5 UTILIZACIÓN DE LAS PROPIEDADES DE UN BLOQUE POROSO

ELÉCTRICAS

Para eotimar el contenido de humedad se han empleado las propiedades eléctricas de resistencia (o conductancia) capacitancia y fuerza dieléctrica, puesto que las modiflcaciones de aquélla afectan a las mencionadas propiedades eléctricas. En primer lugar se coloóan bloques porosos, que tengan los elementos eléctricos preCisos, en el interior del terreno. A medida que se modif.can las condiciones de ñumedad del bloque cambian igualmente las propiedades eléctricas. Se han obtenido éxitos limitaáos estudiando las propiedades de capacitancia y las dieléctricas, pero se ha llegado a cifras prácticas utilizando el principio de resistencia o con' ductancia.

El Dr. G. J. Bouyoucos ha diseñado un bloque de yeso o escayola en el cual hilo recto. La humedad del bloque tiende a equilibrarse con la del terreno. A medida que la humedad aumenta hay más solución de yeso y la resistencia entre los alambres disminuye. Se han utilizado otros matérialei para la fabricación de los bloques, tales como el nylon, la fibra de cristal y la combinación de estos materiales con el yeso. se incrustan dos electrodos de

Es muy grande el número de modelos que han sido utilizados con éxito -y que en la actualldad se emplean y que suponen modificaciones no sólo de la forma, sino también de las dimensiones, colocación de los electrodos y del tamaño' Por lo general, los bloques de nylon y de fibra de vidrio son más sensibles a las condiciónes de humedaá alta y de baja tensión que los de yeso. Los de nylon son los más sensibles, cuando las tensiones no llegan a dos atmósferas, y los de yeso actúan en las condiciones óptimas cuando las tensiones oscilan entre 1 y 15 at' mósferas.

Los bloques de yeso son solubles y no duran más de tres campañas. No obstante hay qúe tener en cuenta que el yeso es menos sensible a las sales del suelo que el nylón y h fibra de vidrio debido a la concentración de yeso soluble del agua del'interior de un bloque de dicho material. Por lo general, existen diferen' ciás notables de unos bloqués a otros y se producen modificaciones considerables en el calibrado a través del período, en especial cuando se utilizan bloques de yeso. Bloques de resistencia y contadores pequeños de transisto_res para la lectura de propiedades eléctricas pueden ser adquiridos en la actualidad en el co. mercio y són émpleados en muchás zonas para el Qontrol de la humedad. Entre los eiem'

MEDIDA DE LA HUMEDAD DEL

ST]ELO

175

plos más notables cabe destacar su utilización en extensas plantaciones de caña de anicar de las islas Ilawai, en las que equipos especializaAl-s se dedican plenamente a registrar las lecturas de los bl.ogues y a eitablecer programas de iiego. La figura 8.7 muestra un.contador portátii y bioques ¿e resisténcía. Estos bl;q;;s se instalan por 1,9 generhl cavando un hoyó en lá profundidad deseada, se coloca un bloque, se rellena a continuación y se apisona t.rr.no ,rci*a ¿e é1. De esta forma se pueden situar varios bloqués en un solo"j agujero-. iuru nu"", más fácil 1a .colocaciól y la rerirada g-e broques al final ae í"ápáraal-se pueden situar ¡lidades individuales on varillas y óolocar éstas en et t*""o como si fuera una sola unidad.

E.6

TENSIÓMETROS

un tensiómetro está constituido pgr una probeta porosa llena dc água y conec_ :ada con un vacuómetro q un manómetro de mercurio. S" iráce un hoyo a Ia -lrofundidad deseada, ,a continuación se pone un puñado de terreno suelto en el :o¡do y se introduce ra probeta porosa presionándoú *, H;;;a. Alrcdedor de :lla se comprime algo dt tier¡a,^ rodeando er tubo, ,iá.pr" qu" sea necesario un contacto íntimo del aparato con el terreno. Dé está manera se esta_ ::rgular :-3.e un contacto temporal entre el agua del interior de la probetay la existente :- el terreno. A medida el agui sale de la probeta, a' de la succión -que : ,le la tensión del agua del suelo, il vacío del inte'rior ¿"-ru pioí"ta "ársa es registrado :.:.¡ el manómetro. Por el contrario, un aumento de la humedad suelo hace ::¡ la tensión disminuya, con.ro que-el agua fluye tracia áe"iio del oe ta proueia :' marómetro registra una dismiiución d-e tensión. El tensiáÁetro registra las :--:uaciones de tensión cuando ésta no excede de 0,g atmósf;r;;. :--i ;ea mayor, el aire penetra en-el dispositivoa través de los porosEn el caso de la probeta . -1¡ mediciones pierden precisión. La tensión de humedaá áebededisminuirse :-:úlante el.riego-o por las precipitaciones y el sistema uena¿o-con agua antes -: que funcione de nuevo. progresos considerables en la técnica de la construcción ¡ han tealizad,o de .:-s;ómetros desde que los doctores L. A. Richaras y wiflñ Gardner, de la --''"ersidad de utach,.produjeron los primeros tipos.Se ñ;a;, adquirir en er "

--ercio

mqdel^os qu1

perfecümente, semejantes'a tos que

están reprelrncionan :rdos en la figura 8.8. E-rtos tipos son muy 3{ecuad91 para suelos arenosos, debido a que su radio -; ::r¡ación llega a la_s 0,8 atmósfeias, en cuyo intervalo s"-.n.u.rtra ra mayor :---: del agua utilizable, o llmbién se adaptan perfectamente a ios cultivos que - --;:en,riegos frecuentes. El ejemplo quei coniinuación se da muestra la utili-

;

del tensiómetro para dereiminar lós períodor *á"i-or-u" ,nL;; U d"rñ; -: -.- :ieso es preciso esperar 3-días para q,ue et tensiomeiro de funcionar, G. ' - -r 3consejable regar un curtivo détermiñado cada dos veces'este espacio de :-"

-

: 1 r" , o sea, cada seis días pa{a un suelo arenoso o quizás tres veces, sea, "-.:- :-.:ve djas para un suelo franco limoso. En este cáso er tensiómetioosirvé : ---. - li;a¡ hasta qué punto se ha consumido la reserva ¿" n"L"au¿, pero no ' -::a el valor de ésta.

PRINCIPIOS

116

Frc.

8.7

Y

APLIC'ACIONES DEL RIEGO

Contadores portátiles y bloques de ¡esistencia, para la de1 terreno. (Cortesía de Industtial Instrument,

de la

humedad

MEDIDA DE LA HUMEDA D DEL

SL]

ELO

:'' 88' Medida de la tensión en una parcela de caña de azúcar recientemente ' :.rco profundidades diferentes. (corteiía de ra Hawoia,, corun"riiii iiá suso,¡ecolectada, company.) Debido a lo limitado de su campo de actuación el tensiómetro s€ utiliza -rndo las condiciones del suelo son relativamente húmedas y los bloques áe :lrstencia cuando la tónica es de sequedad, o incluso se utilizaí ala vez ambos ::iumentos puesto qu-e los bloques comienzan a ser sensibles, aproximadamente - . el mismo contenido de humedad al que el tensiómetro dejl de funcionar. ::.ulta aconsejable colocar tanto los tensiómetros como tás uüqo"r, dentro de :¡na de mayor_actividad radicular. de manera que tenga 1a mayor sensibilidad - :;:iü a las de humedad del terréno. pí to¿".áro no hay que -,-jer de vistamodificaciones la humedad utilizabre a profundidades superior.s,.uardo el ins' . :into está situado más cerca -

de la superficie.

i'7 EL MÉTODO DE NEUTRONES PARA LA DETERMINACIÓN DE LA HUMEDAD DEL TERRENO : inétodo de la medida de la humedad por medio de neutrones encierra unas

-- ,.i;rivas muy prometedoras. Este métodó consiste en Ia emisión de neutrones velocidad desde un emisor, contra el terreno urr"¿"¿oi-á" é1. -- -r:. Estos neu-:s son frenados por el agua, de manera

que aquellos qu" ul.unrun un tubo

I78

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

contador son más lentos y éste los registra, pero en cambio no puede hacer lo rnismo con los más veloces. Cuanto mayor es la humedad del s,uelo, mayor es el número de neutrones de movimiento lento que llegan al tubo contador. El hidró. geno es el elemento que absorbe mayor número de neutro,nes d€ gran velocidad. Puesto que el agua es la fuente principal de hidrógeno del suelo es lógico que exista una correlación significativa entre el contenido de agua del terreno y el número de neutrones de pequeña velocidad que llegan al contador. En la práótica se hace un hoyo, con una sonda y se introd'uce en él un tubo de metal de forma que se entibe el suelo. El emisor de neutrones y el aparato contador se colocan dentro del hoyo y se les hace descender a la profundidad deseada. La lectura obtenida en una unidad de tiempo es proporcional al contenido de humedad del suelo que rodea al emisor y al contador. Hay que tener la precaución de hacer un número de hoyos suficiente para obtener una indicación representativa de la humedad del suelo. Algtrnos metales e incluso metaloides tales como el boro y el cloro absorben neutrones de gran velocidad e influyen, por tanto, sobre la lectura. La configuración geométrica del terreno que rodea el tubo influye sobre el número de neutrones lentos registrados en un tiempo dado, de forma que cuando la lectura se hace cerca de la superfrcie, aunque el contenido de humedad sea el mismo, será diferente que cuando se efectúa a mayor profundidad. La zona de influencia es menor a medida que el contenido de humedad aumenta. Se progresa continuamente en reducir el peso de los aparatos, con lo que se hace más fácil el manejo, y en la disminución de las perdidas de radiación. Debido a que s€ pueden efectuar lecturas desde el momento en que el aparato se coloca en el hoyo, la pérdida de tiempo es despreciable, por lo,que el método de los neutrones resulta de gran rapidez. De la misma forma, el muestreo en el mismo hoyo es posible sin destruir la muestra. El método de los neutrones promete ser m.uy útil para la medida de humedad del suelo.

t.8

UTILIZACIÓN DE LAS PROPIEDADES TÉRMICAS

La conductividad térmica del suelo puede ser utilizada como un lndice de su humedad, puesto que el nivel de conductividad depende de la presencia de la humedad en el terreno. La termorresistencia, que es una resistencia térmicamente sensible, ha proporcionado un control excelente; debido a la influencia de la temperatura sobre la conductividad térmica se puede preparar un material permanentemente poroso con dimensiones y distribución adecuadas de los poros dentro del cual puede colocarse un aparato, térmicamente sensible, sin estropear el elemento sumisor de calor y el sensible.

8.9 ERROR DE MUF§TREO El error de muestreo ha sido uno de los principales inconvenientes que ha encontrado el investigador a la hora de determinar la humedad del suelo; puesto que la obtenci/n de muestras representativas es uno de los problemas más im-

MEDIDA DE LA HT]MEDAD DEL

SUELO

t79

portantes, el crecimiento desigual de las plantás y h falta de uniformidad en la penetración de las raíc-es ¡o pueden ser ioslayador pr"rto que--producen variaciones del contenido de humidad. Las modihcaciones ¿e i';ura y esrructura del suelo alteran la infiltración, transmisión y retención de la humedad. Los cam_ bios introducidos en la conñguración de la superñcie d;i t*r;;; condicionan la oportunidad de infiltració-n de ra fluvia, y la iorma y ¿i*".riáres de los caballones alteran la velocidad de infiltración áel uguu á" ii"g. B"láántemente, todos los factores mencionados hacen que el contenidá ¿e trumé¿aa1"u ¿irtinto pill;; -Es diversos- puntos de una parcela. preciso tomar varias muestras del mismo terreno, si se quiere obtener ur-a mueitra representativa de la humedad del a menos que el método eregido exija una muestra de gran volu*"n.-Br sueló, ;ñ;;; de muestras necesarias pariobtenei una muestra total-reppriniátiru aumenta a medida que las diferencias de humedad entre los dGr."íñ;ñ ----- r-----' del terreno se hacen más profundos. otro inconveniente- ra{i9a en que básicamente todos los métodos de determinación de la humedad utilizan r¡n- número reducido d" ;;rsñ;;;ñ;;;

ellas es lógi9o que difiera por Io menos + 20 % d; la;;dia'd;-;;ilur; de un universo de muestras muy numeroso. En consecuencia es pieciso dt i; inv-estigación se concentre en póner en práctica m¿toaás áe áeterminación de la humedad,-que de ul podg práctico y'in p*o tiempo den varores i.prirrrtativos de la humedad del suelo.

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CAPÍTULO

9

MOVIMIENTO DEL AGUA EN LOS SUELOS En los capítulos 7

y 8 se ha tratado principalmente de la capacidad de

almacenamienio de agua d"e los suelos. Es preciso conocef el volumen de agua que existe a disposición de ios vegetales, inmediatamente después de que el terreno úa sido regado. Debido a la necesidad de plasmar en una cifra el volumen de

agua utilizáble se han discutido en los capítulos_ anteriores toda una serie de

cónceptos tales como, capacidad de campo, marchitez permanente y capacidad de almacenamiento de agua. En realidad, todos estos valores no son sino puntos de una curva continua que expresa la dinámica del contenido de humedad a través del tiempo. En el presente capítulo se estudian con más detalle los aspectos dinámicos, en cuanto afectan al movimiento del agua tanto en el instante en que penetra en el suelo, como a través de él y cuando abandona el terreno. El fenómeno de la entrada del agua en el suelo há sido tratado en primer lugar, ,para a continuación estudiar el móvimiento del agua en el interior del mismo. Finalmente, se ha tenido en cuenta el curso del agua y el movimiento del vapor en suelos no saturados. En primer lugar se discuten las leyes y ecuaciones fundamentales que rigen__ el movimiento de agua en los suelos, para tener una base que permita desarrollar

una serie de conceptos posteriores.

9.1 ENERGÍA DEL AGUA EN MOVIMIENTO Para la deducción de las.fórmulas de la dinámica de fluidos, entre los que se encuentra el agua del suelo, se aplican los principios del trabajo y de la energía, entendiendo por tal la capacidad de producción de trabajo. Cuando se trata de fluidos, la energía adopta dos formas:

1. 2.

Energía cinética. Energía potencial. a) Energía que resulta de diferencias de presión. b) Energía que se origina por las diferencias de altura.

Un kilogramo de agua que se mu€ve a la velocidad de v metros por segundo tiene una ánergía cinética de v'l2g kgm, en donde g es la aceleración de la gravedad.

MOVIMIENTO DEL AGUA EN LOS

SUELOS

I81

un

kilogramo de agua tiene enelgía potencial, únicamente porque existe una de presiones o de elevacién. La energía potencial áe 1 kg de agua, que deriva de Ia diferencia de presiones se representa por plw, en ti que i es peso ¿ó tu uniáad de volumen. f1 ryesio" por unidad de supeifici e y w Un kg de fluido cuya energia poten¿ial sea "s "ideüida a la diferencia de alturas, puede representarse por y, en ra que y expresa la cota sobre .un prano de referencia dado. un- kilogramo de agua puede tener todas ras formas de energía expresa{as, tanto la cinética como la potencial, derivadas de la diferencia áe pr"rion". y de elevación. Esta energía cómpuesta puede ser representada por ra llamada ecuación de Bernoulli ' que expresá la enirgía po. unidud a" peió-a" fluido: -.-

difere-ncia

v2n

H:-+l+v 29

(e.1)

w

- Hay que tener en c.uenta que cuando esta ecuación se aplica a dos puntos de un fluido en movimiento reiulta idéntica a la ecuació i 6lzj. ra lói unidad de peso, cuya dimensión es ra de una longitud, ," ,iiiúu "n"rg.?; frec,uentemente en ingeniería a causa de su simplicidad, especiahÉntc upii"uá"I cauces abiertos y.movimiento delagua a través de los suel,os. En el cap?tul; i;" estudió el empleo d9 la (9.1)- para el flujo en canales abiertos. En el caso de flu¡o a través del-ecuación se puede hacer inmediatamente una importante simpriflcación ; -suelo puesto que Ia velocidad a través del suelo es muy pequéra, la energía cinéticá 'pr.¿é-¿"rpr."iu.r". por de la unidad,de peso e_s. todavía menor (v,12 tanto, s) y la ecuación de Bernoulli, aplicada at -bri-iénío'¿"iuguu'.r-"t suelo, quedá como sigue:

h:!+y w

(e.2)

gy9 en el capítulo 5 se denominó altura piezométrica. Este valor puede ser medido en los suelos saturados por un simpli piezómetio y ,, r* ," saturados por el tensiómetro. . , La figura 9.1 represe¡rta el-flujo del agua en tres direcciones y la utilización del piezómetro para medir la direóción deimovimient;, ü;;l;itud de ra ener-"igía. Es interesante hacer que el líquido fluye siámpr" lu dirección de _notar las altu¡as piezométricas decrecie^ntes. cuando se produce un movimiento análogo al representado en ra figura 9.1, en una conducción forzada. se pueden.emplear los-princifios expuestos en el capítulo 5, para el cálculo del cáudal, perdida de eneigía, étc cuando el movimienfo tiene rugar én el s,uelo, las"ecuaciones son análogas, con la única salvedad de despreciir la energía cinética. pái turt¿, la ecuac"iól de Darcy-Weisbach que en el capítulo 5 se traducía en:

. h: '

Véase el capítulo 5 para

.L V2 Í D' 2s

la definición de ios

(s.3) conceptos.

PRINCIPIOS

t82

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

de cargo piezomélrico

L

,u,o,oo o"

hl,corgo

T

enlre

bv'

T

I

Plono de ¡eÍerencío

iezómel¡o que mide los olturos piezomélricos Posiilvos

FIc. 9.1.

Representación gráfica

través del suelo,

del movimiento horizontal

y el empleo de piezómetros para indicar el

se transforma en

ascendent€

y

descendente, a y la

sentido del movimiento

magnitud del gradiente piezométrico.

la siguiente, debida a Darcy:

v: k:h,L

(e.3)

Siempre que el régimen no sea turbulento, la velocidad V y el caudal a través del suelo es proporcional a la permeabilidad del mismo k y a \a pendiente de la línea piezométrica, hrlL.La dimensión de la permeabilidad del suelo, ft, es ¿T-1 y representa una medida que se refiere a la vez a las propiedades del suelo y del fluido. Las propiedades de este último pueden ser puestas en evi' dencia ,utilizando la siguiente ecuación:

v

:(; " ,)?

(e.4)

MOVIMIENTO DEL AGUA EN LOS

SUELOS

183

La perrneabilidad, k', tiene las dimensiones de un área, o sea L'. Cuando se la ecuación (9.4), la permeabilidad está influida solamente por el tamaño y forma de las partículas del suelo y los poros (por la textura del suelo y su estruótura), y es indipendiente de las propiedades de fluido (peso gspecíh.o , y uviscoiidád, ¡r). Paia la mayoría de los estudios del movimiento del agua subterránea en regadío y drenaje, la influencia del peso específico y la viscosidad es relativamente pequeña; por lo tanto, la inclusión explícita {" , y l'¿, como se ha hecho en la icüaciOn (0.+) no es fundamental. La k utilizada en la ecua' ción (9.3) es igual al término (k'wlú de la ecuación (9.a)' Entrando ón el valor V de la ecuación (9.3) en la ecuación fundamental del caudal, Q: A Z, se deduce que

deflne óomo en

h,

O:Ak: L

(e.5)

en do,nde A es la sección transversal, perpendicular a la dirección del movi' miento. La intensidad de la presión en un punto dado es

y la altura de presión Sea /l, la altura piezométrica dremos que:

P:wh h: plw en el punto I y h, en el punto 2. Entonces ten' ,

P,

ht:-'l!t

w

.Pz h":-a,)'z 'w Suponiendo que ft, es mayor qrue h, y que los dos puntos están tancia L, tenemos que la pendiente hidráulica toma el valor de

H, : hr-h, LL

l@,lw)

* ),1L

l@,lw) + y,l

a una dis' (9.6)

En la ecuación (9.5), w es el peso específico del agua y prlw Y pr/w son las ¡lturas geométricas con respecto a un plano dado, tomado como origen. La aplicación de las ecuaciones (9.3), (9.4) y (9.5) para el movimiento del agua subterránea en los suelos saturados se ilustra con dos ejemplos que co' :responden a condiciones de suelo diferentes. El primero, de flujo libre del agua subtlrránea en un suelo arenoso, con una pendiente hidráulica pequeña (fr9. 9.2). m ¡ e1 segundo, de movimiento ascendente del agua a través de un estrato de 12está que agua el grava, el en :; arcfua situado sobre un acuífero artesiano de -, ¡netida a presión, o sea confinada (fig. 9.3). La flgurá 9.2 representa el movimiento de agua no confinada, a través de un ,:¿1o arenoso, asentado sobre una arcilla compacta. El piezómetro situado en ,4

r84

Y

PRINCIPIOS

APLICACIONES DEL RIEGO

Superlicie del _¿-Copo

Íreéti

Te¡¡eno orenoso

ht=

del '+ movimiento ->

Dirección

-> 15

I 6m

( sr"lo soturodo .

h=12

n

) compocfo

de boio permeobilidodi

3o

Ítc. 9.2. Flujo del

metros----->l

agua subterránea libre a través de un suelo arenoso saturado, que descansa sobre arcilla compacta.

nos da un valor de la altura piezométrica h, : (prlw) * ) : 15 m, y el situado h2: 12 m. Por lo tanto, como la distancia entre ambos es de 30 m, la pendiente hidráulica, deducida de la ecuación (9.2), es de 3/30, o sea un 10 %, y la velocidad es 0,1 k. Eligiendo un k medio de 360 m por año, o 1,16 x 10-. metros por segundo, la velocidad aproximada del movimiento a través de la arena es v: 36 m por año y el caudal en una sección de 300 m de longitud y 6 m de profundidad, deducido de la ecuación (9.5) es:

en B,

1,16x300x6x3

Q:AKh,:

L

100 CIO

x

30

:

m'/seg

#

:

0,0021 m3/seg

En el segundo ejemplo, los resultados de las medidas del piezómetro a alturas diferentes, en un suelo arcilloso asentado sobre una grava acuífera, están representados en la figura 9.3. La permeabilidad media del suelo arcilloso ha dado medida y resultado s€r de 1,5 m por año. Por tanto, para calcular la velocidad media del líquido en movimiento desde una profundidad de 12 m a una de 1,5 m, en m€tros por año, utilizando las ec,uaciones (9.2) y (9.5) operamos como sigue:

hL h,-h, L L

v

: k:h,L :

1,5

5,4a-0,75 10,5

x

0,44

:0,66

4,65 10,5

metros por año

MOYIMIENTO DEL AGUA EN LOS

SUELOS

1Áí

Hay que tener en cuenta que 0,66 metros por año e^s la velocidad bruta aparente, puisto que la sección tiansversal A era la superficie «bruta» y no la neta de los poros.

si la pendiente hidráulica y la permeabilidad del suelo, medidas en cada punto y rápresentadas por los datos de la figura 9,3. fueran las mismas para una o' E

o

f5 ot

OE

-.ogo o -l(

=

3¡0

de 1 ,27 cm

-

.9co

__!__

co tr

7,5

tArcillo ,o^porto/

-i-

ñ. co

9,0

o'Oco oo

'ot -o

c -9

10.5 '

eÁ o-t L

12.0

Areno grueso y grovo fino

Arcillo

Frc. 9.3. Gráfico que muestra la altura piezométric-a media,. plw, en un estrato arcilloso, que descansa sobre un acuífero artesiano.

zona de 260 hectáreas, las pérdidas anuales de agua del acuífero artesiano, debidas a st¡ ascensión a través del suelo arcilloso y a la evapotranspiración superticial, serían de 1 716 000 m3. Los valores de la altura de presión y cota geo.¿t.i.u, indicados más arriba, se utilizan para demostrar la aplicación de las icuaciones de Bernoulli Y DarcY.

PRINCIPIOS

186

9.2

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

PIEZÓMETROS PARA MEDIR LA ALTI]RA DE DE LOS SUELOS SATURADOS

LA

PRESIÓN

Las alturas de presión, p/w, ilustradas en las figuras 9.2 y 9.3 se miden por tubos de pequeño diámetro, llamados piezómetros. colocados a la profundidad deseada. Son muy utilizados el martillo introductor y la cabeza introductora, para tubos de ll4 o de 3/8 de pulgada, que se representan en la figura 9.4.

E _o t ll

.tji[J

Cobezo dc empvie

Mo¡tillo inl¡oduclo¡ E \o-

Tubo de 11h" lleno de plomo

o

§-frr.,

deseodo

Pietómel¡o

o

q.

Tubo de t/¿"

o %"

!oo o

o .D

Topón de ocero o

IU t_n Frc.

9.4.

q-

Covidod lormodo Por

el

Tubo de 3/t"

enrose del

piezómelro

Detalle del martillo perforador y del piezómetro.

Cuando se introducen los piezómetros, se forman ,unos tapones de tierra apela 30 cm de espesor en su extremo inferior. Este taponamiento se elimina mediante inyecciones de agua (fig. 9.5), sistema que consiste en introducir por bombeo dicho líquido hasta el fondo del piezómetro, por medio de un tubo de plástico. Este agua empuja hacia arriba a través del espacio anular comprendido entre la pared del tubo y el tubo de plástico, arrastrando las partículas de tierra en suspensión. Se continúa inyectando agua hasta conseguir que se haya formado una pequeña cavidad por debajo del extremo inferior del tubo y qu€ el agua quo sale fluya limpia. Se marca en el tubo de plástico una longitud exactamente igual a la del piezómetro y se tiene cuidado de no introducir dicho tubo de plástico a más de 7,5 a 10 cm del fondo del piezómetro. En los suelos de permeabilidad media, el agua alcanza, en el interior del piezómetro, su nivel de equilibrio al cabo de pocos minutos, pero en los suelos de baja permeabilidad se necesitan varias horas para esta operación. Para los suelos muy compactos y dquellos otros que contienen grava muy mazada de 15

MOYIMIENTo DEL AGUA IJN LoS

SUELoS

I87

fina, que no puede ascender por el espacio anular entre los dos tubos, durante la operación de inyectar agua, se coloca un remache taponando el extremo inferior del piezómetro antes de introducirlo en la tierra. El tubo se introduce hasta 7,5 cm más abajo del nivel deseado y después se eleva 7,5 cm para que el reTaglrg pueda ser empujado con una barra antes de inyectar el agua. Ésto evita la dificultad, que surge a veces, de quitar el tapón ds suelo formado en el ex-

Frc.9.5.

Enrase del piezómetro. (Cortesía del

tl. S. Regional

Salinity Laboratnry.)

tremo del tubo. En la mayona de ]os suelos, sin embargo, este tapón puede ser eliminado con agua inyectada, en menos tiempo que el que necesita puia jar el remache. "mpuEn la actualidad se emplean piezómetros de 2,5 cm de diámetro, pero cuanto más ancho sea el tubo más caro será el equipo de instalació, y mar lenta la reacción debida al al¡iiacenamiento. Se utilizan también equipos de inyección para instalar piezómetros, especialmente los de mayores tamáños. EI inyector forma una cavidad en el terreno y el tubo se introduce en é1. Este procediáiento permite la instalación de piezómetros a mayores profundidades en jos suelos arcillosos pesados, pero no se tiene la garantía de que se consiga un buen aislamiento alrededor del piezómetro. Por consiguiente, en los suólos estratificados, en los que se produce un flujo ascendente de magnitud considerable bajo pre-

I88

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

siones relativamente altas, los piezómetros introducidos a percusión resultan más precisos que los de inyección. En la figura 9.6 puede verse a técnicos agrícolas efectuando una lectura de un piezómetro,con una sonda eléctrica. Las sondas eléctricas consisten, en general, en una probeta aislada y calibrada cuyo extremo es un conductor conectado con

el tubo. Un microamperímetro, con una batería en el circuito, registrará la

co-

Flc. 9.6. Lectura de piezómetro en una escala-sonda eléctrica. (Cortesía del U. S. Regional Salínity Laborotory.)

rriente cuando el extremo de la probeta toque la superficie del agua. La profun' didad a que se produce el hecho antcriormente reseñado es registrada por el conductor graduado que desde la probeta a la superflcie también puede efectuarse la lectura de piezómetros soplando en un tubo de plástico. La profuttdidad del extremo del tubo puede ser ajustada hasta que toque la superficie del agua, en cuyo momento se anota tal profundidad.

9.3 MEDIDA DE LA PERMEABILIDAD DEL

SUELO

La permeabilidad de los suelos saturados varía tanto que en los estudios de riego y drenaje constituye la variable más importante, llegando a ser algunos suelos hasta

10O

000 veces más permeables que otros.

MOVIMTENTO DEL AGUA EN LOS

SUELOS

i89

Es esencial el conocimiento de las permeabilidades del suelo para el progreso de los estudios sobre rendimientos dei transporte y aplicación del agua y?ra proyectar sistemas de drenaje para la puestá en cultivo de los suelos alóalinos

y

salinos.

Las permeabilidades están influidas por el tamaño y forma de los espacios porosos a través de los cuales el agua se mueve, y por el peso específicó y la visc-osidad del agua del suelo, según ex-presa h eóuáción rg.+1. No es práótico medir todos los factores que pueáan influir en la permeauiruá¿, pero s? lo es, y muy esencialmente, medir la permeabilidad de lós suelos en el ^laboratorio y en el campo. Dos de los muchos- tipos de aparatos empleados para medir la permeabilidad de los suelos son los computadores de permeabilidad de altura constante y los de altura variable.

Pemeámetroe de altura coirstante

son aquellos en lo.s que el nivel del agua se mantiene constante, bien por una continua aportación de líquido, bien por frecuentes adiciones de'agua y'en los que se consigue que el agua pase a través del suelo a una veloci¿a¿ óonstante-. La figtra 9.7 nos muestra dos permeámetros de altura constante, uno para pruebas de laboratorio y otro para experiencias de campo. La ley de Darcy para é1 movimiento del agua en los suelos, se aplica pura ü p"r-"ábilidad una^ vez medidos el volumen de líquido por unidad de tiémpo, t, la sección transversal «bruta» del suelo, A, com relación a la dirección dei movimiento, la pérdida de altura piezométrica, hr, y la longitud del cauce, I. El experiencias de c_amqo y en suelos no alterados, las pérdidas de cota piezométricas y la longitud del cauce del líquido no pueden ser medidos .on pr"cisión a bajo coste. si la superficie del süelo consiste en una capa delgada, de baja permeabilidad, sobre otra muy permeable, entonces la perdida de óota pieTuberío

Bureto groduoda poro medir el

de olimenloción

de oguo

oguo que se oñqde Reóosodero

r hf

-_ I Asuo-.J Lecho

Drsco poroso grodoodo

Flc. 9.7. Médidores de permeabilidad de altura

constante.

del

conol

190

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

zométrica y la longitud del cauce del líquido pueden ser considerados respectivamente como la distancia de la superficie del agua a la capa más permeable del suelo, h¿, y como el espesor, L, de la capa superior del suelo indicado en la f,gura 9.7. Utilizando los símbolos deflnidos anteriormente y resolviendo la ecuación de Darcy (9.5), para la permeabilidad, tenemos que

k

::-OL

Ah,

(e.7)

Por ejemplo, en la superficie de 0,11 m2 que era la cubierta por el permeámetro, el caudal de agua fue de 0,0095 m3 en 0,4 horas, la perdida de altura piezométrica a través de 0,30 m de suelo' fue de 0,72 m y, por tanto, la permeabilidad resulta ser:

k: AQL h,

0,00095

0,40

x

0,30

x 0,72 x},Jl

:

0,09 m/hora o 788,4 m/año

Los ingenieros especializados en cuestiones de regadío utilizan para cxpresar la permeabilidad una o varias unidades diferentes de volumen, superficie y tiempo. Las más comunes son el m3 por m' y día, el cm por Ha y hora' o simplemente, metfos cuadrados por día y centímetros por hora. Cuando el agua penetra verticalmente en los suelos saturados por la acción exclusiva de la fuerza de la gra' vedad, la pendiente hidráulica se considera igual a la unidad. La tabla 9.1 incluye las permeabilidades desde 0,013 a 63'5 cm por hora (columna 2)y de 0,003 a 15,2m" por m2 de suelo en 24 horas (columna 1), con una variación relativa de 1 a 5000. La línea 2, por ejemplo, muestra que un caudal de 1,05 litros segundo-hectárea equivale a 0,0O9 m3 por m2 durante 24 horas. Permsámetros de altura variable co,mputador de permeabilidad de altura variable está adoptado para medir permeabilidad de los suelos compactos, de textura fina y baja permeabilidad.

El

la

Constan de un cilindro con una tapadera cónica, en la cual está inserto verticalmente un tubo de cristal de pequeño diámetro. El cilindro se introduce en el suelo hasta una profundidad conocida, y después se llena de agua todo el aparato. Conforme el agua percola a través del disco de terreno que limita el cilindro, el agua del tubo dé cristal desciende. Puesto que el cilindro tiene una sección cien veces mayol a la del tubo, un pequeño volumen de agua percolada se traduce en un deicenso grande en el tubo de cristal. La permeabilidad k se mide por la diferencia de alturas inicial y flnal del agua en el tubo de cristal (h,-h,) por el intervalo de tiempo t, por el espesor del suelo en el cilindro o longitud del hlete líquido Z, y por él cociente del área del tubo por la del cilindro, alA. La

fórmula es:

k:

h, 2-3aLlog,oj : h" At

(e.8)

Taar,a

9.1.

Co¡r¡penlcróN oe r¡, PERMEABILIDAD DEL SUELO PARA EL EXPRESADA EN DIFERENTES UNIDÁDES

AGUA,

Permeabilidad en Línea núm.

m"

f

m' por

24 horas

(l) I

) 3

4 5

6 7 8 9

l0

ll

12

superlicie,

cm por hora

llseg por Ha

(2)

(3)

0,003

0,013 0,025 0,038 0,051 0,064 0,076 0,089

0,006 0,009 0,012 0,015 0,018

0,021 0,024

0,35

0,70 1,05 1,40 1,75

2,10 2,45 2,80 3,14

0,r02

o,o27 0,030 0,061 0,091

0,1 14

0,127

3,50

o,254

6,99

l3 t4

0,122 0,152

15

0,183

16

t7

o,213

0,381 0,508 0,635 o,762 0,889

0,244

18

o,274

1,02

28,O

19

0,305 0,366

1,14 1,27 1,52

31,4

20

2l

0427

1,78

0,488

2,03

))q 2,54 )10

28

o,549 0,610 0,671 0,732 0,792 0,854

29

0,915

30

3,81

o,976

4,06 4,32 4,57 4,83 5,08

22 23

24 25

26 27

3t

3,05

3,30 3,56

32

1,04 1,00

JJ

t,t

34 35 36 37

1,22 1,37 1,52

38

2,14 2,44 2,75

10,2

o

3,05 3,57

t2,7

43

6,10 7,62 9,14

25,4

39

40

4t

44 45 46 47 48

49

6

<11

6,35 7,62 8,89

1,8 3

to,7 12,2 13,7 15,2

tt,4 19,1

10,5

t4,o 17,5

2t,o 24,5

34,9 41,9 48,9 55,9 62,9 69,9

76,9 83,9 90,9 97,8 105

tt2 119

126 133

140 157 175

210 245 280

314 349 524 699

1,8

874

38, I

1050

44,4 50,8 57,2 63,5

1220

3

1400

1570 1750

192

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

Por ejemplo, para medir la permeabilidad del revestimiento de arcilla de un canal, se obtuvieron los siguientes valores:

a:1,68

cm'

A :988 cm'

L:

13,1 cm horas

t :6,2

hr:168 hr:150

cm cm

Según estos datos, tenemos que

k:

2,3xt,68x13,1 x 988 x 6,2

logro

168

150

:

4 x 10' cm/hora : 3,9 cm/año

La dificultad principal con que se tropezó al utilizar este computador de permeabilidad en las experiencias de campo fue la tendencia del cilindro a elevarse, debido a la presión ejercida en su interior por la columna de agua del tubo de vidrio. Para salvar este inconveniente se colocó un peso en la tapa del cilin' dro. Las modiñcaciones del volumen en el interior del cilindro, ocasionadas por la temperatura, introducen cambios significativos en las lecturas. El permeámetro de altura variable mide la permeabilidad del lecho del canal o de zu revestimiento, pero no la velocidad de filtración cuando el canal está en uso. Para determinar esta velocidad de infiltración es necesario también co' nocer la pendiente hidráulica que determina el movimiento del agua a través del canal. La profundidad del agua debe ser la que existirá durante su empleo normal. En e[ caso de que se desee comparar los resultados obtenidos en diversos puntos es preciso qué h profundidad sea prácticamente la misma para todos los óinndros. Hay que tener cuidado de no enlodar el suelo cuando se le añade agua'

9.4 EL MOYIMIENTO DEL AGUA EN §UELOS NO

SATURADO§

La ecuación de Darcy, de Ia velocidad de un líquido en suelos saturados, se aplica también a muchoJ suelos no saturados. No obstante, a medida que el contenido de humedad disminuye, la sección transversal a través de la cual fluye el líquido se hace menor, motivando igualmente el que la permeabilidad dismiuuya. Tánto en los suelos saturados como en los no saturados, el movimiento del agua es provocado por una diferencia de potencial. Resulta, pdr consiguiente, que el movimiento del agua se produce tanto en los suelos saturádos comó en los no saturados y por ello el flujo se produce en la dirección de la energía decreciente, como expresa la ecuación (9.3), y el caudal total es el producto de la velocidad del agua por la sección transversal, como se ve por la ecuación (9.5). En los suelos no saturados se originan complicaciones poi el hecho de que la' sección transversal disminuye a la vez que el contenido de humedad y poique resulta cada vez más cornplicada la medida de la presión negativa.

MOVIMIENTO DEL AGUA EN LOS

SUELOS

193

Cuando se trata de suelos saturados basta una simple abertura que permita al agua penetrar en un tubo, para medir la energía en et'extieáL del mismo. Este método es llamado el der piezómetro. sin em6argo, una succión ;ü-;f""iuar en el interior del suelo necesario que exista út 6;;;; ii movimiento del .es ai¡e, desde el suelo al sistema de medida. Esta barierá cánst¡tuida por una probeta porosa y se ha estudiado en el capítuto S en "si¿ ia-;arte-retativa a tensió-

metros.

Existe una ulterior complicación en el movimiento del agua a través de los y que c.ggsiyte_ en-el que realiza bajo forÁu?" ,up";,';ñ#: dición es todavía más difícil de llevai a cabo. A ;.aiü qiJ et contenido de humedad dismin_uye, el tanto por ciento del agua qur r" ,n*üúa¡o torma ae va, por aumenta. El movimiento en la fase de vapof se produce en ia ¿irecció, l; las presiones de.vapor decreciente. Las difereicias ¿á ia piásián ¿e ;;úñr"vienen de las variaciones del contenido de humedad y ¿tiui.*p.ratura suelo. El movimiento de la humedad, b las diferencias di t.nsián.s á" vatrx)r,delson bidas p-rincipalmente a las diferencias de temperatura en las proximidades dedel punto de marchitamiento. s,uelos saturados

9J

CARACTERͧTICAS DE

LA INFILTRACIÓN EN LOS

SUELOS

con excepción del riego.subterráneo, en los restantes métodos de regadfo, el agua se aplica a la superflcie del terreno, para que penetre en y él ;?;ñ"b para. quedar a disposición las plantas. por tantó, el objetivo prin"ipai drl-rirg" consiste.efi aportar agrla a.l.de suelo, donde gueda almac.nuáa.-rrr-"stas-condicionís, Ia velocidad de entrada del agua en el ierreno sometido a prácticas .rft*ulir, llamada velocidad de inñltración, reviste capital importancial. i;;-Ul;;;;;: !1.p1: más.importantes.en ras flncas de regaiío consiste en la piquera velocidad de inñltración en los suelos de textura fina, debido al laboreo del terreno "i."iiro a menos -r' a la salinidad. No hay posibilidad de que los cultivos se desarrollen

que_elaguapenetreenelterrenoyquedialmacenadaenelmismo. La velocidad de infiltración d_epende de muohos factores, entre los que se de agua empleado para el_rie-go, la temperatura del y :i:r^:llr-" !1,9.n"¡or \let suelo y la estructurar textura y contenido de humedad del terreno. criandó "gu" :xisten horizontes del suelo que frenan la infrltración, la velocida¿ Aé ¿.tu-áirninuye. otro factor importante es la configuración de la superficie de ñ p;;;elas, e.ntendigndg nor tal la.forma y diménsiones de los y iig-uáo a este último la forma de aplicar el agua. En consecuencia, se "ibauor"s, deduce qúe É v"iocidad de infiltración varía dentro de una misma parcela e incluso to hace en e1 tiempo. La velocidad de inflltración en los sueloi arenosos'.excede los 25 cm a 1a hora, mientras que en los arcillosos puede descender a coro, en el caso de lue pgl un¿ mala gestión cultural la estructura del suelo haya sido prácticamente destruida. En la figura 9.8 se muestra un conjunto de gráflcos, coi los que se representa generalmente este tipo de datos. por lo general la velocidad ¿e innt¡ración se sitúa en una escala semilogarítmica en oráenadas y el tiempo en absIs¡¡rrsr¡ - 13

PRINCIPIOS

194

Y

DEL

APLICACIONES

RIEGO

T, tiempo tronscurrido en horos

?

elocidod de inliitroción edio I (cm/horo)

€o

I^"¡ !,31 lat

E

.T.

c o

E

12,5 q o 10 7,5 5

rco (cn/h) 'i ¡= gatT_lf1

c

o

¡ ¡

E

o c -o

ión ocumulodo(cm

c

-b

o -D

2,5

o

o .o

ci

D= o,4f 0,7 5

¡ 0,50 \o 0,25

o'§5,

Noto: Si

o

1,25 1

0,7 5

f. oT Ir.¿; af

!-t

0,5a

D,=x4+

T. iiempo tronscurrido en minutos 1

¡ E

E

:

ci

\o

o

il

o o -D

¡

'ó o

E

= ¿;

o

;

-o

't

¡

-o

elocidod medio de infillración en

c

o c

'ó o

-o

T, iiempo lronscurrido en

minutos

F¡c. 9.8. Curvas típicas de infiltración que muestran en forma diferente los mismos resultados, El método de presentación depende de la finalidad a la que se apliquen los resultados. cisas.

La curva suele ser una línea recta, que por consiguient€ puede ser por la siguiente ecuación:

repre-

sentada

I : aT"

(9.9)

En el caso de que las observaciones de la infiltración se refieran a períodos

MOVIMIENTO DEL AGÜA EN LOS

SUELOS

Ig5

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

I:qT"*b

(9.10)

Teniendo en cuenta es negativo, I y T se mueven en sentido opuesto. -qrJ?-n Por consiguienre, la velocidad ¿e iánttracion r ten¿eria i-o--ioundo el tiempo aumente. Por lo general, la velocidad de infiltración tiendá á uiu que -ta se denomina velocidad flnal de inf,ltración. Las variaciones"orrtante ¿e velocidad de infiltración con relación a la textura del suelo estñ;;p.esá¿u, la tabla 7.4. Hay que tener cuidado cuando se utiliza la velocidalñl á; "o filtración en los proyectos de regadío. cuando los riegos son ligeros, tut ,, caso ¿e riegos-frecugnte¡, la aplicación puedo haber terñinaáo il;, "iil q;e se alcance .de ag.ua ra velocidad final de inflltración. , El volumen de agua.que penetra en el terreno puede ser representado más a$.ecya.d1rye¡te por er espesor-acumulado de agua inhttraaa, puesto que ra velocidad.inicial.supera en mucho a la final. psta'cantiáa¿;;-;"i;iu ini.gránoo-ta ecuación (9.9) con relación al tiempo.

D : .f I dT : Í aT" df -;TT.+L

-

CTn

(e.1 1)

o integrando la ecuación (9.10), en el caso de_que ésta represente con más precisión la función de infiltración. En este caso la altura acumuru¿u iJlgua aplicada se convierte en:

D: I IdT:.1

(aT" +

b]dT:=+Tn+t + bT:CT* + bT n+t

(g.LZ)

9.6 MEDIDA DE LA VELOCIDAD DE INFILTRACIÓN EN TERRENOS CULTIVADOS

Fl método más preciso para medir directamente la infiltración en terrenos . cultivados consiste en aforar el agua aplicada y a este vorr-"o sustraer la que drena del terreno. Cuando no se puedé efectuar esta medida directa se utilizan ilindros, con resultados aceptableJ. Los cilindros deben-tener por lo menos 23 cm de diámetro, estar hechos de ecero,liso y ser lo suflcientemente fuertes para que se puedan hincar con un :rartillo,^pero con un espesor tan delgado qri prod^rr"a en el terretro un mínimo ;e modificaciones. El acero enrolrado en trio, áe a,2 cmde espesor, resulta ade;uado para- este propósito. Los cilindros deben tener unos 30 crir d" largo. puesto que en .cada Iugar se deben realaar unas 5 mediciones, resulta mu! práctico :acer cinco cilindros de diámetros diferentes de manera q". ," pueáan meter :nos dentro de los otros no hagan tanto bulto a la hora de su transporte. -y Hay que tener cuidado que Ios cilindros sean colocados en puntoi que sean ::presentativos de

la

parcela que se quiere estudiar. Los cilindros dóben

ser

196

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

introdu-cidos a una profundidad de unos 15 cm. Es conveniente examinar el perfil del suelo, medir o estimar la humedad y anotar la cubierta vegetal del suelo y las características de su superf,cie. Cuando el agua llega al fondo del cilindro, empieza a extenderse radialmente

y la velocidad de infiltración

varía en consecu"riia. Este flujo radial produce

modificaciones de consideración cuando no existe ningún horiztnte de srielo que restrinja la infiltración y esté situado a una profun¿i*dad qué comprenda at cilindro. Para paliar en lo posible este efecto sé excavan alrededor dé los mismos pequeños.pozos concentricos_ a.ellos, que se construyen haciendo un dique alrededor de los mismos o introduciendo en el terreno, uñ cilindro de mayor áiámetro concént¡ico con el de acero. El nivel del agua en ambos cilindros óbe alcanzar aproximadamente 1a altura de agua que se espera alcanzat con el riego. Cuando se quier_en comparar resultados de diferentes lugares, la profundidad'de los ci. lindros ha de ser Ia misma en todos ellos. Hay que tenjr h precaución de no embarrar el terreno cuando se añade agua en ef interior del cilindro o en el pozo concéntrico. Los resultados obtenidos empleando los cilindros indican las velocidades a Ias que. puede llegarse con el riego. Existe una correspondencia íntima entre estos

resultados.y los que se obtienen con

el riego a mánta. por el contrario, hay

discrepancias considerables cuando el riego En consecuencia, los cilindros se utilizan

realiza por surcos o por aspeisióí. en general para obtener un número indicador del cual pueden ser calculados valores pará proyectos mediante el empleo de la experiencia local. También se han empleado otros métodos, tales como caballones o lluvias artificiales y riegos por asp,ersión, todos ellos con el objeto de medir la velocidad de inñltración. En todos ellos se han obtenido buenos resultados, pero su viabi. lidad económica depende de la precisión deseada, y del numerario áisponible. Utilizando la ecuación (7.9), q.t: a.d se puede llegar a la siguienie: m3 por minuto t_ r media (9,13) - superficie de la parcela unitaria en mg en la que /-s¿i¿-€sla jnfiltración media, en metros por minuto, que se produciría si en una parcela de longitud unitaria se aplicara el agua a una cierta ieparación entre caballones, medida en metros. Por lo tanto, si el caudal de 0,005- ms por minuto se aplica a una parcela cuyos caballones tienen 1 metro de longitud y están separados entre sí 0,25 metros, considerando toda 7a superficie de la parcelá unitaria. la infiltración media será la 0,02 m por minuto o de l,z m a la hora. se-

9.7 LA INFILTRACIÓN Y EL MOYIMIENTO DEL AGUA EN EL SUELO DT]RANTE EL RIEGO Después de considerar el fertómeno de la infiltración del agua en terreno cultivado y de estudiar las ecuaciones empíricas que lo justifican, es interesante canalaar el movimiento del agua durante el riego, 1o que arojatá nueva luz

sobre este proceso.

MOVIMIENTO DEL AGT]A EN LOS

SUELOS

Ig7

Las experiencias. revelan de un modo concluyente Ia existencia de tres zonas diferentes, que si bien proceá.r-á"^-r?io¿o tanto' enlazadas de ur modo inseparable,. ¿ií¿*i.u*.íi"'Jontinuo, y, por ro presenta características diferenciales en 1o que concierne a ru naturalezí;;r-irrrl.". der agua a través der suelo. Estas como zona de transmisior, ,"ri J.iu,i.¿..i.i.nto y frenre En el interior de la llamada zona de transmisión, er contenido -irirry"

t;trtr3;##lH:

-ir"i"ii, de humedad es iundamentarmente co{st"rt., ri, qr. der movimiento. El grado de saturaciól, que se eleia a un g0 ", il ,, ir-f.rior-h Z qu. se presume '-orrientemente, es decir ei too%. E Áuy posible que pueda ¡resión simple para Ia

:1j::1" rrmera

p.r..uuiiiouJ, eri'tuncion dél cóntenidoobtenerse una

ex_

de humedad de homogéneo^det-erminado, quó .*pr.t" ra capacidad de r¡ansmisión de ra zona, puesto que las expérienciá-s ¿un unl i.iuüói- aproximadamente

,,;:?ij:11.

et contenido de humédad

y

ru

p.im.r[,iárJ'"i

eite intervato

dá

Está experimentalmente comprobado qle :s constante en toda ra zona de transmisibn. el gradiente de ra fuerza impursora plrmeabilidad cons_ tante a través de toda Ia zona de tranrmisi¿n, Aú-n ñ;,'; qr. iÁiii."',ir"g*airrre de poten_ ,-ial.,co^nstanti: materialment. ." .i-proceso posterior. Luanqo ra tud" capa -superficial del suero-está trástocuáu, sucede en la nayoría de los resadíoi, el grado de- saturación y Ia resistencia "o*o ar :o tienen tos misrños vil"..;fq;;p;"ü;.capas más profundas. pormovimiento ro generar, la ¡esistencia ar movimiento aumenta consi¿eráuie;;;^;;;iestrucción de istructura y la seg-regación de partículas, ,ri ;,;-iilúrir'p- er apisonamientoIa re la superficie del terreno. EI contenido de humedad de la zona de humedecimiento se reduce rápida:nente con Ia proximidad del frente de humedec$"¡ü,'iJ',iie"a ra vez provoca -:¡a disminución de ra permeabilidad. En un ;iniento es más profunda y o.rpá ,n ,ouyor suero húmedo-'ra zona de humedeespesor de suero que en otro seco. l:bido a_ que la conductivida¿ tri¿r¿ufica'es superior; también se da una ten_ dencia at desplazar¡iento der uguu páu1rr.rüá.r^¿";;i;;. penetra en el :3rrsno.

El análisis indica que La energía consumida en el interior de la zona de hu:oedecimiento es aoroximadamenté constánie, cuando ta trume¿áá que existe más al-lá de ella es constante. Bn pu.u una energía

utilizable el :¡adiente de la fuerza impulsora "onr".u.n-"iu, .r ,,uóiá menor en un iuero húmedodada, que en E_: otras palabras, en un suelo seco,-con ta¡"-p.rÁ."Uifiááá, i:::_:.:.: ¿--n; .rcra una mayor pérdida de energía por unidad oe rorgitiá,-áán¿o lrÁ;;; ir; ¡,¡na de humedecimiento más supe"rficial. La observación visual de ros ienómenos humedecimiento que tienen rugar :¡ la «zona de humedecimiento» nos indica de que er flrd;;;;alusta a parrones :'¡s. El movimiento, que puede ser ¿enniái ó",n; un-h;rplru,ii.rro a «sartos», se ileva a cabo mediante ün proceso de incrementos acumulativos, y es más pro:unciado en ros sueros secos. El frente de humedecimi#;;;;;fecto una franja ;apilar, cuyo extremo más profundo tiene et mismo .onirrio" ¿"iumedad que el relo primitivo, mientras qui el contenido ¿e trumeáao;;';;á;.ción ' transversa.l

198

PRINCIPrcS

ascendente,

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

de dicho extremo del frente de humedecimientt, a partif '80

aumenta

de los poros a.t¡av§s de los cuales se La extensión lateral de esta tranhumedad' efectúa la conducción ie llenan de caPilar. el borde sición mide por Cuando se registra la posición del frente de humedecimiento, ya sea la humedad' por medida-de la o tensiómetro pot del *ádio observación visualo de se suele dar a la parte más profunda de la banda capilar el nombre de frente

fruriu

qr.-rn

o/o, aproximadamente,

humedecimiento. -

Ütiiirur¿o los principios básicos del movimiento a través de los suelos' se prr.Ul áu. ta v"tociOuO descendente de dicho movimiento puede ser expresada por medio de la siguiente ecuación

,

u., ,, en

la que 1¡

es

:- ,, n,s

(g.14)

la velocidad final de infiltración, n el espacio poroso tolal

del

el riego. ;;.b, y s es el incremento del grado de saturación qqe s9 opera-durante infiltración de

Por tanto, en un suelo arenoso- que tenga una veloiidad final de 5 cm a la hora, una porosida¿ dit Z8 % y un grado-de saturación del 22 "/", el misma ;ü;rnorár¿'., el iuelo a una velocidad de unos 60 cm por hora. De1,5la cm por de infiltración de final velocidad ,riur"ru, un suelo franco que tenga una por á/,,ten{rá hora. cm de 13,4 descendente velocidad una s-_ 24 hota, n:47 % V Se demuestrá igualmente que para el movimiento descendente la velocidad finai de, infiltracióni¡ es igual á la permeabilidad del suelo, al grado de saturación durante el riego. (80 ' %) que se produce Clun¿o el agua penetra en el suelo y encuentra una capa que impide -el movimiento verticaf y que hace que la diiección de ésta sea lateral, la velocidad cuando ¿.i *irmo disminuye con la raíz cuadrada del tiempo. Por consiguiente,estudiar se reatizan observa-ciones sobre la infiltración, resulta muy conveniente la tendencia respecto al tiempo. como indicadora de la naturaleza del movimiento de qr"-ii"r" tfrgar'debajo de lá superficie. .En el momento en que Ia velocidad infiltración ,*t ,u upio*imando á un valor constante, se puede presumir que el libiemente en sentido descendente. Por el contrario, cuando la ;ñ;;;;r*e vEtocidad de infiltración disminuye constantem€nte con el tiempo, sin situarse en las proximidades de un valor constante. se puede asegurar que el flujo es lateral, OeUido a capas más o menos profundas que mod-ifican.1a dirección. Una obsérvación del perfil del suelo nos corroborará la posición y naturaleza de las capas que diflcultan el movimiento'

9.8 SUELOS HETEROGÉNEOS

ANISOTRÓPICOS

La gran mayoría de los suelos no son homogéneos, entendiendo por tales aque[oí en los que la permeabilidad no sólo varía de un punto a otro', sino que iniluso en un miimo punto es diferente según las distintas direcciones. Los suelos aiuviales son los que de una forma más pronunciada- acusan la falta de homogá.i¿"¿. Con freóuencia, la permeabilidad horizontal de un suelo de este tipo

MOVIMIENTO DEL AGUA EN LOS es diez veces mayor que

la vertical. debido a

que_

SUELOS

lgg

las partículas

depositadas bajo el agua están orientadas con er ej9 mayár páralero á i" -*p"rncie La presencia de capas compactas ¿" arói[a irace ¿isminuiiiSáariu de asiento. más ra permeabilidad vertical relativa. En consecu.n"iu..r.rulü-á" .áiir.{ imporrancia, cuando se ha medido-ra.permeabilidad, el identificar .r s*lot"r¿B .r'punio-J. vista de ta homogeneidad y ¿e ra anisotr"pl;. pJ. Jñ,,irlo".-r-u!ügu,,os que se ha tomado una muestra e-n bioque tal como sale del tÉn"Io,'o á""ir, u, «arma» de s.uelo, y después de efectua¡-una serie de pruebas," l.,u'lirguJo a la conclusión de que no existe permeabilidad vertical apieciable. ñ" óUriirü el mismo suelo. en el campo: perfectamente debido a la presencia ¿"-.riruto, 9..n" arenosos en el terreno. El flujo del agua en ros pozos y ¿r.iruj.r .r-páominantemente horizontal y en consecuencia la petmeabilidad al movimiento en este sentido es más

importante que el vertical. , Hay que tener mu{ en cuenta, que debido a la extrema variabilidad que existe de un punto a otro del terreno, loi resultados de las *.ál"ián", ¿e ra permeabilidad o de Ia infiltración, han de ser tomados;";;;;t*'puiiuur., y, en con_ secuencia, su utilización ha ser_presidida de una porque {ea fin de cuentas una muestra del sueló es representativa "ri.á*u-'"urrtela, únicamente de una parte muy_ peeueña del suelo que se quiere estudiár. Debido a esta misma variabilidad der suelo y de su permeabilidad no compensa la utilización de técnicas de precisión para medir r" i".*é"tilidad a efectos del riego. Es mucho más co¡recto efectuar ün número *"iá, ¿"'aeterminaciones rápidas y poco costosas que unas pocas, aunq.ue- sean muy precisas, pu€sto que estas últimas muestras tienen probabilidad"" ¿"i"'r"r representativas -grandes del terreno que se quiere estudiar.

9.9 LIMITACIONES DE LAS ECUACIONES Al aplicar las ecuaciones de este.gapítulo a la solución de los probremas prác_ ticos de riego y drgn-a!-q preciso utilizar el senti¿o cJtico

!-tatis"r"ión a causa -es de Ia extrema variabilidad de los s,elos, puesto que si bien las válidas. los valores apricados en eilas .uri.., de^precisión.-Má; ecuaciones son il;-i;;;.t." minacio-nes de las própiedades del suqlo .n un.p.rnto se plantea ar investigador el problema de medirlas para extensiones uariabl"r, .u*p"o polarizar los trabajos futuros. "r-it "uul se deben BIBLIOGRAFfA BooueN, G. B.' y E. A. coru,rN: «Moisture and Energy conditions during Dpwnward Entry of Water into Soits». proc, Sgit S9i. ,a^., iot'{,'íeg" iü:iü, t"üi."

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1s44.

2OO

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Y

APLICACIONES DEL RIEGO

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of

Irrigated

CAPÍTULO

10

EL COI{TENIDO DE SAL DEL SUELO Y DEL AGUA DE RIEGO Tanto el exceso d" solubles y árcalis como la seqqía, constituyen las lul.g: principales causas de esterilidad.e impioductividad ¿. ior-*=io, de las regiones áridas. Aunque las tierras alcalinas y salinas son características de estas ?giánes, no se dan en todas partes ni su distribución es uniforme. La recuperaíión para el cultivo de los suelos alcalinos y salino,s y el i.p"áii que las iales se acumulen en exceso en las zonas fértilei que sor'regaaas'ánta--actualidad, son cuestiones de capital importancia para las regiones ¿t¿as. Los suelos salinos son aqueloí que por tener exceso de sales solubles poseen una solución de suelo suflcientemente concentrada para periudicar a las ilantas

y

hacer dismir-'rir la productividad de la tierra. Ef Érmúd áuLro alcalino¡ aolica a- los suelos_ que tienen un exceso de sodio libre, sean o no excesivas sales solubles totales.

10.1 EL CLIMA

Y LA

se

las

SALINIDAD

Los suelos de las regiones áridas contienen proporcionalmente grandes cantidades de sales solubles. una alta pluviometría- anual, como en eI caso de las regiones húmedas, hace que- el agua se filtre a través de los suelos y lleve a los arroyos,--ríos y mares grandes cantidades de sustancias minerales solubles. Las escasas lluvias,registradas en las regiones áridas no penetran en los suelos ri.gÁ.t a la protundidad suficiente para producir una p"riolación apreciable. La ;uy;; profundidad a-la que penetra

el agua que próviene de

ras^

precipitacion;,-'ñ

como la procedente de la nieve derritida-o dé las lluvias de lá estáción húmeda, varía entre 0,3 1,2 m, y depende del volumen y duración de ra p.r.ipiiu.ioii -y y de la naturaleza del suelo. La falta de percoláción en los sueloi de'las re_ giones. áridas, juntamente con la excesiva evaporación del agua, produce la acumulación, en la superficial del suelo, de sales solubies que son perjudi-parte ciales para la vida de las plantas. En consecuencia, pued" uügu.urr"^que ta causa fundameltal que hace que un suelo sea alcalino io es otri que la insuficiente aplicación de agua.

PRINCIPrcS

IO.2 PROCEDENCIA

Y

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

ACUMULACIÓN DE LAS SALES SOLUBLES

Los suelos minerales derivan principalmente de la edafización de las rocas. Existe una relación íntima entre las acumulaciones de sal y la composición química de la roca madre. Los suelos formados directamente de rocas salinas contienen por 1o general un exceso de sales, Algunos suelos de climas árid.os que no tenían exceso de sal antes de ser cultivados. se han transformado en impro'ductivos debido al riego con aguas ex' cesivamente salobres. El agua que se filtra a través de rocas con elevado contenido de sales minerales suele contener una apreciable proporción de ellas. La sal se acumula en los suelos regados cuando se les añade más de la que eliminan. Las aguas de riego contienen desde 0,25 a 12,5 toneladas de sal por un volumen de agua, de base una hectárea y 30 cm de espesor' Algunos regantes solamente emplean 60 cm de agua por campaña. mientras que otros, en las zonas donde los veranos son largos y cálidos, utilizan hasta 1,5 m de agua o aún más, Cuando no existe drenaje, el agua de riego puede aportar cada año de 2,5 a 25 o incluso más toneladas de sal a una hectárea de tierra. El vehículo más eficaz para la eliminación de sal del suelo es el agua que atraviesa su zona radicular, siempre teniendo en cuenta que la sal continuará acumulándose si la cantidad arrastrada es menor que la incorporada por el agua de riego, Para evitar esta acumulación de sal, que trae consigo la disminución de los rendimientos de las cosechas, los riegos deben eliminar sal en la misma proporción en que es adicio,nada al terreno. En algunas zonas se empeñan en regar mucha extensión de terreno con un volumen de agua limitado, lo que da como resultado que el suelo no se humedece más que algunos decímetros. En otras, la

Frc. 10.1. La acumulación de sales superflciales en las tierras próximas a Delta, Utah, impide todo cultivo, a m€nos que se laven los terrenos, (Utah Asr. Exp. Sta.8u1.335.)

EL CONTENIDO DE SAL

203

Fto. 10.2. El limo deja de crecer en las manchas salinas en la Estación de Meloland det Valle Imperial, en California. (U.S.D.¿.

i¡rl. iói¡

de aguafreática eslá t_an cerca de la superficie que retarda o impide el lavado de la sal de la zona radicular del terreno. Allí dondi las capas fuá¿úcas son poco profundas, el movimiento ascensional del agua salobre iubterránea da como resultado una continua acumulación de sales á Ia superficie del terreno. La esterilidad que resulta de la acumulación excesiva de sales so ubles se ilustra en las figuras 10.1 y 10.2, que muestran terrenos típicamente salinos. c-ap-a

10.3 RELACI.ÓN ENTRE CONCENTRACIÓN Y CONDUCTIVIDAI) El contenido de las so uciones der suelo, de las aguas de riego, se expresa

generalmente de una de las tres

-Try.g{as siguientes: a) iartes por m"illón (p.t:;.i; b)-miliequivalentes por litro (MEeiL), o á) empleanáo .t de conductii'idad eléctrica como micromhios por cm (gc x to). La conduótiviaaa "oi."pto presenia Ia ventaja de su simplicidad, puesto que puede sei medida inÁediatamiri;, t; s9l el el campo o en el laboratorio,- empleando un contador de con¿uctancia eléctrica portátil. La figura 10.3 nos muestla la relación que existe entre Ia con, centración y la conductividad.

IO.4 ALGUNAS EXPRESIONES FUNDAMENTALES En la publicación .«Diagaóstico y mejora de los suelos salinos y alcalinos». Laboratorio de salinidad Regional de Estados unidos da una relación de 60 términos, juntamente con sus definiciones. De éstos, los más utilizados, se intenta describir los suelos con un contenido excesivo de sales sotuUies "uuráo y áe sodio libre, son los siguientes: e1

204

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

^50 P40 o

=o30 o .D

É ^^^^ ¿UUU.O

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100 ?00 300

s00

5000

Conduciividod (mi*ohrnios por cm, E.C X tO§ o 250 C)

Fra, 10.3, Relación ent¡e la concentración del agua de riego y la conductividad.

Susro

ALcALTNo

Suelo que tienen un excesivo grado de saturación, con sodio libre, pudiendo contener o no apreciables cantidades de sales solubles.

Arcerno Término químico que se refiere a una reacción básica del suelo cuando es superior a 7, para distinguido del término «ácido», que presupone que el

el pH pH es

inferior a 7. El pH es el logaritmo del inverso de la concentración de hidrogeniones. Un valor de pH 7 indica reacción neutra.

CoNoucrlvmao BrÉgrnIc,l Es el inverso de la resistividad eléctrica. Se define como resistividad la resistencia en ohmios de un conductor que tiene una longitud de 1 cm y una sección de 1 cm'. Por lo tanto, la conductividad eléctrica se expresa en (ohmios)-' por cm, o en (mhos)-' por cm. Las acepciones «conductividad eléctrica» y «conductancia eléctiica específlca» tienen el mismo significado.

EL CONTENIDO DE

SAL

Pnso reulveLENTE

.. f9-p"ro comparativo por e! der hidrógeno.) Es el peso atómico o molecurar dividido por su valencia. 1on ejemplo: 23

:23

Ca++

cr-:f:rr,t

SO.=

Na*:

I

40 - ,'- :20 96

2

:48

TnNro poR crENTo DE soDro DE cAMBro

y

Es- el grado de saturación

se deflne como sigue:

PSI

:

del complejo de iones libres del suelo con el sodio

Sodio intercambiable (miliequivalentes/lO0 g de suelo) Capacidad de cambio d" lor catio

x ,

100

SuEro ALcALTNo No sALrNo r suelo para el cual ra cantidad de sodio intercambiable es mayor der 15 /, y la conductividad del extracto de saturació, ,, d"-¡ por cm -iróo-ili.ho, la_25'c). Los valores del pH para estos suelos suelen-.rtá, comprenaidos entre 8,5

y

Surlo

10.

ALcALTNo-sALrNo

Es aquel- para el que la conductividad del extracto de saturación es mayor que 4 milimhg! por 25"c) y el ranto por ciento ¿. rá¿i" intercambiable 9m_(a es mayor del 15 /".81pIJ de la pasta de suelo saturado pu.a" r.i mayor que g,5. Surr,o sALrNo

Pt qL suelo para el que la conductividad del extracto de saturación es mayor {e. ! -m-ifiq!-os _p_or cm (a 25'c) y el tanto por ciento ¿e so¿io libre es menor del 15 %.El ptr de la pasta del-suero saturido es gin.rat;*t" g,L

.

-"ooid;

RrlccróN

orr

surr,o pH La-escala del 2H da la medida de la concentración efectiva de iones de hidrógeno. Ha sido utilizado desde hace bastantes años como índice de la alcalinidad o salinidad de los suelos. un pH de 7,5 a g,0 indica generalmente la presencia de carbonatos de calcio y magnesio y un pH de g,5 o su[erior indica ,rnu'""riiááá apreciable de iones de sodio. En el estudio de este capítulo haremos referencia a estos términos y defini-

' El término más utilizable es el de alcalino. Para pleado recientemente el término «sódico¡ en sustítución facilitar la nomenclatura se ha emái áii"]i"".---"'-"

206

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

ciones, que serán de gran ayuda. En la tabla 10.1 se compendian las propiedades de los suelos salinos, alcalino-salinos y alcalinos.

Susros sALrNos En los suelos salinos la conductividad eléctrica del extracto de saturación es mayor de 4 milimhos por cm, y el tanto por ciento de sodio de cambio es menor del 15 "/o. Estos suelos corresponden a los suelos de «álcali-blanco» de Hilgard. Cuando se establece un drenaje adecuado y se eliminan las sales por lavado, estos suelos se convierten en normales, es decir, en no salinos. Un suelo normal puede transformarse en salino, bien sea por la acumulación de las sales contenidas en el agua de riego, o por el movimiento ascendente del agua subterránea, o por la combinación de ambos procesos. Las características químicas de los suelos salinos están determinadas por la calidad y cantidad de sales presentes, que son las principales responsables de la concentración y de la presión osmótica de la solución del suelo. De los cationes solubles que hay en el suelo rara vez el sodio representa más de Ia mitad y por ello no es absorbido en cantidad apreciable. Las cantidades relativas de calcio y magnesio en la solución del suelo pueden variar considerablemente. Las del potagio, soluble y de cambio, están ordinariamente en pequeña cantidad, pero excefcionalmente pueden €ncontrarse en exceso. Los aniones principales son, cloro, sulfalo y a veces nitrato. Pueden existir pequeñas cantidades de bicarbonato, pero puesto que el pH es 8,5 o menor, suelen faltar los bicarbonatos solubles. Áde.ár de las sales muy solubles, los suelos salinos pueden contener sales relativamente poco solubles, tales como el sulfato de calcio (yeso) y los carbonatos de calcio y de magnesio. Debido a la presencia de sales en exceso y a la ausencia de cantidádes apreciables de sodio intercambiable, los coloides, en algunos suelos salinos, floculan en gran cantidad, siendo ésta la causa de la buena estructura de los mismos y de la mejora de su permeabilidad para el agua y para el aire' No obstante, algunos suelos salinos tienen muy poca permeabilidad' SuEros ALCALINo-sALINos Son aquellos para los que la conductividad del extracto de saturación es mayor de 4 milimhos por cm, y eitanto por ciento de sodio de cambio es mayor del15 %. EI aspecto y lás propiódades de estos suelos, siempre y cuando existan sales en .^".tó, son similarei a las de los suelos salinos. En condiciones en las que

pH fara \ez es superior a 8,5 y los c_oloides floiulan. Si el exceso de sales solubleg es temporalmente arrastrado por lavado, las propiedades de estos suelos pueden cambiar notablemente (a menos que- el presente) y entonces ádquieren características similares a las de los y"ro "rié iuelos alcaliro-.ro ráli.ros. Cuando la concentración de sales en la solución del se hidroliza, transformándose en suelo disminuy€, parte ^El del sodio de cambio hidróxido sódico puede convertirse en carbonato sódico hidróxido sódico. mediante su reacción con el anhídrido carbónico y entonces el suelo pasa a ser muy alcalino (pH superior a 8,5), los coloides se transforman en dispersoides y s.r"to aaquiere una estructura muy poco apropiada para la flltración del

haya un exceso de sal, el valor del

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208

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

agua y la percolación, asi como para el cultivo. Aunque la aportación de sales solubles puede hacer disminuir el pH y devolver a los coloides su estado de flocr¡lación, el tratamiento de los suelos alcalino-salinos continúa constituyendo un problema hasta que las sales en exceso y el sodio de cambio no sean elimi' nados de 7a zona radicular.

Surros

ALcALrNos

Cuando el tanto por ciento de sodio de cambio en los suelos es mayor de 15 conductividad del extracto de saturación es inferior a 4 milimhos por_cm, él valor del pH suele estar comprendido entre 8,5 y 10 y los suelos se denominan alcalinos. Eitos suelos corresponden a los suelos «alcalinos negros». Suele encontrarse este tipo de suelos en las regiones semiáridas y áridas, en zonas pequeñas e irregulares, a las que se denomina «slick spots». El drenaje y el lavado acaban transformando los suelos alcalino-salinos en alcalinos, excepto cuando existe yeso u otra fuente de calcio soluble. La extracción del exceso de sales de tales suelos

y la

permite la hidrólisis del sodio de cambio y puede conducir a la formación de pequeñas cantidades de carbonato sódico. La materia orgánica del suelo está mismo, oscureciéndolo' Cuando el -uy airperta y adherida a las partlculasdedel materia orgánica, su superficie suele rueio corti.ne una cantidad apieciable ser negruzca, y de este hecho proviene la denominación de «álcali'negro_». Liarcilla-saturada parcialmente de sodio, en ausencia de sales floculantes está muy dispersa y tiene la tendencia a desplazarse _hacia abajo y acumularse a niveleó infeliores. Como resultado de esto, la superfrcie dpl terreno, en un €s' pesor de muy pocos centímetros, puede tener una eStructura gruesa; pero más aba¡o, dond" si u"u-ula la arcillá, el suelo desarrolla una capa densa de baja permóabilidad. Las propiedades físicas y químicas- de los suelos alcalinos están determinadas, en grán parte, por el sodio de cambio que contienen. Cuando la proporción det solio di cambi,o aumenta, el suelo tiende a una mayor dispersión y ei pff aumenta, llegando a valer 10. La solución de los suelos alcalinos, aunque ielativamente baja eá sales solubles, tiene una composición que difiere grandemente de la de lós suelos salinos y de los normales. Los aniones presentes suelen ser de cloro, sulfato y bicarbonalo, pero también pueden presentarse P!eue!1s cantidades de carbonáto simple. Cuañdo los valores del pH son altos, el calcio y el magnesio se precipitan en presencia del carbonato: P9r- lo que las soluciones á" lor íuelos alcálinos sólo cóntienen generalm,ente indicios de estos cationes. entre los que predomina el sodio. En algunos suelos alcalinos existen, acumuladas, cantidades considerables de potasio soluble y de cambio'

10.5 REACCIONES QUfMICAS EN LOS SUELO§ SALINOS El estudio que

sigue a continuación aclara los conceptos anteriores. en cuanto

se refi.ere a los- iones de sodio (Na)

Na

y de hidrógeno (H):

Ca iTáñlcülá-dé'arcillál Na*H,o <-

Ná

Na

NaoH+H lEE]lllCa NA

EL CONTENIDO DE SAL

2Og

una partícula de arcila. con iones de sodio y carcio adsorbidos tiene tendencia '' hidrolizarse. cuando se intercambi"-; i;, Na por ,n hidrogenión, y er sodio : combina con una motéculj de ;g;;,;; ior*u ,óru (NaoH). É, el caso de que : rrsta anhídrido carbónico (Co,i :rente una reacción con el agüa,"ílr'rá?rr.r";;r;;i;:ií'oi'*r." inmediata_ aanao ;;i;.;iil;#: ñJ;srante, ra sosa \aoH) reacciona de un modó ir-.áñ Jon .t ¿"iár.áitári.o-ico.u,), dando . -,rbonato sódico (COrNar).

CO,H, +2 NaOH

==: CO.Na, +2 HrO

(10.2)

El CO.Na,

es eliminado de un modo gradull po, -: ¡cuce una sustitución_de lavados intensivos ro*r-á.-^rááL por

y

se

hidiogenion.r,"ro que da rugar ina disminución der pH, que."*ó r.1"'ue es un ínáice inverso de la concen_ :¡ión de hidrogeniones. r-n e, caso de que exista en er suero carbonato c-árcico (Co"ca) o yeso, el -'1'clo se disuelve en la solució" ¿et rueio. Éste calcio disponibie es intercambiado con lo d;-;i ru'ro p,.J" como normar,

"

-:lr::i'".i::13'i,,'"t"I,1io"'

-:

Na

Na

-rilEl Na

Partícula oé

";;il;;;.;"

+Co,ca

Na

=r co,Na,+cu rFá.tÍ-uita-@rtrcu --ña

Los productos que se mencionan a continuación se consideran -.;ados para que se produzca el intercambi" áJ i;;-J;;;;.;r", como ros más yeso (SO,Ca.2 H,O) Azufre (S) Ácido sulfúrico (SO,H,) Solución concentradá áe sulfuro cálcico (S,Ca+H,O) Sulfuro cálcico anhidro (S,Ca).

iones:

'{ ia hora de decidir ra de uno de estos productos :irr SU solubilidad, costoutilización -- que tener en y disponibilidad del mismá. ---'-" hay iO.6 EL DESPLAZAMIENTO DE LAS §ALES EN LOS

SUELOS

r. :.¡ese posibre mantener una distribución de la forma qu.9 movimiento.¿.1 ulrl trri"ru humedad en ros sueros regados, .ántinuJ*"rt."ü sentioo des:l no tendría :--re. su salinidad derñasiada i*po.r*.iu.-^ün'"*luin,iento - :rr3 \'continuo del agua, con un desdrenaje.a¿ecua¿á, turá'¿irliinrir gradual- -¡i sates sorubles dJra .upu *p.riáiü.r ,r.i, a.'rá'írl ür'i,urru, exrraen - ' or parte de ra humedad y priniipios nurritivos que nócesituni sin embargo, ' de un drenaje de eite tipo,'tasaluur que percolan lenan los.espacios :'-':ncia i3S dei suero v haóen que las ágúur .i.u"n.*piffi; ros períodos ' ri:scurren entre riego y riego, el nivelir"iii.ur'rr freático *t moui*i.rto

"i.;il;];;";"le

210

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

capilar ascendente del agua hasta la superflcie del terreno, en donde se evapora. Las sales solubles transportadas por este agua ascendente no se evaporan y quedan depclsitadas en la superficie del suelo o en sus proximidades. Las sales así depositadas pueden provenir de otros horizontes del suelo, de elevado contenido en sales. situados muy por debajo de la superficie. La simple concentración, en la capa superior del suelo, de las sales que normalmente están distribuidas por debajo de ella. puede originar un grado de salinidad peligroso.

IO.7 LA INFLUENCIA DEL NIVEL FREATICO Los cultivadores de regadío defienden a veces las ventajas de conservar la capa freática a poca distancia de la superficie del suelo, basándose en los altos rendimientos obtenidos durante los primeros años después de haber elevado ésta desde mayores profundidades. La cantidad de humedad proporcionada por una capa de agua cercana a la superficie del suelo puede ser causa de altos rendimientos de las cosechas, pero, por lo general, en las zonas en donde existen sales alcalinas. las ventajas temporales de una tal proximidad son contrarrestadas por una disminución subsiguiente de los rendimientos, e incluso por una completa improductividad. debido a la concentración de sales. Se puede hacer descender la capa freática tomando medidas tales como impedir las pérdidas de filtración de los canales. que se producen en exceso. aplicando racionalmente el agua para el riego en las fincas, y drenando artificialmente zonas en las que el desagüe natural no sea adecuado a sus necesidades. El mantener la capa freática a una profundidad conveniente resulta de la máxima urgencia y no hay necesidad de recalcar su importancia.

10.8 TRATAMIENTO DE LA CAPA FREATICA

A pesar de los inconvenientes de una capa freática alta, es posible, mediante un tratamiento adecuado, obtener buenas producciones de un modo permanente. Durante el período de crecimiento. la necesidad mayor consiste en riegos menos intensos y más frecuentes. El riego por aspersión se adapta particularmente bien a estas condiciones, puesto que el regante puede aplicar con él un volumen de agua determinado. Hay que poner especial cuidado en no dar riegos excesivos durante el desarrollo vegetativo, porque podría suceder que la capa freática se situara al nivel de la zona radicular. En la germinación puede ser aconsejable dar uno o más riegos intensos para eliminar del suelo las sales solubles en exceso. En el transcurso de esta etapa de la vida vegetal la elevación de la capa freática no suele producir daños apreciables, incluso cuando se trata de plantas perennes. Puesto que los cultivos se aprovisionan de un modo natural del agua que necesitan, de la capa freática zlta, la dotación de agua a aplicar en el riego es menor. por lo que se reduce el costo del mismo. Por lo tanto, de una capa freática se derivan beneficios económicos. siempre que la altura sea razonable, pero

EL CONTENIDO DE SAL

211

rara ello es preciso que sa opere con una gestión adecuada, si se quieren obtener rendimientos rentables. No hay que olvidar que una humedad insuficiente en la zona radicular motiva rendimientos bajos. En consecuencia, la «profudidad ecorómica» de una capa freática depende de la gestión, de los cultivos y del coste de1 riego. El riesgo para una agricultura productiva es mucho mayor cuando la .'apa freática está cerca de la superficie.

10.9 ETAPAS FUNDAMENTALES PARA EL SANEAMIENTO DB LOS TERRENOS

¡

Las sales de las tierras re§adas pueden controlarse temporalmente r'arios de los métodos siguientes :

a) b\ c)

por

uno

la costra salina superficial. Por eliminación de la acumulación superflcial en el suelo. Por neutralización de los efectos de ciertas sales mediante el uso de otras Po,r arado profundo de

sales

o ácidos.

Para Ia recuperación permanente de las tierras alcalinas y salinas son precisas -.iatro etapas fundamentalés, a saber:

a) Un adecuado desplazamiento, en profundidad, de la capa de agua. b) Una infiltración apropiada del agua. r') La eliminación, por lavado, del exceso de sales del suelo. ¿) Un laboreo inteligente del suelo. de la capa del agua Con vistas a un cultivo normal, todas las tierras encharcadas, estén o no im-:e*snadas de álcalis, pueden ser mejoradas haciendo simplemente descender la .:¡a de agua. Esto significa conseguir que la citada capa sea controlada por el -:ltivador, de forma tal que no pueda ascender en ningún momento. El primer -:so para hacer descender la capa frcática es conocer el «origen» del agua que -., causado su elevación. En casos aislados y en pequeñas extensiones delerreño, -.. agricultor o un pequeño grupo de ellos pueden detectar el origen del agua e -:irceptar su curso, por medio de una o de varias zanjas. Normalmente, en las -;-:iones regadas existen zonas de pequeña extensión cuyo exceso de agua es rginado por los desagües, superficiales o subálveos, de las tierras de regáío de :-:\ or altitud, o por canales, lagunas o pantanos. Los agricultores cuyás fincas .,.in situadas en zonas en las que las tierras encharcadas se encuentrán más o :ros niveladas, no pueden por lo general hacer descender la capa de agua por ,*s propios medios. En tales casos se hace precisa la acción comunal.

Descenso

\

elocidad de infiltración adecuada

¡

La velocidad de infiltración de agua en los suelos depende de la textura de mismos, de su estructura, de su grado de dispersión y también de la profun-

212

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

didad de la capa freática. Cuando se ha realizado un drenaje apropiado, ia es' tructura y demás propiedades del suelo son las causas más importantes que determinan la flltración. El tiempo que necesita una altura adecuada de agua, para percolar a través del suelo, puide^perfectamente constituir una limitación para el saneamiento del terreno. Los suelos alcalinos se dispersan durante el lavado y a menudo se convierten en impermeables, una vez eliminadas las sales solubles. Las enmiendas químicas ,on .iton""s necesarias para mejorarlos por reemplazamiento- del ion sodio por el de calcio. El yeso y, en ciertai condiciónes, también el azufre, pueden ser uti-

lizados para esta opáiación, aunque el saneamiento es más rápido cuando se upfi.u tf primero. Eiisten, de urr modo natural, considerables cantidades de yeso 1or suelos de algunas regiones, pero su cantidad y distribución no es homo'

"n en el oerfil de los mismos. 'cénea Ñor*ulrnedte, et método más económico para que la velocidad de infiltración sea satisfactoria consiste en hacer mínimo el laboreo del terreno. Dejando la superficie del suelo sin arar se aumenta la velocidad de penetración del agua' ffoy qr. evitar igualmente el laboreo. cuando el terreno está demasiado húmedo o extremadamente §eco. en especial en este último caso; el suelo polvoriento y

seco no debe ser trabajado por los perjuicios que se derivan' L,as aguas salinas qr" n-o contienen cantidades apreciables,de sodio mejoran iguaimená la velocidad de filtración; sobre todo. a efectos de lavado resultan muy útiles. Además, el agua salina contiene sales que en otro caso deberían ser

al suelo en cálidad de enmiendas. Por lo tanto, la calidad del agua influye de un modo decisivo en la velcrcidad de infiltración' La incorporación cle enmiendas con el propósito de reducir la dispersión de las partículas del suelo no constituye el único métoCo de aumentar la velocidad de inf,ltración. Laq prácticas de jaboreo adecuadas aumentarán dicha velocidad apreciablemente. úe la misma forma no hay que olvidar-el P.{P.e-l Cue desempeñ-an lós cultivos de sistema rarlicular profundo, tales como la alfaifa y el trébol. La pe¡etración de las raíces en el terleno mejora prácticamente su permeabilidad al ogru y al aire, puesto que las raíces no sólo dejan huecos cuando cesan de vivir, uilo clue extraeñ agua áel terreno, desecando y humedeciendo de un modo alternativo el suelo, aóción ésta que resulta fundamental para la formación de su adicionadas

estructura.

Es interesante obtener información acerca de la velocidad a la que el agua el punto de ¡,.nrtru en el terreno y se mueYe. a través del mismo, tanto desde y salinos. Existen alcalinos suelos de los para mejora la ,irto d"l riego, como correlacompletamente, aclarado sido no ha papel todavía cuyo factóres muchos cionados entre sí y-qué innuyen sobre la velocidad del movimiento. No obstante, no son difíciles dé realizar lás mediciones cuyos resultados tienen una aplicación pi¿"ti"". La infiltración y la permeabilidad se expresan .en términos de la velo.idu¿ ¿"t agua, y para usos de riego las unidades son o bien centímetros a la hora o metros p-opfo. Las velocidades de infiltración se miden generalrnente sobre en la etr terreno. El método más empleado es el de inundar o estancar el agua superficie del suelo. pala los ensayos de infiltración en el campo debe ser utilizada la misma clase

EL CONTENIDO DE SAL

:1.]

.ie agua que la de riego o la empleada para lavados de tierras, pues en cualquier irtro caso las mediciones pueden ser erróneas. El período de duración de la experiencia. o la altura de agua aplicada. dependen dei objeto del ensayo y del tipo de información buscada. Si se trata de obtener información acerca de un probiema de regadío, entonces puede ser suficiente ia altura correspondiente a un soio riego. Si deseamos ampliar nuestros conocimientos sobre la filtración, para un programa de lavado intensivo, es muy recomendable utilizar la proiundidad total de agua que se empl€a para un lavado. A menudo sucede que el drenaje subálveo de un suelo es 1o suflcientemente lento como para reducir considerablemente las velocidades de infiltración. Aunque las experiencias realizadas en pequeñas superficies puedan proporcionar un conocimiento de gran utilidad sobre 1a filtración, durante el lavado, Ios valores de filtración así obtenidos solamente podrán aplicarse a grandes ertensiones si el drenaje subterráneo es adecuado. La permeabilidad, tal y como se mide en el laboratorio, está influida por mu;hos factores. Algunos de éstos, como la dispersión del suelo. su estrato base, ei --ontenido microbiano y la saturación de aire han sido estudiados por separado ' estimados parcialmente. La estructura y la forma de estar envasada la muestra 'iienen su importancia en esta medición. Parece ser que se pueden emplear mues;ias secadas al aire y cribadas si lo que nos interesa principalmente es el estudio ce la capa cultivada. La estructura natural puede ser necesaria para medir con ;arantía las capas de debajo de la superficie.

El lavado de las

sales en exceso

Generalmente es preciso aplicar grandes alturas de agua a los suelos alcalinos .. hacer que percolen a través Ce é1, para eliminar las sales en exceso. Por regla .¡neral, ios suelos de textura gruesa con estructura abierta tienen una permeabi."lad 1o suflcientemente alta como para facilitar el lavado de las sales alcalinas, *:spués de haber hecho descender ei nivel freático hasta una profundidad sufi,::nte. Los suelos compactos, de fina textura y baja permeabilidad, son los que :::dominan en los terrenos encharcados de las regiones de baja altitud. Por lo -nio. la permeabilidad de1 suelo es un factor de importancia capital para el ,iario de las sales solubles en exceso, de la mayoría de los suelos encharcados. I r permeabilidad está influida no sólo por la textura y compacidad del suelo, .r:.o también por el estado de dispersión o floculación de sus partículas. La dis::¡sión y, por lo tanto, la permeabilidad, son también modificadas'por ciertos : - rnpuestos químicos. Una permeabilidad muy baja es, a veces, la consecuencia :: un lavado de sales alcalinas, 1o que hace disminuir la productividad del suelo, :lr ia dificultad con que se encuentran pl aire y el agua pdra penetrar en é1. Para mantener un balance adecuado de sal en el terreno es necesario que los :itodos de riego sean los precisos y además eficaces. El agua del riego debe ser ,:iciente para el desarrollo vegetal y para el lavado de las sales 9n exceso. Un ..-.ado excesivo puede, no obstante, disminuir la eficacia de los nutrientes vege..1:s. en especial de los nitratos, que pueden ser eliminados del suelo. Además, .- ;rceso de agua agudiza los problemas de drenaje. Por 1o tanto, el volumen de .::a aplicado debe bastar para mantener un balance favorable de las sales del

EL CONTENIDO DE

15

SAL

ExIcENcr,ts DE LAvADo PARA uNA sttu,lclóN or EQUII,IBRT(] RELAI'IVAS ,{ LA CALIDAD DEL AGUA DE RIEGO O DRENAJE, CUANDO SE DESPRECIA LA ÍNFI-UENCTA DEt,, AGUA DE LLUVTA

T,r¡l¡, 10.2.

Tanto por ciento de agua de drenaie

Calidad del aeua de riego M

icro-

nthoslcm

ECx

ppnl

MEQIL

5 ntili' 1'mlm'Ha

106

63

I

o.74

t25

2

L40

250

4

600

600 1000

8 16

2,80 6.75

3200 6400

2000 4000

32

100 200 400 800 l

64

d.e

Ciferenies calidades prec:isas para el lavado

I1.20 22.40 44.80

mhosf cnt Ecx 10"

2l A1 84 16 32 64 128

l5 ntili- 20 núlicm nthosl<'t¡t ECx10" ECxl0' ECxl0' 10

mili'

mhoslcm

nthosf

0.7

0.5

I

1

3

2

8

5

4

16

1l

32 64

21

8 16

43

l2

en la que LR son las exigencias de lavado, Do Y Dj son las alturas de agua de respe;tivamente. y EC¡ Y EC¿ las conductividades eléctricas drenajó e irrigación, "de riego y drenaje. Cuando la lluvia es apreciable, durante el pede laé aguas ríodo de*observació;, o cuando el agua pasa de la capa freática a la zona radicuIar, es preciso emplear una medidt ponderada de las conductividades del agua que proceda de los diferentes orígenes señalados. ^ En la tabla 10-2 se expresan las exigencias de lavado. para aguas de riego con difelentes conductividades y concentiaciones. Puede observarse que las exigencia§ de lavado aumentan po; lo menos en un 10 ,"¿ por cada 1000 p.p.m. de loli¿ot disueltos en el agua de riego. En consecuencia. con un agua para liego que tenga 4000 p.p.m. ierá necesario que aproximadamente el 50 "/" del agua aplicada atraviese la zota radicular. De 1o anterior se deduce que el lavado representa un volumen de agua absolutamente necesario si se quiáre mantener un cultivo de regadío de rentabilidad permanent€. Por

lo tanto, cuando se calculan las necesidades de agua para

un

proyecto de regadío es preciso tener en cuenta las exigencias del lavado.

10.11 SANEAMIENTO Y TRATAMIENTO DE LOS SUELOS ALCALINOS Y SALINOS Algunas veces, Ios agricultores de regadío que tien€n tierras,alcalinas en las r"- ha hecho descenáer suficientemente la capa de agua, y de las que se ha lavado el exceso de sales alcalinas, llegan a la equivocada conclusión de que la talea de recuperación ya está completamente acabada, sin darse cuenta de que solamente se consigue dicho saneamiento cuando las tierras producen cosechas ;on rendimientos altos. Normalmente, la restauración de la plena capacidad pro' ductiva o la puesta en plena producción de las tierras alcalinas vírgenes requiere mejoras del suelo tanto físicas como químicas. Generalmente los terrenos alcalinos :ontienen excesivas cantidades de sodio retenidas por las partículas más flnas del

qu.

214

PRLNCIPrcS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

suelo, pero sin que se laven en exceso los nutrientes vegetales y sin que se agudicen los problemas de drenaje. En la ñgura 10.4 se establece una relación entre el lavado, expresado_el 9eltimetros de"agua y e1 rendimiento en quintales por hectárea. Para la localidad A' "el réndimiento se ha inciementado desde unos 8 quintales por hecpor ejemplo, i¿i.u, .o, 30 cm de altura de agua, hasta los 28 quintales con l'2 m. Antes del

lavado la tierra era estéril.

10.10 EXIGENCIAS DE LAYADO

El u. s. salinity Laboratory ha determinado el volumen de agug que debe lavar la zona radicúlar, para cóns"rrar un balance de sal favorable. Las exigencias de lavado se definen como la parte del agua de riego que debe lavar la zona

4t -

o

,K

E

Z,o u o F

20

zU o =

Á

ú,,

ó0

TAVADO EN cm DE AGUA

F¡c. 10.4. Relación entre el rendimiento en grano y la altura-de.agua

empleada

páiu tuvar el terreno. (Utah Agr. Exp. Sta' Bu'l' 335')

Este radicular, de forma que la salinidad sea controlada a un nivel determinado' agua de a alturas o uniformes caudales a aplica ;;;;"ñ'"i -"y útil'cuando se utilizadas puru .l riego y el lavado, durante períodos. de tiempo t:ryi:11"11: ;;pli;.. Ei volumen á" águu preciso para lavar un suelo salino es muy supenof

;i qT;;.;"cesita

para

*irt"rir

un süelo saneado y que se deduce de la fórmula

siguiente:

LR

Da D¡

EC¡ EC¿

(10.4)

216

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

suelo, y por ello sus cualidades físicas son muy pobres. Para poner en producción estos juelos deben modiflcarse sus condiciones químicas y mejorarse las físicas. Las enmiendas químicas consisten en sustituir el calcio por el sodio y después arrastrar las sales sódicas por lavado. Para ello puede utilizarse cualquier compuesto soluble de calcio, téniendo pfesente que cuanto T?yoI sea la conc€ntraiiOo ¿"t calcio en el agua de saneámiento, o en la solución del suelo que bañ-a

las partículas de éste áurante el saneamiento, dicho proceso tendrá lugar más rápiáamente. Si el suelo no contiene yeso, puede añadirse este producto y quedar diiuelto por el agua de riego. Otros compuestos solubles de calcio, tales como el cloruro cálcico, son también muy útiles, pelo excesivamente cafos. Algunos suelos alcalinos y salinos tienen un bajo conte¡ido de fósforo utilizable-y darían mejores rendimientos si se empleasen el ellos abonos fosfóricos, siendo los más apiopiados el superfosfato triple y el fosfato amónico. También es de gran ayuda-el abonado con una gran cantidad de estiércol, el enterrado de legumilnosas en verde y la suplesión áe las labores de arado y demás faenas ag*rícolas cuando el suélo está demasiado húmedo o demasiado seco. Todavía. oiras pt""u,rciones para el tratamiento de los suelos salinos permiten aliviar el efecto de los enchaicamientos y de las sales en exceso, asegurando permanentemente, de esta manera, unos buenos rendimientos y son entre otras las siguientes : procedimientos de riego utilizando la cantidad suficiente de agua para que penetre i la profundidad debida; conseruación de las tuberías de drenaje en buenas condiciones y limpias, e impedir una excesiva evaporación.

EL RIEGO CON AGUAS SALINAS Es probable que el aumento de ia población y el interés público 10.12

hagan ne-

la utilizaóión de todas las aguas disponibles en las regiones áridas del globo. El agua pala usos domésticos ocupa el primer lugar- en importancia, seluido por lás aplicaciones industriales y agrícolas. La calidad. del agua resulta cesaria

áecisiva, no sólo para usos domésticos, sino también para el riego. La'demanda de agua de iiego es mayor en algunas regiones que en otras, pero en muy pocos lugaies de las ionas áridas el agua sometida a canalizaciones y demás obras hidráulicas es suficiente para regar los terrenos cultivables. En algunas partes, se ha llegado a la utilizaóión dJ todo el agua disponible y alcanzado el llamado upunto de saturación» de la expansión de los regadíos' Cuando se está cerca de esle punto de saturación, aumenta la necesidad de utilización de aguas salinas. Sin embargo, el empleo para el riego de aguas excesivamente salobies puede traer fataler consecuencias para las cosechas con las consiguientes pérdidás de dinero para los usuarios. Por otra parte' las pequeñas cantiíades de sales contenidas en el agua pueden no sólo ser inocuas, sino que, además, en ciertas condiciones, estimutrian el crecimiento de las plantas- Para completar la utilización racional de los reculsos de las regiones áridas' es imprescindible hacer un estudio previo de los límites de seguridad de la salinidad de las aguas de riego y de las condiciones óptimas de aplicación de estas aguas en

el suelo.

EL CONTENIDO DE SAL

217

Teniendo en cuenta que el agua constituye un recurso vital para la agricul' tura, el agua salina destinada al riego no puede ser considelada inadecuada para éste propósito, sin que antes se hayan estudiado todos los factores implicados en la cuestión. A menudo, el agua salobre es la única disponible, en cuyo caso es absolutamente necesario aceptar este inconveniente, utilizarla inteligentemente y dar gracias que existe agua aunque su calidad no sea absolutamente satisfactoria. A menudo se ha estimado que las aguas salinas no eran aptas para el riego sin tener en cuenta las necesidades de la zona. Si la gestión es adecuada se puede mantener una agricultura de regadío utilizando aguas salobres. Por ejemplo, cuanto mayor sea el contenido de sal del agua, mayor debe ser el tanto por ciento del agúa aplicada que debe ser empleada en lavar el suelo para obtener un balance favorable de sales. En consecuencia, tanto la cantidad de sales como los tipos de éstas que hay presentes en el agua de riego deben ser tenidos en cuenta si se quieren alcanzar resultados económicamente rentables.

10.13 ANALISIS TÍPICOS DE LAS AGUAS DE RIEGO Los análisis de las aguas elegidas para el riego, expuestos en la tabla expresan los siguientes conceptos: Tlsra 10.3.

ANÁ1,¡sts DE ALGUNAs AGUAS DE RIEGo cARAcTERÍsrIcAS

si-

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§§ §i\

§; .:

.§ l¡J

üqi

>! oi :l.i

Componentes (m.e. por litro)

60

lu

§X §¡\

Cationes (bases )

Aniones (ácidos)

§i

§{ %§

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-.

§r

-§§ ua

I Río Grande, Colorado 2 Río Grande, Nuevo

10.3,

d

>§ Lo

8,5

0,25

87,0

2,00

Méjico 3 Rfo Pecos, Texas

915,0 21,00

4 Río Snake, Idaho

1,25

5 Río Colorado, Arizona 113,5 2,75 6 Pozo en el Valle de Coachella. California t7 4,0 3,0

l-l-1"

81 0,56 0,2',7

0,30

U

o (h

o,7o 0,32 0,12

o

§ ó

z

V)

e)

26

§

4,03 2,9'.1 4,69 1,53 44 44,52 54,00 52 53,62 380 2,60 1.80 1,14 0,14 3,28 1,69 1,18 0,04 28 7ss 5,08 2,21 4,54 2,56 6,9'.1 2,31 0,04 35 0'14 641 3,76 1,14

6198 30,62 17,19

910 2,14 0,08 12,67

1,02

1,80 12,04 0,14 85 0,71

El Río Grande del Norte, Colorado (muestra 1) presenta un agua de montaña

con un contenido bajo de sales, mientras que la muestra 2, tomada del mismo río al sur de Nuevo México, mu€stra el aumento de la concentración entre Colorado y Nuevo México.

2I8

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES

DEL

RTEGO

' La muestra 3, tomada del río Pecos, cerca de Barstow (Texas), es un ejemplo de una de las aguas más concentradas de cuantas se utilizan para regar. El agua se aplica a suelos con gran contenido de yeso, y se obtienen cosechas de algodón y alfalfa de rendimientos normales. La muestra 4, tomada del río Snake. Idaho. es representativa de las aguas del Noroeste, que son. por lo general, de un bajo contenido salino. La muestra 5, del río Colorado. Arizona, fue elegida como representativa del tipo de agua con que se riegan los suelos relativamente pesados del Valle Imperial. Este agua contiene 9,05 toneladas de sal por 10 000 ms de agua, 1o cual es algo superior al promedio del agua de riego. La muestra 6, de un pozo artesiano, se eligió por tener un elevado porcentaje de sodio. Utilizada en suelos arenosos causa algún perjuicio a las viñas. El contenido de boro es más alto. 10.14 GRADUACIONES DE LAS AGUAS DE RIEGO Las plantas que crecen en los suelos salinos están afectadas, de un modo adverso, tanto por las altas concentraciones de sales que se encuentran en la solución del suelo como por las condiciones físicas desfavorables de este último. Ambas condiciones vienen afectadas por el agua de riego. El agua de riego de elevado contenido en sodio, al cabo de cierto tiempo, dará origen a un suelo muy rico en sodio reemplazable en el coloide y que suele denominarse «álcali negro». Incluso en los suelos arenosos con buen drenaje, las aguas que poseen un 85'/' o algo más de sodio' son capaces de transformar el suelo en impermeable después de una prolongada utilización. Cuando el contenido total de sales es mayor, se produce un efecto de floculación que tiende a compensar la mala condición física originada por una concentración alta de sodio en el agua. En los suelos que ya tienen de antemano gran proporción de sodio reemplazable, el agua menos conveniente sería aquella que tuviera un escaso contenido total de sales, pero con un tanto por ciento elevado de sodio. También modiflca el desarrollo de las plantas la concentración de la solución del suelo, que es de 2 a 100 veces mayor que Ia del agua de riego, y raras veces más diluida. En los suelos arenosos muy regados la solución del'suelo tenderá a tener la misma concentración que la del agua de riego. Por el contrario, en los suelos compactos, en donde la avaporación puede ser mucho mayor que el drenaje, la concentración de la solución del suelo llega a superar hasta en 100 veces a 1a del agua de riego y, de este modo, resulta ser demasiado alta para el desa-

rrollo de las plantas. En la mayoría de las cuencas de las regiones áridas, ni las sociedades de riego ni los cultivadores pueden modificar el agua de riego más allá de ciertos límites. Sin embargo, los datos ¡elativos a los tipos de agua expresados en la tabla 10.4 deberían ser tomados en consideración por los organismos estatales interesados

'

Tanto por oiento de sodio

:

.1**1- --. =Ca+Mg+Na+K

EL CONTENIDO DE Trsre

10.4.

Cr,lsrnlc¡,clóN

STANDARD DE

SAL

219

LAs Aculs DE RrEco

Contenido en sales

Tipo

de agua

Conductividad

,

(ECx106 a 25')

I

I 2 3

Total p.p.m.

0-1000 1m0-30,00

más de 3000

en planear

Boro

Tm por Ha

p.p.m.

con 30 cm de agua de espesot

G700

2,5

60

700-2000 más de 2000

2,5-7,5

60-75 75

más de 7,5

0,0-0,5 0,5-2,0 más de 2,0

y desarrollar proyectos {9 riego y prácticas de drenaje, de forma

que

éstas estén en armonla con las cualidadei dil agua. Las aguas de Ia clase están conceptuadas por el salinity Laboratory como de «excelentes a buen-as»; pueden serimpleadás por la mayoría de las'plantas en casi todas las condiciones. Las de la clase 2 están clasificadas como de «buenas a perjudicialesr, y son

I !

-

probablemente dañinas para los cultivos más delicados. T;nbién este La-boraconsidera_ las aguas de la clase 3 como de «perjudiciales a absolutamente dañinas» para la mayorla'de las cosechas. Las aguas de la clase 3 se consideran inapropiadas en casi todas las condiciones. - Si las,sales presentes son sulfatos, los valores del contenido de sales en cada clase pueden ser elevados en un 50 %. puesto que el que el agua sea apta para el riego depende del suelo, del cultivo, del clinü, del árenaje "y d.l tuboreo del terreno, no es posible dar una clasificación esquemática qúe tomprenda todos

torio

los

casos.

_- Algunos autores han indicado que las aguas con un contenido de sodio del 70 /" no son utilizables en la mayoiía de lol casos, y otros incluso han señalado un.límite más bajo. sin embargo, en los suelos aren-osos del valle de coachella, California, se utilizan con_ mái del g0 /. de sodio, y los agricultores obtienil beneficios normales. Para las aguas de la clase 3 se- ha .rt"tl.i¿o un llmite inrerior al 75 % de sodio. scofielá,-wilcox y Magistad tran flegádá a Ia conclusión de que una conductividad específica eléctrica (k x 10s) ¿e 500 es un límite superior para obtener buenas produccioner con iu *uyoííu de los suelos y de las aguas. Hay una excepción notable, el valle de peóos, que puede coniid"r"rs" como un caso especial, debido a su alto contenido en yeso y timo. El contenido en boro_ del agua tiene una gran impórtun.iu p"ru la mayoría de los cultivos. Algunos de éstoi, como las judlas, ro, mrry ,.rrri6l", al ái boro' y otros, como Ia remolacha, lo toleran- en grandes cántidades. un "*ceío agua qui contenga más de 2,0 p.p.m. causará, con el tiempo, trastornos a la mayoríá de ios cultivos.

10.15 CAUSAS DE

LA SALIMDAD EN EL AGUA

La salinidad del agua de riego que proviene de los canales está relacionada con su procedencia, como se expone a continuación:

220

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

a) El agua procedente de drenajes naturales, recogida en divisorias de aguas con un contenido'alto de sales alcalinas en los suelos y en las rocas. b) A que los ríos o canales atraviesan suelos o formaciones rocosas muy impregnadas de sales alcalinas, o bien c) A que los canales derivados de las secciones más bajas de los cauces y los ríos que reciban grandes cantidades de agua de infiltración y desagües de las tierras regadas.

La cantidad de sales contenida en el agua de drenaje natural, en las proxirnidades de los ríos, es tan pequeña que carece de importancia. Sin embargo, el

riachuelo Malad. situado entre el sur de Idaho y el norte de Utah, contiene tal cantidad de sales solubles que su uso para el riego demostró muy pronto ser perjudicial en extremo para los árboles y demás cultivos agrícolas ordinarios. T¡sLa 10.5 AuunNro DEL coNTENIDo sAr.INo DEL AcuA DE Los nÍos rÍptcos ogr- Orsrp ¡vtiRICAN.' DEBID. A LAS FILTRA.I.XT;A'tiá;l;l"r"Ti".-.tt?1t.,."t nec'roÍos r'rÁs *'Ev¡nos' Contenido salino en p.p.n1.

Río

Colorado Jordán

Utah

Sevier Sevier

Utah Utah Nuevo Méx. Nuevo Méx. Colorado

Pecos Pecos

Arkansas

890 205 20-5

760 760 vestigios

197A 831 1316

2020 5000

2200

I

ncremenf o en p.p.n|.

L)

.

ISta,lcra

, Pn k,n

1068 1080 626

,ri

1111

24t

1260 4240 2200

290

32

96,5 48 193

lncremento DOr knt en p.p.m.

33,,5

48,0 6,5 4,6 26,3 14,6 11,4

Las aguas de riego del Utah, Utah, que estaban casi totalmente exentas de sales. absorbieron. con motivo de los trabajos de derivados. cantidades excesivas de ellas, por ser conducidas a través de canales construidos sobre sol€ras pizarrosas del tipo Manco. La fuente mayor y más peligrosa de la salinidad del agua de riego la constituyen las filtraciones y el aprovechamiento de las aguas residuales de los riegos de tierras más altas. Este hecho está ilustrado por un estudio del contenido saIino del agua, efectuado en diferentes puntos a lo largo de los ríos que atraviesan tierras de regadío y que reciben aguas procedentes de riegos y filtraciones. La tabla 10.5, que refleja algunas determinaciones del contenido de sales alcalinas en cinco ríos del Oeste, realizadas en puntos cuya distancia oscila entre 22,5 y 290 km, muestra que hay un apreciable aumento del contenido alcalino desde los puntos más altos a los más bajos. El aumento máximo por km de 48,0 p.p.m. tuvo lugar en el río Jordán, Utah, y el mínimo,de 4,6 p.p.m., en el río Sevier, también en Utah. Los propietarios de regadíos que toman el agua de la parte más baja de los cursos fluviales, los cuales, a su vez, reciben aguas de filtraciones y residuales del riego de las tierras alcalinas, situadas en las partes más altas, deberían

EL CONTENIDO DE Tasr,\ 10.6. Vlnl.rctóN p¡móorC.r DEL ogr, Or,sr-r. Les c,rNrro.c.;;-;; ;^r.s

Río

Salt

1 agosto-l sepbre., i899 2-9 septiembre, 1E99

l0

sepbre.-9 octubre,

1899

10-17 octubre, 1899 l8 octubre-30 dicbre., 1899 l7 Iebre¡o-30 mayo, 1900 I iunio-4 agosto, 1900

724 1100

1142 952 1026 1069

'rÍplcos

DE SALES DE LOS nÍOS UÁS ESTÁN EXpRESADAS EN PARTES PoR mlróN DE AGUA

CONTENIDO TOTAL

Río Gila

p.prn

Ariz,ona

221

SAL

Arizona

p.p.m.

nov. 1899-18 enero, 1900 1168 1 febrero-7 marzo, 1900 1136

28

1900 1900 1900 1900

1-14 agosto, 15-28 agosto, 1-28 sePtiembre, 29 sepbre-S novbre.,

1391

comprobar el contenido Salino y, ciales para evitar a los cultivos-y

541 925 471 1085

Río Sevier

Utult

p.p.m.

julio agosto 24 agosto 18 sepbre. 21 sepbre. 5 octubre 19 octubre 9 novbre.

29

12

958 1104 1268 1190 1426 1406 1436

1376

si fuese necesario, tomar precauclones espe' a los suelos los peljuicios de esta fuente de

alcalinidad.

contenido salino del agua de riego de los diversos cauces del Oeste varía notablemente de una a otra época de la estación de riegos, como muestran los datos de la tabla 10.6.

El

10.1'6ToLERANCIADELoSCULTIVoSALASALINIDAD Algunas plantas pueden tolerar los suelos encharcados durante cortos períodos, mientias que otras no pueden sobrevivir en las mismas condiciones. Para cultivar tos suetos'que, además de una capa freática alta, poseen un elevado contenido salino, deberían seleccionar§e aqueflas plantas que puedan tolerar tanto los terreiá, un"gu¿os como las sales en exceso. El trébol violeta, la grama y el meliloto parte de su populatidad a esta característica' deben gian -elección de los .uttiro, que toleran la salinidad depende del fin para el La qr* á.r".r, de las condiciones de humedad del suelo, del clima, de las prácticas iulturales, y de otros factores locales. En tres grupos. de tolerancia a las sales ;i;;ifi;;1ás plantas el Regional Salinity Laboratory : el grupo I, incluye aquellas plantas que presentan una tolerancia buena; las del grupo II, tienen una tolerancia mediada, y á1 grupo III, abarca las de menor tolerancia a las sales minerales' Las píantal réseñadas en la tabla 10.7 han sido clasiflcadas en tres grandes grupor. il primero corresponden los frutales y viñedos, al segundo, las hortalizas tefcero, las plantas forrajeras tales como las pratenses, las legu! verduras,^y algramíneas que se cultivan para consumo en verde y para la proy lás -inorur ducción de heno. Las plantas del segunáo apartado requieren un cultivo más intensivo que las del teróero, y las de estos dos, distinto a su vez, al primero' Dentrol de cada grupo, las pla¡tas más tolerantes son las primeramente mencionadas, y las menls, las úlümas. El Regional Salinity L,aboratory hace hin-

capié en su opinión de que, pafa ampliar y completar la clasificación expuesta ., lu tublu 10.7 es preciso investigar más aítn sobre la tolerancia de las plantas

a Ia salinidad y al encharcamiento.

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EL CONTENIDO DE SAL

223

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CAPÍTULO

11

LA EVAPOTRANSPIRACIÓN' La utilización del agua, para su consumo por las plantas, entraña problemas de abastecimiento, tantó supérficial como subterfáneo, así como del uso y fentabilidad de los sistemas de riego. También se ha convertido en un factor importante para el arbitraje de los litigios sobre cuencas fluviales de importancia, que afectan ál bienestar púbtico de valles enteros, de estados y de naciones. En las regiones

áridas y rerniáridas, antes de detectar de un modo satisfactorio los recursos de agua uiilizable de una cuenca de desgüe, deben considerarse cuidadosamente las exigencias de agua de las diversas cuencas secundarias.

11.I DEFINICIÓN DE EYAPOTRANSPIRACIÓN El uso consuntivo, o sea, la evapotranspiración, es la suma de los términos : a) transpirrción, que es el agua que penetrando a través de las raíces de las plantas es utiliiada en lá construcóión he iejidos o emitida por las hojas y reintegrada a la atmósfera" y b) evaporación, que es el agua evaporada por el terreno adyacente, por la superflcie del agua o por 1a superflcie de las hojas de las plantas' El aguá depositada por el rocío, la lluvia o la lluvia artificial y que se evapofa sin sér utilizada por el sistema de la planta, forman parte de la evapoLranspirada' La evapotranspiración puede ser calculada para un cultivo, una parcela, una finca, un proyecto o una cuenca. Cualdo se conocen las necesidades de 4gua de un cultivo, sé pueden calcular las de unidades superiores. Por consiguiente, e¡ la exposición quJ sigue a continuación la evapotranspiración se refiere a los cultivos. CONDICIONES QUE AFECTAN A LA EYAPOTRANSPIRACIÓN DEL AGUA

I1.2

La evapotranspiración depende de la temperatura, de las prácticas de riego, de la duración del perlodo de crecimiento, de las precipitaciones y otros factores. El volumen de agua transpirado por las plantas depende, en gran parte, del agua que tienen a su disposición, de la temperatura y humedad del aire, del

' En la segunda edición, este capítulo fue redactado por H. F. Blaney y.O. W. Israelsen. El señor Blaney es Senior Irrigation Engineer de1 Agricultural Resea¡ch Service, U.S.D.A,

LA

EVAPOTRANSPIRACIÓN

225

intensidad luminosa del So1, del estado de desarrollo dJ la planta, de su follaje y de la naturaleza de sus hojas' El agua evapotranspirada por la vegetación espontánea de los terrenos no cultivadós es relativaménte constante de un año a otro, en donde hay agua suficiente. pero la evaporación superf,cial se el€va en los años húmedos debido al aumento de la superficie del agua y de las zonas húmedas. En las cuencas hidrorégimen de vientos, de

la

se dispone -cuando y de aguas desperdiciadas las aumentan y, modo, á. uguo en abúndancia, de este reinórporación, que se evapotranspiran sin ser utilizadas; también aumenta la evaporáción del suelo en la§ tierras cultivadas. Las enfermedades de las plantas y lás plagas hacen disminuir el consumo de agua, puesto que inhiben el creci' miento ¿á los cultivos. La propagación de malas hierbas reduce la zona regada, si los cultivos no se desarroflán en los terrenos infectados. Como un resultado indirecto cle la invasión de malas hierbas se pueden producir modificaciones en las cosechas. La extensión de las fincas puede afectar apreciablemente la utilización de aguas desde el momento en que los caballones o los surcos, las dotaciones de riego y las rotaciones de cultivos deben ajustarse al tamaño de las parcelas, ya sean éstas grandes o pequeñas. gráficas

el riego se fealiza nórmalmente con prodjgalidad,

Evaporacién de los suelos

En muchas localidades éxisten zonas de suelos húmedos en las que la capa freática se halla muy próxima a su superficie. En estos casos, la evaporación del suelo es casi igual a ú de una superflcie libre de agua, mientras que con niveles freáticos más profundos la evaporación disminuye hasta anularse, cuando la humedad no llega a alcapzar Ia superf,cie del suelo por la acción de la capilaridad. Sleight comparó en l9t7.1a evaporación de una superficie de agua con la que tiene lugar en 1os diferentes suelos y materiales de, lechos de ríos, a profundidades variables hasta la capa freática, por medio de experimentos con lisímetros. La tabla 11.1 da los resultados obtenidos para los suelos franco arenosos finos y también para arenas procedentes de lechos fluviales. Cuando se aplica el agua por los métodos de riego a manta, se pierden grandes cantidades'de aquélla por evaporación directa desde la superficie del suelo, sin pasar a través de las iaíces, tallos y hojas de las plantas. Después de un débil águacero, durante el período de crecimiento, casi toda el agua es retenida por las ho¡as, de donde sé evapora después (sin que sea aprovechada por las raíces dé las plantas) como es el caso de lloviznas de 2,5 mm, que sólo en contadas ocasionés penetra el agua en el suelo a una profundidad suflciente para ser utilizada por las plantas. En consecuencia, el agua que procede de los aguaceros, o de la lluvia artificial muy ligera, puede no ser utilizada en el proceso.de transpiiación. Los estudios Uasa¿oi en lá energía disponible para la evaporación muestfan, sin embargo, que en condiciones normales, é1 agua evaporada directamente del suelo, o de las hojas, es empleada para reducir, en cantidades análogas, aquella que sería de otro modo transpirada por las plantas. La aseveración anterior es cierta con tal de que sobre Isrl¡rs¡v

_

l5

226

PRINCIPfuS Y APLICACIONES DEL RTEGO DESDE LA sUpERFIcIE DEL AGUA y DESDE Los DIFERENTES suEl-os coN trN NIver En¡Árlco A DIvERsAs pRoFUNDTDADES poR DEBAJo DE LA supERFIcIE, eN usÍuernos os 0,6 m pp p¡Áuerro

T¡,nu 11.1-EvlponeclóN

del periodo

Final

Evaporación

la superlicie del

desde

Evaporación desde el suelo, cnt

agua, cm

Suelo franco-arenoso fino Prolundidad del nivel freático por debajo de la superlicie del suelo

l0 cm

40 cm

70 cm

95 cnt

7,57

6,83 10,39

5,56

1q)

3,12 5,05

4,24

3,66

0,76

2,13

1,7 5

1,09

3.'.12

4,60 2,64 2,89

2.46

1,47

0,76

0,61 0,94 0,41 0,28 0,25

12,63 100,00

28,80 88,2

26,O5

20,36

79,8

62,4

10,76 33,0

2,49 '7.63

30 agosto *

9,75 12,12 5,33 2,31

15 septiembre

25» 29) 4

octubre

Total Porcentaje

I

I,l0

108

cm 125 cnt 0,48 0,81

0,41 0,41 0,25 2,36 7.23

Arena de lecho de ¡ío Profundidad del nivel freático por debajo de la superficie del suelo 7,5 cm

4

agosto

**

9» 12» 15 ) 17» 29) 12 septiembre 25, 29» 4 octubre 10 ) 16

t

Total

Porcentaje

rEl período tr El período

2,56 2,48

1,88

2,03 0,81

a,7l

o,74

0,53

6,15 6,65 5,23

5,64 6,27 4,62

r,57

1,70 1,37 1,57

0,91 1,60 1,27 1,27

3290

30,99

27,72

68,0

64,O

57,3

0,89 0,86

7,19 2,31 3,12 2,51 a )7.

48,00 100,00

0,48 0,38

1,27

', )o

tl,28

60 cm

1,70

1,75 1,3'7

27 cm

2,03

1,57

a1)

2,16

8,99

15 cm

6,45 6,88 5,48 1,07 1,75 1,37

comenzó el 17 de agosto. comenzó eI 31 de julio.

l,0l

1,7 5

0,46 0,10 0,10 2,O3

0,86 0,63 0,30 0,00 0,00 0,41

§?§ 11,8

LA

EVAPOTRANSPIRACIÓN

227

el terreno exista una cosecha en estado de madurez. Si el estado vegetativo es anterior o cercano a la madurez, la cosecha no transpira demasiada alrru, y, en este-caso,,la evaporación de una superf,cie húmeda dél sueto puede eiced"i con mucho a la evapotranspiración normal. Hay opiniones muy diversas sobre el efecto que las labores culturales producen . s-ob-re 11 evaporación directa del agua del sueló. Las riltimas experienciás hacen dudar.de- las ventajas del «mulch» como conservador del agua. -édiante la reducción de las pérdidas por evaporación de suelos que J.t¿l excesivamente hú"opor consiguiente, hay que medos ni en contacto con una capa freática superñcial. desconfiar de las conclusiones generales, r"ntido amplio, que se refieren a la ", evaporacion. influencia del cultivo sobre las perdidas por gí gran número de factores implicados, entre los que se encuentran principalmeiite la diferencia de distancias a las fuentes de agua libre, los distintoi contenidos de humedad de los suelos no saturados, la variación de textura, estructura y de la conductividad del agua, todo ello hace que sean extremadamente peligrosás hs generalizaciones. Transpiración

El p-roceso por el cual el vapor de agua se desprende de las plantas vivas, . principalmente de las y pasa a li atmósferi se denomina iranspiración. Durante el período de lojas, desarrollo de un cultivo, hay un continuo movimiento del agua de rieg-o que pasa desde el suelo al interior ¿é tas raíces, sube por los tallos saJe ¡través -p"i lu: hojas de las plantas. La velocidad del movimiento de la planta varía ampliamente

del agua a de 0,3 a l,g m por lora; p"ro en condiciones de temperatura excepcionalmente altas, ¿e atmostera-r".á y de tiempo ventoso, esta velocidad puede aumentar enormemente. Las plantas ietienen sólo una pequeña parte del agua que absorben las raíces. Si la velocidad de evaporación e-n las hojas excede la de-absorción por las raíces, se pone rnarctu el^proceso de.marchitamiento y el "., por otro lado, ¿]er vegetal s" r" difi"utta¿á. ,desarrollo sl ias condrciones son tales que estimulan la excesiva transpiración, el agua utilizable no se emplea de un modo eficaz. . Cuando el agua se transforma_on vapor y vuelve a la atmósfera procedente de las plantas, son necesarias 540 calorías para transformar L cm, de líquido en vapor.. En consecuencia, si no existe el caloi preciso, la transpiración cesa,'cosa que no' sucede cuando-se dispone de calor, pues €n este caso la transpiiación aumenta. La fuente de calor es o bien el Sol, ia planta o el aire. La mayór parte de la energía la Jrgn¡pgación, incluso en períodos cortos, procede -precisa -para directamente de la radiante del sol. un incremento dado de calor trara que pase a .estado de vapor un volumen determinado de agua. si este caror disponible se utiiiza para evaporar el agua de la superficie del-terreno no se empleá para vaporizar aquella que existe en las cavidades de las hojas. pbi consiguiente, una llovizna que quede depositada sobre la superficie de las hojas o del táreno ñd; 3vaporarse empleando la mayor part€ de la energía utiliiable. En este caso la transpiración de la planta se reducirá proporcionakñente. por ejemplo, que se produzca, durante el período s€co, una - supongamos' llovizna de 2,5 mm y que toda el aguá se deposite sobre hi hojas del .uttiuo _

228

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

que está soble el terfeno. Las experiencias muestran que la mayor parte del águ* ," consume durante el día y (ue ésta se eleva a 6,25 mm. Por 1o tanto, si diario de agua se produce durante 12 horas, el horario será de 0,5 mm. ef A1"onsu.o mediodía, esta velo;idad puede duplicarse alcanzando alrededor de 1,0 mm/h, por io que una llovizna d.e'2.5 mm tarda aproximadamente_ en ser consumida 2 horas y media. A veces no se hace suñciente hincapié en el h.echo de que una llovizna'de 2,5 mm r€presenta únicamente 215 del consumo diario normal. La recuperación de las cosechas en peligro de marchitez, después de un aguacero, dan mejor que otra indicación una idea de los efectos de la lluvia. puesta en riego se han despreciado Cuando se proyectan -lloviznas grandes planes de de i,25 mm, pensando que las precipitaciones deben frecuentemente alcanzar 7a zona radicular para producir efectos beneficiosos, sin tener en cuenta que en el caso de que un cultivo cubra la superficie del terreno, una llovizna o un riego ligero reduciiá en más o menos el mismo valor e1 volumen de humedad quá extiaen las raíces, siempre que no haga un viento de velocidad excesiva.

11.3 MÉTODOS DIRECTOS PARA DETERMINAR

LA EVAPOTRANSPIRACIÓN Hay varios sistemas para determinar ]a cantidad de agua consumida por los y la vegetación natural. Los problemas que surgen son numetrosos, independientómente del método empleado. El origen del agua utilizada para 1a vida de la planta, ya sea de lluvia solamente, o de lluvia y de riego, o subterránea y de lluvia, es un factor que pesa en la elección del método a seguir. Los principales métodos son: experimentos en tanques y lisímetros, parcelas en el campo, éstudios de humedad en el suelo, método de integración y método de las diferencias entre las «entradas y consumo» de agua para grandes extensiones.

cultivos

Estos cinco procedimientos de medida de 1a evapotranspiración serán descritos

en los párrafo,s siguientes.

Experiencias en tanques

y

lisimetros

La garantía de las determinaciones del consumo de agua, por medio de lisí'

metros J, tanques, depende de la fidelidad con que se feproduzcan las condiciones

naturalés. Las condiciones artificiales vienen determinadas por las limitaciones del suelo, tamaño del tanque, regulación del aprovisionamiento de agua y, a veces' el medio ambiente. Deberían colocarse los lisímetros rodeados de una vegetación natural de las mismas especies, eS decir, en su medio natural, de manera que el consumo de agua en sü interior sea aproximadament€_ el ,mismo que el de la zona vegetativa qie la rodea. Se ha llegado a la conclusión de que toda la vegetación del tanque debe ser protegida de los elementos por medio del cultivo, a sus alrededores, de las mismas esPecies. Para determinár de un modo exacto el consumo de agua en los tanques,,el m¿toáo que se emplea es el de pesarlos. Sin embargo, las circunstancias y ele

LA EVAPOTRANSPIRACION

))I)

mentos de que se dispone.. no siempre permiten esta operación. Los tanques del suelo, equipados con depósitos de -apróvisionamiento iipos Mariotte. han dado buenos resultados para la medición áe la evapotranspirición a partir cle capas de agua a profundidades diversas. Los tanqués de tipo doble con un espacio anular entre la armadura y Ia se consideran como los mejores. "Í".!1Maiiotteinterna El sistema de alimentación proporciona agua. a medida qu. ," n.cesita, para mantener un nivel fijo de ¿sta in el espalio anular del tanque. El volumen de agua extraída se detérmina por la lectuia de las diferencias diarias

o

semanales en un tubo de vidrio graduádo adosado al tanque de aprovisionamiento. lu^ gr.?l- ventaja de los lisímetros equipados con el aparato Mariotte radica en la facilidad con que se pueden efectuar-las medicion"s'd" uluu y en el automatismo de Ias operaciones.

Parcelas experimentales

- lot

experimentos realizados en tanques

y

lisímetros para los cultivos indivi-

duales no siempre representan las condióion.i del ter."no,'puesto que hay muchas formas de. preparar y disponer los materiales del suelo. ias medidas de la humedad del en parcelas experimentales, en el campo, son normalmente más -suelo reales que las realizadas en tanques y lisímetros. -

widtsoe fue el primero

en medir er consumo de agua por ras prantas, en el año 1902. Realizo sus tra6a¡or'ár rn terreno que tenía una capa freática a.23.6 m de profundidad; Oe elto'áe¿ujo que ,ri riránable pensar que los cultivos no obtenían agua subterránea atguna de aquélla y gu9 la precipitación en la época de cultivo, la extración de la" humedad'capila'r dei.suelo.y el agua de riego proporcionaban toda el agua de Ia que las plantas podían disponer. No perdidas por escurrimi.nto íup.in.iut é, las parceras ,hubo experimentales de widtsoe, y se despreciaron las perdidás jái p"..ota.ibn prá_ funda. widtsoe midió estas-fuentes d^e agua para 14 cultivos durante un período de 10 años, de 1902 a 1911. inclusive. ios iendimientos obtenidos por widtro. ha.n sido comparados con el agua totar utilizada, y p";; .rr;;i;; el consumo se seleccionaron que parecían ser más rentables. En casi todas las cosechas -aquellos.rendimientos los rendimientos aumentaón rápidamente. taita ,n cierto punto, a1 aumentar el agua utilizada para después disminuir al coniinuar aumentando el v'lumen de ésta. En csre punto de cimbio o" p.nái.nt; d"-1, curva. er agua utilizada es Ia que corresponde a Ia utilización consuntiva. . El trabajo de Widtsoe indica la importancia de los rendimientos en la determinación. Es también muy imporrante conside.u. .i r,*t o -;;-4". las pérdidas por percolación profunda en lai parcelas en las que trauájá wi¿iro". resultarían, si se midiese según las magnituáes utilizadur, *uyoi", i;; verdaderas. Es mucho más probable que los valores dados sean muy á;" superiores en rugar de demasiado inferiores, a causa de las pérdidas por percolación profunda que indu_

parcelas experimentales, en

dablemente se produjeron.

PRINCIPrcS

230

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

Estuilios sobre Ia humeda del s¡relo

La utilización consuntiva del agua por los diversos cultivos se ha determinado para mediante el estudio de la hume¿ád del suelo. Este método es apropiado y la uniformes relativamente Profyn; uquiUur regiones en las que los suelos so¡ ái¿ua O"f igua subterránea es tal que no influye en las fluctuaciones de humedad de la zona-radicular del suelo. Li humedad del terreno se determina antes y á"tp"¿i de cada riego, con algunas mediciones en la zolta radicular principal' ffu} qrt realizar poilo generaf un gran número de determinaciones para obtener una precisión adecuada. peL^os metros cúbicOs de agua extraídos diariamente, se registran para cada extralda diariamente el agua coordinados ejes dos soÚre señalan ríodo. Cuando se y el tiempo, se puede dibujar una cuiva que expresa la utilización estacional. Método de integración

El método de integración consiste en sumar el producto del consumo unitario de cada cultivo por la superficie que ocupan, más el consumo unitario de la

vegetación espontánea multiplicada por su superficie más_ la evaporació¡t de la tierrí sin vegetación, multiplicáda por iu superficie. Antes de que este método pueda ser aplicaáo con éxito és necesario conocer el consumo de agua unitario y las áreas-de las superficies cubiertas por los diferentes tipos de cultivo, por la ve_ge' tación espontánea, por la tierra sin vegetación y por las sup-erficies de agua. Por medio de la fotogralía aérea y de los levantamientos topográficos se pueden d_eter' minar las áreas d--e los diversos tipos de vegetación natural, así como las superficies sin vegetación y las de. agua. Loi resultaéos de las determinaciones del consumo por este método, tealizadas en el valle de Mesilla, en Nuevo México y en Texas, están expuestos en la ta-

bla

11.2.

Método de «entradas y salidas» de agua para grandes extensiones Aplicando este método, el consumo de agua, U, es igual al agua que entra en la cuénca durante un año, 1, más la precipitación anual sobre el suelo, P, más el agua subterránea acumulada al principio del año, G,, menos el agua subterránea eiistente al final del año, G,, menos las salidas de agua anuales, R; todos estos volúmenes, medidos en m3. Según esto resulta:

U

:

(I+P)+(G"

- G")- R

(

I 1.1)

La diferencia entre la cantidad almacenada de agua capilar al principio y al final del año se considera despreciable. Se presupone que las mediciones de los cursos.de agua se realtzan poi aforadores con lecho de loca, y que las gltraql subsuperficiáles son apro¡imadamente idénticas a las salidas. La cantidad (G"-G") se considera como un solo factor, de manera que la evaluación de G, o G, resulta

LA EVAPOTRANSPIRACIÓN

N1

Tlsra 11.2.-sup¡nrlclEs coN DIFERENTES culTlvos y sus coNsuMos DE AGUA EN LA zoNA DEL VALLE O¡ M¡Srr¿A, rN NUEVO MÉXICO Y TEX,IS, CALCULADOS POR EL TrIÉ,OOO DE INTE. cnaclóN Y UTILIZANDo DIvERSAS UNIDADES DE (Israelsen

MEDIDA

y Blaney, 1936) 1936

Superlicie,

Clasificación del terreno por su utilización

Ha (a)

Consumo de agua

unitario, (c)

Anual, m, (10 000 ca)

Cultivos de regadío:

Alfalfa y trébol

6 910

Algodón Pastos naturales

Cultivos

y-. regados diversos I Total (zona

regada)

t,2

22 06t 87

0,7

4 498

0,6

82 920 000 176 488 000 609 000 26 988 000

0,85

287 005 000

33 556

0,8

Vegetación natural: Herbáceas

106 805 1429

0,7 0,8 1,5

22 440000 2t 435 000

5 340

0,96

5t 617 000

1 2

Arbustiva Arbórea

Total de la zona

7 742000

Varios: J9r1en-os temporalmente Ciudades

no

cultivados

Superficies de agua estan""¿a,

.ils y c"r"t"s

Ter¡enos improductivos, camiáos,

Total (toda la zona)

2 253 .

""írei"rui "t".

6r6 I 65t 1 264

0,4 0,6 1,4 0,2 0,84

9 012 000 3 696 000

23 114 000 2 528 000

4r''680 37697200o (10000 ca): 96r.rr. unitario en metros (c) hectáreas (a) mulriplicado po. roooo'.;lñ".iáü murtiplicado por er área de ra superficie en

y sólo es preciso conocer su diferencia, ro cual es el producto de la profundidad media de la capa freática, desde enero ¿" ,n ufo ai mis-o mes del siguiente, medida en metrol y multipricada por los r"noimienios específlcos r innecesa¡ia

del terreno y por la superficie del suelo del valli. ru l-sl"outi"n. .rrtipricando la precipitación media anual, en metros por""rtiJuJ la superficie del valle, en m2. El consumo unitario del valle_en m, por Ha sL ouiiene'áiriái"r¿" el consumo total en él por su superficie. La tabrá r3.l da uru."tá.ián*¿-" tu, mediciones efectuadas por er método de entradas y sutioat *-r*l"r-..giJ*r.

' El rendimiento

específico

se define como el espacio-total de poros del suelo, menos el contenido de humedad a la capacidad ¿e caÁpo, expresados en tantos por ciento del volumen total del suelo. "*uás't!.-inos

732

PRINCIPI?S Y APLICACI)NES DEL RIEco

T,rsr,\ 11,3.-CoNsul.to DE AGUA poR Los cur,Trvos EN DETERMINADo

por.

rl uÉrooo

DTFERENTES cuENcAS

oet_ Ogsm,

DE «ENTRADAS-SALIDAS»

Consumo anual Localidttd

Año

Superl icie

en Ha

Colorado 1925-35 161 800 Colorado 1936 161 800 Valle S. Luis, Colorado 1930-32 7 000 Isleta-Belen, N. Méjico 1936 7 080 Valle Mesilla. N. Méjico 1919-35 44 100 Valle Mesilla, N. Méjico 1936 44 680 Carl"bad, N, Méjico 1921-39 20 920 Carlsbad, N. Méjico 1940 20920 New Fork. Wyomin 1936-40 10 t20 Michigan-Illinois, Colorado 1938'40 17 400 Uncompahgre, Colorado 1938-40 55 j2O Va11e

S. Luis,

Valle S. Luis,

II.4

CONSUMO POR

'fotal,

.

nt

809000000 841 360000 32 200 000 48 852 000

u nt¡arto.

0,50 0,52 0.46

Investipador

Blaney-Rohwer Blaney-Rohwer

'fipton-Hart

0.69

Blaney-Morin

375 312 000 158 9e2 000

0.83 0,84 0.76

Israel sen-B Ianey I sraelsen-B Ianey

148 532 000

0.71

BIaney-Morin Blaney-Morin

0,46 0.46 0.69

Lowry-Johnson Lowry-Johnson L.owry-Iohnson

366030000

LA VEGETACIÓN NATURAL

El agua consumida por la vegetación natural no puede ser utilizada generalmente para otros fines. Para la determinación del agua necesaria a una región se ha de tener en cuenta la consumida por la vogetación natural. tal como algunas especies de los géneros Distichlis, Salix, Populus, Tomerix y ScirpLts, que crecen en las zonas de regadío. en las regiones húmedas y en las riberas de los ríos, puesto que llega a tener gran importancia cuando aumenta la superficie regada y. especialmente. durante los períodos de sequía. El valor de 1os datos del consumo de agua por estas plantas no cultivadas es reconocido por los administradores e ingenieros de las zonas en que existen litigios sobre los derechos de riego. o en donde los abastecimierltos de agua interprovinciales y su utilización no están equilibrados. Cuando se plantea un proyecto de riegos se deben t€ner en cuenta las diferencias que existen en el consumo del agua utilizada por los cultivos de regadío y por la vegetación natural reemplazada por ellos. La relación entre las asociaciones de plantas y la humedad que existe a su disposición es una de las características más importantes del crecimiento de 1a vegetación natural. Mientras que las especies individuales están muy limitadas por su habitat, 1a principal condición que rige la distribución de los grupos vegetales en las tierras de regadío es el agua disponible. Cada especie responde a las condiciones de humedad más favorables para su desarrollo y para su expansión. Las temperaturas, la humedad y las propiedades físicas y químicas de los suelos, son los factores que contribuyen a la distribución de la vegetación natural. El volumen del agua disponible para ser utilizada por la planta y e1 efecto que causa el crecimiento vegetal en el abastecimiento del agua son de gra.n interés" Las mediciones del consumo de agua indican qu€ la vegetación natural hidróf,la utiliza del 50 al 100 ?/. más agua que la mayorÍa de ias plantas cultivadas. Los Sczrpas lqcustris y las espadañas (Zrtmia integrif olio), que crecen en las proxi-

LA EVAPOTRANSPIR,4CIÓN

]3.]

midades de los canales de riego y zanjas de drenaje, están expuestas. en hileras estrechas, al sol y al viento, 1o que hace que su consumo de agua sea muy alto. En tales circunstancias, la vegetación espontánea que crece a ló largo de un km d_e canal o acequia, puede consumir agua suficiente para regar de z a 2,5 Ha de alfalfa o_ una superficie mayor de otros cultivos o de frutales. El consumo de agua de las freatofitas (hidrófilas) suele igualar, cuando no exceder, la evaporaclón que se produce en una superficie libre de agua.

1I.5 LA IJTILIZACIÓN DE LOS DATOS CLIMATICOS PARA CALCULAR LA EVAPOTRANSPIRACIÓN _varios .investigadores han estudiado en qué medida la temperatura, Ia humela velocidad del viento, la presión de vapor y la radiaóión solar influyen sobre la. evapotranspiración. Ha sido penman, én Inglaterra. el que ha realizádo un-anáLisis más completo utilizando diversas variables climáticas, mientras que se han basado en las tempera_turas, por un laclo Thornthwaite, para las regiones húmedas del este de 1os Estados unidos y, por otro, Lowry y-Jáhnson. así como Blaney y criddle para 1a parte árida der occidente de 1os Ésiados unidos. Todos estos métodos, debidamente comentados, serán expuestos a continuación. Tanto las fórmulas como los gráflcos y ejemplos que iluitran estos métodos han sido tomados de la recopilación, tan brillantómenG preparada por Criddle, publicada bajo el título de «Methods of Computing Use of 'Wáter, en uproceeding Paper 1507, Americam Society of Civil Engineersr, enero 195g.

-

dad.

Método de Penman De todos los métodos empleados para calcular la evapotranspiración, es el de Penman el que lo enfo.ca desde un punto de vista más teorico, mostrando que ia evapotranspiración está íntimamente relacionada con la energía solar recibida. La fórmula que da la evapotranspiración es Ia siguiente:

E,: en la que los valores de

H

:

Rt

(1

-

LH +0.486 E, .\+0.486

(11.2)

H y Eo se deducen de:

r) (0.18 + 0,55 m/1/)

-oTo' (0.56_ 0.092 \/a) 10,10+0,90nlN) E,, : 0,35 (e,, - e,) (1 + 0.0061 ¿r,)

(11.3)

([t.4)

en las que:

:r:

11

R<

Balance del calor diario en la superficie, en mm de Media mensual de radiación en mm de H"O al día.

Coeficiente de reflexión de la superficie.

H.o

por día.

234

Y

PRINCIPrcS

APLICACIONES DEL RIEGO

: Duración real de la insolación. : Duración máxima posible de la insolación. a : Constante de Boltzmann. aToa: Milímetros de agua por día. Véase tabla 11.6. e¿ : Presión de saturación del vapor en el punto medio de rocío (es decir, presión real del vapor en la atmósfera), en mm de mercurio. E, : Evaporación de agua en mm por día. n

N

ea: Presión de saturación del vapor de agua a la temperatura

: E¿ : z, : A: zz

media del

aire, expresada en mm de Hg. Velocidad media del viento a 2 m de la superficie del terreno, en km por día.' Evapotranspiración en mm de agua por día. Velocidad del viento medida en km por día a una altura de /¡ metros. de"ldT", es decir, la tangente en un punto de la curva de la presión de saturación
Criddle ha desarrollado un ejemplo que,se recoge en la tabla 11.4, en la que se da una sistemática para el cálculo de los factores complejos que intervienen en la fórmula. Para la resolución de la ecuación de Penman son muy útiles las tablas 11.5 y 11.6, ásí como las figuras ll.l y 11,2. En sus experiencias, Penman llegó a la conclusión que era preciso introducir ciertos coeficientes para reducir la velocidad potencial de evapotranspiración a la real, para pastos en Inglaterra. Se ha obtenido una buena correlación entre los valores calculados y medidos del agua evapotranspirada. El principal inconveniente del método de Penman consiste en que no hay su-

o ó f

o o

o E

Fo

50 60 Presi6n

10

de vopor soturodo (e¡) en mm de Hg

F¡c. 11.1. La ternperatura en función de la presión de vapor saturado (según Criddle).

"

Las mediciones de la velocidad del tiento realizadas a otras alturas diferentes de 2 m

deben ser corregidas por medio de

la fórmula

,, = u,(ñ#

)

LA

EVAPOTRANSPIRACIÓN

235

Ten¿e 11.4.-Ho¡a oe cÁrcuro *ARA LA osrEnr\4rNrcróN oÉ r,e ¡vapornrrNsprnecróN pon rr, uÉrono nr pexrvrAN (srcúN Cnroon)

Localidad: Boise, Cultivo: Alfalfa

Idaho. Latitud: 43. 34,

Perlodo libre de heladas. 23-IV

A.

2. 4. 5.

,

6.

lulio

T_emperatura del aire Humedad relativa. ./.. (estimada)

Cálculo de la expresión R.r (l 8. (0,18 9.

2Z,s

.

0,0

Velocidad del viento,_u,,¿ m"diodí" a 2 m del suelo (estim.i liS,O Intensidad de la radiióión, R¡, rn. de agua biarioá (véase tabla 11.5) . : "n rc,z : Coeficiente de reflexión % (estimado) . 25

7.

C.

+

-r)(0,1g + 0,55

0,75

0,55 n/N)

x

Concepto 5

concepto

7

x

concepto

0,565 8

aT"a (véase tabla

14. Concepto 11 X concepto 12 Cálculo de I/ 15. Concepto Cálculo

9-concepto

de E" :

(e.;-

F.

6,86

11.6)

fg,1!-o,o2v{¿,i:. 11. q,10 + 0,e0 n/N) E.

¡elN)

Cálculo de la expresión aT",(0,56-0,092\/Z)(0,10 + 0,90nlN) 10. Tensión de vapor ¿) ¿.. saturado (véase fig. ll.l) b\ eo : (RH x e")

ll. l?. D.

17-X

Datos

l.

B.

al

0,35 (e"

x

concepto

14

fiJ7 o,zs

13

o,j3 3,25

- ei (l + 0,0061 u,) 4,41 , 7.'

to,2

l,t7

20. AH 21. 0,496 Eo

,', a + 0,486 '¿" 23. S, : milimetio.

8,4 2,9

3,61

lq. -0,35 0,0061 ¿¿,) 17.Q+ 18. Concepto 16 i concepto 17 arl + 0'486 E' cálculo de E,: a + 0,486 19. A (véase fie. ll,2) ea)

2t,a

4,22 4,95

"gu"

poi

aiu

1,656 5,54

ficientes mediciones climáticas en la inmensa mayoría de las localidades. únicamente, una§ pocas estimaciones cliTatológicas registran los datos necesarios para la aplicación de este método. Por ello, h fórmula-mencionada, si bien es corr¿cta. su aplicación presenta dificultades prácticas muy difíciles de salvar.

LA EVAPOTRANSPIRACIÓN Tesr-A,

11.6. V.mones oe nT,n

231

pARA DTvERSAs TEMpERATURAS

(Calculados por Criddle para su uso en la fórmula de penman) Temperaturo "

A bsolutos

270 275 280 285

290 295 300 305 310

3r5 320 325

n

Tnn

Temperatura

m¡nH,Oldía'Centígrados ntmH,Ofdía 10,73

1,67

1

11,51

4,45

11,96

10,00 12,78 r 5,56

12,94 11,45 13,96 14,52 15,10 15,65 16,25 16,85 17,46 18,10 18,80

12,40 13,20 14,26 15,30 16,34 17,46 18,60 19,85

2r,15 22,50

1 )7.

r

8,34

21,12 23,89 25,56 29,45 32,23 35,00 37,7E

Ncta:

a T,t

1,48

1,2,45

Se supone el calor de evaporación constante e igual a 590 calorías.

. Tampoco se puede olvidar que los coeficientes de la ecuación han sido determinados para un área ¡elativamente húmeda, cercana al océano y cubierta de vegetación en pl€no desarrollo. La experiencia nos muestra que la fórmula de penman da resultados más precisor ., .lstas condiciones que eii lu, ,onu, áridas, de poca humedad' en las que la^temperatura y la energía iá¿iunt" ,o están tan equilibradas como en,Inglaterra. sucede u *"nudo que regadíos de las regiones áridas se encuentran rodeados de extensiones muy grandes. áesiertas. en las-que la vege323 3t3

U c;

303

o

o

F

-E o

';E o

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o

?93

E

o

.; 5

I-

o

283 to E

,1A Éo

a-

iit,,l

üso/c

lto. 11.2. La temperatura en función de la variable

A

d.presión de vapor saturado, en mm de mercuno \

-

-i

(SegúnCriddle.)

óhO,!r-,-CO ro-,,1

j

oú boo 'lo -oÉ

Oóó , I I I I I 'trhO

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v.= J# *-o:

az

238

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

tación es muy reducida y donde no existen superficies libres de agua. En estas condiciones la energía que puede emplearse en la evapotranspiración es mayor que la que correspondería teniendo en cuenta la energía solar.

EI método de Thornthwaite Teniendo presente la necesidad de una expresión simple en la que se emplearán datos climatológicos, registrados en la actualidad, Thornthwaite encontró una fórmula empírica basada en la temperatura. Teóricamente demostró que la temperatura constituye un buen índice de la energía en una zor,a de equilibrio fundamental. También se introduce el factor latitud. como puede verse en el ejemplo siguiente, que se debe a Criddle. Los valores mensuales del índice de calor 1, dependen de las temperaturas mensuales medias, como puede verse en la figura 11.3. Esta función se utiliza para

o

-T

É

o o

r

---t

I I

f

o

o

7

CL

E

+o -9 o -o

I I I

i,

E2 c

o E

.s -o o

=

ll

0

I I

/

I

Ecuoción

de lo curvo I I

I I I

---f--I

I

r0

t5

lndice de color mensuol Frc. 11.3. Valo¡es mensuales medios del índice de calor, 1, que se utiliza en el método de Thornthwaite (según Criddle).

determinar el índice de calor estacional dado en la tabla 11.7. Para la localidad de Boise, Idaho, se ha deducido el valor anual de 43,3, de la figura 'l't.4. La tecta trazada desde el «punto índice» y que pasa por el punto «índice de calor» expresa la relación entre las temperatura§ y la evapotranspiración. Cuando la temperatura de julio es de 22,5"C (72,5'F) la evapotranspiración potencial, sin introducir ningún factor de corrección, es de 11,5 cm. Este valor del consumo potencial se corrige basándose en las horas de sol y los días del mes, empleado de la tabla 11.8, para una latitud aproximada de 44'Norte. La evapotranspiración media calculada para tdos los cultivos durante el mes de julio en la localidad de Boise, Idaho, es de 11.5 x 1,30 : 15 cm.

rrsrr 117 cÁr.curo

":: .,:::::::TJ::: Temperatura

Mes Enero Febrero

Marzo

Abrit

Mayo Junio Julio Agosto Septiembre

Octubre

Noviembre Diciembre Añó

*

"F

noe,o) srcúN cuoor

)1 O _))

39,7

J* 0

I,0

0,5

5,2 9,5

')§

56,1 13.3 64,5 18,0 72,5 22,5 1t,o 21,6 61,2 16,3 50,1 10,0 30,4

"'

fndice de calor

"C

33,6 41,4 49,1

u

4,3

-1,0

t,0

4,O

7,0

100 8,5 6,0 2,8

1' 43,3

(Calculado de la fig. 1I.3.)

No obstante, el método de Thornthwaite tiene las mismas limitaciones que el qu. respecta a las zonas de apticaciór, áan¿li"sultadoslcef9:.I:r:-11,,!n,19 taDles cuando éstas son húmedas y con abundante vegetación. por el contrario, cuando las- regiones son semiáridai o áridas, los errorés urrnrrtu, .*.iá-.."uirgu9 taq experiencias han sido realizadas iu ,onu central y T?lj!:,D,"llt onen¡al de los 1 Estados unidos y que la fórmula expresa la "o-evapotranspiración potencial, no se han temado en tuánta ni los tipos ¿é cosectras, ni la utilización de la tierra. Thornthwaite y sus colaboradores han aplicado, debidamente corregidos, . sus métodos para el cátculo de. ra evapotranspiráción po¿;i;l;;¡ia, el déficit y el superávit dg ug].u de grandes extensionei de h tiirra. ra iriorma.ión sobre la evapotranspiración así calculada es de gran utilidad ,, .u.t o, sentidos. En Ia Teil,r 11.8.

INprce »e ¡r,u¡r.r'¡¡cróx EN Los HEMrsFERros Nonre v suR \ pB 30 DÍ,rs oB 12 ¡¡on¡,s (sec(rN c*r"oi.l--- cñ) pARA su urlr,rzec¡óx eN sL r\,rÉropo pu THonNrxw¡,rrB

EJ(pRESADo EN UNTDADES

Latit.o§s,-.6^§§c; -;;',.

§ § § = $ S§

ñü§§§§§§§§§§ 0

t,o4

o,94

10

1,00 0,95

0,91

20 30 35 q

45 50

0,90 0,87 0,84 0,80 0,74

0,90 0,87 0,85 0,83 0,81 0,78

l,M l,0l 1,04 1,03 1,03 I,08 1,03 l,o5 1,13

1,03 1,08 1,03 1,09 1,03 l,ll

t,t3 t,oz l,ts 1,O2

t,t8

t,2t 1,24 1,28 1,33

^E.

1,01 1,04 l,M 1,06 1,08 t,a1 r,1r 1,14 1,11 t,r7 1,20 1,t4 1,21 1,23 t,t6 1,25 1,27 1,18 1,29 1,31 1,21 1,36 1,37 1,25

§ §§ 1,01

l,o2

1,04 1.,O2

1,O2 1,00 1,03 0,98

r,03 r,o4 l,M 1,06

0,97 Q,96

0,94 0.92

§

1,Ol 1,04 0,98 0,99 0,93 0,94 0,89 0,88 0,86 0,85 0,83 0,81 0,79 0,75 0,76 0,70

PRINCIPrcS

240

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

50 40 30 É

ZO

É

o o

+f

o o

)9 o

l0 R

80

o

60 50 40

5

o 4 E

+o o -r3

¡

Punlo del " indice

30

3

E

.9 -o

o

T

d o o o

poro Boise, ldoho

20

2

T o

.9 'o

l

o

o o

c

I

0,8

o 016

=

015

0,4 0,3

0r2

0,2

0p

0,50,7

lp

2 3 45 7 l0

15

(e) en cm F-lc. 1i.4. Nomograma que sirve para calcular la evapotranspiración mensual, Evopotronspiroción mensuol

utilizando el método de Thornthwaite (segtln Criddle).

figura 11.5 puede verse un mapa de África €n el que se ha_ empleado el sistema dé Thornthwaite para la determinación de las diversas regiones. En último lugár, Thornthwaite y sus colaboradores han aplicado su método a los cultivos de las fincas de Sea-Brook, en Nueva Jersey. Los planes de siembra y recolección de cosechas. con vistas al consumo directo y a la industria conservera, han sido elaborados teniendo como base la evapotranspiración calculada en relación a sus diferentes etapas de desarrollo. Thornthwaite ha llegado a la conclusión de que la evapotranspiración acumulativa es Lln buen indicador del período cle vida de los vegetales, porque en general un cultivo dado necesita una cantidad determinada de agua pata alcanzar la madurez. De la misma forma ha demostrado que una evapotranspiración acalerada es consecuencia de una madurez también acelerada.

El método de Lowr-r-Johnson

v

Lowry-Johnson han desarrollaclo un método para estimar las necesidades de agua de los planes de riego del Bureau of Reclamation de Estados Unidos. Este rñétoOo se aplica a toda una ,ega y no a una finca determinada, y ha sido em-

LA EVAPOT'RANSPIRACIÓN

241

pleado con éxito en la parte árida del oeste de Estados unidos. En esencia consiste en u.n procedimiento empírico basado en datos recogidos en la zona en la que se aplica. Se parte de la premisa que existe una relacién lineal entre el «calor efectivo» y la evapotranspiración. Se define el calor efectivo como la integral de las temperaturas diurnas máxirnas, por encima de 0' durante el período de desarrollo, medidas en grados por día. La función aproximada es la siguiente :

U :0,244 + 0,085"C (11.s) que se utiliza para calcular Ia evapotranspiración de una cuenca por el método Lorvry-Johnson y en la que U : evapotranspiración en metros. C : calor efectivo en grados/día, en miles.

o l

O o E

O Escolo

0 10 E00 (m

)n el sislemo de de C. W. Thornthwoile, por Douglos

C. Corter

Loborolorio de

Clinotologio

i-:

11.5.

M_apa de

déficit ¡.¿.s1

-

16

y

1954

Africa en el que está plasmada la evapotranspiración

exceso de agua, según

el método de Thornthwiite.

media,

242

PRINCIPIOS

APLICACIONES DEL RIEGO

Y

si bien el método de Lowry-Johnson no ha sido ideado para la evapotranspi' para la ración mensual o la de u"-"uiiro determinado, Criddle la ha calculado de las proporción simple una utilizando de mes iulio, localidad de Boise, O"* ;i calor a las anuales' unidades ---Lor mensualesA.de.uiáiqu" calcularon lo*ry y- Joh.nso^"-9ara la localidad de gr"dos día Boise ascendieron

a

T¡rgI-,4

4967.

ia

evapotranspiración fue de 0,66 metros. Tomando

11.9. Tl¡lro pon

Latit.

0"N 0 5

10 15

20 25

30 32

34 36 38

40 42

44 46 48

50 52

54 56 58

50

cIENTo DE ttoRAs DE sor- DIARIAS

46' al Sur a 60' al Norte

Latitud de o Lñ a

§s §§

F\{'i HtL¿\

8,50 '.1,66 8.32 7,57 8,13 1,47 7,94 7,36 '7;14

7,25

7,53 'l ,14 7,30 7,03 7,20 6,97 7,10 6,91 6,99 6,85 6,87 6,79

6J6

6,72

6,63 6,65 6,49 6,58 6,34 6,50 6,17 6,41 5,98 6,30 5,77 6,19 s,55 6,08 5,30 5,95 5,01 5,81 4,67 5,65

8,49 8,21 8,47 8,29 8,45 8,37 8,43 8,44

8,4r

8,52

ociils, tü§!o'Y §\üoZa o!-§§>+!\€:

8,50 8,22 8,50 8,65 8,41 8,67 8,81 8,60 8,86 8,98 8,80 9,05 9,15 9,00 9,25 9,33 9,23 9,45 9,53 9,49 9,67 9,62 9,59 9,77 9,72 9:10 9,88 9,82 9,82 9,99 9,92 9,95 10,10

8,39 8,61 8,38 8,72 8,37 8,76 8,36 8,80 8,35 8,85 8,34 8,90 8,33 8,95 10,02 10,08 10,22 8,31 9,00 10,14 10,22 10,35 8,30 9,06 10,26 10,38 10,49 8,29 9,12 10,39 10,54 10,64 8,27 . 9,18 10,53 10,71 10,80 8,24 9,24 10,68 10,91 10,99 8,21 9,29 10,85 11,13 11,20 8,18 9,36 I1,03 11,38 1r,43 8,15 9,45 |t,22 r1,67 11,69 8,12 9,55 11,46 12,00 11,98 8,08 9,65 11,74 12,39 12,31

8,49 8,21 8,50 8,60 8,23 8,42 8,7r 8,25 8,34 8,83 8,28 8,20 8,96 8,30 8,18 9,09 8,32 8,09 9,22 8,33 1,99 9,27 8,34 7,95 9,33 8,36 7,90 9,40 8,3'1 7,85 9,4',7 8,38 7,80 9,54 8,39 7,75 9,62 8,40 7,69 9,70 8,41 7,63 9,19 8,42 ',1,5'7 9,89 8,44 7,51 10,00 8,46 '7,45 10,12 8,49 7,19 10,26 8,5 1 10,40 8,53 10,55 8,55 10.70 8,57

Sur

0 5 10 15 20 25 30 32 34 36 38 40 42 44 46

8.50 8,68 8,86 9,05

9,24 9,46 9,70 9,81 9,92 10,03 10,15 10,27 10,40 10,54 10,69

'1,66 8,49

8,21

8,51 8,15 8,53 8,09 8,55 8,02 8,57 7,94 8,2r 8,60 7,84 8,33 8,62 7,'.13 8,39 8,63 7,69 8,45 8,64 7,64 8,51 8,65 7,59 8,57 8,66 7,54 8,63 8,67 7,49 8,70 8,68 7,44 8,78 8,69 1,38 8.86 8,70 7,32

7,76 7,81 7,98 3,09

8,50 8,22 8,34 8,05 8,18 7,86 8,02 7,65 7,85 143 7,66 7,20 7,45 6,96 7,36 6,85 27 6,74 7,18 6,62 7,08 6,50 6,97 6,37 6,85 6,23 6,73 6,08 6.61 5,92 7

8,50 8,49 8,33 8,38 8,14 8,27 7,95 8,15 7,76 8,03 7,54 1,90 7,31 7,'16 7,21 '1,10 1,to 7,63 6,» 1,56 6,8'7 7,49 6,76 7,41 6,64 7,33 6,51 7,25 6,37 7,16

'7

,30 7,21

7,10 6,98

8,21 8,50 8,19 8,56 8,17 8,62 8,15 8,68 8,13 8,76 8,11 8,86 8,07 8,9'7 8,06 9,01 8,05 9,06 8,04 9,11 8,01 9,16 8,02 9,21 8,01 9,26 7,99 9,11 7,96 9,37

8,22 8,50 8.07 8,30 7,91 8,10 7,75 7,88 7,58 1,66 7,40 7,42 7,19 7,15 ,11 7,05 7,02 6,92 6,92 6,79 6,82 6,66 6,72 7,52 6,62 6,31 6,49 6,21 6,36 6,04 6,23 5,86 6,10 5,65 5,93 5,+3 5;t4 5,18 5,54 4,89 4,31 4,56 5,04 4,22 '1

8,22 8,50 8,37 E,68 8,53 I,EE 8,70 9,10 8,E7 9,33 9,04 9,58 9,24 9,85 9,33 9,96

9,42 10,08 9,51 10,21 9,61 10,34 9,71 10,49 9,82 10,64 9,94 10,80

10,07

10,97

LA solamente el mes de

de 31,12.

EYAPOTRANSPIRACIÓN

243

julio, la media de las máximas en grados centígrados

fue

De esta forma, el calor efectivo será 31,12" x 31 : g64,72"c. Haciendo la proporción, respecto a la evapotranspiración total, nos da para el mes de julio la siguiente cifra: 965 aprox. 4967 aprox.

x

0,66

:0,129

Puede suponerse que la alfalfa utilice 1,5 veces el agua necesaria para la totalidad de la cuenca, durante. el mes de julio, por lo queln este caso ta ::ción ascenderá a 0,194. "rupotruosfi-

-\Iétodo de Btaney-Cridüe

y Criddle, utilizando la temperatura y las horas de iluminación diarias parte árida del oeste de los Esádos unidos, han propuesto una fórmula srnplificada, que ha sido adoptada por el soil conservation sÉrvice del u. s.D.A., -:rié¡dose recogido gran abundaniia de datos para determinar los coeflcientes ;-le deben ser empleados para los diferentes cultivos. Muitiplicando la temperatura media mensual por el tanto por ciento de ilu::inación mensual.con respectó a ra anual, se obtiene el factor f,-uamado «fuerza Blaney

;e la

;

rp0fante». Su expresión matemática es

la siguiente:

U:KIlp(8,12 .-

1a, que ::-OOO:

L: F

:

+0,4s7.i)l:KF

(11.6)

las cantidades siguientes han de ser determinadas, para el mismo

evaFlotranspiración en mm.

suma de los factores de Ia evapotranspiración para un período determinado (suma de los productos de la temperaturá media ior ei tanto por ciento de la iluminación mensual con reipecto a la anuai). .L : coeficiente empírico-(anual, época de riego o período vegetativo). i : temperatura en grados centígrados. .: : tanto por ciento de horas de iluminación anual que se producen durante _ el período considerado. (Véase tabla 11.9.) Pera cálculos mensuales se utilizan retras minúículas, con lo que se gana cla_ -:l en Ia exposición. Por lo tanto, ' : factorgl que intervienen en la evapotranspiración mensuar tp(g,12 +

+

0,457.t)1.

: coeficiente mensual : ¿¿/1. , : k.d8,l2 + 0,457.t) - kf :

..

evapotranspiración mensual en milímetros.

: .e conoce la evapotranspiración de un cultivo determinado para una zona , -: .: puede calcular el mismo dato para otra localidad aplicando la fórmula : U K>p(8,12 + 0,457.t) : K F

LA

EVAPOTRANSPIRACIÓN

245

La fórmula de Blaney-Criddle tiene los mismos inconvenientes de las anteriores. puesto que es una fó-rmula empírica calculada puru .orái.iones de arid,ez y da' por tanto, buenos resultados únióamelrte cuando s'e emplea en esas condiciones.

1I.6 LA EVAPORACIÓN COMO INDICADOR DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN - !" evaporación de un tanque del Servicio de Meteorología de ros Estados unidos ha resultado ser un buen indicador de evapotrans¡ir"*ion máxima. Diversas observaciones realizadas en zonas de baja h;-.á;d i;ái"un qr. la cifra gás .alt.1 de evapotranspiración llega a ser para un período corto de tiempo del 1.0 a_l 2o o/o superior a la evaporaci-on que se produc'e en un tanque del tipo utilizado por el servicio de_ MÁteorología. Los resultados ,on *oáifi.uoo, po. iu exposición del tanque y el tipo de cultivo, Los evaporómetros del tipo piche" de ta4 amplia difusión. proporcionan igualmente indicadores relativamente precisos de la évapotranspiralión máxima. Fun_ damentalmente, un evaporómetro: de tipo piche cónsiste en un tubo de .riuyo lleno de agua, invertido, con un papel ,secante poroso en el extremo e instalado con otros instrumentos en un recintó protegido. Lor de tipo piche, 'utilizada debido a su pequeño tamaño,. dan evapóraciones rrpi,rior.r "raporó,néiro, ul agua cuando existen cultivos sobre el terreno. Los valores obtenidos..ol:l evaporómetro «piche» son a su vez mayores que los.dados por un tanque del servicio Meteoro_rógico, y para ilualartos'hr, d;; ^"rt. u"ulo, varía óon'el multiplicarlos .por un coeficiente medio de 0.7, ii uiá, clima, la estación y la exposición. También han sido_ empreados con éxito, para el cálculo de ra evapotranspiración, unos bulbos de cerámica porosos llamados atmóáetros. Las diferencias entre las lecturas de atmó.meiros pintados de negro y de blanco respectivamente indican las expectativas de las evapotranspiraciónes' m¿ximas. . Los principales inconvenientes de ros t'anques de evaporación radican en su alto coste y el volumen considerable de agua que precisó emplear. por su parte. los evaporómetros tipo Piche y los atmñmetros tienen "s .ornú, el oefectó que su superficie está sujeta a contaminación de polvo, grasa "ny otras materias extrañas. El papel secante empleado en los evaporómeiro, tipo Fiche cuestu -uy P9!o y puede ser cambiado inmediatarnente. por su parte, los atmómetros, debrdo a que son relativament€ caros, no püeden ,"r ,uriiiuiát, á. .,n modo inmediato cuando se ensucian. Son especialménte perjudiciales las nueilas de los dedos, porqu€ engrasan la superficie. Un-a limpiados los atmómetros es preciso vol.uez a No,.huy qy. olvidar que todos estos instrum"rtár'"Áór"u¿o, 'er calib¡arlos. en.medir la evaporación.actúan con indépendencia de la fisiología de la'planta, indicando-la evapotranspiración potencial. Cuando se tienen en iuenta el cultivo ¡- su estado de desarrollo, es preciso introducir ciertas correcciones. En los apartados siguientes se discute la importancia de los factores nrioiáli.o, de los ve-

eetales.

PRINCIPIOS

244

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

La tabla 11.10 sirve para ilustrar el empleo del método cuando se quiere calcular la evapotranspiración de un cultivo de alfalfa en el Salinas Vallcy' Ca' lifornia. Los coeficientes mensuales k se han calculado midiendo la evapotrans' piración y la temperatura del San Fernando Valley' California. T¡¡u 11.10.

CÁI-cut-o DE Ev^PorRANsptn¡.clóN uNITARIA PoR LA ALFALFA eN r,r Upprn StuN.ts Vl¡-t-¿v, C,lr¡non¡¡1,c.

Temperatura media mensual (r)

Mes

Abril Mayo Junio

Julio Agosto Septiembre

Octubre

14,39 16,95 18.73 2A.23 19,89 19.23 16.78

Factor de evaHoras de iluminación potranspiración Coeficiente o,i. (ft) p.(8,12+0,45'7.i) (f) (p) 0,6

130,0 155,7 164,2

8,85 9,82 9,84 10,00 9,41 8.36 '1 ,84

o;l

141 ,3

0,8 0,85 0,85 0,85

123.8

0.70

170,3

162,0

Evapotranspiración en mm (u) 78 109,0 131,4

ttl,7 131,7 120,1 86,6

Evapotranspiración total en la estación 807,5 mm. f - p'(8,12 + 0,457't): factores que influyen en el consumo mensual.

k : Óoeficientes mensuales calculados de U : k'Í: evapotranspiración mensual.

1os datos de

la alfalfa en San Fernando Valley.

En la tabla 11.11 se recogen los valores de los coeficientes de evapotranspiración estacional para varios cultivos. La última columna muestra los valores

máximos mensuales, generalmente 1os sistemas de riego deben ser calculados para hacer frente a las necesidades máximas mensuales y no a la media estacional.

T,rstl 11.11.

Cor.ErcrenrEs ANU_ALES DE EvAporRANsplrlctóN or, necapío uÁs Itr¡ponl,tNr¡s EN EL oESTE DE Los EsrADos UNIDos (SrcúU Cxroore)

C¡tltiva

coeli,ciente' L'oef icienres de maxtmo, del. mensuat penodo t'egetattvo "ianárransoiración e'stacionál (Kl Longtlud

lKt

Alfalfa

Período litrre heladas

0,85

0,95- 1,25

Algodón

meses 3-4 meses 3 meses

0,70

0,75-1,10

Período lib¡e heladas

0,65

Arroz

Leguminosas para grano

Frutales de hoja caduca Frutales cítricos Judías

7

7 3

4

Maíz

Período libre heladas

Remolacha azucarera

5,5 meses

'

5

0,85-1,00 0,70-0,95 0,65-0,75 0,75-0,85 0,80-1,20 0,85-1,15 0,85-1,10 0,85-1,10

o,75 0,75

0,70 0,70

meses

Depende de la temperatura media mensual

1,10-1,30

o,'75

0,60 0,65

meses meses meses

Prade¡as Sorgo

1,00

y del

estado vegetativo del cultivo.

PRINCIPIOS

246

TIJ

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

LA EVAPOTRANSPIRACIÓN Y EL CLIMA

RELACIÓN ENTRE

Y LA FISIOLOGfA VEGETAL

Tanto el tipo de cultivo como su estado de desarrollo influyen

ciert_amente

sobre la transpiración y, en consecuencia, sobre la evapotranspiración. En la figura 11.6 están dibujadai la evapotranspiración y la evaporación durante el período de crecimiento. És interesanté hacer notar que la evapotranspiración aumenta hasta un máximo y posteriormente disminuye. nt valor de este máximo es más pequeño para los clréales tempranos que paia los tardíos. En el hemisferio Norte'

o

lt o'

o E

c^ OU,

.-l du Meleorologío de lflF.t"d"rUnidos t\.

I

I I I

-o

oU.

un lonque de/ Serrici

I

o o

V\it tu tr rl

ll

u ll I

Evopol ronspi roción de lo cebodo

Julio

Agosto

)ePrrer

Fla. 11.6, Gráfica de la evapotranspiración y de la evaporación durante el período vegetativo'

el máximo se produce durante el mes de agosto, cuando los días son más calu' rosos. Las curvas de evapotranspiración y la tendencia es similar para otros cultivos.

En la figura 11.6 no se han tenido en cuenta las variables importantes, el clima y la ñsiología vegetal, que hacen que la evapotranspiración sea diferente de un día a otro y en las distintas épocas. Las diferenciai de evapotranspiración diarias son producidas por el cambio

de tiempo. Un día cálido, seco y ventoso, hace que la evapotranspiración aumente, mientrai que uno frío es causá de que disminuya. Es difícil determinar esta influencia dél clima. En los apartados anteriores se han esbozado alguhos de estos

En el de Penman se utilizan varias variables, mientras que en los de Thornthwaite. Lowry-Johnson y Blaney-Criddle éstas se reducen a la tempera' tura. También se han empleado diversos instrumentos para determinar la influencia de 1as variaciones climáticas sobre la evaporación, si bien hay que aclarar que, aunque resultan útiles, no por ello son completamente adecuados al efecto. Éor ejemplo, la influencia del tiémpo sobre una planta que crece no es la misma métodos.

LA EVAPOTRANSPIRACIÓN

247

qu€ sobre uxa superficie.libre de agua, como la de un tanque de evaporación. La exposición, altura y..er color de ias hojas influye" ü;d.";; sobre la evapotranspiración. En los úrtimos tiempos se han reit¡zaai ñ;E; progresos en la

determinación del clima sobre el ünrr*o del agua. que en la evaporación están resumidos muchos factores . ^ Puesto de del clima. la ipfluencia ésre puede ier puesta y, en consecuencia. el cociente de la"n-"riáLn"i, -evapotranspiiación divioiáa por rá evapora_ ción ¡os rla. un gráfico significativo.hepresintando esta reración, que carece rry de dimensión, en las ordenadis Oe U nguia 11.7, se eliminan.n gru, parte las variaciones de la curva de evapotranrpi."u"iáo-iúil;;d;'; ü'figura il.6. Es

il, ;;áio;;il;;#ffi;;

1.2

\o ,0

LU

.: c O-.o

3'ünn ñ o "v ;o oo OO o> > ^o o u,o ootto -o

. to4

Evoporoción desde un tonque del Servicio

.9

de Meteorologío de Eslodos unidos

o

o

Fro.

0.2

[.7.

Julio

Agosfo

Septiembre

variación del cociente de la evapotranspiración y de la evaporación durante

el período

vegetativo.

interesante hacer notar que el cociente es aproximadamente uno en el momento de máxima- evapotranspiración, es decir, qué el uguu se evapora casi en su totalidad. Las fluctuacione-s de la figura 11."7 n;"orru,nial pr.¿"ri-trañarnos si se tiene presente los errores. cometidos en 14 áeterminación'¿e lu-"uupot.urspiración

¡' del índice de evaporación. La abscisa de ambas figuras tiene la dimensión del tiempo y la curva de la el'apo-transpiración es Ia misma en ambos gráficos. transforÁ'and'o la escala horizontal por otra en ra que..estén expresado-s el grado ¡; ;"d;;;; ;;i pü,;";; desarrollo-_vegetativo, se eliminan gran parte ¿Jtas variaciones estacionales. tl evapotranspiraóión y ae los ¿atos cfimaioiágt.o, para muchos ^..,.I3r:lirl:j.. ;urtryos de dit'erentes países del mundo refrendan la curva e.iíri.u i.pr"r"fiuJá en la f,gura 11.8- La m-algr parte de los vegetares que tienei--sistemas radicuLares que se expanden rápidamente o sistemai vegetativos de las mismas caracte-

?.48

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

rísticas, se ajustan a esta curva fundamental. El origen de la escala de madurez se obtiene por extrapolación. La flsioiogía del vegetal en crecimiento se caracteriza por la floración, la fruc' tificación y otras características tales como el empenachado del maí2. La evapo' transpiracíón máxima se produce al principio de la floración y al flnal del período de crecimiento vegetativo. En el próximo capítulo se expondrá cómo el riego y otras prácticas cu'iturales deben ier modiflcadas de acuerdo con el período de desarrollo en que se encuentra el vegetal. Cosecho

Nocimienlo Deso¡rollo vegelolivo Florocion r!o'rl'3ro Frulo seco

.o

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-% I ) 0p,

?a 30 40 50 60 1A 80 90

100

Crecimiento relotivo

Frc. 11.8. Curva que sirve para comparar el cociente evapotranspiración-transpiración con el crecimiento relativo.

Teniendo en cuenta los métodos considerados para el cálculo de Ia evapotranspiracióñ, pueden empleafse, para dibujar la figura 11.8. el _de Penman o el de Thornthwaiie, el de Bianey-Criddle o el que da los valores de la evapotranspiración utilizando tanques, evaporómetlos de tipo Piche, o. bien atmómetros' bualquier medida del tiámpo puéde ser utilizada como denominador del cociente evapotranspiración-tran spiración.

buporgá.os, por ejemplo, que hacia el 25 de junio, es decir, el 40 "/' de la vida del íegetal, iu .rápoia.ión era de 6,6 mm por día. Puesto que el cociente ae ta evapótranspiración dividido por la evapoiació_n -en este momento d€ la ui¿u A"t vlgetal vale 0,7, como muéstra la figura 11.8, la evapotranspiración ascenderá a 0,7 x 6,6 : 4,6 mm al día. Variación del coeficiente de evapotranspiración durante el peúodo vegetatiYo La modiflcación del coeficiente de evapotranspiración de los diferentes cultivos puede ser ilustrado por la fórmula de Blaney-criddle. Hay que tener en cuenta : UlF, qtte que la fórmula U : KÉ puede ser €xpresada de la siguiente forma: K

LA EVAPOTRANSPIRACIÓN

249

es la razón entre

la evapotranspiración y el índice climático del que se ha hablado anteriormente. En consecuencia, el factor de la fórmula de Blaney-Criddle es el cociente evapotranspiración dividida por evaporación de la figura 11.8. Es interesante comparar los valores de K dados en la tabla 11.11 y los expresados en Oeste órido

6 -o

350

IP

o o

I

o

T

o

,E

300

zfi

,.4r'

.9

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200

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o

-o o

150

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S

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roo

E

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=so t5,5ó

I

'lemperoturos medios del

de Julio, en

26,65 mes

'C

Esle, húmedo

g

-o

350

o

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;

eso

200

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Io

100

E

z50

r0

I

26,ó5

5,5ó

Temperoturos medios

del

de Julio, en oC

32,24

mes

Frc. 11.9. Relación entre los días libres de heladas y las temperaturas de julio, para una región árida del oeste y una húmeda del Este de loi Estados unidos. (Según Woodward.)

250

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

Tes¡-e 11.12. ExrcrNcr¡s Esr croNALES REspgcro A LA EvAporRANsprRAcróN DE Los cuLTrvos or neceoÍo rr,rís mpcuevrEs DE Los Esr¡,»os osr OEsrE, rN n¡racró¡¡ coN LAs DE LA N,FALFA Cociente entre Cultivo

estacíonal de y de

* Agrios

la

evapotranspiración

los cultivos

t,00

x Albaricoques

0,50 0,50

Alcachofas

Alfalfa

1.00

Algodón

0.65 0.42 0,52 0,40

* Almendras * Avocados Bayas Cereales

0,50 (variable) 0.60 0,30 0,42

Guisantes para grano Judías para grano Lechuga

0.15 (utilizada por la planta rlnicamente)

Lrlpulo Maíz

0,65

Melón Nogal

0,65 0,40 0,60

Pastos

0,90 (variable)

Patata tardia

Trébol Uva de mesa Zanahoria

*

*i

0.50

Melocotón

Patata temprana o de siembra Remolacha azucarera Tomates

res¿ñados

la alfalfa (rendimientos óptimos)

.

0,50 0,30 0,82

0,45 a 0,50 0,90

(variable) 0.40

del 20 al 25 "/" de leguminosas o cubierta vegetal herbácea. apli",ar agua, además de Ia que necesita la planta pára desarrollarse, con el propósito de mejorar la calidad.

**

Se debe añadir

. Se -puede

la curva de la figura 11.8. Las habas no se recogen hasta casi el final de la vida del vegetal (el valor medio de Ia ordenada k, para habas, según 1a tabla 11.11, es de 0,65), mientras que la alfalfa es segada inmediatamente después que el valor de k alcanza e1 máximo, por lo que la ordenada media vale ó,ss, que es muy superior a la correspondiente a las habas. En consecuencia, puede decirse

LA

EVAPOTRANSPIRACIÓN

251

que el valor de /c indica el punto de la rama descendiente al estado de la vida del vegetal en que procede a la recolección. En la figura l1.g están represen-se tados diferentes valores de K para Ios cultivos más coírientes. para los no expr-esados puede estimarse este valor por analogía con los ya expresados. Naturalmente, algunos cultivos como el airoz y vaii"dad"r de óactos no tienen evapotranspiraciones parecidas a las correspondientes a la figura, pero en esencia el principio a aplicar es idéntico.

11.8 RELACIÓN ENTRE LO§ DÍAS LIBRES DE HELADAS Y LA§ TEMPERATURAS DEL MES DE JULIO Guy O. Woodward ha encontrado una relación sumamente útil e interesante entre el promedio de días libres de heladas durante el período vegetativo y las temper¿turas medias e.n el mes de jurio, resultados que pueden verie en la'ñgura 11.9. El concepto ha de ser deiarrollado y perfeccionado para que gane en precisión y pueda ser aplicado a otras áreas. Ún^a relación semijante, establecida para regiones en vías de'colonización, donde no existe gran lujo de áatos, puede servir para establecer las bases de un futuro desarrálo agrícola. Incluso las temper-aturas de julio en el hemisferio Norte, y las de en el Sur, pueden ser utilizadas para estimar la evapotranspiración máxima."nrrj

11.9 EYAPOTRANSPIRACIÓN DE LOS CULTIVOS MAS CORRIENTES En la tabla 11.12 se dan una serie de índices de las necesidades de evapotranspiración estacional de los cultivos más comunes de regadío de las region", árid6 de los Estados unidos referidas a la alfalfa que se ioma como bale. En la ta_ bla 11.13 se ha expresado la evaporación estaóional y el máximo oiario paia las siete regiones a que hace mención la figura 11.9. Esias tablas, si bien ró, u*"ricaras, pueden ser utilizadas en cualquier parte, determinanáo h longitud del período vegetativo y las temperaturas mediás de julio de la zona. por consiguiente, una región árida, que tenga 150 días librej de heladas y cuya temperatura media de julio se_a d9 24' aproximadamente, puede ser co*pa.áda a la región Intermountain y las High plains o al área número 4. por ló que los datos de la tabla 11.13 correspondientes a la región Intermountain y a u, rrign rtuins deben aplicarse a la nueva región con relátiva precisión.

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LA

EVAPOTRANSPIRACIÓN

255

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'. ]:DwARD, CUy

r

',ícrimate

por ra FAo de-ñ;;i;;;;'ü;jl"r.

CAPfTULO

12

MOMENTO OPORTUNO DEL RIEGO Y DOTACIÓN DEL MISMO Los tres factores que de un modo más decisivo influyen sobre el momento de los cultivos; más oportuno de dar iin ,i"go son : a) las necesidades de agua zona radicular la de ¿ifuáiporibilidad o.iugua.pura el ríego, y c) la_ca-pacidad de cada cultivo, agua de necesidades las para almacenar agua.-En"ios'regadíos, la determipata importancia capital de son desarrolió, períod'o de á"i"rt" su suministro def,' nación del momento Jet-ri"!o. Aígunas ,onai regadal tienen un d"^,:11-1 ciente de ug,ru drrurt.-tu e"po.u áe los -riego¡' pero gran abunda¡cia slempre no regantes y los primavera, la de piincipios o fines de otono, invierno y al' necesitados, más agua cuando se encuentian á to, ;;;¿* dr.l; para En la necesitan. plantas n_o "uiiiror'el las cuando ahorrarla, deúen regar il;;;;;;, de necesidades las tanto consideran se riigo del *o-"nto la determinación del por ellas.' iás ptantas como el suministro del agua utilizable

pero

cultivos, en su período de desarrollo, necesitan continuamente agua, rnismo' la la magnitud de sus n..éri¿u¿"t varía con la clase de cultivo, edad del En variables' factores atmosféricas, todos ellos i.rnp.íutrru y tur agua de volumen un "orái"ion", suelo del saturada .á¿á ,i"go se almacena en la zona no durante un período qu9 9.srrñ"i*i. para satisfa;er las necesidades del cultivo. ¿ias V varias semanas' y allí permanece a Cisposición cila entre uno, dife"uurtl, áálu, pfuntas. La frecr"r"ia áe los riegos que dében darse a 1os suelos de

ios

de los cultivos'

es

rentes propiedades, puiu táiitiu.er at O--ptim^o las necesidades gl factor de mayor importancia para una cuestión a determinar prácticamenti. favorable de cada riego' es la necemás establecer ta trr"rencia-y- tá áutu.ión cultivo. sidad de agua de cada

I2.1 CONDICIONES LÍMITES DE LA HUMEDAD DEL

SUELO

Eldesarrollodelamayoríadeloscultivosderegadíoseestimulaconlahu-

o deficiente' medad moderada ¿Jt"iiÉrá y ," t"t"tdu cuando ésta es excesiva cierta canque exista requiere Para que las plantas c,*u, satisfactoriamente se de agua que satura excesiva, inundación que la tidad de aire en .l ru"io. Ot aquí adecuado desarrollo el inhibe de ellos, aire. el J*"prlr;rd; s,reto los poros Oet abundancia' Por otra parte' de las plantas, aun .rundo se les suministre agua en

.

MOMENTO OPORTUNO

Y DOTACIÓN

251

los suelos-que tie,nen poca humedad retienen tan tenazmente la que se les queda, que las plantas deben efectuar un consumo extraordinario de ánergía paia obtener el agua que necesitan. Si la velocidad de absorción no es lo su-f,cientemente elevada como para mantener la turgencia de los tejidos, se produce entonces una marchitez permanente.- se ha pensado que las plántas cr"óen más rápidamente para un contenido de humedad intermedio entre estas dos humedades extremas, y a este contenido se le llama «grado óptimo de humedad» (fig. 12.1). La ampliación del conocimiento de eitas dos condiciores iíñlit.s áe humedad del suelo, es decir, el grado de marchitez permanente y el grado óptimo de hu-

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la velocidad de crecimiento y el contenido de humedad del suelo: de crecimiento varía con la aireación, con la capacidad áe ietenciOn ¡;l ¡r;1" y con el cultivo. Re)ación entre

-:¿.d" ha sido objetivo de numerosas investigaciones. A causa de las grandes - -:.:iones de las propiedades físicas que hay de unos suelos a otros, és fácil ::-:r¿nder que el grado.de humedad que un suelo arcilloso debe alcanzar paru :.

-:

ie produzca la marchitez permanente de un mismo cultivo, puede ser bastánte

-¡¡yor qüe el de un suelo

arenoso.

I2.2

ASPECTO DEL CULTIVO

En la alfalfa, el color verde claro es indicativo de humedad adecuada, mientras que un color verde oscuro indica que la humedad no es la que debiera ser. Entre las plantas raíces, la remolacha azucarefa manifiesta su necesidad de agua por una marchitez temporal, particularmente durante las horas más calurosas del día. Los cereales también muestran esta necesidad por una marchitez tem: poral. En los árboles frutales no es práctico reconocer la falta de agua por el aspecto de sus hojas, ya que a veces se produce el retraso en el crecimiento antes de que aparezcar los primeros síntomas de sequía de un modo claro. por lo

25U

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

tanto, resulta más úti1 fijar el momento de dar el riego a las plantaciones de frutales mediante observaciones del contenido de humedad del suelo. El crecimiento de las cosechas no debe verse retardado por la falta de humedad disponible en el suelo, y la práctica de esperar a ÍegaÍ hasta que las plantas presentan una manif,esta necesidad de agua tiene grandes posibilidades de retrasar el crecimiento; por 1o tanto, si se quiere que el desarrollo sea satisfactorio es preciso mantener en el terreno la cantidad precisa de agua directamente utilizable.

12.3 EMPLEO PERIÓDICO DEL AGUA POR LOS CULTIYOS Los regantes pueden elegir sus cultivos, hasta cierto punto, sobre la base de los períodos en que podrán disponer de agua. En las cuencas en las que no existan pantanos de reserva, los caudales serán de mayor volumen al principio de la estación. Desde 1o¡ comienzos del período de crecimiento hasta flnales de junio o primeros de julio, los cursos de agua van alimentándose de aguas procedentes de la fundición de las nieves y glaciares de las montañas y la cantidad de dicho elemenlo es mucho mayor de 1o que será más tarde, durante el verano. En tales condiciones se dará bien 1a alfalfa, trigo y avena, puesto que necesitan gran cantidad de agua en mayo y junio. Los guisantes para conserva pueden madurar antes de que comiencen los cortes de agua. La alfalfa continúa creciendo hasta el flnal de los meses de verano, siempre y cuando pueda disponer de agua suficiente. La remolacha azucarera, la patata y el maí2, necesitan poca agua al comienzo de la temporada, pero al final del verano requieren gran cantidad de ella, por lo que, a menos que se asegure ésta durante dicha época final de temporada, no es aconsejable cultivar

ni remolacha azucarera ni

patatas.

I2.4 ABA§TECIMIENTO DEL AGUA UTILIZABLE Los riegos durante los períodos de letargo o parada invernal constituy€n, en muchas locálidades, un medio económico de almacenamiento de agua en el suelo para su utilización posterior. Inmediatamente después de intensas lluvias, aprovechando las crecidas consiguientes de los ríos y arroyos, se puede disponer du-

rante breves períodos de tiempo, de volúmenes de agua bastante elevados' Es conveniente construir embalses, 'tanto grandes como pequeños, pala almacenar en ellos no sólo las aguas procedentes de lluvias torrenciales repentinas, sino también las que sólo éstán a nuestra disposición durante el otoño, invierno o plimavera. iomo regla general, el agua que a veces se utiliza para tegar cuando realmente no la nicesita la planta, se aplica con menor rendimiento que el que se obtendría si fuera posible dársela al suelo cuando las plantas se encuentran más necesitadas de ella. En las localidades en las que es impracticable el almacenamiento en pantanos superficiales, por su elevado éosto y la falta de condiciones topográficas adecuadai, es ventajbso utilizar el suelo como almacén de agua y aplicalla siempre que

MOMENTO OPORTUNO

Y DOTACIÓN

259

se pueda, como medio de rese_rva para su utilización futura. La percolación profunda de los suelos superficiales, que descansan sobre estratos á" ur"ou gruesa o grava, puede ser excesiva a rnenos que el agua se aplique cuidadosamente. Al-eunas _regiones pueden resultar benefiiiadas ñrediante^ upii"u.ioná, de agua, du_

rante la parada invernal, en cantidades tales que suturen el subsuelo ui.ooro y eleven el nivel freático hasta las proximidades'de la;;t;rñi";n donde no es factible el drenaje der agua subterránea durante la éd;á;.i.go, r", vorúmenes excesivos de,ella, aplicados durante el invierno, pueáen ocasionir daros apreciables por encharcamiento der suelo y la reducción o. iu pioiu"ái¿u¿ ¿" la zona

radicular.

I2,5 RIEGOS DE

OTOÑO

IIuy muchas regiones en las que las precipitaciones de otoño e invierno son ¡pÁ" otoño en estas condiciones

.

insuf,cientes para humedecer completamente ei suelo. Ér

constituye un medio áe ahorro de agua, ", p"r;; J-t"r..ro en condiciones favorables para la germinación de las seilillas"iy el ciecimiento t..p.-o Je los cultivos durante la estación siguiente. La alfalfa cultivada en los sueros úien drenados puede ser regada durante el rtoño' y en esta época el.riego de los prados para forraje y purio'r. hace aconse_ 'sble si, cuando no se riegán, los suilos se resecan demasiado. En la práctica

;:1 riego durante el otoñri, invierno o_principios a" primaveia, es imiortante :iitar 1as dotaciones de agua excesivas. cómo ya se ha &plicado en el capítulo 7, ::iisten limitaciones bien definidas de la a" arlrnó, suelos pára rete,-.:r el agua. Dejar correr el agua por los"upuóidud campos durant'e varios días e incluso el campo de iegadío como para las zonas más ::jas a las que_llega la mayor parte der exceso d-e agua qu" ii-ñttru. I os riegos de otoño son también beneflciosos paiu pi.purar el terreno para --: siembras de la primavera siguiente. si se labra ai prinóipi'á áái otoño y re ii"ga ::.¡ués. el agua hace que los terrenos se deshagan;' ¿" ti misma forma las he:i3s ) el deshielo de los suelos húmedos redúcen las necesidades de laboreo :::-'isas para preparar una buena cama para las semillas. con ello el costo de ::raración del terreno se reduce proporcionalmente, obteniéndose una mejor es-

i3¡ranas_ es perjudicial tanto para

--i:iia. En consecuencia, el riego de otoño ayuda a hacer mínimos los costos -:- i¡boreo y mejora, o en todo caso mantiene, la estructura del terreno. 12.6 RIEGOS DE INYIER^¡IO

i: los climas benignos donde el terreno no se hiela, puede realizarse el riego ,. ''"i:rno ventajosamente como medida de aprovechamiinto de un agua qu", á" :, :-.!rjo,. se perdería. En los puntos más elevados y fríos de las zonas de re--: :. --'s riegos de invierno tienen poca o casi ninguná importancia práctica. Los -. :¡ ::lados absorben el agua lentamente y cuando 1o hacen en estas condi- -:j :-i muy difícil de distribuirla sobre el terreno. Además, algunos cultivos - - =:- g;andes daños con los riegos de invierno en climas fríos.

PRINCIPrcS

260

I2:I

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

RIEGOS TEMPRANOS DE PRIMAVERA

Algunas regiones áridas necesitan, durante los primeros meses de primavera, riegos para abastecerse de la humedad necesaria para \a buena germinación y desarrollo rápido de sus cultivos anuales. Los cauces de las regiones áridas llevan generalmente en esta época agua suficiente para satisfacer las necesidades de los primeros riegos primaverales. Incluso donde los torrentes naturales procedentes de las altas montañas son recogidos en pantanos de reserva, existe agua suficiente, procedente de lluvias y nieves fundentes de las pequeñas elevaciones, para llenar las necesidades de los primeros riegos de primavera. El valor de estos primeros riegos, como medio de acumulación de agua en la zona de raíces del suelo, no está comprobado aún de un modo total. Los agricultores están frecuentemente desorientados por el hecho de que las lluvias de primavera mojan el suelo hasta una profun
I2.8 UTILIZACIÓN DE LA IIUMEDAD DEL

SUELO

POR LAS RAfCE§ DE I,AS PLANTAS

El momento del riego y su dotación dependen considerablemente de qué parte y en qué perióao de tiempo el agua es extraída por las raíces de las fre' fluotur. Loi cultivos de sistema radicula¡ superficial requieren riegos más las conEn consecuencia' profundas. son más raíces cuyas que aquellos cuentes rliciones áel suito que dificultan el crecimiento de las raíces influyen de la misma del terreno

MOMENTO OPORTUNO

Y DOTACIÓN

261

forma en las prácticas del riego. La figura 12.2, que muestra Ia distribución de las raíces de la alfalfa, cuando el nivel freático está u 0,9 m por debajo de la superficie del terreno, contrasta abi€rtamente con la figuia 12.á, que representa E e,

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11.3. Utilización del agua por la al.. -". en Arizona, referida a iniervalos de 0,3 m.

FrG. 12.4. Utilización del agua en el terreno, en Arizona, en el que se desarrollan plantas de algodón.

262

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

cómo el agua se utiliza en menos cantidad en los primeros 30 cm del ferreno que en los segundos y terceros. No obstante, en la frgwa L2.4 se €xpr€sa cómo el algodón extrae más agua de los primeros 30 cm del suelo que de cualquier otra profundidad del mismo, incluso teniendo en cuenta que la alfalfa de la figura 12.3 y el algodón de la figura 12,4 se cultivan en terrenos muy similares del mismo valle. Los datos del en¡aizamiento de los cultivos de regadío en climas semihúmedos muestran que se utiliza mucha más agua de los primeros 30 cm del suelo que de cualquier otra profundidad, mientras que en las regiones áridas de altas timperaturas, el agua extraída de los primeros 30 cm del suelo es menor que la de los segundos. Esta diferencia se debe a dos factores: en primer lugar, la protundidad a la que penetra el agua aplicada al terreno, y en segundo, al contenido de humedad del terreno durante el período de crecimiento. En los climas húmedos y semihúmedos se producen varias precipitaciones, durante el período del cultivo, que sin embargo no penetran más allá de los primeros 30 cm del terreno. Por el cbntrario, en las regiones de extrema atidez no suele llover en el período referido; el algodón que presenta la figura I2.4 es un cultivo de enraizamiento más superficial que la affáüa de la figura 12.3. Por ello, el algodón se riega con más frecuenciá, especialmente al principio del desarrollo vegetativo. Es decir, que se extrae más agua de los primero,s 30 cm del suelo siempre que sea mantenido con un grado mayor de humedad, ya sea porque llueve frecuentemente o porque se le dan riegos muy seguidos.

ETDSTO DEL CONTENIDO DE HUMEDAD DEL SUELO SOBRE SU EXTRACCIÓN POR PARTE DE LAS PLANTAS

I2.9

A igualdad de las restantes condiciones, las raíces de las plantas que crecen en los suelos húmedos extraen más humedad que cuando las mismas especies vegetales se cultiyan sobre terrenos más secos. La figura 12.5 representa el hecho dJque cuando él suelo está húmedo, la mayor parte de la humedad necesaria pará la planta es proporcionada pof la parte del terreno cercano a la superficie, io que se debe a :que las raíces suelen crecef en esta zona. Por el contrario, a medida que el contenido de humedad del suelo disminuye, s€ consumen volúmenes dá agua cada yez mayores de capas más profundas. Finalmente, cuando el contenido di humedad de la capa superficial del terreno se acerca al punto de marchitamiento, casi la totalidad del agua extraída por las raíces procede de las capas más profundas del perfil del suelo. Como quiera que a esta zona llegan poias raíces, el consumo de energía para extraer la humedad necesaria es mayor y en muchas ocasiones no se llega a conseguir Ia necesaria para prevenir el maróhitamiento. Puede suceder que en el suelo exista humedad, pero las raíces de las plantas no sean capaces de extraerla a una velocidad suficiente para hacer frente a la transpiración. Cuando la poición superior de la zona radicular se mantiene húmeda, la mayor parte del água utilizada por las plantas proviene de la zona ceÍcana a la superniie.. Sin enibargo, cuandó ni los riegos ni las lluvias son suficientes, se utiiiza meáos humedaá de los primeros 30 cm del suelo que de las restantes porrciones

MOMENTO OPORTUNO Extrocción de

Y

DOTACIÓN

263

lo hunedod del lerreno

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,/,r§ --/.9''' Frc. 12.5. va¡iación

o"Jl

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suero con er contenido

más profundas. Puesto que el terreno está húmedo después de un buen riego en las capas superficiales antes de que se riegue f. ,u"uo, la extracci6n {desgcg la humedad del suero se representará por una curva que sea una combinación

dos, de tipo cuanti?ryg, dibujaáas en ra figuá ri.l n" ru, i.Ái""", \a práctica normal del riego oá lugar u un típo de-extracción, como el representado en la figura 12.6, qae fundaméntalmente úene h fáima oe'trianguró. $e. .las

áridas,

Exlrocción de hunedod

del terreno

40% -o

o 25

T =c'

30%

f

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ñ

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/o%

Ftc. 12.6. Extracción media de la humedad del terreno por las raíces de ras plantas entre dos riego§

264

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

La distribución de las raíces activas en un suelo normal tiene igualmente la forma triangular, estando la mayor concentración en las proximidades de la superficie del suelo. Conviene reseñar que un cultivo que extrae humedad de una profundidad de 1,2 metros debería utilizar cuatro veces más humedad de los primeros 30 cm del suelo que los cuartos.

12.10 INFLUENCIA .DE UNA CAPA DE SUELO QUE IMPIDE LA PENETRACIÓN DE LAS RAfCES Las raíces se concentran sobre cualquier capa que dificulte su penetración, como sucede frecuentemente con aquellas compactas que resultan del laboreo defectuoso. Una reducción del 10 /" de los espacios porosos del suelo impide normalmente el crecimiento de las raíces, lo que suele ser ocasionado por el empleo de vehículos con ruedas de goma, discos y maquinaria de laboreo sometida a vibraciones. Las raíces que encuentran dificultades para su crecimiento disponen de menos suelo del qu€ extraer la humedad y los principios nutritivos necesarios, por lo que muestran síntomas de baja fertilidad y de sequía así como deformaciones radiculares. Si la capa que produce las dificultades de crecimiento es a la vez causa de una capa fteática temporalmente alta, se produce un problema de aireación en el suelo saturado, de lo que se deduce que la capa restrictiva es muy perjudicial. Si bien las prácticas adecuadas de laboreo sirven para eliminar e incluso impedir las capas compactas, es de hacer notar que existen algunas como las arcillo-limosas y algunas otras que no pueden ser evitadas ni eliminadas. Cuando se dan las anteriores circunstancias es preciso regar con abundante dotación en el período de parada vegetativa, con el fin de almacenar agua en las capas protundas del suelo, y dar riegos más frecuentes y menos intensos durante el período de crecimiento. No hay que olvidar que las raíces no penetran en el suelo cuando está seco, por lo que hay que tomar todo género de precauciones de manera que la humedad del suelo sea favorable a lo largo de toda zona radicular. En el caso de un cultivo en las primeras etapas de desarrollo, resulta preciso mantener la humedad en un nivel de suelo que vaya delante de las raíces en proceso de expansión, de forma que su crecimiento no se vea inhibido por falta de humedad.

I2.II EL E§TADO DE DESARROLLO

DE LOS VEGETALES CONDICIONA LA PRACTICA DEL RIEGO

El desarrollo de los vegetales puede dividirse, en lo que respecta al riego, en tres períodos: vegetativo, de floración y de fructificación. En la figura 11.8 se expresa la relación que existe entre la evapotranspiración y los tres períodos de deiarrollo. A lo largo del período vegetativo la evapotranspiración aumenta progresivamente, alcat:zando esta última su máximo durante el período de floración. Durante la fructificación la evapotranspiración disminuye, de modo que la trans-

MOMENTO OPORTUNO

Y DOTACIÓN

265

piración cesa prácticamente en los últimos estadios de la formación del fruto seco. ser dividido en dos partes: el estadio de - El período de fructificación puede formación del fruto carnoso, sigue a la floración, y el del fruto seco poste-que riormente. En el estadio de fruto s€co, o senectud, la evapotranspiración áisminuy_e hasta que la transpiración cesa y se produce la muerte del vegetal. Los volúmenes de.agua aplicada y la frecuencia de los riegos deÉen ajustarse a la evapotranspiración real del cultivo en particular, a la óapacidad rátentiva del suelo y a la profundidad del enraizamiento. se deduce lógicamente que un T.rsr¡ 12.1 Culrlvos uÁs connlsNrEs DURAN'rE DIvERsos

Vegetativo

p¡níooos DE su

REcoctDos

DESARRoLLo

Fructíficación

Floración

En fresco Lechuga

Alfalfa

Flores

Coliflo¡

Col

Bróquil Praderas Espárragos

Seco

Ir-

Tornates

Guis¿nte verde Habas verdes Frutos de hoja caduca

Alcachofas

Menta

1

Bayas Plátanos

Melones CÍtricos

1

l

Guisante, grano Habas, grano Semillas y granos

Algodón

Arroz Cebollas Nueces Patata

Mandioc¿

Sandías

Remolacha

Caña de azúcar

zuelo superflcial arenoso deberá estar sometido a turnos de riegos muy diferentes de los que necesita un terreno profundo franco-arcilloso. En la tabla 12.1 se reseñan diferentes cultivos, recogidos en períodos distintos de desarrollo. Riegos durante

el desarrollo vegetativo

. A lo largo de todos los estadios del desarrollo vegetativo es preciso que las plantas dispongan de humedad en abundancia, así corño de nitrógéno. Los riegos deben ser frecuentes y ligeros, en general, porque es necesario* que el sistJma radicular, que es superficial, encuentre una -humedad abundante en el terreno, En el caso de cultivos perennes, como la alfalfa, que tiene un sistema radicular profundo. los riegos se dan más distanciados, peró deben ser más intensos. Es conveniente regar con frecuencia, siempre que ias temperaturas sean altas, para refrescar el terreno y las plantas. cuándo-una hortaiiza, como la lechugi se :ultiva en una zona donde el máximo de evapotranspiración alcanza los 1ó mm dlarios, es muy beneficioso seguir la práctica de riegb frecuente, por razones de ::frescar y mantener un nivel de humedad alto en ei terreno.

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

Rie¡lo durante la floración Puesto que la evapotranspiración alcanza su máximo en torno a la floración, hay que poner un cuidado especial en que la zona radicular alcance un grado adecuado de humedad. Sin embargo, el aumento de la evapotranspiración es frenado por el incremento normal de profundidad de las raíces. Cuando éstas profundizan, 7a zona radicular se establece a niveles más bajos y en consecuencia el agua utilizable es mayor, por 1o que la relación de la evapotranspiración a la profundidad de extracción de un sistema radicular en expansión permanece sorprendentemente constante. Este valor para los guisantes verdes, 1as patatas, la remolacha azlucarera y los cereales que se gultivan en Logan, Utah, es muy aproximadamente 1,53 mm por cada 30 cm de zona de extracción de humedad por las raíces, de manera que cuando las raíces de los cereales alcanzaban la profundidad de 90 cm la evapotranspiración fue de 1,53 x 3 : 4,6 cm al día. De aquí que cuando se considera el aumento de profundidad del sistema radicular, la fiecuencia de los riegos es prácticamente cónstante durante los períodos vegetativos y de floración de la mayoría de los cultivos. Está comprobado que las prodrcciones más altas se obtienen cuando los cultivos se riegan convenientemente durante los períodos vegetativos y de floración. Pero hay que tener en cuenta que el procedimiento d,e recolección y las heladas tompranas varían la práctica de riegos. También hay que tener presente que las siembras de una parcela se componen de miles de plantitas con una madurez heterogénea. Aunque el rendimiento máximo se obtiene cuando la planta ha alcanzado un determinado estado de madurez, no es posible coger cada una de ellas separadamente. La economía exige que todas las plantas se recojan en un momento determinado, como sucede con los cereales, las forrajeras y la caña de azítcar. Aunque a los tomates se les dan varias cogidas en una misma cosecha, resulta econórnico reducir al mínimo el número de ellas. También puede suceder que haya alguna helada antes de que maduren los frutos. Por ello las heladas y los métodos de recolección pueden justificar el suspender los riegos durante un período corto €n la floración, para forzar a las plantas rnás atrasadas del período vegetativo a la floración y fructificación. La reducción del volumen de agua a disposición de las plantas €n este estado de desarrollo hace menores los rendimientos de las más maduras, pefo esta disminución puede ser superada por el producto que dan las menos avanzadas. En circunstancias normales, los vegetalés han de áisponer de humedad abundante durante la fructificación, a menos que la madüración no se produzca con uniformidad o que haya helada§ antes de que se llegue a la madurez. Hay que tener la precaución de impedir que el ter.reno esté demasiado seco, porque puede suceder que las flores no lleguen a fructif,car.

El riego durante la fructificación En el período de fructificación el sistema radicular ha llegado a la profun' didad máxima y la evapotranspiración ha empezado a disminuir. por 1o que las

MOMENTO OPORTUNO

Y DOTACIÓN

267

necesidades hídricas !e l-as prantas son menores y no es necesario dar riegos demasiado seguidos. En el tránsito der fruto fresco á seco no," J;, riegos, q_ue las pequeñas necesidades del cultivo se satisfacen plenamente por el agua almacenada en el terreno. intenso. debe á;rrq terininos ge"ne-

p;&;

;; -El-último .riego rales, durante el período de formación áel fruto fresco, p;;;'q;; tas ,aicis"fio_ fundas tengan agua suficiente al f,nal del desarrono del^fruio.'-' Los tubérculos, taies como la patata y ros cacahr"t"r, o"""ritan un nivel de humedad adecuado durante todo el períódo vitat. cuanáo el terreno se reseca demasiado, en el período de.tiempo que transcurre entre dos riegos, ros tubérculos adquieren una forma.desigual y vérr,rgosa. También pr""ió que el terreno tenga una buena aireación. por todo eno, es corriente qr"^., "r ios suelos franco_ arenosos,que pueden ser regados con frecuencia sin incdnvenientes, se produzcan patatas- de buena calidad. Los suelos más compactos ofrecen mayor iesistencia al crecimiento de los tubérculos restringiéndolos, por to qu"-rr-lonna es heterogénea- Ésta es la razón por la que, apai" de la aiieacion, rár-tru¿rculos son mejores cuando se cultivan en terrenos arenosos que en arcillosos. conviene recordar-que para que un fruto seco se desarrolle al máximo es preciso que se disponga de humedad suficiente. En esta línea se encuentran los frutos de pulpa jugosa, los guisantes verdes y los cereales, que no alcaizan su desarrollo total si no disponen de abundante humedad utilizabie. ^ $ algunos casos en los que se riega en €xceso durante el período de fructif,cación, se estimula el crecimiento végetativo, pero Ia fructificación es menor. Por el algodón, que se siembrá anualménte, si hay humedad en exceso -ejemplo, en el terreno, se convierte en perenne e iniciará su nuevo período vegetativo en los ¡nomentos en,que el algodón se encuentra en condiciónes de sei recogido. El fósforo-y _el potasio son fundamentales para la fructificación y una áosis excesiva de nitrógeno puede prolongar e1 período vegetativo. I2.I2 PROFUNDIDAD DE LA ZONA RADICULAR Si la zona radicular no ofrece dificultades, el enraizamiento aumenta en profundidad durante la totalidad del período vegetativo. Cuanto más cálido sea el .li*t q más largo el período vegetativo, las raíces penetrarán a mayor profundidad. Las raíces de los_-cultivos que necesitan solámente dos meses para maáurar no-pgneJra_n más allá del mediio o a lo sumo del metro de la superficie. La profundidad de los cultivos que necesitan de tres a cuatro meses paia madurar suelen penetrar de un metro a metro y medio. En el caso de cultivos que necesitan seis meses, las raíces suelen penetrar de z a 3 metros y aun a mayores profundidades. Como regla general, la profundidad det enraizámiento varía alridedor de 30 a 50 cm por mes de crecimiento activo, con la salvedad hecha de los cultivos y los climas. Hay que señalar que se tiende a subestimar la profundidad

del enraizamiento.

268

PRINCIPIOS

I2.I3

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

FRECUENCIA DEL RIEGO

La frecuencia de los riegos depende de varios factores. Aqueflos que derivan de la gestión de las fincas han sido tratados en los este capítulo e igualmente se ha expuesto.la importancia que reviste p;; "purtuooJá. ;;-;d*minado cultivo, que se encuentre en un cierto estadio de desarrollo, el contenido óptimo ¡; h;_ medad del terreno. se ha señalado la importancia de la trume¿a¿ oisponiure, por l-o que resulta a veces necesario regar coi el proposito á" ."riitrir una res€rva de humedad en el terreno. En otras ocasiones, la necesidad ¿e iavar las sales -- en -exceso y de refrigerar el terreno puede determinar la frecuencia del riego. Duranté período el de desarroúo vegetativo el factor qu" innuy. de un modo . más fundamental en la determinación dé la frecuencia d"l;"g;;; el de mantener en el terreno un nivel adecuado de humedad rtjsponible puiu íu, plartas. $ d;; enfoca¡ el problema de maneras, que se basan amüa, l"', necesidades de -dos humedad en la zona radicular y que dépenden de la .upu.iáuoo.l "n terreno, en el interior de esta zona. p.aÍa almaóenar igua y en el vólumen de ésta qué alu, ser extraído.- El agua por cadá uni¿ad de medidá del terreno, multi-disp-onible plicada por Ia profundidad a la cual la humedad será consumiáa totalm"nte. nos dará la capacidad total de almacenamiento. Hay. que tener ." que para l-a maloría d,e-los cultivos las producóiones máximas"r.ntá,-rir;;;rg; s" tbti.n.o .uun?ó no se emplea más del 50

/"

d'el

agua utilizabre, durante los perfodos vegetativos, de

floración y de fructificación, no-llegando en algunos .urdr *¿r- que al 25 % el nivel de consumo qr" 1as máximas producciónes. No obstante, desde er {3 lunto de vista del-costo que_lleva consigo regar con frecuencia es más rentable,;n Ia mayoría de los casos, hacerlo cuando sé emplea el 50 /. del agua utilizabie, que cuando sólo se debe consumh el25 %.En ei período oJtormaóion del fruto sóco se puede liegar a extraer hasta el li % de la humedad utilizabü sin que ," pro-

duzcan detrimentos. . También se puede determinar la frecuencia del riego dividiendo el volumen de agua que debe ser extraído del suelo por la evapotra"nspiración diaria, ri"*pi" teniendo el cuidado d9 gmtrlear para lai dos lás mismaj unidades. otio proi,edimiento de calcular la frecuenciá del riego consiste en tener en cuenta il momento enel volumen de humedad evapotranspirado es igual al que ha de -que ser extraído del terreno.

12.14 ESPESOR DEL AGUA QUE DEBE SER APLICADA DURANTE EL RIEGO

El volumen del agua que debe ser empleada €n un riego puede calcularse o .bien haciendo uso del concepto de evapotranspiración o imfteando el de la humedad del suelo que ha de ser consumida. Cuándo se utilizán los vaiores de evapotranspiración diaria es preciso conocer cuántos días han transcurrido

la

Y DOTACIÓN

MOMENTO OPORTUNO

269

desde que la parcela fue legada por última vez y el rendimiento del riego. Este último valor depende de la gestión, del método áe riego y de las necesidades de Iavado. En el capítulo siguiente se estudian los diferenies rendimientos de los

rregos.

El

espesor d-e a^gua qy9

nomograma de

lay

que aplicar puede ser calculado por medio del

la figura 12.7, partiendo del valor del cociente

de

ia

evapotrans-

cm

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I

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o -l_60 .l o o -.1-50 +4s

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roo -lraoo G

Fto. 12.7- cálculo del

espe_sor g9 uggl que debe emplearse durante un riego, partiendo del período de desar¡otlo del cultivo. (La§ mismas inslrucciones qr" pái" rí ágnit ir"8l--'

piración dividida por

la

evaporación, discutido en

el capítulo anterior. cuando

se conoce el volumen de agua utilizable por unidad de profundidad de suelo se puede usar el nomograma,de la figura 12.g para calculai el espesor de agua que

debe ser aplicado, teniendo en cuenta la piofundidad de la iona radic-ular,'el ¡anto por ciento de humedad que se debe consumir y el rendimiento de riágo. Se puede transformar el_ espesor de agua que debe sei aplicada en caudal o en -1.mpo en horas necesario- para aplicar el agua precisa, uiilizando el nomograma J:la figura 12.9 que está basado en la ecuaóiOnlZ.e¡, q.t: rt.a.

270

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

Modo de usar cl nomograma: l. Fleeír los valores apropiados de las escalas A, B, D y F. 2. Colocar el borde de una regla sobre los dos puntos de A y B, con 1o que se calcula el punto de C, primer «eje». 3. Coloca¡ la punta de un lápiz muy afilado sobre el punto de C y hacer giral la regla hasta que el borde coincida con el punto elegido de D. La recta determinada por el borde de Ia regla corta al segundo «eje» E en un punto. 4. Repítase el paso 3, haciendo girar la regla sobre e1 punto señalado en E, Iiasta hacer coincidit' el borde con el punto elegido en F, con lo que se determina el punto sobre la

5.

escala 6. Léase el valor de G, que nos da

la

respuesta. 700 600

5

6 1

I 9

t0

15

2a 25 5U

35

40 50 60 70

,oo'f. ", lli 9Sl : ,o'i- ,: - i -q oo-li ,li;§tr sol

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Flo. 12.8. Cálculo del

404 350 300

i

ffih; i

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o 100

o

a

80

o

60

B

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50

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4A 35

.: r&

30 25

33f;

rr0

l- *

espesor de agua empleada para regar.

I2.I5 EJEMPLO DE LA DETERMINACIÓN DE «CUÁNDO» SE DEBE REGAR Y EL VOLUMEN DE AGUA QUE SE HA DE EMPLEAR extracto 1 que a continuación se expone muestra el método a seguir para ayudar a la estimación del momento del riego y el volumen de agua que debe aplicarse. Los factores que han sido tenidos en cuenta en este extracto son: ca-

El

' Tomado del trabajo «Proyecto de un sistema de riego, para Piantacoes do Mucóso, Lda. con un inventario de los recu¡sos que determinan la viabilidad de un desarrollo de una agricultura de regadío y recomendaciones para su gestión», por Vaughn E. Hansen y Jay M. Bagley, de Agricultural tr)evelopment & Engineering Services. Inc. Logan, Utah, octubrc 1955.

MOMENTO OPORTUNO

Y

DOTACIÓN

271

Modo de empleo: 1.

2. 3.

4.

Elegir los valores de las escalas A, B y D. unir, por medio del borde de una regla, el punto de la escala A con el de la escala B, con lo que se halla uu punto del ueier'C. ' colocar ia punta afilada de un lápiz sobre eI punto determinado en el «eje» e. Deslizar el borde de la regla sobre el punto afilado hasta alcanzar el punto elegido en

Ia

escala D.

La solución

se encuentra en ra intersección der borde de

zoo

la regla con la

escara E.

t00 8o 6o 50

40 o

o \o 50 60

ó

70

E

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0p6

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0p4 0p3

,Dr

o.ot

12'9. Relación ent¡e er caudal, el tiempo de riego, la superficie de agua que hay eue emplear. Fármula: -'q.t: a.d. (Segúncubierta y el Garton.)

espesor

272

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

pacidad de retención de agua del suelo, profundidad de enraizamiento, agua que utilizan los cultivos, evapotranspiración máxima, y variación de la evapotranspiración durante el tiempo en el que el cultivo está sobre el terreno. Todo ello sirve para determinar el uso real del agua y el volumen necesario y cuándo hay que aplicarlo.

Humedad máxima utilizable

La textura de los suelos puede ser gruesa, media y fina. Después de determinar la capacidad de campo y el punto de marchitez permanente pala cada grupo de sueloÁ, el espesor máximo del agua utilizable por cada 30 cm fue establecido como sigue: Espesor máximo de Textura

agua utilizable, mml30 cm de terreno 30,5 43,2

Gruesa

Media

§tq

Fina

Profundidad de enraizamiento

la profundidad de la que el agua ha sido extraída del terreno. Las proporciones en que la humedad se extrae de diferentes profundi' Se ha tenido en cuenta

o -u-

EI

oo -o

9E E Y.: o-b

O'= E !o

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Dlos tronscurridos desde lo siembro Frc. 12.i0. Profundidad del enraizamiento durante la vida del

vegetal.

dades, como muestra la flgura 12.6, har^ sido consideradas y a continuación se ha dibujado la figura 12.10: en la que se múestra la profundidad del enraizamiento durante la vida del cultivo.

MOMENTO OPORTUNO

Y

DOTACIÓN

273

Necesidad de agua

Analizando la utilización de agua en las cuencas de los ríos de cuanza, Lucala a la conclusión ae que sn la localidad de Dondo, durante la estación seca, la e^vaporación media diaria, medida en u¡ evaporómetro tipo piche fue de 3,55 mm. observaciones realizadas en Angola y en esiaáos unidos indican que la evapotranspiración máxima era un g0 "/"-de l,a evaporación medida en el evap-orómetro tipo Piche, es decir, 2,84 mm diarios. Uná rotación de cultivos equilibrada permite una reducción de capacidad proyectada áe un 0.25 to que -lada como evapotranspiración diaria máxima unos Z,i¡ inm. preciso aplicar más agua de la que necesitan las plantas debido a que Es el , volumen total de ag,ua que transporta^el sistema oe riágo ro.r ap.or"óhrdo totalmente por las plantai, a causá de h falta de homogíneiáad en la distribución, etc. se estima que el rendimiento medio del aguí ,pii.u¿" es alrededor del 70 % par.?.el riego por aspersión y del SOo/" para Ef ,opirn.iul. En los casos en que se utilizan procedimientos de riego tradicironales hay que tener en cuenta que aproximadamente se pierde el l0 i/" del agua duraníe il tr"nrporte hasta

y

Bengo se llegó

la parcela. , También h-ay--que tener.en.cuenta que el sistema no estará trabajando más de 12 horas al día, co,mo término medib, incluyendo ¿ornireór: etc. La falta de formación- profesional y de sentido de la respoísabilidad de-ciórtos trabajadores agrícolas imposibilita en algunas zonas el riego noctuino.-f.ni.n¿o en cuenta estos factoies, las necesidades del proyecto, qué determinaron la potencia de las bombas y los calibres de las tuU.iiar, fueioñ las siguientes: I

--r"r",;;;..-l por gravedad Riego

.

I

Litros,tsegf

Ha

0,70 1,05

un estudio detallado se desechó el riego por gravedad en favor de transporte de acero y riegos por asperíión. ur"o, de ros factores !e empleo.delriego- por. aspersión fue el hecho que el riego por ::..^of^.lor:Ion_.el _¡ravedad necesita que se bombee del río próximo un 50 ./, de vólumen dé alua :nayor que el necesario para el riego con ásp"rsores. En consecuencia, se udr"r¿ .a cifra de 0,7 litros poi segundo hectárea. ! .:lfeptos implícitos en la curva. generalizada de la evapotranspiración ,^_L_gl ia.n sldo utrlizados para obtener_la figura 12.11, que muestra el vollumen á" ugru ¡tilizado durante el período de desarr:ollo de los iultivos. Con la flgura 12.11-se ha preparado la tabla 12.2, en la que se expresa el uso :;umulativo del agua durante el período de des¿rrollo. Et aigodón, por ejemplo, que tiene un período de desarrollo de 6 meses, requiere un "espesoi ae agua ae 173,4 mm. si se siembra el algodón el 15 de marr6, después que las lluvias han :hacenado 76,2 mm en el terreno, resulta que son necisarios unos 297, 2 mm -.ra

.

Después de

tu,be{3.s

el riego.

i:¿r¡rs¡x - l8

274

PRINCIPIOS c

>:9

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO o 'to

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Evopolronspiroción

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en cm por dio

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0a

-ot

tr oo-

30

40

50

§r o-§

60

{oE

Tontó por ciento del período de

meses; en 75

lo de cinco

Período de

-¡4 Perfodo de F¡c, 12.11. Agua Frecuencia del riego

y

i2

80

lo8

meses, en díos

126

t41

desorrollo de seis meses, en dlos

evapotran§pirada

€n diversos momento§ del

desarrollo.

e§pe§m de agua que ha de ser empleado

volumen de agua que debe ser almacenado en el teffeno durante el riego afecta el rendimientó dei mismo. La frgura 12.t2 fue preparada, teniendo en

El

el rendimiento del riego, para mostrar el volumen de agua que había de ser aplicado mediante el riégo para almacenar en el suelo diferentes proporcuenta

-to o

t_ @t o

9c _:o

o._

o9 óP ob

o* T6 c

9E E

,

-o

o oplicor por medio de riego por ospersión, en cm

Volumen da oguo

12.12. Volumen de agua que debe ser aplicado mediante el riego para almacenár en et terreno la cantidad necesaria de agua'

por

aspersión'

Tssr¡ 72.2 UrrrzacróN AcuMULATIvA

DEL AGUA poR

PENÍO»OS QUE TRANSCURREN ENTRE

LA

Los cut,Tlvos DURANTE Los DrvERSos Y LA MADUREZ COMPLETA

SIEMBRA

Período de vida total

\§

2

3

meses §

§\ .!§

ü§

--'V s--s * § Pr §u B.

t¡l§

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r0 20 30 40 50 60 70 80 90 r00

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P!

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§§ 8§

a§

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§

-.§ .L

6,0 6

13,8 t2 23,5 18 34,5 24 46,5 30 59,4 36 '12,3 42 84,3 48 94,5 54

100,0

.i

60

É¡ §-§

ɧ 3a

60

7,62 17,78 27,94 43,18 58,42 73,66 88,90 104,14

1-

q)

t§

si

c,in

.1 §o

§§§ É

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Q§

9

10,1 6

25,40

27 36 45 63 72

43,18 66.04 86,36 111,76 134,62 157,48

19,38

81

t77,80

124.46

90

l8'7,96

1

5

meses

§§ 'is § §§ §

=§ :§

18

54

meses

§s §

§i-:

Ll§

-.)

4

meses

..'P

t2 24 36 48 60 72 84 96 r08

120

.ss

§§

6

§ § is

§v 3s §u §t §* :s .§x§i §: §ü §: §§ a§ ¡ñ a§ 15,24 35,56 58,42

86,36 I 16,84 147,32 180,34

2t0,82 236,22 248,92

15 30 45 60 75 90 r05

120 135 150

20,32 43,18

l8 36

73,66

54

109,22 144,78 185,42

72 90 108

226,06 261,62 294,64

126 144 162

312,42

180

meses

§u

§s ü$

-rt f,)\

22,86 50,80 88,90 129,54 172,72 220,98 269,24 314,06 353,06 373,38

* El períod,o aquí mencionado se reñere al perÍodocomprendido entre la siembra y .la madurez , completa, que es normalmente más largo que el tranicur¡ido entre la primera y ú :ecolección. La floración se produce entre el 50 y el 60 gá del período de vida, y t" t uci¡ñ-

:,.'ión

después del 60 9".

lrsl-.{ 12.3.

INTERvALo ru oi,ls ENTRE Dos RIEcos y ESpEsoR EN mm euE DEBE sER EMpLEAD9 cuANDo QUEDAN EN EL TERRENo DIFERENTES volút"t¡Nps DE AouA UTTLIZABLE Du:ación del período de Ia vida del vegetal: 3 meses Textura del suelo : gruesa

=

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R§ § - §§ ú§ 'i§

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iq

1.27 50,8 1.78 152,5 2.03 279,4 r.l9 406,4 :.54 533,4 :.80 660,4 r.80 787,4 r.i4 889,0 r.l9 965,2 '_ :1 1066,8

0%

o/

5,08 15,24

27,94 40,64 53,34

66,04 78,74

88,90 96,52 106,68

1 2 3 4 5 6 7 8 11 2A

7,62

2

12,70 15,24 20,32 25,40

5

IO

27,94

12

33,02 38,10 40,64 43,18

t4

10,16 17,78

27,94 8

17

2t 4t

35,56 43,18 53,34 60,96 68,58 73,66

78,74

3 12,70 8 25,40 l0 38,10 13 50,80 15 63,50 t7 73,66 21 83,82 25 93,48 3 101,60 61 106,68 3

4

t5,24

10 '13

33,02 48,26

t7

63,50

20 24

78,74 93,98 106,68 1 19,38 129,54 139,70

28

34 44 82

276

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

ciones de agua. Puede observarse que el rendimiento es menor cuando se aplican votrúmenes más pequeños de agua. Si se quieren almacenar 101'6 mm hay que aplicar 134,6 rnm, porque el agua no se distribuye uniformemente sobre la parcela. Se ha preparado tra tabla 12.3 combinando el período de desarrollo, la evapo'

transpiración por unidad de tiempo, la profundidad del enraizamiento, el rendimiento del riego y la capacidad de almacenamiento del terreno. Si bien no se incluyen en ei texto, se prepararon en el Proyecto indicado tablas semejantes para suelos de textura media y flna y para períodos de desarrollo de 4, 5 y ó meses. Esas tabias, así como el material reseñado anteriormente, contienen datos que son necesarios para regular la práctica del riego de los cultivos en terrenos de textura gruesa, media y fina. Etr informe contenía recomendaciones para la

gestión. semejantes

a las que se han presentado en secciones precedentes de

este libro.

BXBLIOGRAFÍA Giva¡¡,C.V.: «IrrigationWate¡supplySystenCapacities». Agr.Eng.,vol.23,pá9.281, 1942. HANSEN, V¡uol¡N E. y Je,v M. B,rolev: «Dessign of Irrigation System for piantacoes do Mucoso, Lda. with an Evaluation of Natural Resources Governing the Feasibility of Irrigated Agricultural Development and recomended Management Practices». Informe preientado a Plantacoes do Mucoso, Lda., por Agricultural Development and Engineering, Inc. Logan, Utah, octubre 1955. Suocxrey, D¡lp R.: «Capacity of Soii to Hold Moisture». Agr. Eng., vol 36, núm. 2 págs. 109-112, febrero 1955.

CAPÍTULO

RENDIMIENTOS

13

DEL

RIEGO

Ninguno tiene derecho a desperdiciar el agua que otro de sus semejantes pueda necesitar, teniendo presente que constituye un recurso escaso. El empleo del agua con rendimientos altos constituye una obligación para el regante, si bien el con-

cepto de rendimiento varía con los distintos lugares de aplicación. Así, en las zonas donde el agua es escasa, tiene precios altos y el volumen disponible se aprorecha hasta el máximo, mientras que en aquellas otras zonas en la§ que existe en abundancia, su valor es inferior y se tiende a desperdiciarla. El rendimiento está determinado por el costo y calidad del trabajo, facilidad de manipulación del agua, cultivos que se riegan y características del suelo. Por todas estas razones, :1 rendimiento del riego es un término general que puede ser aplicado a las práclicas del mismo desde el punto de vista cualitativo. Para describir los diferentes aspectos del rendimiento total hay que rcalizar estimaciones cuantitativas de los de cada sección del sistema con el objeto de llegar a la conclusión de dónde se :¡eden realizar mejoras que redunden en un mayor rendimiento total. El control -, la gestión adecuada del agua de riego reclaman métodos que permitan valorar .:s prácticas del riego desde que el agua sale del repartidor hasta que sea utili-

z:da por las plantas.

13.1 RENDIMIENTO DEL TRANSPORTE

Y

SUMINISTRO DEL AGUA

Ei primer concepto que se utilizó para estimar las pérdidas de agua de un sis:,:::a de riego fue el de rendimiento del transporte y suministro. La mayor parte -:- agua procedía en aquel entonces de derivaciones de cursos de agua o de ::iralses, y las pérdidas de transporte eran con frecuencia excesivas. La fórmula :r- rendimiento, que sirve para valorar estas pérdidas, puede ser expresada como r.:-le:

E.:

100

tl,

"É . -: que E" : rendimiento del transporte y suministro.

: l/, : I7r

(13.1)

volumen de agua suministrado a la finca. volumen de agua tomado del río o embalse con destino a la finca.

278

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

I3.2 RENDIMIENTO DE Después de transportar

LA APLICACIÓN DEL AGUI

el agua disponible hasta la finca, a través de tomas

cost"rui y de estructuras de cañafizaciónes, €ra preciso aplicarla con rendimientos altos. En muchos iuro, ," aplica al tefreno mayor volumen _de agua del -que del agua surgió de fuede retener. El concépto de iendimiento de la aplicación que el agua aplicon rendimiento ia necesida¿ de fijar ta át"nciOn y de medir el que pueda manera de terreno, del radicular ,o* almacenada m tu .udu "ru por las ser utilizada Plantas. W' (13'2) Eo: 1oo * W¡

Donde Eo : rendimiento del agua aplicada. Wi : agua almacenada én la zona radicular durante el riego. lY¡: agrta de riego aportada a la finca' El rendimiento de la aplicación del agua puede estudiarse para un plan, una cifras que -están nná-o una parcela, V r" iuioi oscila enire iiftus *.ry bajas apor gravedad' los riego de normal p-ri*u, u iOO. No tbstante, en la práctrca de assistema mientral 60 gye d"l t"i suelen "/", ienümientos de aplicáción .un p"rror"s bien proyectado suele arrojar cifras próximas al 75 %' '--ias-p"rai¿as m¿s corrientes de água de riego, en el transcurso de su aplicación, suelen ser: R¡ : Pérdidas superflciales por escorrentía' Dl : Perco;lación^profunda por debajo de la 2ona radicular. Despreciando las pérdidas por evaporación durante el período de aplicación e inmediatamente después de é1, tenemo's que

Wf:W,*R¡*D¡ E":100x

W¡-(R¡ + D)

(13.3) (13.4)

W¡

y su El agricultor aplica a su terreno en cada riego un volumex de agua dado aunque suelo, del radicular zona la en agua proUt"*"u consiste en almacenar este rñodo absoluto, porque_.es.imposible evitar ;;to;;;"" posible ,"alont" de una-cumular en la zona radicular de su terreno deberí¡ regante El .i"rtu.-p¿ráiáas. consientan la economía v las donde hasta parte del ugu? poi ál aplicada, ü;;r"; 'ñ;;;:r-dr"ti.ur consisten en escorrentías corrientes perdidas más ¿a"ri.gt.-Las v oercolación protunOa.'Otros fáctores tales como la irregularidad superfrcial del

í.r";;;-,'i;';;iri;;;itd" bilidad, pequeños

;ü;ó,Gtectos

suelos superficiales asentados sobre grava de alta permea-

de riego, falta de atención al agua cuando se está "u"áut", largos de transforte y aplicaciones excesivas de una sola vez,

RENDIMTENTOS DEL RIEGO

z',t9

contribuyen a que las perdidas sean altas y los rendimientos bajos. De la misma manera, los de agua excesivamente anchos, el laboreo inadecuado de la "risos tierra, los suelos compaCtos e impenetrables, las pendientes acentuadas de la superflcie del terreno y la falta de dedicación, contribuyen a que los rendimien-

tos sean bajos.

El espesbr de la capa de agua aplicada en cada riego es un factor determinante del rendimiento del mismo. Incluso si se lograse extender, de un modo uniforme'

E

o 0-5

o o U &.

5- r0 r0-r5

26

5-20 20-25 25-30 30-35 35-40 40-45

26 t7

r

o o

zt¡J o o

o

il

80 65 57

r6

t8 40

45-50

2

22

50-5s 55-60

I I

t3

2

0 I

9 9 6

il

55

45 40 38 30

t8 25

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& t5

i

22 26

r8

r6

t7

-

:

t8

0

0

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5 2

65-70 70-75 75-80 80-85

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I

93

I

60-65

L =

40

t8

t5

-

U

ó

d. l F J

o

,l.*orurfNro

oetl,eoo,

il

roo

Fro. 13.1. Relación entre los rendimientos de aplicación del agüa y los..gspesores de la capa de agua aplicados en cada riego (tltah Agr. Exp. Sta. But.3ll).

el agua sobre la superficie del terreno, los espesores excesivos darían como resulta=do rendimientoí bajos. Muchos factores variables, tales como la uniformidad del terreno, el método de riego, los caudales, longitud de las conducciones, tex' tura del suelo, permeabilidad y profundidad del mismo, influyen en la duración del turno de riego, es decir, elliempo durante el cual el regante mantiene el agua

280

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

a través de su finca y en consecuencia en el espesor del volumen de agua que aplica. En la flgura 13.1 puede verse cómo al aplicar riegos demasiado abundan-

tes, expresados por la altura de la capa de agua distribuida sobre el terreno, supuesto éste horizontal, el rendimiento es bajo, según 133 experiencias tealizadas en Utah, de 1as cuales se han tomado 14 puntos. La curva muestra que cuando el espesor de la capa de agua fue superior a Ios 25 cm, el rendimiento máximo alcanzado fue únicamente del 30 % y el mínimo del 12%, y en cinco de los nueve promedios superiores menor del 20"/..

13.3 RENDIMIENTO DE LA UTILIZACIóN DEL AGUA Después del transporte del agua y su aplicación, el concepto que a continuación se nos presenta es el del rendimiento de utilización, es decir, en qué me' dida el agua suministrada al plan de riego, a la finca o la parcela, fue utilizada convenientemente, Para ello se emplea la fórmula siguiente:

Er: : Wu: Wa:

Donde E*

100

*

Wu

(13.s)

Wa

rendimiento de utilización del agua. dgnd utilizada de un modo provechoso. a,gua suministrada.

r3.4 RENDIMIENTO DEL ALMACENAMIENTO DE AGUA El hecho de que el agua sea cada dÍa más escasa y de la revalorización del terreno, como consecuencia de la transformación de secano en regadío, han dado lugar a que se aquilate el empleo de agua. En la mayoría de los casos, los bajos reiultados económicos no se deben a un exceso de agua aplicada, sino a la insu' flciencia de ésta, que en algunos casos hace que no se aplique más que una parte relativamente pequeña de la necesaria. En estos casos, el rendimiento del agua aplicada es de1 foo% V, sin embargo,la prácfica del regadío aicanza un nivel bijo. Para llegar a una estimación de este problema es de g_ran utilidad el concepto de rendimiento del almacenamiento del agua, que refleja en quó medida ha sido almacenada durante el riego, en la zona radicular, el agua necesaria.

E.:100**' "W,

(13.6)

: rendimiento clel almacenamiento del agua. Ws: alva almacenada en Ia zona radicular durante el riego. wt: a}tJa que necesita 7a zona radicular antes del riego.

Donde E"

L4s investigaciones han mostrado que cuando se mejora el rendimiento del almacenamientó se flega a triplicar la producción, como ha sucedido en el Lower

RENDIMIENTOS DEL

RIEGO

281

Rio Gr¿nde ¡vau-er de Tejas, donde no se dispone generalmente de agua suficiente. Investigaciones análogas rcalizadas en ei oestJde Kansas, donde" el agua ha de ser bombeada, a costes altos, han mostrado que la mejora de rendimiéntos del almacenamiento ha hecho que se dupliquen-las prodücciones. Los altos rendimienlos de aplicación del aguá y tas bájai producciones que se daban en Tejas y Kansas prueban que en istas condicibnei el rendimiená del almacenamiento del agua es el. concepto más importante en lo que respecta al riego. El rendimiento del almacenamiento áel agua es importanté, siempre {ue durante- el riego no se almacene en la zona raáicular agua sufliiente.'Esto puede suceder a causa del alto costo del agua, debido a su Jscasez, o del tiempo'excesivo que es preciso para asegurar una penetración adecuada.La existencia de un problema de salinidad puede hacer netesario que el rendimiento del almacenamiento sea alüo' para que las sales de la capa súperficial del terreno sean lavadas. En muchos casos un alto rendimiento de ápücaiion del agua indica que rerdimiento del almacenamiento del agua puéde ser el índice más repiesentativo "t de una práctica de riego mejor. 13.5 RENDIMIENTO DE LA DISTRIBUCIóN DEL AGUA Otra característica importante del riego, es la distribución uniforme del agua de riego en la zona radicular. En la mayóría de los casos la respuesta del culiivo se mueve en la misma.dirección que la uniformidad de distribución del agua. por el contrario, una distribució_n desigual da lugar, por una parte, a que en algunas zonas de la parcela se produzcan situaciones de-sequía, á menos que se eáplee agua en exceso, 1o que supone un,desperdicio, por ótra parte, en ei caso de que exista una tendencia a la acumulacién de sal, en aqué[as zonas que reciban menos agua, Ias sales se acumularán en cantidades mayores. La fórmula que expresa el grado de uniformidad d! la distribucióu es la siguiente: E¿

: : -v

Donde E¿

d:

:

loo

[t- (.]) ]

(r3.7)

rendimiento de la distribución del agua.

desviación media de la cantidad que mide el espesor de la capa de agua almacenada, del valor del espesor medio he la capa almacenada durante el riego. espesor de la capa de agua almacenada durante el riego.

Es interesante observar que la fórmula del coeficiente de uniformidad cu, que se expresa a continuación y que es debida a Christiansen en 1942, es idéntica a la ecuación (13.7).

Donde

r: :

n

c,:1oo['-( »*)]

(13.8)

desviación de cada una de las observaciones del valor de la media M.

número de observaciones.

282

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

Para explicar el empileo de este concepto como un rendimiento supongamos dos sistemas de aspersores que estuvieran emitiendo cada uno de ellos una capa de agua horaria de 7,6 mm y que el sistema A tuviera un rendimiento de distribucién del agua del 90 % y el del B fuera del 70 /o. Admitamos que el propietario del sistema B no se puede permitir el mejorarlo y en consecuencia debe utilizarlo en el estado actual. ¿Sería recomendable operar ambos sistemas en idéntica forma, para los mismos cultivos, sobre suelos similares? ¿No sería más conveniente que el sistema B aplique un volumen mayol de agua para que los resultados obtenidos sean comparables a los que se da cuando se emplea el sistema A? Y aún otra pregunta: si el sistema B debe aplicar mayor volumen de agua que el A para que sus resultados sean satisfactorios, ¿qué incremento del volumen se recomienda? Cuando la variación de la distribución es considerada en términos del rendi' miento de distribución del agua, es obvia la respuesta a la cuestión de los valores del incremento de aplicación procedente del sistema B. Espesor final de

la capa aplicada: d" t" ."P" d. rgr"

: "tpj-"t

q

rendimiento de la distribución del agua de riego

*,:7W: \rlt¡:

7,6 mm 0.7

8,44 mrn

10,85 mm

En consecuencia, si el sistema A aplica el ll % más de agua y el sistema B el 42 %, los resultados son análogos. Evidentemente, el sistema de menor rendimiento necesita tener un mayor costo de operación. En términos generales, el 75 "/" de la superficie regada, de este ejemplo, recibirá un volumen-de agua igual o mayor que el volumen titulado y el 25 "/" no recibirá agua suf,ciente. Indudablemente resulta antieconómico aplicar agua en exceso paia humedecer toda la superficie a la profundidad deseada. El réndimiento de la distribución del agua proporciona una medida para comparar sistemas, tipos de aspersores o aspersores comparados con riegos por gravedad.

13.6 RENDIMIENTO DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL AGUA agua que se almacena durante el riego en el terreno, puede quedar _a di¡posición"de las plantas para su utilización posterior. Una separación excesiva de ios sur"os y uná e"posició, demasiado amplia de la superficie del terreno dan lugar a ,rná evaporáción superficial demasiado alta y provocan un movimiento de'la humedad, de sentido descendente, fuera de la zona radicular. Para valorar

El

RENDIMIENTOS DEL RIEGO

283

la pérdida de agua provocada por la penetración a profundidad y por la evaporación superficial excesiva, que se producen después de un riegó, ^se emplea el concepto de rendimiento de evapotranspiración :

E"u: lñW"u

(13.e)

w"

Donde Ec¿ : rendimiento de evapotranspiración.

ll"u

ÍYe

: :

evapotranspiración normal. Yolumen neto de agua extraída de

la zona radicular del terreno.

Este concepto reviste particular importancia cuando se combinan un fuerte contenido de humedad, alta permeabilidad, amplia separación de los surcos y existencia de caballones. cuando se riegan patatis, en un clima húmedo, cuballones-de suelo permeable dispuestoJen fllas de separación amplia, el "n rendi miento de evapotranspiración dei agua suele ser del ordcn del 50 áA. Bn el caso 19 qr" no se empleen los caballones se puede incrementar el rendimiento. También_ mejora el rendimiento cuando la distancia entre líneas disminuye o ri r. emplea en buen sistema. de_aspersores para que el agua se distribuya uniformemente sobre la superficie. En consecuencia, un rendimiento mayor corresponde a-una mejor prráctica de riego. El rendimiento de evapotranspiraóión es otrá medida del rendimiento total del riego que puede ser rnry ,itit en ciertas condiciones. ...En e-ste- concepto está implícito él rén¿imiento cón el que las raíces pueden utilizar la humedad almacenada en el terreno durante el riego. El rendimiento pe gyapo-trlnspiración.se ve afectado por Ia textura del suelo] cantidad y distiibución de la vegetación, perfil de la superficie del suelo, distribución de-las raíces en el terreno, y variación de la humedad del suelo en el interior d.e la zona radicular. Todos estos factores influyen sobre las pérdidas por evaporación de agua de la superficie del terreno. El agua perdida por evaporacibn excesiva aumenta c91. la superficie desnuda del terreno y disminuye cuándo es mayor la superficie foliar. El rendimiento de ev¿potranspiración del agua es muy útil para explicar las diferentes respuestas de los cultivos a los diverios métodós de riego. En las pu_

blicaciones

de los

investigad_ores se encuentran numerosas

p-e6as de

campo

donde se comparan los resultados obtenidos cuando se riega superficialmenie. A veces, Ias diferencias .son significativas y en otras ocasionJs, paia los mismos cultivos, :arec-!n de significación. En h máyoría de los casos la variabilidad proviene de Ias diferencias de condiciones límites que se reflejan en el rendimiénto de eva-potranspiración. A la hora de determinar cuál es el método apropiado de riego, lo que decide la elección de un método u otro es la capacioad ¿é colocación del agua en una zona del terreno, donde sea utilizada cb, *uyores rendimientos por las raíces. Esfe concepto puede no ser de una gran impoitancia para la alfalfa, puesto que su sisterna radicular está muy bien di=stribuidb, pero pór el contrario ha de ser tenido muy en cuenta para paiatas , maíz o meloñes. El rendimiento de evapotranspiración del agua puede ser calculado con más precisión si se parte de un período estacional, pórquó al ser muy pequeña la suma

284

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

de las pérdidas por evaporación y percolación profunda, medidas después de un riego, se presentan los efectos de esos factores sumados para todo el período de vida del vegetal.

I3.7

EJEMPLOS DE RENDIMIENTOS DE RIEGO

La f,gura 13.2 contiene nueve perf.les que ilustran las prácticas más comunes de riego. Los ejemplos a), á) y c) son casos de fuerte aplicación en las parcelas en las proximidades de la entrada del agua y muestra la variación de los tres Espesor

de oguo necesorio

onles

fd=

/oo/"

ts=

Er=802 fe-90%

8o)( fd'aoz

E¿=857.

(b)

(a)

de oguo oPlicodo duranle el riego

Espesor

del riego

Ea-

602 E"=/00)l €¿'90/, (c)

equio de cobezo

[a-/002 f"=60/ t¿'702

[o,/002

(d)

Eo'852 Es=802 f¿=757"

t'=502 E¿=757.

Éo'fiT

?il

Es=.902 E¿'857' (h)

Eo.7Íi( Es'/002 E¿'E1Z

(f)

E"=60Z

$=/002 É¿=$Z (¡)

Frc. 13.2. Rendimiento de aplicación, E"; de almacenamiento, E,, y de distribución, y su efecto sob¡e la producción de maí2, bajo representación bidimensional. Nota: En eI rendimiento de aplicación se supone que no existe escorrentfa

Ea,

(según Hansen. 1960).

rendimientos cuando el volumen del agua aplicada aumenta. Los ejemplos d1, e) y fl ilustran un caso en el que la mayor aplicación se ha efectuado al principio y al final de la parcela. Los ejemplos g), h) e r) ilustran el tipo de distribución de humedad que se produce empleando aspersores. En particular, el caso g) corresponde a un riego por aspersión, con falta de agua, como lo muestran de un modo patente los bajos rendimientos de almacenamiento ,E" y de distribución E¿. El ejemplo r) tampoco resulta de una práctica de riego aconsejable y se caractefiza por el bajo rendimiento de aplicación E". Hay qué tener en cuenta, sin embargo, que los rendimientos del 100'/. no siempré son los más convenientes. El máximo beneficio neto suele obtenerse

RENDIMTENTOS DEL

RIEGO

285

cuando, teniendo en cuenta el terreno y el tipo de cultivo, se carga de humedad solamente cada dos, tres o cuatro riegos. Esto se debe, en primer lugar, a que las plantas son,capaces de extraer má"s agua de la parte superior de la zona radicular que de Ia inferio¡. Alternando el "espesor de la capa de agua aplicada se favorecé el desarrollo bacteriano de 1os zuelos de textuia flna. Por consiguiente, un rendimiento de almacenamiento inferior al 100 %. de un modo periódico, puede producir los mejores resultados. De la misma manera, los rendimientos de aplicación y distribución cercanos al 100 o/" no siempre son los más aconsejables ó no pueden ser alcanzados. Los gastos precisos para asegurar unos altos rendimientos de aplicación y distribución exceden, en muchas ocasiones, a aquellos productos qu. ur"grrui un buen resultado económico. otra ruzón de peso para nb desear r*dimieñtos de aplicación cercanos al 100 /o consiste."n que ós deseable apriiai una o varias veces riegos de dotación en exceso, o a lo largo del año, dependiendo su número del contenido salino del agua y del suelo, con lo que se arrastra el contenido, en exceso, de sales d,e \a zona radicular y se mantiene de esta forma el ierreno en buenas condiciones productivas.

\a zona radicular

BIBLIOGRAFÍA. CuntsrrauseN, J-.^P., «Hydraulics of Sprinkling Systems for Irrigation». Trans. At1. Soc. Civil Eng., vol. 107, págs. 221.-239, 1942. HaNseN, VlucnN E.: «Water Storage Efficiency». Agr. Eng., vol. 34, núm. 12, págs. g35-g36,

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-

Iumen 10, núm. 4, págs. 13-14, abril

1960.

CAPÍTULO

RIEGO SUPERFICIAL

14

Y SUBTERRÁNEO

El agua de riego se aplica al suelo en tres formas, a saber: a) por encharcamiento superficial del terreno; á) por surcos o por riego subterráneo, mediante los cuales la superficie o no se moja o se moja muy poco, y c) por aspersión, con lo que la superficie se moja igual que con la lluvia. En el capítulo 16 se trata del riego por aspersión. Estos métodos generales que se irán tratando en los sucesivos apartados se subdividen como sigue:

1. Riego por humedecimiento de la superficie: a) Riego no guiado o a manta. á) Inundacióá guiada por surcos estrechos y poco profundos,

c) 2.

regueros,

tertazasaniveloeras. Surcos.

Riego subterráneo: a) Controlado por acequias de abastecimiento laterales. b) No controlado, cuya agua procede de los riegos excesivos de las zonas más altas o de las parcelas adyacentes.

Los métodos de riego varían con las zonas, dentro de cada región, y de una finca a otra dentro de cada término, a causa de las diferencias de los suelos, o de su topografía, del abastecimiento del agua, de los cultivos y de las costumbres del lugar, Los cultivos forrajeros como la alfalfa, el trébol, el heno y los pastos se riegan en algunas regiones por el método de surcos. Los métodos de riego por inundación son adecuados para cultivos forrajeros, así como las acequias según curvas de nivel y eras. Los cultivos en hileras se riegan por surcos. En una finca debe emplearse un método de riego, o mejor, varios de ellos combinados, como se'puede ver en la figura 14.1.

MÉTODO DE RIEGO NO GUIADO O A MANTA En los regadíos primitivos de hace siglos en Asia y en el sur de Europa, el agua se aplicaba inundando zonas extensas de terreno llano y poco profundo. En Egipto especialmente, el método de encharcamiento fue el más generalmente

I4.I

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Fto. 14.1. Diversos métodos

co 8.9

ot oJ 65 8s

ii

de aplicación

del regadío a un

campo.

288

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

adoptado, permitiendo que el agua se esparciese sobre grandes extensiones durante los períodos de crecida del Nilo. En los modernos regadíos se han desarrollado algunos métodos de riego a manta mejorados, que se describen bievemente en los párrafos que siguen. Cuando el agua procede de ac,;quias sin ninguna canalización posterior que restrinja su movimiento, el método se denomina riego no controlado o a manta, que se practica en los lugares que el agua de riego es abundante y cuesta poco. Si se hace correr el agua demasiado rápidamente sobre el terreno, la percolación no será suflciente. Por otra parte, si se hace permanecer el agua sobre la parcela durante un período relativamente largo, se produce una pérdida porque el agua percola más allá de la zona radicular. De aquí la dificultad de aplicar el agua, con altos rendimientos, cuando se emplean métodos de inundación. El cau' dal utilizado, el espesor del agua en movimiento sobre el terreno y la velocidad de penetración en el suelo influyen sobre el rendimiento de aplicación. Igualmente, en el riego a manta, el que el terreno sea llano, así como la atención y habilidad del regante, resultan factores de suma importancia. El agua llega a la parcela a través de acoquias laterales y es distribuida por otras menores que la surcan. La separación entre acequias está determinada por la pendiente del terreno, la textura y profundidad de suelo, el caudal y el tipo de cultivo. Las distancias entre las compuertas de las acequias perpendiculares a la mayor pendiente son determinadas de forma análoga. La inundación desde acequias se adapta a algunos terrenos que tienen superficies tan irregulares que no permiten otros métodos de riego por encharcamiento superflcial. No obstante, incluso en terrenos que pueden ser regados, con ventaja, por otros métodos de riego, los regantes continúan empleando el método de riegos a manta porque los costos iniciales de preparación del terreno son bajos. No obstante, hay que tener en cuenta que el mayor empleo de mano de obra en la aplicación de agua y las perdidas de agua que se originan por escorrentía y percolaci.ón profunda sobrepasan las ventajas aparentes de un bajo costo inicial de pr:paración de la tierra. Cuando la tierra, Ia mano de obra y el agua tienen precios altos, el terreno es profundo y no se cuartea excesivamente, y la superficie no es demasiado accidentada y la pendiente grande, es aconsejable preparar las parcelas para inundación controlada con las fajas acaballonadas o eras niveladas o con acequias a nivel.

I4.2 RIEGO EN FAJAS CON

CABALLOIYES

Cuando se divide el campo en franjas para el riego, de anchura comprendida entre 9 y 18 m y de longitud entre 100 y 400 m, separadas entre sí por caballones, se trata del méiodo de fajas acaballonadas. El agua se hace pasar desde la acequia de abastecimiento a la parte superior de estas elas, por las que discurre léntamente, humedeciendo

tremo inferior.

La figura

el suelo a medida que avanza hasta salir por su ex-

14.2 muestra el lote 74 de

la zona

estado Oé Cafitornia, antes de ser preparado para

colonizada de Durham, en el el riego. Las curvas de nivel

RIEGO SUPERFICIAL

Y

SUBTERRÁNEO

289

Torrenlero Torrenleros

N

Escolo

0 Flc.

m

50

100

Lote de terreno mostrando las curvas.e nivel (U.S.D.¿. po,n"ri,t'Ar,t.

1243\.

indican que la cota más erevada se encuentra al noroeste de la zo¡a. Ar preparar el lote para ser regado por er métodá iJ f;j"r con caba[on.r, ior'ing.nieros agrónomos lo dividieron en_tres campos, .ornó ,.. ve en la figura 1+.3. Las franjas en cada campo eran de rJ m d,e ar"hura, y su l0ngitu¿ oe i+0 m en ros dos cam. pos más occidentales, mientras que en .i .u-po de la parte orientar del lote tenían, a causa de unas torrenterás, una rongitud variabrd de hasta casi 150 m. Para regar los dos campos occidentares er agua discurre á.ñárt. a sur, y para el campo oriental de oéste a Este, ;; ;; parte, y' de Norte a sur en otra, como indican las flechas pequeñas. '

La superficie del terreno entre cabalrones debe ser horizontal para que er agua to¿" ru-ancr,urál;;'i;]"ü;ile ,uos tendrá Ia pendiente que corresponda a Ia der sueroEs de ¿.r.ui, ;;"ú; no sea absolutamenre necesario. que la pendiente ¿e ca¿a tranj;;;;rif*ái". iguat a ra del cabaltón. si se pueáe, coñiene ¿ar a ús-tr"njui-*u entre er 2 y er ;;;;il o/oo. 4 sin embarso- también pueden utiiizarse pendientes tan suaves como del I Yoo o tan inclinadas como ^del 75 yoo- en aquelros rugares en donde no se puede disponer de otras más a¿ecua¿as]b.u. iÉn"rr" vsvvwrer .;;:;i;i Jri¿uoo en evitar wr la erosión del suelo en pendientes tueries, El caudal de ras corrientes que se hacen pasar a una franja a 280 litros por segundo, depéndiendo dícño caudal d;;; aisrada varía de 14 áitensiones y oet tipo de cultivo. A causa del gasto rerativamente arto que supone Ia preparación der terreno

al

avanzar vaya cubriéndota en

IsnÁErsEN

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PRINCIPrcS

294

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

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de para el riego por fajas, es conveniente em.plazat los caballones y las franjas puedan grano se para y cereales cultivos áíf.*;;s í;;"-iJ;;ri;; .fogajéros que hayan de regarse por surcos, como ;a;i.;; ü misma acequia. Losycultivos pueden darse en terrenos en los- que se maz' la remolach a azrrcatefa, patatas "por. caballones' Supuestas las conde m¿to¿o et i;y;;;&"Jo cultivosJti*¡..o, agua por debajo de d-iá;;.; áel suelo turoilUÉ, para el movimiento lateral del sobre los miscosecha alguna.t práctico_cultivar los caballones de pocJ y hacer satisfactorio ^ftri", modo un de surcarlos áiircii caballor.r, uunquJ-.,

mos U.gu, if agua a los iurcos trazados sobre ellos' Elmétododeerasconcaballonesesapropiadoparalos'suelosdetextura físicas del suelo n"tfiág!""". gr}pliiunt", ,in embargo, estudiar las propiedades subsuelos basLos riegos' de sistema para-este teireno el preparar con vistas a la conspermiten y compactos, ¿"'suelos francos iuni" l-p"r*"utj"r, con y porosos "uUi.rior abiertos suelos que los mientras ir*liO" ¿" franjas muy largas, subsuelos de grava exigen fájas cortas y estrechas' alimenta.uUáUOt' t'uy tlr'u co*p"e+? 9r'-la acequia de A la cabeza ¿. reforson caballones los "uá'u figúra la 14.4 fn d" ugou. ción que regula h #;i; y regar' plantar para preparativos ,uaot y se ñafizan

RIEGO SUPERFICIAL

Y

SUBTERRÁNEO

Fto. r4.4. preparación de caba[ones.y preparativos para el riego y (Cortesía del Soil Conscrvation Service.)

291

1a plantación.

I4.3 RIEGO A MANTA DE TERRAZAS A NIVEL El

método que nos ocupa consiste en hacer llegar corientes relativamente

-¡:andes a bancales prácticamente nivelados con cabal-lones o diques de retención

:¡ sus bcrdes. Este método se adapta bien. a los suelos muy permeables que :,'ben ser rápidamente inundados para reducir, de este modo, iui puraiou, rr,as por percolación profunda, en las proximidades de las a.equias de abaste_ "rf"_ :::riento. También es adecuado para suélos arcillosos, a través áe los cuales :ria se'infiltra tan deso-acio que no llegan a quedar bien mojados duranieel . :iempo que la 1ámina de agua discurre por su superficie, siendo necesario re::lerla estancada para asegurar la debida penetraci-ón. Los bancales a nivel se construyen formándo pequeños diques de contención :¡ba1lones. de tramos rectos, siguiendo aproximadamente lás curvas de nivel ' . intervalos verticales de 6 a 12 cm. Transversalmente se forman otros caba_ -..es que dividen las terrazas en eras más cortas para facilitar el riego. Estos .-:ales son los verdaderos bancales con caballones-de retención y están forma- :, s'orrro ya se ha explicado,- construyendo caballones longitudiíal"s, paratJos . ::rlmadamente a las líneas de nivel, conectándolos, en lol lugares apiopiados, , -aballones tirados en sentido transversal. El método de bancales de riego para cereales y forrajeras tiene muchas venta., :o sólo en las localidades en las que se disponga de grandes caudales de ---' ie riego, sino también en aquellos sistemas de-regadíó que dependen del

2g2

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

flujo directo de corrientes que presentan grandes oscilaciones de caudal' En cierríos que tu, ,oru, las lluvias torreñciaies de veráno producen crecidas.en los agua. En pérdidas de d"b; ser aplicadas inmediatamente al suelo para evitar llegar a medir vapuede ban"cal de cadá i*nor !oü penaienies, la superflcie rias hectáreas, Los caballones deben tener de I,8 a 2'4 m de anchura en §u base y no exel ceder los 25 a 30 cm en su lomo, pues eS fundamental que no entorpezcan de desarrollo buen el aseguren que y además labranza trÁajo de los útiles de los cultivos implantados sobr'e ellos'

I4,,4 RIEGO

A

MANTA DE ERAS

El método de riego por inundación de eras es idéntico al anteriormente expu.rto de bancales rJgun burrus de nivel,-pero adaplado al riego de huertos. En álgrrá--nrr*t, ,t nuE ,rru .tu para cadá árbol' Sin embargo' en condiciones tñáruUt., de suelo y p.oái"rt", pueden incluirse en cada una de 2 a 5 árboles. suelo' b.r¿. la acequia de'atastecimienio se conduce el agua a las bandejaseldel di' agua que llevan regueros pequeños ya sea nryrráo de una a otra, ya por rectamente a cada tablar. 14.5 MTITODO DE

SURCOS

En los métodos de riego descritos más arriba, queda mojada casi la totalidad s€ de la superflcie en cada riego. Cuando se emplea el método de surcos, como (de la superficie parte la de una. mojar necesita ;; ; ü flgura 14.5, sólo ie pol disminu' ev¿poración, pérdidas las que reduce parte), lo quinta -iáriiu.ion'de -itrJ "-rrá costrai en los suelos arcillosos y 'haciendo posible el t;;6lu áriii* del suelo poco tiempo después de regar. Casi todos 1os cultivos en hileras se riegan por surcos. de cereales y alfalfa se riegan por medio de pequeños surcos ió caudales de agua "uitiros ttam-aOos-iegueras. Estas reguéras presentan ventajas cuando los i,egular. El topografía una tiene terreno el y iuando ;;-;i.g. so", peqrr.ños pendiente. Es grandes de variaciones con terrenos a adapta se por surcos riego pendientes_, trazat los surcos paaoir-b.., aunque no s€ aconseja para,grandespara evitar los inconvenientes que pendiente, máxima iuf"fu..rtr a lá línea de acarrea el desbordamiento por encima de sus lomos'

Longitud de los surco§ 15 "/., se utiEn los suelos en los que los surcos tienen pendientes del-10 al y vigicaudales pequeños sólo ellos en tizarr-éstos con éxito peráitiendo,entrar -erosión pendientes de 0,5 al 3 % son Las produce. se que la ir"á"-"i"rt"mente con penlas mejores, aunqu€ algunos tipos de iüelos se riegan satisfactoriamente dientes en los surcos del 3 al 6 %'

RIECO SUPERFICIAL

F'¡c

14

5 t""ir:l'B:2

Y

SUBTERRÁNEO

**:,i:?!";,?:l#ri,,-"

)9)

compuerta.

- La longitud de los surcos varía desde 30 m o menos incluso en jardines, hasta J00 m en cultivos extensiv.os. Las longitudes más frecuentes están comprendidas entre 90 y 150 m. Al .emplear surcos áemasiado largos se producen pérdidas ex;esivas. .por percolación- profunda y erosión e, suí .au..i.ur. ño bbstante, la :educción.de pérdidas de s.uperficie útil por causa de las acequias y la facilidad ie movimiento de la maquinária so, puntos a favor det emprü de iu.cos rargos. Separación

y profundidad de los

surcos

La separación de los surcos para er riego de maí2. patatas,

remoracha azuca:iia v otros cultivos en hileras, viene determinada pbr la distancia entre las ^-3ntas dentro de cada hilera. A cada hilera se le hate corresponder un surco. E: el riego de huertos, los surcos pueden distanciarse ¿e o,q-íi,g m, mientras - r: los suelos de excepcionalmente buenas condiciones capilares o de subsuelos

::ermeables admiten distancias de hasta 3,0 ó 3,6 m entre surcos. En los espa::.:rientos grandes es esencial investigar, después de cada riego, la ::l asua. haciendo sondeos con una barrena,-o con un tubo iaia verdistribución si el mo::i:nto lateral del agua por debajo de ros lomos entre cada áos surcos es o no : :iecuado. Los surcos de 20 a,30 cm de profundidad facilitan el control del agua y la ::.itíación, en suelos de poca permeabilidad. se adaptan bien al riego áe rruei'-, de algunos cultivos alineados. Otros cultivos en hileras, como li remolacha ". r--rr:ira. se riegan en surcos de7 a 13 cm de profundidad. Hay que procurar, :- :- :iego de la remolacha azucatera y cultivos de raíces pareciáas, qui la pro'- :::-rl de los surcos y los caudales en cada uno sean süficientes, pero no ex' - :!. Dara que el agua no llegue a entrar en contacto con las planias.

PRINCIPIOS

294

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

Distribución del agua a lo§ surco§

ElaguaSeconducehastalosSurcosdesdelosreguelos'deabastecimiento,de

o bien.desde conducciones subteti.rá Tá"rá" "urulr, á" ,*¿"ru u hormigón -sistema más empleado es el de aceel e Idaho B, utut, rráneas de cemento. aberturas ouias hechas de tierra.

Á io largo de los taludes

se practican

pe^queñas_

inteiior de uno o varios iurcos. La figura 14.5 muesat-p"queños abastecidos desde una misma abertura' Este tra cuatro surcos ."gu*t para evitar la erosión de los orificios de método exige una revisión "üidudoru subsiguiente de. agua qu.e. se.vierte y exceso salida en las acequias-áe tierra el maniobra permitiendo pripor flexibilidad-de tierta purti-¿u-"iru otra por ellos. *uáur en cada surco al dar paso al agua, empapánmero la entrada ¿" dicho caudal "n"g.u" dose así rápidamente ei t"d" su longitud, y disminuyeldb $es,o¡és al mismo mantenerlo^húmedo' putu necesatiu agua el á. t"i*" tái que sOlo entre inferior' qu" ,ádr.. at *i"i*á e"l escurrimientb en su extremo ii.*p" ---st-"ápt.o de pequeño diámetro, de l'2 m de longitud' acodadas de tuberías 'ilg"rá. -"fr",irio,^ h-ierro galvanizado o goma, permite al faUricuá"í áá pf¿tti.o se puede apreciar en regante sifonar ugru ¿átá. iu ut"q'i" a los surcos' como Este método goza misma' la de taludes la figura 14.6, conservándo intactoi los del agua de un y frecuente fácil cambio el ¿. ,""á ,,,"Vor ne*iUifiáaJ-y fermite

;;ru;;'ññ*-;1",

surco a otro.

Frc. 14.6. Sifones de plástico utilizados en el riego por (ior cortesía' det Soil Conservation Servíce')

surcos'

RIEGO SUPERFICIAL

Y

SUBTERRÁNEO

295

Flo. 14.7. Tubería transportable, con pequeñas compuertas de aluminio que permiten proveer de agua a los surcos. (Cortesía de W. R. Ames Co)

Los regantes pueden lograr mayor uniformidad en Ia aplicación del agua

a

sus cultivos de regadío mediante un control frecuente del caudal que se vierte en el surco. Para esto resultan de especial utilidad las tuberías con compuertas laterales. como se ve en la figura 14.7. El empleo de las tuberías con orificios laterales regulables encuentra cada vez mayor aceptación y se va extendiendo rápidamente. Las pequeñas compuertas de fácil adaptación a las tuberías facilitan

el control del caudal que llega al surco. Estas compuertas permiten el paso de caudales variables entre 4 y 40 o más litros por minuto. La tubería ligera de aluminio o de hierro galvanizado con compuertas laterales es de fácil instálación, sencillo ajuste y rápido transporte, después de efectuado el riego.

14.6 RIEGO SUBTERRTINEO En algunas localidades, las condiciones naturales del suelo, así como la topografía, son favorables a la aplicación directa del agua al terreno. inmediatamente por debajo de su superficie, lo que se conoce con el nombre
296

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

la acumulación o el exceso de residuos vegetales transportados por la corriente, favorece de ordinario la utilización económica del agua, el elevado rendimiento de las cosechas y el reducido costo de mano de obra del riego. En California existen algunas parcelas grandes de terrenos bajos, en el delta

del Sacramento-San Joaquín, que se riegan satisfactoriamente por este sistema de subirrigación. Antes de ser puestas en cultivo, algunas parcelas quedaban anegadas iodos los años por las crecidas de los ríos Sacramento y San Joaquín. La puesta en cultivo se ñizo posible construyendo grandes diques alrededor de las iuperflcies de varios miles de hectáreas, estableciendo redes de drenaje y bofbeándo hasta 1as canalizaciones de los ríos el agua que, rebosando sobre los diques, cala en .los colectores de drenaje. Estos suelos se componen en su mayof paite de materia orgánica descompuesta y reciben el nombre de suelos de turba, de scirpus o de humus. Durante varios meses del año, el agua de los canales de los,ríoi, controlada ahora mediante diques artificiales, se halla de 0,6 a 3,0 m más elevada que la superficie del terreno. Con objeto de obtener agua para el riego se constiuyen sifónes desde los canales, por encima de los diques, y de esté modo se envía el agua hasta los campos. Se distribuye mediante una red de acequias de 0,6 a 0,9 m de profundidad por 0.3 m de anchura, con las paredes veriicales. Estas acequias, separadas entre sí de 45 a 60 m, permiten la distribución adecuada del água necesaria para el riego de pequeñas gramíneas y plantas rafces.

En algunos de estos terrenos de riego subterráneo, se ha producido una merma de su productividad a causa de los elementos salinos y alcalinos transportados por capilaridad, desde las aguas salobres subyacentes, hasta la superficie del ierreno. Esta reducción de la productividad ha hecho necesario suspender el riego subterráneo y aplicar riegos por aspefsión a grandes extensiones. -En los estados-montañososixisten tres zonas importantes en las que la práctica del riego subterráneo natural resulta satisfactoria. a saber: de Egin Bench, en la parte-alta del valle del río Snake, Idaho; ,el valle de cache, utah; el plan Seedsliadee, Wyoming, y el valle de San Luis, Colorado. Las condiciones y procedimientos de aplicáción del agua han sido tipificados por la práctica de Egin Bench y en el valle del río snake, como se describe a continuación. Riego subternineo en Egin Bench, Idaho

El terreno asciende uniformemente con pendiente del 2 /s¡. Existen sup€rficies limosas y limoarenosas de 0,45 a 1,8 de espesor que reposan sobre estratos los que a su vez descansan sobre capas de roca y lava de suelo más permgables, -de espesores variables, desde pocos metros a más de treinta. impermeables Clinton describe algunos de los más notables caracteres de esta gran extensión de 11 000 hectáreai de terreno de regadío subterráneo en Egin Bench, aproximadamente como sigue: El curso del agua en los principales canales se regula por una compuerta subterránea cuyo fin-es muy diitinto del de las que van montadas en los sistemas normales de riego. Esencialmente actúa sobre un gigantesco depósito subterráneo cuyo nivel sé controla por la cantidad de agua que entra y la que sale de él'

RIEGO

SU

PER|.'IC'IAL

Y

SU RTERR,Á

NEO

]9;

El agua que entra proviene de suministros controlados de agua y de la lluvia; la que sale se gasta, para ser consumida por los riegos, en las pérdidas por evaporación y en las flltraciones. El exceso de entrada de agua indica suelos anegados y campos, fincas y carreteras inundadas, mientras que el exceso de salida supone cultivos marchitos por falta de agua. El riego no interrumpe el cultivo del campo" y la maquinaria agrícola puede trabajar sobre el terreno en cualquier momento. incluso cuando el nivel freático esté próximo a la superf,cie. Los cultivos principales de Egin Bench son, ordenados por porcentajes decrecientes de superflcie que ocupan, patatas, alfalfa y trébol, leguminosas, remolacha azucarera y guisantes. Antiguamente, durante el desarrollo agrícola de la región. se intentó regar por inundación. Resultó que las pérdidas por percolación profunda eran excesivas y que era necesario regar con mucha frecuencia para lograr rendimientos aceptables. La elevación gradual del nivel freático convenció a ios agricultores de que, con cantidades menores de agua, tendrían suficiente si empleaban otros métodos de riego más apropiados. El agua de riego se aplica mediante acequias de poca profundidad y de unos 0.9 m de anchura a distancias dq 30 a 90 m de separación entre sí. En general, estas acequias no exceden de 400 m de longitud. Un caudal de 7 a 14 litros por segundo circula por la acequia. desde la que se introduce en el terreno, elevando el nivel freático hasta alcanzar la zona de raíces por capilaridad. lo cual satisface por completo las necesidades de agua de cada cultivo.

I4.7 RIEGO SUBTERRÁNEO Y

DRENAJE

En algunas localidades no basta el drenaje natural para eliminar e1 exceso de agua de riego subterráneo. En la zona de Lewiston. en el'valle de Cache, Utah, ha sido necesario construir grandes colectores abiertos para evitar la inundación y salinidad excesivas de los suelos. En algunos lugares más favorables de las grandes cuencas de regadÍo, como en el valle del río San Joaquín, California, y

el río Salt, en Arizona. en donde las percolaciones profundas de los ríos por inundación han elevado el nivel freático, hasta el punto de hacer necesario el bombeo para mantener la productividad del suelo, es posible que pudiera emplearse con ventaja algún método de riego subterráneo. 14.E RIEGO SUBTERRÁNEO ARTIFICIAL Cuando las condiciones del suelo son favorables para la producción de code altas cotizaciones en pequeñas zonas, se extiende una red de tuberías por debajo de la superficie del terreno. El proceso de aplicar agua por debajo de la superficie del suelo a través de tubgs u otro tipo cualquiera de conducciones se denomina riego subterráneo artificial. Es fundamental para e1 éxito mecánico de este método que las condiciones del suelo permitan moverse con libertad al agua transversalmente y además que el movimiento capilar en la zona de las sechas

2g8

Y

PRINCIPIOS

DEL

APLICACIONES

RIEGO

raíces sea intenso. Algunas personas mal informadas sobre este sistema, sobreesjustifican timan sus ventajas y\ealizin inversiones mucho mayoles. que las que prohibitivo. es riego de sistema sus resultados. óenéralmente el costo de este

|4.gCoNSIDERACIONESsoBREELRIEGOSUPERFICIAL DESDE EL PUNTO DE VISTA IIIDRIULICO No es fácil comprender, por su complejidad, el r.égimen hidráulico del riego superflcial, y, no o6stante, ei que ,o pioy..to de riego sea bueno o malo dese penOe funOámentalmente del c-onocimióntó de los principios por los cuales por regada parcela una esquemáticamente que representa iige. nn la figura 14.8, Formo del conol (eros'

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su¡cos

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/r,ily*bitidod (/,; y'^\ cordo/ ^/' /

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y surcos

de erosión

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(v"ro.;dod de inrilr.oción---r

1/

Pegueños)

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/ Pendiente

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de lo suPerficie

{,v

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del

terreno

F¡o. 14.8. Esquema del riego por medio de una acequi^ -late¡al, que expone ias variables fundamentales del riego sl-purficiai'

juegan en la lna acequia lateral, pueden verse las variables fundamentales que

;idrárliü del riego

1. 2. 3. 4. 5' 6. 7. 8. 9.

10.

íuperficial

y

que pu€den ser enumeradas como sigue:

Caudal'

Velocidad de movimiento de la lámina de agua' Longitud que debe recorrer y tiempo necesario' EsPesor de la lámina de agua' Velocidad. Pendiente de

la

superflcie del terreno'

Grado en que el terreno es accidentado o llano' Probabilidades de erosión'

Forma de

la

acequia'

Espesor del agua gue ha de ser aplicado'

com' No hay que olvidar que el riego superficial está sometido no sólo a las d. lo, .uu.., ábiertos de régimen no uniforme, sino también a los prola introducción áe la variable qu'e . expresa la penetración ti;;;;;;-i*pricu ;;i'ñ;"li"r iáOo ello no existe una solución sencilla y directa para un problema tan complejo' oleiidades

RIEGO SUPERFICIAL

Y SUBTERRÁNEO

299

I4.IO PROYECTO DE T]N SISTEMA DE RIEGO SUPERFICIAL A la hora de proyectar un sistema de riego hay que tener presente, por

1o

menos, diez criterios principales, que están condicionados al resultado económico de la gestión de la empresa agraria. En estos términos, puede decirse que el proyectar un sistema de riego es un problema complejo y que todavía no entra den-

tro de los límites del análisis cuantitativo. 1. Alm:rcenar el agua necesaria en la zona rdicuíw del terreno.-El volumen de agua que es preciso almacenar depende del cultivo y del estadio de desarrollo. El proyectar un sistema de riego que tenga la flexibilidad suflciente para hacer frente a condiciones variables es muy importante, pero resulta difícil en muchos casos. En la práctica resulta muy importante realizar un proyecto que, dentro de una máxima economía, signifique un compromiso entre todas las con-

diciones presentes. 2. Conseguir una aplicación relativamente uniform.e del agua. Es casi imposible proyectar un sistema de riego superficial que permita un- control satisfactorio bajo las diferentes condiciones. El caudal puede variar y la velocidad de penetración difiere de acuerdo con los diferentes cultivos y asimismo con el período de riego y la hora de comenzar el mismo. Es lógico pensar que cuanto más caro y cuidadoso sea el control del sistema de riego, la uniformidad será a su vez mayor. Para que la distribución sea considerada como buena es preciso que el agua llegue al final de la parcela en un tiempo que equivale a la cuarta

parte de la duración total del riego. 3- Hqcer mínima la erosión. si bien la erosión no puede ser eliminada, bien es verdad que debe tenderse a -que sea lo más pequeña posible, y su medida, para los diferentes caudales, nos da casi la única medida del caudal permisible. La observación nos dirá qué caudal puede ser utilizado, sin que la erosión sea excesiva. Criddle ha sugerido que el caudal máximo que no produce erosión para riego por surcos puede ser estimado en galones por minuto (3,78 litros), divi diendo 10 por el tanto por ciento de pendiente. 4. Hacer míníma la escorrentía.-Por el extremo opuesto a la entrada del agua se pierden en las parcelas cantidades apreciables de líquido, durante el riego. Este agua desperdiciada se denomina escorrentía. uno de los medios más eficaces de reducir al mínimo las pérdidas por escorrentía consiste en reducir el caudpl del agua que penetra en la parcela, cuando la lámina'de agua está a punto de llegar al final de la misma. I a superficie humedecida se reduce en cierta medida, produciendo una disminución ligera de la penetración, mientras que 1a velocidad disminuye considerablenlente. Siempre que sea posible es conveniente reemplear

el agua de escorrentía

en

las tierras de menor cota. 5. Buscar una aplicación útil al agua de drenaie y de escc»rentía. No hay - y de lá que olvidar el problema del reempleo de agua que proceda del drenaje escorrentía, puesto que los volúmenes que movilizan estas perdidas de água de las parcelas son a veces considerables.

3OO

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

6. Hacer mínim:a la cantidad de mano de obra empleada durante el riego. Las necesidades de mano de obra deben ser reducidas al mínimo. En general hay que disponer de mano de obra cualificada y con sentido de la responsabilidad. La preparación adecuada del terreno, el control del agua y la bondad del sistema harán mínimas las necesidades de mano de obra. 7. Reducir al mínimo la superlicie de terreno ocupado por lcts acequias y otras partes del sistema de riego. Es normal que el 5 % d,el terreno esté ocu- de riego. En muchos pado por los elementos del sistema casos un cuidadoso planteo del sistema puede reducir al mínimo estas pérdidas, como sucede cuando se emplean parcelas largas que, amén de facilitar la distribución uniforme del agua, reducen la parte del terreno desperdiciado y facilitando el cultivo. 8. Adaptar el sistema de riego a la finca y a las parcelas. El proyecto de y forma un sistema de riego está determinado, generalmente, por las dimensiones de 1a finca. En la práctica es frecuente que las dimensiones de una parcela estén dadas por los límites legales y no por los que serían deseables desde el punto de vista del riego. 9. Adaptar el sistema a los cambios de suelo y de pendiente.- En el caso de que un surco atraviese suelos de texturas, estructuras y pendientes diversas, las dificultades que surjan se plasman en; a'¡ diferencias de velocidad de penetración para cada pna de las parcelas, haciendo imposible el que el caudal se ajuste a los diferentes tipos de suelo, y b) la capacidad de retención del agua, al variar de una parcela a otra, hace que las frecuencias del riego no sean las mismas a lo largo del recorrido. El proyecto del sistema de riego debe ser tal que prevea las mínimas variaciones de este tipo en una parcela regada. 10. Facilitar el empleo de maquinwia para la prepwación de la tierra, el que tener siempre precultivo, el asurcado y alomado, lq recolección, etc. - Hayel grado de maquinizasente la maquinaria, puesto que a medida que aumente ción es preciso que las parcelas sean más anchas y largas. BIBLIOGRAFÍA J. E.; A. A. Blsnop y Yu-Sr For: «The Intake Rate

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of

Sur-

RIEGO SUPERFICIAL

Y SUBTERRÁNEO

301

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CAPITULO

MAQUINARIA

E

15

INSTALACIONES PARA

EL RIEGO para

La difusión del empleo de rriaquinaria moderna especialmente adaptadaconstfucción y la nivelación de zonai de regadíó, construcción de caballones' de los- reprogreso ha contribuido al it-;i;¡; para ácequias i ti"^Aó de surcos, es funeconómicos resultados obtáner á"r;; ri-rdimiento y mejores gu;ior. para

preparado áámentat que el terreno'regable de cada--frnca esté perfectamente del agua y regulación óontrol el instaiáciones.que_faciliten de .f ¡.go yiotuOo importante muy también ¿ria.rie ál ti"*po de su aplicación al suelo. Resulta para controlar el caudal de que dispone y para qr" .i "upu.itudo "st¿ "g.iúiioi sobre la superficie. del terreno, con el urrifor-e modo un' de áirtriUuii uf agua pérdi't¿s exceñ; a; t um"¿"i"¡o hasta la profundidad deseada, sin incurrir en utilizados para modernos aparatos algunos ;i;. il;;-."pit"r" r"-áescriben control el que y facilitan iegadío, de Ñ¿aciínes f"t ., tncas'y

áf

¡.g"

del

de las

agua.

15.1 MAQUINARIA graLos elementos primordiales para el riego son: arados, gradas de púas, con' laboreo y buen el arados [uenos y Los ¿as ¿e discos, trahíllas arrobaáeras. riego' tribuyen ,ror*"rr.ot" fu logro á" ,t u distribución uniforrne del agua de necesitan inundación de métodos por Los terreno, qu" ,oi-u1*""rt" t" riegan no hay especialmente buenas lubo.", de aradolya qYe, por carecer de caballones, elevada más parte la estar en di .i u¿"*¿t * ug"u acumular medio de "Uo*, que han de ser están pobrem"nt" uruíoi. Por arai descuidadamente las parcelas los riegos condiciones, mahl en arados con G;á""-p;;lnun¿acion, o labrarlas terreno. el debidamente no humedecen

I5.2 MAQUINARIA DE NIVELACIÓN Lasarrobaderasylastrahíllas,comolaqueSgveenIafrgural5.l'.hancon. de realizarse

triUui¿o lrandementÉ u to, ptog.isos en hi nivelaciones. Después se nivelan e Ios grandes desmontes y teÉapl-enados. con las trahíllas, los suelos figura 15'2' la en oiuÉU¿oru* automáticas, como la que se ve

ñ"i;;;;;

lianaes

MAQUINARIA

E

INSTALACIONES

303

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Frc. 15.1. Tractor arrastrando una trahílla para nivelación. (Cortesía de la Eversntan Manufacturing Company.)

Los agricultor€s que dependen de métodos de riego como el de manta o el de surcos, cada día ulilizan más las máquinas niveladoras y los aperos de labranza para igualar los suelos en ios que exista alguna pequeña depresión o elevación.

15.3 MAQUINARIA PARA LA CONSTRUCCIÓN DE BANCALES Como cumplementario del trabajo de las trahíllas y demás maquinaria de

ni-

velación en las grandes fincas, ha resultado económico el empleo de aparatos

es-

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Fsrmhand Co.)

PRINCIPIOS

3c4

Y

APLICACIONES DI:1, RIEGO

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Frr;. 15.3. Pleparacron del te¡¡eno para el riego a manta, con el terreno en (Cortesía de la Union Pacific Railroad Company.)

eras.

pecialei para la construcción de eras, arrastrados por tractores. Para fincas más pequeñas, son muy prácticas las máquinas de hacer caballones de anchura regu' iabie, como la que aparece en la figura 15.3, ideada y perfeccionada por los agricultores del valle del río Salt, en Arizona. La armazón unida al extremo poste' rior de este implemento de Arizona, iguala y gradea la parte superior del lomo al mismo tiempo que acumula la tierra formando el caballón.

I5.4

APAR,A.TOS PARA

Los métodos primitivos

Y LIMPIEZA DE ZANJAS de excavación de las zanjas a pico y pala han pasado LA

CONSTRUCCIÓN

hace tiempo a la historia en muchos países. Las máquinas €xcavadoras de arrastfe mecánico, como la que ilustra la figura 15.4, han reducido grandemente los costos

v el tiemoo reouerido en la construcción de canales y acequias. En donde las ácequias óon taiudes pendientes son recomendables y factibles, resulta económico y de gran eticacia el émpleo de trahíilas transportadoras arrastradas por un lrac' ior- Én la construcción de nuevos cai.ales. así como en la preparación de los viejos. es muy ventajoso apisonar bien el terreno para reducir las pérdidas por

MAQUINARIA

E

INSTALACIONES

F¡o. 15.4. Máquina zanjador¿ que, operada hidráulicamente, sirve para excavar (Cortesía de

la

305

acequias.

Eversman Manulacturing Company.)

filtración y conferir mayor estabilidad al suelo, reduciendo con ello la erosión de la solera y taludes del canal. Los rodillos de pie de cabra, tantos años empleados en la construcción de diques de tierra, se utilizan hoy en dla también en la construcción de canales. La figura 1.5.5 muestra una nueva máquina de abrir zanjas, que es también de gran utilidad para la limpieza de los taludes.

15.5 APEROS PARA ASURCAR Para

la apertura de surcos poco

profundos se utilizan numerosos tipos de

asurcadores de fabricación casera; uno, un rodillo a cuyo alrededor van dispuestos unos collares de la anchura y profundidad deseadas; otro, un rastrillo con patines asurcadores. El de tipo de rodillo comprime el suelo moldeando los surcos; el de tipo de rastrillo amontona la tierra a ambos lados de cada patín. Estos asurcadores tienen un uso limitado a los tbrrenos recién arados. Para alfalfares

antiguos, cultivos de trébol o cualquier otro terreno de superficie compacta se precisan, para lograr un trabajo satisfactorio, vertederas de acero de sólida construcción.

15.6 APEROS PARA SURCOS

PROFT]NDOS

Algunos cultivos, como patatas, maiz, espárragos, apio y otras hortalizas. en aigunos suelos, especialmente en los fuertes, se riegan mejor utilizando surcos profundos. Muchos huertos de frutales como rnanzanos, melocotoneros, olivos y Isn¡nsrt

- 20

PRINCIPIOS

306

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

de los Frc. 15.5. La máquina zanjadora «Gregerson»,,con hoja de 5'5 m' para. la limpieza en-zanjarde 1,5 m de profundidad con taludes muv i"üái,-p.r.-¡¿ ti,rifá¿".'y

'--- j"naient"t. ¡rá, ".i,iu cofiesía de lá Robinson

Machinery Company')

profundos. Los almendros, también quedan mejor regados cuando los surcos son de huertos riego el Para vertedera. de árados simples sufcos se hacen a veces con ,¡ en laderas de colinas puede utilizarse un arado corriente de vertedera que vierta la-tierra hacia abajo dá la pendiente y evite eI rebosamiento de los surcos' En terrenos de ladera se ahorra tiempo háciendo los surcos profundos con un arado de asiento de doble reja.

I5.7 SISTEMAS DE RIEGO EN LAS FINCAS por €l nombre de «sistemas» el conjunto de embalses, compuertas' consrepresas, acueáuctos, sifones invertidos, rápidos y saltos $-e aeya que están fincas las hasta y llevarla naturales sus fuentes agua de el itii¿or bu.u támar puru .f iiego. Las instaiáciones y piezas _del equipo utilizado por cada regante para desviai el agua desde un caiai grande a sui ácequia.s particulares y llevarla a los diferentes puntos de su finca, s-e designan en esie libro bajo el nombre de ,irt.111u, rurales de riego. En algunas comárcas se han hecho instalaciones bastante imperfectas, lo qire les balta, aunque los costos del trabajo con tales instalaciones son, en o."^rion"r, muy elevaáos. Como regla general, es económico, sistemas de la capacidad V ,i"Áp.. más satisfactorio para el agricultor, construir i"..ruiiu y con la suficiente exactituá de control' Muchos canales de riego han sido construidos a lo largo de las márgenes de los valles, inmediatamente pof encima de 1os campos relados, de tal fórma que cada regante obtenga el agua Se conoce

MAQUINARIA

E INSTALACIONES

30"1

directamente del canal principal que lleva agua durante todo el período de riegos.

En tales canales son especialmente necesarios los dispositivos de toma. Los sistemas de riego en las fincas se pueden agrupar en dos clases generales, a saber: permanentes y temporales. Ninguna instalación es verdaderamente permanente en el sentido estricto de la palabra, pero se aplica esta denominación a aquellas que permanecen en su emplazamiento durante una o más temporadas de riego. Los sistemas temporales son aquellos que se cambian de un lugar a otro durante cada riego, o bien aquellos otros construidos para su utilización

solamente una temporada. Los sistemas de riego clasificados como .temporales son llamados a veces equipos de riego, Mejor clasificación de las instalaciones de riego es la que se basa en su forma de trabajar, agrupándolas en: instalaciones de toma, de transporte y de distribución.

15.8 INSTALACIONES PERMANENTES ON ibNAI Una compuerta de represa es una compuerta colocada transversalmente a la corriente de la cual quie;e tomarse una parte del agua. La función de esta compuerta es análoga a la de los azudes o a la de los vertederos de desviación de los rÍos en las cabeceras de los canales. se construyen compuertas de represa, transversalmente a los canales laterales y acequias, para desviar una parte o la totalidad del caudal. Las compuertas de toma son una parte de los elementos de desviación del agricultor y son análogas a las compuertas de cabecera de la mayorÍa de los desviaderos de los sistemas fluviales. Su función consiste en regular

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Flc. 15.6. Compuerta de represa de madera, tipo standard, de una sola (U.S.D.A. Fanners' Bul. 1243.)

ala.

PRINCIPrcS

308

roro coudoles ),08 0 lTmslse! r

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APLICACIONES

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0.7 5m

Frc. 15.7, Compuerta de represa standa¡d, de madera con doble ala.

(U.S.D.A. Farmer§ Bul.

1243.)

el agua que fluye al interior de las acequias laterales de pequeña sección, a los regueros del campo o a los surcos. En las figuras L5.6 y 15.7 se presentan dos modelos típicos de compuertas de represa de madera que pueden ser también utilizados como compu€rtas de toma, aunque más corrientemente se emplean tomas tubulares o atarjeas, para sacar pequeños caudales de los canales de gran volumen. Para las compuertas de represa en los grandes canales, cuyo caudal varía apreciablemente, es práctico colocar pantallas en el fondo del canal de forma que el agua que pase la compuerta aguas abajo del canal venga obligada a r€bosar por encima de ella y no por debajo. En el artículo siguiente se realiza un estudio "hidráulico de los principios por los que se rigen las instalaciones de compuertas y tomas, que aclarará las razones anteriormente establecidas. En la figura 15.8 se muestra una compuerta de represa bien construida, de hormigón, con guardaaguas de madera, utilizada en la zona de regadío de Turlock, California. En la figura 15.9 está fotografiado un cauce de distribución de hormigón, de tres salidas, a partir de una acequia de entrada. Las estructuras de distribución pueden ser fabricadas con madera, como puede verse en la figura 15.6 y 15.7, o con hormigón, como las representadas en las

MAQUINARIA

E INSTALACIONES

309

figuras- 15.8 y 15.9. Sin embargo, se utilizan cad,a vez más los ladrillos o los bloques de rormigón para 7a construcción de estructuras de rielo. Los costes de acarreo del material son por Io general menores cuando se ut]Hza er hormigón. Las estructuras prefabiicadas -han comenzado , ,;; áprá;. La producción en masa de formas simpres que puedan ser combinaous rormar estructuras faiu complejas reducen el costo del material -y el de instalación. rl ta figura t5.10 puede verse una estructura de acero prefábricada_ ¡. ü;i"-;;rt", proyectada por la Engineering Experiment station de ra universidaá ¿.i'rrtáá.le

utah.

15.9 PRINCIPIOS HIDRÁULICOS DE LAS ESTRUCTUiIS

DE DISTRIBUCIóN

norma general, es.de desear que ar tomar agua de un canal el agricur. como tor reciba un cauda,l Io más uniforme posible. ras iieci¿as iepentinas de ros canales, como consecuencia de los aguucé.os y tormentas, o de haber sido cerradas las compuertas de toma, deben -iermitir [ue el agua .oriu po, ellos con las

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5cm 2,5c

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Delolle de los guios del verledero

Fro. 15.8. Compuerta de hormigón y guardaaguas de madera ernpleada en la zona de regaáÍo a" iu.fo.ilbalifornia.

El agua^Puede.distlibuirse _el ..rie-go. (cortesta det soil conservation service.)

Flc. 15.9. Caja de distribución de tres salidas para por una

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Iiiffi iiil'a:

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F¡a.15.10.Estructu¡adecont¿olprefabricadadebajocosto,construida-deacero r'i""-fru ri¿o realizada-por 1á--Eip"rim"nt Station de la Utah State University' (Cortesía de

la United

Stat€s Steel Company')

MAQUINARIA

E INSTALACIONES

311

mínimas obstrucciones posibles. Estas dos condiciones, es decir, caudal aproximadamente uniforme para el agricultor y mínimo de obstrucciones en el canal principal, pueden lograrse, en general, mediante el empleo de tomas tubulares o atarjeas sumergidas y guardaaguas de rebosamiento como compuertas en los canales principales. que produzcan una elevación suficiente del agua para sumergir la compuerta de toma y apartar la cantidad de agua que desee el agricultor. para comprender estos principios, ¡emitimos al lector al capítulo 6, sobre medida del agua. y en particular a las ecuaciones (6.a) y (6.8). De la ecuación (6.4) se deduce que la altura h varía con el cuadrado del caudal q. Por lo tanto, para que el volumen de agua que fluye a través de una atarjea sumergida sea doble, la altura efectiva, h, debe aumentar cuatro veces. La ecuación (6.8) muestra que para un vertedero la altura H yaría con la potencia dos tercios del caudal q, de manera que para que el volumen de agua que fluye por encima de las guardaaguas, cuando éstas funcionan como compuertas, sea doble, deberá multiplicarse la profundidad por 1,59. Por lo tanto, los caudales que pasan por orificios sumergidos están sujetos a variaciones mucho menores qUs los que atraviesan salidas descubiertas.

15.10 INSTALACIONES DE DISTRIBUCIÓN TEMPORALES Para desviar el agua desde acequias de pequeña sección hasta sus flncas, nu-

merosos agricultores utilizan temporalmente azudes de tierra. Construyen su azud

Ftc. 15.1I. Compuertas para el control del riego, tipo Era-Gator. (Cortesía de la Page Metal Products C orporati on.)

312

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

en el momento y lugar que desean con una simple pala. En algunos suelos de fácil erosién es práctico colocar durante un cierto tiempo una cantidad de paja semidescompuesta o de hierbas mantenidas en el lugar adecuado por medio de estacas de madera clavadas en el suelo de la acequia. Los azudes de la tierra no son apropiados para cauces de más de 56 metros por segundo, e incluso en al-

Fto. 15.12. Vertedero transportable, de fo¡ma rectangular y hecho de lona o plástico, que utiliza una hoja de metal en la escotadura. (Fotografía de lames R. Barker.) gunos tipos de suelos son difíciles de mantener con caudales mayores de 28 litros

por segundo. La mano de obra necesaria para la construcción de azudes de tierra se reduce notablemente utilizando compuertas portátiles de hierro, lona o plástico. Las f,guras 15.11 y 15.12 nos muestran unas compuertas transportables que pueden ser utilizadas para aforar, puesto que la abertura a través de la que pasa el agua tiene dimensiones fijas. Las fabricadas con metal son más apropiadas para caudales más pequeños que los de lona. Para caudales mayores de 140 litros por se-

MAQUINARIA

E INSTALACIONES

313

gundo, las compuertas de hierro son tan grandes que resulta molesto su traslado por el camrro. Para distribuir caudales dé 2zo o más litros por segundo s€ emplean compuertas de lona de buena calidad, aunque para dewiar cursos de 50 a 85 litros por segundo bastan compuertas de este iipo o" 1,5 x l,g m de dimeny. q,4 kg de peso,- que reiultan fáciles de iranspofur. iuru soportar la -:ion:.t del evitar lai pérdidas excesivas es preciso utilizar lonas^pesadas. f":r,ó,, 3sua.y_ durables y de.tejido tupido.

Fro. 15.13. Empleo de

ur,r3 compuerta ajustable

para controlar el caudal de agua.

(Fotografía de lantes R. Barker.)

!n la flgura 15.13 se muestra uxa compuerta ajustable de lona o de plástico. Los brazos de la compuerta se deslizan sobre un ejé acanalado .o, ,ou pálometa, con la que se regula el volumen del agua15.11 INSTALACIONES PARA LA CONDUCCIóN DEL AGUA El término instalación, tal como aquí se aplica, afecta no sólo a las acequias, caballones, etc., de tierra, sino también a los instrumentos y dispositivos de ma_ dera, hormigón y metal.^La mayoría de los sistemas ¿e cono,rcfion a" ulru ,n el oeste son de tierra. cada día se va haciendo más corriente trarspo-rte áe agrua a presión a través de tuberías de hormigó_n subterráneas, "t especialmáte p; el riego de huertos. Para carcular el volumen de agua que puedón [evar las acequias de tierra, los pequeños acueduetos y las tubeñas pireaen emplearse las ecua_ ciones y tables del capítulo 5. cuando ie trata de peidientes eicesivas debe

vi-

314

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

gilarse con gran cuidado la erosión de las acequias, y en las de poca pendiente impedir, en lo posible, el crecimiento de hierbás y céspedes para man[ener elevada la capacidad de descarga.

15.12 ESTRUCTURAS TRANSPORTABLES DE HORMIGÓN En las extensas plantaciones de caña de azucar de las islas Hawai se han puesto en práctica varios métodos, de carácter particular, para el control del agua. En la flgura 15.14 pueden verse secciones de pared djlgada de horñrigón.

Fto. 15.14. Canales descubiertos, de hormigón al fondo y de aluminio a 1a izquierda, que deben ser retirados para la recolección de la cala de azítcar, en Hawai. (Cortesía de la Hawaiían Commercíal and Sugar Company.)

con compuertas corredizas de metal en el primer plano, y a 7a izquierda un canal

abierto de hormigón. Tanto los canales de hormigón como 1os de aluminio

son

retirados del terreno durante la reco ección y vueltos a colocar después. La flgur¿ 15.15 representa un canal abierto de aluminio que transporta el agua a través de una pendiente acusada sin que se produzcan perdidas de agua ni eiosión. para la aplicación del agua en los surcos se emplean tubos de plástico. También en Hawai se han llevado a cabo compuertas adaptables a las pendientes acentuadas de las plantaciones. En la figura 15.16 puede verse una lubería experimental. hecha de goma.

Ftc. 15.15. Canales abicrtos de aluminio que se transportan y slrven para regar la caña de azúcar cultivada en tierras de mucha pendiente. (Cortesia de la Hawaiion Commercial and Sugar Company")

Frc. 15.16. Tubería flexible de goma, con un canal de hormigón de par:ed delgada v transportable situado inmediatamente detr.ás (Cortesía de la Hawaiian Connrcrcial and Sugar Co.)

316

PRINCIPIOS

15.13 TUBERÍAS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

I}E IIORMIGóN

SUBTERRÁNEAS

Cada día tienen más aceptación entre los agricultores los tubos de hormigón para la distribución del agua de,riego. En el oeste de los Estados Unidos se utilizan miles de kilómetros de canalizaciones subterráneas de tubos de hormigón. Desde las cañerías subterráneas de hormigón, el agua sale a través de tubos ascendentes y válvulas de bajo costo para riego, hasta las acequias de riego" las eras o los bancales. Para evitar la erosión en los alrededores de los hidrantes se disponen cajas de madera u hormigén. El agua mana desde el hidrante hasta el reguero de distribución de tierra. Para llevar el agua desde la acequia al surco se ponen tübos de celulosa ligera o metal de tramos de 0,9 m de longitud y diámetros variables de 2 a 5 cm. Algunos agricultores pr€fieren tubos de hojalata. Se va extendiendo cada yez más el empleo de tubos de aluminio con perforaciones y trampillas de cierre para riegos superficial€s. Los tubos superficiales perforados y ligeros a que se hace referencia en el capítulo 14, se utilizan a veces €n combinación con las instalaciones subterráneas y van conectados a los hidrantes, con lo que queda resuelto el problema de erosión alrededor de las salidas ascendentes y proporciona un control absoluto sobre la cantidad de agua aportada a cada surco. La figura 15.17 mu€stra el empleo de estos tubos a pafik de fuentes superficiales de abastecimiento. La conveniencia del control del agua y la facilidad de regulación de la cantidad suministrada a

F¡4. 15.17. Riego de catorce surcos, mediante caudales controlados por un tubo perforado, con compuertas. (Cortesía del New Mexico State College.)

MAQUINARIA

E

INSTALACTONES

311

.;..*p¡qat*Eii:,{*=

ffi li;r:

F¡o' 15'18' un propieta¡to agrÍcola de washington accionando una válvula para soltar el agua de una tubería sub1:11añe1^a; ñ;r;iñ;-"con Ia_qr:e se riega su de surcos. (Cortesía dél Bureau .¡ nrrü^i1¡Zi.i' huerto, por medio cada surco, desde ras conducciones subterráneas, se ilustra también en ra figu_ ra.15.18' en la que se muestr-a un propierari" á".i..t"ffi;;;;actúa sobre una válvula para asegurarse que Uegue trasta ,ur.o el caudal Jiii_o.

"i

15.14 TUBOS DE SIFÓN Los sifones tubulares que sueren estar _hechos de prástico, aruminio, hierro galvanizado y goma, rlevan er agua desde ru u.rquiu ír;;ñ;i -s'on hasta los surcos y se emplean principarmente cuando las acequias^lateáles nu.rur. La figu_ ra 15.19 muestra cómo.el es transpoftaáa u t.ur¿, á. u?'u."qur, de horlgu¿ migón y conducida a travéJ de unos siiones en ros surcos. Corri"ne notar que no se necesitan compuertas que las filtraciones ¿"1 cánaisoi'casi nulas. -y El caudal del sifón .es directamente proporcionar a ,, ái¿r*tr" y a ra raíz cuadrada de la diferencia de elevación agua del la salida, o de "nt.á la. elevación de "l superficie del agua, aguas uuu"¡o, ,i "u;;ll siiáo'ert¿ .ra El caudal suministrado a los surcoilateriles o transversates "i pr"á" ser sumergido. controlado

PRINCIPrcS

318

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

por una acequla F-rc. 15.19. Sifones que sirven para derivar parte del caudal que fluye revestida de cemento. (cortesía de la Portland cement Association.) variando o bien el número de sifones, o la elevación del extremo por el que produce la descarga de los mismos.

se

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CAPÍTULO

16

RIEGO POR ASPERSIÓN Se denomina riego por aspersión al método que consiste en aplicar. agua a la superflcie del terreno, rociándola a la manera de una lluvia ordinaria. La aspersión, como procedimiento de riego, .se inició en 1900. Los primeros sistemas de aspersores empleados en agricultura fueron solamente una primera evolución de los utilizados para regar el césped de ciudad. con anterioridad a t920, la aspersión estaba limitada a las hortalizas, los viveros y los huertos de frutales. En las regiones húmedas se utilizaba la aspersión como método de riego suplementario. La mayoría de los sistemas de riego por aspersión consistían en instalaciones de tuberías perforadas, colocadas sobre las plantas fijas, o bien eleva. das sobre los árboles, con aspersores giratorios. Estos sistemas, aunque eran caros de fnstalar, arrojaban un saldo de costos variables extraordinariamente económicos. Con la introducción de las tuberías hechas de aleaciones y los acoplamientos rápidos, a los comienzos de los años treinta, se desarrollaron los equipos de aspersión portátiles, lo que aumentó el número de instalaciones de este tipo al reducirse el precio de las mismas. Este método se desarrolló primeramenté en el Sacramento Valley, California. Debido al perfeccionamiento de los aspersores, al poco peso de los tubos de aleación de aluminio y a los equipos de bombeo de mayor rendimiento, así como a la difusión de la electricidad a tarifas reducidas y de aceites para los motores de combustión interna, el número de instalaciones de riego por aspersión ha aümentado considerablemente desde el final de la segunda Guerra Mundial, habiéndose utilizado para cultivos muy variados, sobre suelos de tipos diversos y terrenos de topografía y pendientes diferentes.

l6.t

coNDrcroNEs EN LAS QUE ESTA TNDTCADO EL EMPLEO DE LA ASPER§IÓN

A la hora de determinar cuándo se debe emplear el riego por aspersión, el criterio de la distribución uniforme del agua reviste la mayor importancia, puesto que el método de riego que distribuye más uniformemente el volumen de agua necesario es, hablando en términos general, el mejor. Entre las condiciones en las que es indicado el empleo de la aspersión se encuentran : 1. suelos que son demasiado porosos para que la distribución del agua sea aceptable cuando se emplean métodos de riego superficiales de tipo tradicional.

320 PRTNCIPrcS Y APLICACIONES DEL RIEGO 2. Suelos superficiales cuya topografía impide la nivelación requerida por los métodos de riego de superficie. 3, Terrenos con mucha pendiente y muy erosionables. 4. Caudal demasiado pequeño para distribuir con eficacia el agua, por medio de riegos de superficie tradicionales. 5. Terreno demasiado ondulado, cuyo coste de nivelación para el riego de superficie es demasiado alto. 6. Mano de obra disponible para el riego que no tiene ni experiencia en el riego de superficie ni es digna de confianza; dos condiciones básicas para regar por los métodos tradicionales. 7. Necesidad de que la tierra alcance su máxima producción lo antes posible. En este caso los sistemas de aspersores pueden ser proyectados e instalaáos con toda rapidez.

También hay que tener en consideración los factores que a continuación se la hora de comparar el riego por aspersión con los sistemas de riego

reseñan, a superficial.

1. El aforo del agua es más fácil con el método de aspersión. 2. Los sistemas de aspersores pueden ser proyectados de forma que la interferencia con las restantes operaciones de cultivo

y la

pérdida de superflcie útil

sean menores.

3. Con el empleo de la aspersión el rendimiento de aplicación es mayor. 4. Cuando el agua ha sido bombeada hasta el punto de utilización, la presión necesaria para el rociado se obtiene con una inversión adicional mínima. 5. Cuando el agua para el consumo doméstico y la de riego tienen la misma procedencia se suele emplear una tubería de distribución común. 6, En las zonas en que el riego se da de tarde en tarde, el procedimiento de Ia aspersión necesita de una inversión menor por hectárea. 7. Siempre que el agua pueda ser llevada a la parcela por gravedad, la as. persión resulta particularrrente indicada. 8. Mediante la aspersión es posible fealizar aplicaciones frecuentes y de pequeños volúmenes, cuando sean precisas.

16.2 OTROS EMPLEOS DEL SISTEMA DE RIEGO POR

ASPERSIÓN

Aparte de su objetivo primordial que es la distribución del agua de riego para su ulterior almacenamiento en el terreno, el riego por aspersión tiene otras aplicaciones secundarias que revisten también su importancia. En muchas situaciones los riegos ligeros y frecuentes, dados fácilmente por medio de aspersores, ayudan: al enraizamiento de las plantas de sistemas radiculares superficiales, a la germinación de las semillas, al cóntrol de la temperatufa del terreno, sobre todo para ciertas plantas como la lechuga, y al control de la humedad, como en el caso del tabaco. Es igualmente posible que los riegos frecuentes produzcan resultados más favorables, cuando se cultiva café, que em-

RIEGO POR

ASPERSIÓN

321

pleando árboles de sombra para el control de la temperatura y la humedad, como se viene haciendo en algunas partes del mundo. Protección contra las heladas

,helada-y . Mediante la aspersión. se pueden proteger los vegetales de los efectos de la para este propósito sé-ha empte"ó en cultiios de aránáanos, de fresas, flores. óon temperaturas de 6' bajo cero se han paia estos usos, las pulverizaciones cosechas .empleando_la aspersión. :l:19" nna§ son las más indicadas.- H-ay precaución de no romper las ramas, tener la -que sobre las qle h,a{ acumulado hieló, por el .jego-por urpri*i.r ,i."*0"r.-ei-ffi por aspersión debe bastar para mantener el ñieló qu. s. forma sobre los miem_ bros del árbol, a la vez húmedo y parcialmente der¡etido, y rruy qu, seguir aplicand.o agua hasta que se derrita-dil todo. para que r" pioteüion sea eficaz es preciso empezar la aspersión cuando la temperatura sea de 0" o algo ,rp.iloi. almendros, agrios, verduras

y

Aplicación de fertilizantes la.aspersión se puede abonar o aplicar enmiendas con rapidez, efi_ El equipo necesario es simple y la mano de obra reducida. I_as ventajas radican en ros siguientes hechos, oi .oriÁl del tiempo -de

^^^Y:di1i," cacra y economía.

-Éoiurt. "t aplicación la mavoría de los productos percolan hasta ü pir]"rai¿r¿ á) si están disueitos lcs prodübtos se ¿isliiuuyen con g.-'u*iior*idaddeseada; sobre 1a superficie del terreno, y cJ los elementos fertilizantes ¿ir"fu"ián se encuentran a disposición de las raíces de las plantas mucho unt", "ñ qr" .i-iu".u, incorpora_ dos a un terreno seco. Tanto los fertilizantes como las enmiendas pueden ser inyectados en el zrgua de diversas maneras. u.1a d.e las más simpres cánsiste ;-.;;'.-J;, un bidón. que cont€nga el producto dis.uelto, la partJ de la succión ¿e la- úomba. El bidón -a puede igualmente ser unido Ia garganta ¿e un tuuo iipo üriuri. También se _a emplean pequeñas bombas de altá piesión para inyectar'ru ,oru.io, ;; i; ;;r;; de presiones altas de la tubería. se recomienda que, antes d_e apricar fertilizantes con la sorusión a las hojas y al suelo...se tenga en opgració-nil de aspersores *-ti.rpo suficiente. para inmediatamente después aplicar -equipo roi a'bonos durante un p"ri;Jo'ár;-ññ;; su distribución uniforme sobre- la_ superficie que se está regando. Los períodos de aplicación oscilan entre hori y una áproximu¿ur.ñ1", v es conveniente -media seg.uir regando Ia parcera durante 30 ó 90 m.inutos ¡.;ñ;,-;;; ro que er mare_ rral corrosivo queda eriminado de ra bomba-iryr"to* f ,"-i";;; us'to5as á;-ü, plantas de Ios productos tóxicos, además de permitir'.i .roriÁi*nto o enmiendas dentro del terreno. El nitrato amónico..r a.ioolotiárico de abonos y el sulfato amónico son muy corro.sivos. I. os impulsores de f"tá, ¿" lu, V-ú.}r.. bombas son atacados intensamenle por las soluciones de fósforo."en especiar ; p;;;;;; de sales amónicas, por que _hay que asegurarse de que la!-disorr.iár.i'qr" entren en el sistema, del.lo.lado de Ia ioluci¿ñ ¿e ta uo,,fu. ,uá" *uy diluidas y que sea baja la velocidad de aplicación del producto. Isn¡ersrx - 21

PRINCIPrcS

322

Y

APLICACTONES

DEL

RIEGO

16.3 TIPOS DE ASPERSORES Los aspersores utilizados en la actualidad son de tres tipos: con boquillas fijas a los 1ubos, de tubos perforados y de cabeza rotativa. Los sistemas más antiguos fueron los de boquillas fijas a los tubos, como intervalos de 15 me' ilustra la flgura 16.1. Los iubos, paralelamente -horquillas. dispuestos, a

El agua afluye a estos tubos desde tros, descañsan sobre hileras de una conducción principal perpendicular a ellos. La zona de unos 15 metros que se encuentra

entri dos-tubós horizontales puede quedar totalmente regada girando

Ios tubos unos 135". En la flgura 16.2 puede contemplarse una tubería perforada, tipo de riego uti lizado en especial en los huertos y viveros. Las dotaciones horarias suelen set superiores a un espesor de agua de 1,9 cm por hola y las. presiones inferiores u 2,5 ut*órferas, y en algunos casos no llegan a 0,75 atmósferas. Ni que decir tiene que la franjá de teireno que cubren es muy estrecha. Los aspersores de cabeza giratoria (ng. tO.:) son los que en la actualidad tienen un empleo más
Frc. 16.1. Riego por

aspe.rsores mediante tubos perforados elevados. (Cortesía de la Skinner Inigation Company.)

RIEGO POR ASPERSIÓN

5¿5

Frc. 16.2. Tuberia perforada en la huerta de agrios. (cortesía de w. R. Ames co.)

de calibre relativamente grande, factor éste particularmente favorable en aguas que contienen lodos e impurezas, puesto que se acusan menos obstruccionel de Ios aspersores. La lluvia_mínima que puéden aplicar los aspersores giratorios es de 0,25 cm a la hora. Esta lentitud de distribuiión de uguu es muy ádecuada para los terrenos que tienen una baja velocidad de infiltracién y pr"r"ntu grandes

Ftc. 16.3. Equipo de aspersión regando un campo de 160 hectáreas de tomates cerca de sacramento, california. (cortesía de la shur-Rane lrrigation co. y de la E. c. olsen ci.)

324

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

v€ntajas para los pequeños agricultores que, de esta forma, pueden simultanear eI riego, con otros trabajos del campo, porque no es necesario cambiar de sitio los aspersores más de dos veces al día tratándose de terrenos de baja capacidad de retención. Las presiones de los aspersores rotatorios oscilan entre 2 atmósferas para los p,equeños y más de 7 paru los más grandes.

16.4 PRESIÓN EN LAS TUBERIAS Los equipos de aspersión trabajan a muy diversas presiones, desde 0,35 hasta 7 kglcm2. La presión depende de la potencia consumida, de la superflcie a cubrir, del tipo de aspersor empleado y del cultivo que se quiere regar. Las presior,es bajas oscilan entre 0,35 y 1,4 kg/cm,; las medias oscilan entre 1,5 y 3,5. y Ias altas presiones van de 3,6 a 7 kg/cm'9. Los aspersores gigantes op€ran a presiones que exceden de las 57 atmósferas. Los aspersores de baja presión tienen un radio de acción pequeño y lanzan cantidades relativamente grandes para los espacios que existen entre aspersores. Su empleo se limita a suelos que tiénen durante el riego una velocidad de infiltración superior a !,2 cm a la hora. Los aspersores de presión media cubren mayores extensiones y tienen gran amplitud de caudales de lanzamiento y las gotas de agua salen divididas adecuadamente. Los aspersores de altas presiones abarcan amplias zonas y el caudal precipitado sobre el espacio recomendado entre aspersores es mayor que e,l de las de presión media. En general, la distribución es buena, pero puede ser trastornada

con facilidad por el viento, debido a que las trayectorias del agua son más ele-

vadas. Suelen proporcionar aplicaciones copiosas, de más de 2 cm a la hora,

y

el

círculo mojado- alcanza diámetros de 60 a l2a m. El humedecimiento es muy completo cuando el tiémpo está en calma, pero los vientos le afectan con facilidad. Puede decirse que en general los aspersores que se encuentran en el mercado llenan todas las condiciones de trabajo en el campo.

16.5 TIPOS DE SISTEMAS DE ASPERSIóN Un equipo de aspersión comprende el aspersor, el tubo ascendente, el tubo de distribución lateral, la tubería principal y frecuentemente el grupo motobomba. Los sistemas de aspersión se clasifican en semimóviles y móviles, de acuerdo con \a natuaTeza de las partes que los componen. Instalaciones semifijas (también llamadas sistema sólido) Se denominan así aquellas instalaciones en las que las tuberías principales están enterradas y las laterales y los aspersores permanecen f,jos durante toáa la estación de riego. La mano de obra se reduce al mínimo y cuando se utiliza adecuadamente los rendimientos son máximos. Un solo hombre puede regar de 30 a

RIEGO POR ,4SPERSIÓN

325

60 hectáreas al día, mientras que empleando una instalación móvil el máximo es de unas 15 hectáreas. Las instalaciones de tubería enterrada y grupo fljo son las que se utilizan

cada dia más cuando se necesitan riegos frecuentes y d,e poca intensidad y en el caso de que los agricultores dependanlxclusivamenté o"l iilgá fu.u proporcionar a los cultivos la humedad durante período er ¿e á?saiiorro. En el caso -requerida de las patatas, los resurtados

en cuanto a rendimiento, y ;liá; han sido alta_ mente satisfactorios con esúe procedimiento de riego. ru-uiJ" ros curtivos de sistema radicular relativamente superficiar, como los rábanos, responden muy bien al riego de las instalaciones remifi¡ur. En los viveros este sistema ha sido em_ pleado con éxito desde hace años mantener las plantas en condiciones ade_ iara cuadas de humedad. El viento constituye un serio problema para estos sistemas, puesto que los volúmenes de agua- qL. ." aprican suelen ser pequeños. períodos cortos de Los aplicación no admiten los cambios de dirección de.l viento ni tas variaciones de velocidad del mismo, que son cauv¿ de una mejor distribución ¿á r" rr¡^"á"á. Una variante de este iistema consiste en aspersores montados sobre tuberías que se a.coplal rápidamente, de manera que pueden ser adaptados a l:Ii.r].t. dlversas tomas de las tuberías enterradas raterales. si uión se ieduce con elro el --número de aspersoras, Ia mano de obra necesaria ,,uyor.--

",

Ftc. 16.4. Aspersores d"^^i:.qi1g pequeño. en huertos' en ros que

de proyección, especialmente empleados * "ir"::#.;i,rj,¡:,;*;;i,::;{li,""d.l;;;;';;iu rui i'o¡us.

PRINCIPIOS

326

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

Frc. 16.5. Aspersor de brazos. en rotación. (Cortesía de Ia Il . R. Ames Co.) Sistemas móviles

Los sistemas móviles se componen de tuberías principales enterradas, las latey los aspersores móviles y la estación de bombeo fija. El sistema de aspersores representado en la figura 16.4 está compuesto de una tubería principal y - dos lateiales con aspersores portátiles y un grupo de bombeo f,jo. Cuando e1 sistema es absolutamente portátil, las tuberías laterales, con los aspersores y el grupo motobomba, son móviles, con 1o que su traslado de un punto a otro del terreno es muy fácil, y su utilidad se extiende a una mayor superficie del mismo. En la flgura 16.5 puede verse un conjunto de brazos giratorios que llevan combinaciones de aspersores fijos y rotatorios. Las dimensiones de la tubería, la Iongitud de los brazos, el tamaño de las boquillas y las presiones, pueden ser modificadas adaptándolos a la superficie que se quiere regar. rales

16.6 DESPLAZAMIENTO DE LAS CONDUCCIONES LATERALES Las conducciones laterales pueden ser trasladadas por varios medios. Desde el punto de vista del costo de la maquinaria, el procedimiento más barato es el manual, cuando [a tubería no está acoplada, con lo cual se puede mover cada unidad hasta el nuevo sitio de trabajo y volverlo a acoplar. Se utilizan conduc. ciones laterales de arrastre o remolcables en las que toda la conducción es arrastrada por un tractor u otro vehículo a su nuevo emplazamiento sobre patines

A veces se emplean ruedas en lugar de patines para facilitar el transporte. Tanto las ruedas como los patines permiten el desplazamiento paralelo de la tubería con una ligera curvatura, siendo posible moverla adosados a cada acoplamiento.

lateralmente. El sistema de movimiento por medio de ruedas utiliza la tubería como un eje y mediante el montaje de ruedas de gran diámetro se puede mover la tubería en sentido perpendicular a las conducciones laterales. Las unidades transportadas

RIEGO POR

ASPERSIÓN

327

por ruedas pueden ser movidas o a mano o mediante un pequeño motor auxiliar de combustión. El sistema lateral puede ser movido también haciéndolo girar alrededor de un extremo_que actúa como pivote. Las ruedas están movidas polr cilindros hidráulicos, calculados para producir un camino proporcional a la distancia al pivote.

16.7 SISTEMA§ DE ASPERSIÓN POR GRAVEDAD uno de los

sistemas de aspersión más económicos es aquel que

utiliza una próxima y a cierta atturá'áe lá zona qu, t" -encuentre de regarse. cuando la fuent,e de água está sobre una colina colindante. L una altura su-fici€nte_para producir una presión en las boquillas del aspersor, sin necesidad de una bomba, el sistema sé denomina de asiersión gravedad. fár No se realizan gastos en .bombas, motores, carburantes o eiectriiidad. No obs.r, preciso adquirir longitud de tubería principal para transportar l?n]!: el agua desde Ia fuente a .mayor la parcela, que la que sería necesaria ón el caso de un sistema de aspersión normal. cuanto mayor sea la tuberla frincipal, el agua tiegará con más presión a.los aspers-ores, pero la tubería cosárá m¿s. Bt pioy..to más económico es aquel que resulta cuándo se toman en consideración no sólo las necesidades hidráulicas, sino también tos costos ¿" p.riooo ¿e rieeó y la producción estimada. "uáufuente de agua que se

16.8 FUENTES DE AGUA Y MÉTODOS PARA AUMENTAR LA PRESIóN Los sistemas de riego por aspersión necesitan de fuentes de agua limpias y sin impurezas-que obstruyan las boquillas de los aspersores, tales cjmo los'pozoi y lagos' En e'l caso de .que el aguá proceda de cánares de riego o de ríós, se emplean rejillas que actúán a moáo de filtro para las impurezas'. presión precisa para los aspersores se óbtiene o bien La .bombas en el caso de que foi graredad o por la fuente del agua se encuentre situáda a un nivel tal que la fuerza de la gravedad no sea sufióiente para mover los aspersores. En algunos sistemas se emplean combinaciones de ambos para obtenei la presión

deseada.

Cuando se bombea desde lagos, arroyos y canales de riego, se utilizan bombas centrífugas para dar pr-esión al agua, y-cuando ia toma se-hace o"sae poáis" emplean bombas centrífugas sumergibles o de turbina. Las bombas de turbina o sumergibles se adaptan mejor a lol pozos.e,n aquellas zonas en las que ta capá

fueáticasufregrandesvariacionesdeniveldurante1aépocaoeriegoi.

16.9 ELIMINACIÓN DE LOI'OS Y CUERPOS EXTRAÑOS Tanto los lodos como los cuerpos extraños causan deterioros de importancia sistema de aspersión. Así, la aición abrasiva d"l lirn;-p;;;ce un desgaste excesivo de los impulsores de la bomba, de las boquillas y d; los engranajesllas

al

328

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES

DEL

RTEGO

impurezas y cuerpos extraño_s ob.struyen parcial o totalmente las boquillas dificultando de esta forma la aplicación uniforme del agua. No se puede iolerar que las boquillas estén atascadas. Si bien la forma de eliminar los lódos y los objeios extraños dependerá de las condiciones de cada caso, se pueden dar unas ciertas nonnas de general aplicación, que se deben seguir.o, todo cuidado. El lodo es más denso que e1 agua y se sedi-menta cuando las condiciones son adecuadas para ello. Por tanto, só elimina el lodo creando unas condiciones de reposo en las cuales el limo se precipita, para proceder inmediatamente al limpia{o {91 recipiente, que puede ser una baisa dé diversas dimensiones y formas. . Debido a la mayor densidad del lodo, tiende éste al fondo de la corriente, s_lempre que no sea demasiado turbulenta. En consecuencia, la toma de la bomba debe estar situada a una profundidad a la que el contenido de lodo sea mínimo. -un Hay que evitar Ia colocación de la toma en punto en el que el lodo sea transportado directamente hasta la toma. En muchos casos se puede hacer que la parte de Ia corriente con mayor contenido de lodo se desvíe a ia altura de laioma. También es posible emplear pantallas para evitar que el limo penetre en la toma

de la bomba.

En algunos casos los cuerpos extraños. tales como desperdicios. €tc.. presentan

un problema aún mayor si cabe que el de los lodos. Los extraños pueden "uerpos e-star empapados de agua y flotar entre aguas o ser transportados en el fondo de la corriente, mientras que los materialei más ligeros son transportados en la superficie. Las pantallas rejillas se obstruyen óon facilidad y de la misma -de torm¿ los aspersores que funcionan cuando sucéde esto. con dificuliad. De acuerdo conlos.cuerpos que contienen los diferentes cursos de agua, así hay que proyectar su eliminación. Lo-s cuerpos flotantes pueden ser retirados de

la superflcie por medio de una

pantalla ñja o giratoria, permitiendo de esta forma qul las aguar -enos superf,ciales penetren en la toma. No obstante, la limpieza de las pántallas ,.pr"rániu un serio, próblema. si hay agua suficiente para afmentar la tubería, el resá p,reáe ser empleado en limpiar la pantalla para ritirar los objetos extraños. En esté caso se consigue una_ limpieza bastante completa situando una pantalla horizontal justamente debajo de la superficie o con una ligera inclinu"ión ur..ndente, de que esté sumergida aguas arriba, mientras que emerge en las proximidades lolma de Ia toma. También se emplean con cierto resultádo las pántallas giratorias. Presentan también problemas relativamente comptcádos la eliminación de musgos y las materias orgánicas que ,la corriente lleva en suspensión. A veces se utilizan p-antallas _que cubren toda la sección transversal de la corriente, que dan resultado cuando son 1o suficientemente pequeñas para poder retirar ios materiales y con tal que s€ Iimpien con la debidá asiduidad para impedir una resistencia excesiva al movimiento. A veces se emplean dos o tres purtallus batería, para eliminar la tendencia al atasco. La prlmera debe ser dá mafla más ", gruesa para que retenga los cuerpos mayores, mientras que la última debe ser lo suflcientemente tupida para no dejar pasar las partículis cuyo tamaño es todavía perjudicial.

RIEGO POR ASPERSIÓN

329

16.10 FUNCIONAMIENTO DE LOS SISTEMAS DE A§PERSIÓN Aunque el p_royecto de un sistema de aspersión esté bien hecho y se adapte perfe.ctamente tipo de_cultivo y al suelo, puede dar resultados mediocres si _al no se utiliza debidamente. un sistema bien proyectado debe piopár.iorur er vorumen de agua adecuada en los momentos de r¿iirrus r.."riáJ¿"r'á. ugru de ros curtivos. De la misma forma er riego puede ser excesivo si se emprea el sistema a la capacidad máxima cuando la-s nácesidao.s ¿. áe;u ¿.r .rriiro son inferiores a las máximas. Ya se-sabe que ros riegos en exceso producen: el ravado de los -;;ri,cación elementos nutririvos g. lT plantas, bájos rendimirri;; d. de agua, deterioro de la calidad y disminución de los rendimientos de lás cultivos y, finalmente, crea problemas de drenaje.

16.11 ANÁLISIS DE COSTOS

Y

BENEFICIOS

Para estudiar el resultado económico dg ,t sistema cualquiera de riego es preciso considerar todos los costos y beneficios. Los costos áe--instatacion revisten especial importancia porque el comprador debe financiar está inv"rsior, qr" *Li" ser bastante alta. No obstante, la minera de calcular la rentabilidad de un sistema de riego consiste en ra comparación de los costos anua,les con to, i¡gr"sos"il;;;; por hectárea. Los costos anuales por hectárea son los ,igrie.rt.r^i" anual del sistema de riego. 1. Depreciación 2. Interés de los capitales invertidos en il sistema. 3. Coste del agua. 4. Coste de la energía. Reparaciones, funcionamiento y manutención. ¡. 6. Mano de obra. 7. Impuestos.

A la hora de calcular fos.b-eneñcios posibres que se derivan de un nuevo tema de riego hay que contabilizar las economías' qu. r.*it", i.,

sis_

1. Aumentos de rendimiento y mejora de calidad. 2. Menor superficie inutilizadá por el sistema de rieeo. 3. Reducción de los costos de las labores preparato"rias, culturales y de re_ colección. 4. Ahorro de mano de obra, reparaciones, gastos de manutención y de funcionamiento. 5. Ahorro de agua y de energía.

Los costos reales varían ampliamente. A continuación se expresan algunas estimaciones basadas en-la experiencia estadounidense. iu iru.rrion inicial de un sistema relativamente importante de riego por aspersión, .oo rrn trazad.o simple,

330

PRINCIPIOS

Y

APLICACI)NES DEL RIEG)

puede llegar hasta un límite inferior de 125 dólares por hectárea, aunque normalmente ascienden por término medio a 310 dólares por hectárea y su valor aumenta a la vez que se introducen mayor número d'e dispositivos para ahorrar mano de obra. Los sistemas permanentes, en los cuales 1a tubería principal y las laterales permanecen fijas pueden llegar a importar hasta 1250 dólares por hectárea. El coste total anual por hectárea, incluyendo los derivados de 1a inversión y del funcionamiento oscilan entre 37 y 87 dólares. El período de vida de un sistema de aspersores varía con el trato de que han sido objeto, de su utilización y de su almacenamiento. pero suele diferir poco de 15 años. Como ejemplo de la manera de considerar los costos de riego supongamos que la inversión de un sistema de aspersores es de 250 dólares por hectárea. E1 costo anual del equipo (amortización más intereses) para un sistema que importa la citada cantidad suele ser un 40% del costo anual total. El carburante y las reparaciones Suelen importar el 30"/. y la mano de obra el 30% restant€. Considerando un interés del 6f,i por un período de amortización de 15 años, igual al período de vida del sistema. aun aceptando que el período de vida varía para cada uno de los componentes, tenemos una cifra de 25 dólares anuales para los costos iniciales, 19 dólares para eI combustible y las reparaciones y 19 dólares para la mano de obra. El costo anual de un sistema de riego por aspersión es de 63 dólares por hectárea al año. Este método sirve para cualquier sistema de riego (1 dólar aproximadamente igual a 60 pesetas).

16.12 DATOS NECESARIOS PARA PROYECTAR LIN SISTEMA DE ASPERSIÓN

Los factores más importantes de los que depende el éxito de un sistema de riego por aspersión son. ante todo, el cálculo correcto del mismo y después, el funcionamiento con altos rendimientos del sistema proyectado. La información de base necesaria para poyectar una instalación de este tipo se obtiene de las siguientes fuentes: el suelo, las disponibilidades de agua, los tultivos que se pretenden regar y el clima. La información relativa al suelo incluye el tipo de ter¡eno, su profundidad, texlura, permeabilidad y capacidad de retención del agua en la zona radicular. Las necesidades de agua se refieren, tanto a la situación de su punto de aprovisionamiento con relación a las parce as, como al volumen disponible y a los turnos de suministro. Los datos de máximo consumo diario, de profundidad de la zona radicular y de las peculiaridades del riego, que hay que tener en cuenta para el sistema de riego por aspersión, se obtienen del conocimiento de las necesidacles de los cultivos que se quieren implantar. La información climatológica incluye las precipitaciones naturales y la velocidad y dirección de los vientos dominantes. Todos estos datos deben recopilarse, de una u otra forma, antes de empezar a proyectar un riego por aspersión. Las necesidades de un sistema de riego por aspersión incluyen la aplicación de agua en forma tal que no produzca escorrentía desde la zona regada. El agua

RIEGO POR

ASPERSIÓN

331

debe ser proporcionada al terreno de manera que se alcance un rendimiento de1 agua que dé lugar a rendimientos elevados de distribución. El sistema de aspersión debe tener la capacidad suficiente para cubrir al máximo de las necesidades de agua de cada cultivo durante el período de riego. Debe darse cierto margen de seguridad a dicha capacidad, para prevenir las perdrdas que inevitablemente se producen por evaporación o porque el agua es interceptada y por cierta percolación pro,funda. cuando un sistema se proyecta para proporcionar riegos suplementarios o con objeto de proteger los cultivos, debe tener capacidad suficiente para aplicar el volumen de agua necesario a la superflcie dada, en un tiempo determinado. El costo del sistema debe estar en consonancia con los rendimientos a obtener. No debe haber una diferencia de más del 20 /" en el espesor del agua apli-

cada en cuaiquier punto de

la

superficie regada. para que esta variáción

se

reduzca a los límites anteriores, y la distribución sea prácticamente uniforme, es preciso que la presión a lo largo de las cañerías laterales no varíe más del 20 "/". Las variaciones de presión se producen como resultado de perdidas por rozamiento

en los tubos y cambios de altura en las líneas principales o en los laterales. Puede surgir la necesidad de controlar las presiones por medio de válvulas. Un sistema de aspersi(n debe repartir el agua sin dañar a los cultivos. Cuando los aspersores se encuentran. cerca de los manzanos, los chorros de agua proyectados a gran velocidad por las boquillas deterioran el fruto. También err los semilleros para trasplante debe aplicarse una lluvia muy pulverizad,a para que las plantitas no sean aplastadas contra el terreno. Este tipo de aspersión requiere grandes presiones para pulverizar las gotas de agua a su paso por las troquillas. Las gotitas deben ser 1o suficientemente pequeñas para no perjudicar al térreno.

Algunos suelos se embarran bajo el impacto de gotas gruesas, haciendo que se tbrme una costra en el terreno. Las boquillas más pequeñas que trabajan á pr"siones más altas reducen el tamaño de las gotas, que'alcanza- yalores aceptaLles cuando se emplean las siguientes combinaciones de .presiones y dimensiones. de las boquillas.

mm a 4,663 mm 238 atm a 3,40 atm mm a 6,350 mm - 3,06 atm a 4,08 atm 6,350mm a 9,525 mm-3,40atm a 4,72atm

3,175 4,663

Los aspersores de dos boquillas dividen las gotas con 0,34 atmósferas menos de presión que las de una sola boquilla. El viento puede interferir la distribución del agua en amplias proporciones, resultando difícil que se lleve a cabo adecuadamenie cuando la velbciáad es de más de 16 km por hora. Las tuberías laterales se deben situar formando ángulo con el viento predominante. En muchos casos puede ser necesario disminuii la separación entre aspersore,s y entre tuberías laterales, hasta un 40 /o, para conseguir una distribución satisfactoria con tiempo ventoso. El sistema de aspersión debe proyectarse para regar al mínimo costo anual. En todo- sistema_ impulsado por bombeo ha de llegarse a un equilibrio entre la sección de los tubos y los gastos de bombeo. Se de6en calcular cbn todo cuidado

332

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

las relaciones de los costos del equipo y de la energía para llegar a un equilibrio razonable entre ambos. _ cuando se utilizan en campos de prácticas operando con presiones elegidas, los.-aspe?sore.q

que se elijan deben efectuar el reparto del agua de un irodo

uniforme. si hace falta una bomba, debe ésta ser elegida teniendo en cuenta las condiciones de máximo de presión y caudal, y nó debe estar sabrecargad,a en las condiciones de trabajo mínimas. que tener muy en cuenta la planificación de un sistema de aspersores. , Hay La elección de la mejor combinación del grupo motobomba, el sistemá de aspersión y el calendario de riego requiere eiperiencia y especialización.

16.13 PLANIFICACIÓN DE SISTEMAS DE RIEGO POR ASPERSIóN PARA LAS FII\CAS 1 Para que la planificación del riego por aspersión sea adecuada es necesario realizar un inventario de los recursos de la finca y la inclusión del riego por aspersión en su plan general de actividad. El planificador necesita tener én cuenta las limitaciones de los recursos de la finca así como de los factores económicos y faenas agrÍcolas que pueden determinar el éxito o fracaso de la empresa de riego.

En muchos casos la instalación inicial de un sistema de aspersores constituye el p:imer paso para el establecimiento de un sistema de cultivbs regado compietamente por aspersión. una planificación correcta del riego por aJpersión ¿'ebe tener en cuenta la aplicación futura. El sistema inicial dentro de su carácter de economía debe ser susceptible de una futura ampliación para dar lugar al proyecto final. Existe otro factor qu€ con frecuencia se olvida, tanto por parte del planificador como del futuro usuario y que es la rotación de cultivos que puede ser llevada a cabo cuando se utiliza plenamente el sistema. sucede muchas veces que la capacidad del sistema, su planteamiento y funcionamiento se basan únicamente en un solo cultivo. Las rotaciones que incluyen cultivos que sirven para mejorar el suelo son precisas para mantener un nivel óptimo de producción, cuando los rendimientos de este cultivo aumentan con el riego y otras prácticas culturales. Las necesidades de humedad de la rotación de cultivos resultante puede ser completamente diferente de la del cultivo aislado. Mediante el establecimiento de una determinada rotación es posible reducir 1a capacidad del sistema donde 1as necesidades máximas. de humedad. para los diferentes cultivos, se producen en momentos diferentes de la estación de riego. Si se llega a establecer una rotación de cultivos equilibrada se puede adaptar la maquinaria, tanto al cultivo más intensivo como al que le sigue en Ia rotación. Esta práctica puede reducir los costos de mano de obra.

' Resumen del capítulo 10 de la 2.a edición (1959) de «Sprinkler Irrigation», dirigido y editado pór Guy O. Woodward y publicado por la Sprinkler Irrigation Association.

RIEGO POR

ASPERSIÓN

.,JJ

La preparación de un plan para trabajar con un sistema de riego por aspersión en condiciones rentables requiere una identificación del técnico pianif,cadoi y del

futuro usuario o propietario. A la hora de realizat el inventario de los recursos de la explotación, el planificador y el propietario o explotante deben trabajar juntos. Para diferenciar los suelos la experiencia del propiétario o del arrendataiio puede darnos amplia información sobre la infiltración del suelo comprendido el de la zona estudiada. En el caso que tenga experiencia anterior de riegó es posible q,ue el explotante haya observado diferencias de los diferentes suelos para ietener el agua que después será puesta a disposición de los cultivos. Hay que tener también una idea clara de las necesidades de mano de obra para el riego por aspersión. sin haber discutido esta fase se puede llegar a malentendidos que conducen ya sea al funcionamiento defectuoio del siitema o a malestar por parte del usuario. La mano de obra forma parte de los costos anuales de riego. Un planif,cador que a la vez sea proveedor puede llegar a dominar estas cuestiones y planear el riego y su funcionamiento de acuerdo con ellas; si así lo hacees posible.que se encuentre una mejor posición para mantener una reputación de proyectista de riego por aspersión próspera y respetada, además de sentir la satisfacción de desempeñar un papel importante en la transformación agrícola de su región o país.

16.14 PROYECTO DE UN SISTEMA DE ASPERSIóN Para proyectar un sistema de aspersión es preciso tener presentes, prácticamente, todos los conceptos utilizados en anteriores capítulos, tales como il suelo, el agua disponible, la gestión, la evapotranspiración y la hidráulica, además de los costos del trabajo, del equipo y de la energía. tabla 16.1 que es una modificación de los impresos para proyectos de la _ - lt w. R. Ames Co., muestra la organización sistemáiica de- estoi fáctores para realizar un buen proyecto de riego por aspersión. Las empresas que venden equipos de riego por aspersión proporcionan datos técnicos sóbre los aspersores, las tuberías, las bombas y motores. El proyecto debe empezar con un inventario de los recursos de la explotación, es decir, los apartados 1 al 7 inclusive del impreso. Antes de lanzarse á calcular con detalles es preciso tabular el emplazamiento, el agua disponible, los cultivos, las operaciones recomendadas de riego, la energía, los suelós y Ia información sobre la evapotranspiración, unido todo a un croquis de la flnca. con estos datos se puede calcular la capacidad del sistema, como muestra el apartado 8. Es conveniente señalar que se han tenido en cuenta las diferencias de una finca a otra; no obstante, debe ser seleccionado un conjunto de valores para calcular la capacidad del sistema que se adapta a diferentej condiciones. cuando se conoce la capacidad potencial del sistema y las condiciones de funcionamiento se puede elegir una velocidad de aplicación así como determinar la separación entre aspersores y la distancia entre las tuberías laterales. A continuación se debe estudiar el tipo y dimensión de la boquilla y elegir la presión

334

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

T.tsr,\ 16.1. PRoyEcro v rlrcclóN DE uN

l.

sISTEMA DE RIEGo

pon ,tspensróN

Agua disponible

a) Fuente...... á) Caudal aforado o estimado c) Calidad del agua (buena, mediana, mala) incluir d) Turno de concesión ,i Variación estacional;"i "";;"1 .................. ......1/seg a f) Presión disponible y origen

l/seg análisis

.

l/seg

..

.. . .. . .

C) Datos del pozo: (1) Profundidad total ..... (2) Composición del acuífero ................... (3) Se encuentra agua de ............ m a ... (4) Aforo, número de ho¡as

Nivel estático del agua Depresión

:

.... . ......

por

ma

de

rn a ...... m a ,.....

.. . .. . ...

m 4......

Cultivos Cultivo

Actual (Ha)

3. Operaciones

a) c) e)

de riego proyectadas

Cubrir la superficie en .................. Hombres neces. para el transporte Equipo transporte mecánico

días

Coste de

b) d)

Número de movimientos poi et propiei. .ofut""nt"

f) Tipo la unidad en la

finca

Núm. de la parcela y superfície

5. Información de

base sobre suelos

Sistema

proyect.

a) Textura superficial ó) Textura del suelo c) P¡ofundidad efectiva del suelo (metros) y') Capacidad de retención de humedad, cm/m

e) Velocidad de infiltración, cm/hora

l) Limitaciones del

te¡reno (profundidad, compacidad, baja fertilidad, drenaie, etc-)

6.

Volúmenes de agua totales

Tesre 16.1. (Continuación.) y por riego Núm. de la parcela y superlicie

¿) Clase de cultivo

ó) Profundidad de la zona radicular (m) c) Volumen neto de agua aplicado por riego (cm de espesor)

d) Utilizacrón máxima (cm/día) ¿) Intervalos de riego (días) l

l)

Rendimientos de la aplicac. de agua (%

g) Volumen bruto agua aplic. por rielo (cm)

7.

Necesid¡des anuales de úego

a) Hum.edad necesaria por estación (cm) b) Humedad efectiva almacenada estim. (cm c) Estimación lluvia efectiva (en años

d) Estimación

necesidades netas de riego (cm

e) Necesrdaoes brutas oe ilego (en cm)

l)

Núm. estimado de riegos necesarios (máx.)i

sl

N,i

8. Cap¡cidrd del

-sistema

¿) Velocidad de aplicación (cm/hora) b) Tiempo por posición c) Posiciones por día

/)

Días de operación¡ror intervalo

e) Capacidad del sistema 1pr-timinar.

.nf*gl .... (movimiento) x ........ mm; ........ l/seg y ........ atm ......... cm de...... mm y......... cm de

mm

PRINCIHOS

336

Y

APLICACIONES

Trnra 16.1.

DEL

RIEGO

(Continuación.)

10. La tubería principal. Capacidad necesaria (Incluir el diagrama y el perfit) Iiseg desde la fuente a ............... m; -..............I/seg para................ ... l/seg para ................... m; ................... l/seg para..............--.....

ll' Carga dinámic¡ totel pera

combinaciones de tuberias principales y potencia precisa

carga en los dtlerenÍes

en-savos dc

Ensayos I

) 3

4

restón en los laterales o toma con compuerta

c) Diferencia de elevación máxima d) Altura total de succión (m)

(

e) Pérdidas menores y accesorias (nr)

l) Carga dinámica total g) Potencia hidráulica

(m)

necesaria

12. DlmensiéD eco¡émica de la tubería o) Coste aproximado de la tubería á) Costos ñjos anuales

c) Diferencia de costos ñjos anuales /) Difer. caballos hidráulicos (WHP) e) Coste WHP por estación

l) Difer anual de costos de

energía

13. Elección de la bornba á) Diámetro del impulsor ............... cm c) Revoluciones por minuto a la carga proyectada

d) Rendimienfo .........

._.

%

al freno necesarios a la carga proyectada Carga de interrupción ............... m ................. g) Caballos al freno a la carga mínima proyectada lr) Revoluciones por minuto a la carga mínima ....... a) Caballos

fl

m m

RIEGO POR

T¡sr¡

ASPERSIÓN

33'7

16.1. (Continuación.)

14. Elección del motor a) Marca, modelo á) Desplazamiento en cm3 ............... c) Recorrido en cm ............... d) Revoluciones por minuto a la carga proyectada ..... e) Velocidad del pistón a la carga proyectada

fl

Sf)

Presión media efectiva al freno a Tipo de conve¡sión de fuerza .._..

ú) Relación de velocidad l) Motor eléctrico ..... ..... CVI 15.

la

carga proyectada

......

revoluciones por minuto

fases;

Coafos de produccióx de los.cultivos

A)

Costos del riego estacional: a) Costos de mano de obra ó) Costos equipo para transp. y traslado c) Costos de energía

d) Costos fijos e) Costos de manutención. l) Costos totales del riego por estación g) Costos de riego por Ha

B)

Otros costos de producción:

a) Preparación de la tierra á) Preparación para plantas estacionales

o

cuidados

c) Cultivo

d) Lucha contra enfermed.

y

parásitos

e) Fertilizantes y abonos

l) C) 16.

..,........ kg/cm'

Recolección

o

transformación

Total d'e costos de producción

Estimación de los producúos (comparados) basada en

la

superficie

y

rendimientos

¿) Valor de la producción de la flnca á) Producción por la falta de uniformidad de calidad c) Reducción por part€ del terreno convertido en improductivo

d) Productos valorados introduciendo ajustes necesarios 17. Beneficios esfimados Isn¡rrsr¡

- 22

o

posibles

los

Alt, I

Alt.

2

Alt.3

338

PRINCIPIOS

Y

APLTCACIONES DEL RIEGO

de funcionamiento y calcular la longitud de las tuberías. Mediante el estudio y la combinación de varias soluciones se llega al cálculo de la energía necesaria y de las dimensiones más económicas de 'las tuberías. Con estas soluciones alternativas se debe elegir una bomba y motor adecuados. La viabilidad del riego por aspersión no puede ser determinada plenamente hasta que no se termine un análisis de costos y beneficios en el que se calculen estos últimos mediante la sustracción de los costos de producción del producto bruto.

Se deben proyectar soluciones alternativas hasta llegar

al proyecto definitivo. elección del aspersor, de las dimensiones de la boquilla, de la presión y la disposición sobre el terreno, deben estar basadas en conceptos de ingeniería, influidos por los resultados de experiencias de campo con este tipo de riego. La velocidad de aplicación y la pulverización de ,la lluvia están determinadas

La

por varias variables, pero aquellas que son viables se mueven dentro de un campo estrecho de posibilidades. La repartición de los aspersores a lo largo de la tubería lateral y el espacio entre éstas son también función del aspersor elegido y de la presión. Puede encontrarse amplia información, que sirve a los ingenieros proyectistas, en las fuentes puramente comerciales o en los centros estatales que se dediquen a problemas de riego y mecanización.

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CAPÍTULO

17

EL DRENAJE DE LAS TIERRAS DE REGADÍO Para el adecuado drenaje de {os terrenos de cultivo es preciso hacer descender las capas freáticas de agua poco profundas. para algunos lectores, especialmente los que viven'en las regiones'húmedas, resulta difícil-comprender el que el are"á¡" sea fundamental en las regiones áridas, donde es imprejcindible regar para pro-

ducir biertas cosechas. La experiencia ha demostrado de un Áo¿o l".-inante la necesidad del drenaje de los terrenos de regadío. En algunas cuencas, las tierras altas nunca necesitan del .drenaje, siendo,. frecuente el d-e las partes bajas de las mismas, como consecuencia del riego de ias zonas altas. Del veinte ,i ú;irt" ;;; ciento de las tierras dg jrgagí-o de las.regiones áridas necesitan del arena¡e pára perpetuar- su productividad. El saneamiento dE los suelos salinos o alcaünós tiene muchas .fases importantes, pero de todas ellas la principal consiste en hacer desce¡der la capa de agua mediante un buen drenaje'. riego y el drenaje. de las regiones áridas son dós prácticas complementarias. -La Elnecesidad de este..último depende en gran parte áe ros bajos ien¿imiiniás de transporte y de aplicación del agua de nego. En las regiones húmEdas el drenaje consti=tuye una necesidad aún mayor que en las áridas. Las lluvias en exceso producen encharcamiento en las zonas llanas y bajas. El drenaje suele seglir al riego en.las regiones áridas, mientras q;; ;; las húmedas_dgbe pr9g9$.er.al_desarrollo agrícola y-en alguno, óuro, es un requi_ sito previo'de habitabilidad. se da el caso de qub los te"rrenos árenados ,orr^lo, más produ'ctivos. El problema consiste en valbrar la utilización potencial de los terrenos,. proyectar e instalar el "o.r".tuÁ"ote drenaje más económico en aquellos terrenos que lo justifiquen y mantener un sistlma que funcione de manera que se produzcan los máximos rendimientos con los mayores beneficios.

I7.I

BENEFICIOS DEL DRENAJE

un drenaje adecuado mejora la estructura del suelo y aumenta y hace permanente su productividad. El drenaje es el elemento mái importanté del saneamiento de los suelos alcalinos y salinos saturados de agua. Incluso si sólo consideramos las tierras que han sido cultivadas, los benefióios del drenaje alcanzan de muchas maneras a la por ejemplo, un .agricultura del regadfo y al público. adecuado drenaje: 1) facilita el arado y ñ siem-bra tlmprana; 2) áuminta la

340

PR]NCIPIOS

Y

APLICACIOINES DET, RIECO

duración del período de cultivo; 3) prcporciona más humedad aprovechable y elementos nutritivos para ias piantas ai aum€ntar la profundidad de la zona radicular; 4) facilita la ventilación del suelo; 5) disminuye su erosión y agrietamiento, debido a la mejor flltración del agua; 6) facilita la multiplicación de las bacterias en la tierra; 7) lava las sales en exceso, y 8) asegura una temperaiura

más alta para el suelo. El drenaje también mejora 1as condiciones sanitarias y hace la vida rural más atractiva.

17.2 PR.OCEDEI{CIA DEI- ,{GUA. EN EXCESO El agua en excesg, que hace necesario el drenaje de algunas zonas de regadío, procede de las perdidas por flltración de canales o embalses y de la percolación profunda de las tierras regadas. La aplicación eficiente del agua en las tierras áltas de regadío reduce las necesidades del drenaje de las tierras bajas: su inundación, debido al desbordamiento de ríos y canal€s naturales de drenaje durante Ios períodos de mayor afluencia de agua en ciertas regiones, constituye una

importante fuente de agua, que existe en exceso en las tierras bajas. El flujo dei agua subterránea que alcrnzan las tierras encharcadas de las regiones áridas puedJ producirse en cualquier dirección. En algunas zonas el sentido es principalmente descendente entrando a través de las superflcies muy permeables de los suelos hasta que llega a los subsuelos impermeables. En otras partes el agua subterránea, libre o no canalizada, puede fluir merced pendientes hidráulicas. En otros lugares, el agua en exc€so puede pequeñas a proceder ilel afloramiento desde una capa artesiana. Dos o más de esas posibles fuentes de exceso de agua contribuyen al mantenimiento de un nivel freático alto en algunos suelos. Para realizar el proyecto de una pared de colectores de drenaje es esencial el estudio detenido del agua del subsuelo, así comr: de la estructura y textura del mismo. La utilización de tuberÍas de pequeño diámetro, como los piezómetros des" critos en el capítulo 9, permite a los ingenieros dibujar los perfiles de aguas subterráneas o curvas del nivel del flujo, que pued,en verse en la f,gura i7.1 y que indican las direcciones del flujo de agua antes y después del riego. En abril, antes del riego, la capa de agua más elevada estaba tan sólo a 45 cm por encima de la más baja y las curvas de nivel quedaban muy separadas; mientras que después del riego, €fr fll&)o, la capa superior de agua estaba a 1,35 sobre la inferior. Entre estos dos períodos, el nivel freático se elevó tr,2 m en una parte del terreno y 0,45 m en otra. Los estudios de las aguas subterráneas que ilustran la frgura 17.1 son rnuy importantes para proyectar sistemas de drenaje. Las medidas de la permeabilidad del terreno son de gran ayuda, por los amplios límites entre los que puede oscilar. El costo del drenaje y la facilidad del mismo tienen como variable dominante, que los condiciona, la permeabilidad del suelo. Los suelos arenosos y con grava, en condiciones naturales, son de 25 000 a 50 000 veces más permeables que los suelos arcillosos ; en algunos estudios de drenaje, los cocientes de permeabilidad se han visto varial de 1 a 100 000. Las

EL

DR,ENAJE

DE LAS

TTERI<,

S DE RF]CAT>ÍO

341

formaciones de subsuelos y las permeabiridades influyen rJe esta forma en las fuentes de agua en exceso de los suelos. . lio embargo. hay que tener cuidado a ra hora de interpretar ia capacidad de l-os suelos para el transporte de agua. Las arcillas uo, ür.no, agregados y pueden ser permeables. En ia cuenca del Grea-t Salt Lake se da el casó fr-ecuente de que las arcillas de textura flna transmiten grandes cantidades de agua sin ninguna dificultad a través de las fracturas y fiiuras que en apariencia se han

formado poco tiempo después que

la arcilla haya sido

depositada.

Frc. l?.1" l-íreas de niverder agua subterránea. A, antes der rieg.. 8, después del riego, 12 de mavo.

14
abril;

17,3 CON"IROL DE LAS FUENTES DE AGUA En algunas zonas .se puede avanzaÍ en la resorución rle los probremas de drenaje y de la situación, a mayor profundidad, de la rr.áti.r, po, áraio del control de las fuentes de agüa "upu."*á se ha dicho en exceso. por ejemplo, "i que corre a trávés de los canales ," pierá. el capítulo 5, casi el 40.% del agua en. el transporte. Miles de millones de mr, así perdiclos. r" ircorpo.an anualmente a ia capa freática y producen su elevación. El revestimiento áá cientos de kilómetros-de canales, para reducir pérdidas.e impedir esta causa motiva la ne_ [ue cesidad de drenaje. €s una solución que deberíá r", ua"püOu.- =El control del excgso de agua que procede de la iercoiación de las tierras regadas es una labor difícil y qrre presenta problemas cóntradictorios. En uld;;; regiones,- en las que no hay exleso de salinidad o alcaliniáaá, r,u.", descender la- capa de agua es io únic_o que se necesita para.r-esolver "i et pioúre*a drenaje. El revestimiento de canales-de riego.que ^impide las filtráciones ydel una mejor aplicación del agua que reduce o eriminá ras pérdidas por p"i.otu.ián proruráá, pueden dar como resultado un descenso de li capa aé agua, haciendo, de esta manera, innecesario el- drenaje. El controi de .las fuentes o'" "gou en exceso, por su elevado costo,. puede ser a la vez prohibitivo e impracticati" otras zonas, siendo por ello absr:lutamente neeesarlo el drenaje. n, u *"v"iía"o de los suelos

342

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

encharcados de las regiones áridas el lavado y arrastre de las sales solubles es fundamental para la producción de cosechas, y, por lo tanto, antes de proceder a dicho lavado, es preciso hacer descender el nivel freático mediante un drenaje artiñcial.

DE LA CAPA DE ,AGUA La producción adecuada de cosechas y la perpetuación de la fertilidad

I7,4

PROFUNDIDADES ÓPTIMAS

del

suelo en las zonas regadas, requieren capas de agua a profundidades iguales o mayores de 1,80 m. En muchos casos, incluso donde se han instalado redes de drenaje, la capa de agua durante parte del año está a una profundidad de menos de 0,9 m, lo que con'stituye un grave inconveniente. A continuación citamos un resumen de las profundidades de las capas de agua requeridas, aprobadas por las autoridades de riego y también por las compañías privadas que están interesadas en préstamos a largo plazo, destinados a la mejora de los terrenos de regadío. Clasíf icación

Clasificación de las profundidades del nivel fredtico

Buena ............

Nivel freático estable por debajo de los 2,1 m, alcanzando los 1,8 m durante un período de unos 30 días al año. Nivel freático a 1,8 m, que se eleva hasta 1,2 m durante 30 días al año.

Aceptable ........ Deficiente .......

Mala ..............

No se produce elevación en general. Algo de álcali en la superficie. Nivel estable a 1,2-1,8 m durante 30 al

año.

Nivet freático a menos de 1,2 m

y

días

ascendente. Los d¡enes naturales y y desaguan mal.

artiñciales están demasiado distantes entr€ sí

Los Bancos de Crédito Agrícola y otros Institutos de Crédito suelen conceder préstamos elevados a largo plazo, cuando son tierras buenas las que se dfrecen como garantía; y créditos pequeños y a corto plazo, cuando se trata de tierras malas y pobres. Cuando existe la garantía de una transformación inmediata y adecuada para hacer descender el nivel freático mediante un drenaje bien planteado, los Establecimientos financieros pueden estar más dispuestos a hacer préstamos de cuantía limitada para tierras malas. La clasiflcación arriba señalada, puede aplicarse a sectores amplios de la

agricultura de regadío y las autoridades agrícolas la aceptan. No obstante, conviene señalar que un cultivo adecuado da resultados buenos e incluso excelentes, incluso con una capa freática cuya profundidad se €ncuentre comprendida entre 0,9 y 1,8 m. El cultivo ha de ser muy esmerado y hay que tener especial cuidado en que la aplicación del agua se realice adecuadamente. Los sistemas de aspersores se adaptan muy bien a este tipo de aplicación porque el agua está perfectamente controlada. Por lo menos hay que dar un riego de lavado una vez al año, a ser posible durante el período de parada invernal, cuando las raíces de las plantas perennes no se vean seriamente afectadas. Cuando el terreno no ha sido sembrado, se debe dar un riego de lavado muy intenso al principio del período de parada, de manera que la capa de agua disponga del máximo tiempo

EL DRENA]E DE LAS TIERRAS DE REGADIO

343

posible para volver a su posición normal, antes de que se realicen las siembras de primavera. En los r,egadíos, dond'e el agua y su utilización implican gastos considerables, se pueden derivar nuevos beneficios del hecho que la-capa di agua se encuentre más. alta de -lo que en condiciones normales séría aconsejable,- puesto que los cultivos pueden así obtener una parte significativa de la humeáad necesária de un suelo saturado. se calcula que hasta el 50 % de humedad puede provenir del agua freática sin que la profundidad de enraizamiento se reduzca c-onsiderablemente. El ahorro de un 20 al 50 /" del agua que normalmente es necesaria para el riego pued-e superar en mucho la reducción ¿e rendimientos que se derivan de una capa freática alta. cuando el cultivo es esmerado cabe la posibilidad que no sea necesario el drenaje sin que por :llo se reduzcan demasiado los rendimientos agrícolas. En general. la capa freática, incluyendo la zona capilar que puede cons-id"rarse saturada, no debe ocupar más del tercio inferior de la zoná radicular normal del cultivo. sin ,embargo, no se puede recomendar una profundidad determinada puesto que la profundidad del enraizamiento varía con los diferentes cultivos y con el estado de desarrollo de los mismos. No hay que olvidar que siempre puede haber descuidos, por lo que es preciso un niveitéónico alto. En todo ciso es posible mantener la capa freática relativamente alta con resultados económicamente aceptables si existe un nivel técnico adecuado.

I7.5 EL

DESCENSO

DE LA CAPA DE AGUA

Además de la eliminación o el control de las fuentes de agua en exceso, la mejora de los _drenajes naturales y Ia construcción d,e sistemaí adecuados para el mismo ayudan sustancialm'ente a hacer descender la capa freática. La conservación adecuada de los sistemas naturales de drenaje, normalmente practicable u protege las tierras de regadío de la percólación excesiva _buj9 costo, del.agua de Iluvia y de la proc,edente de las nieies, así comb de los daños producidos por las riadas. En muchas regiones áridas se requiere un drenaje artificial para hacer descender la cap.a de agua subterránea, ló que se logra por uno de lbs tres métodos siguientes: a) mediante colectores abiertos; á) ion^tubos enterrados de arcilla

o cemento y c) por bombeo d,el agua subterránea. En los canales abiertos y subtérráneos, la fuerza de la gravedad atrae el agua en exceso de los suelos húmedos y la hace correr a tra-vés de los canales de desagüe, siendo también la gravedad la fuerza causante del moümiento. La gravedad es la fuente de la energía mecánica, y estos sistemas se denominan «drenajes por gravedad». El agua iubterránea, piocedente del bombeo etectuado en algunos valles de las regiones áridas puede utilizarse a la vez para el riego.

344

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

17.6 INVESTIGACIóN DE CAMPO Los elementos fundamentales para una investigación de campo, desde el punto de vista del drenaje son: la topografía, el suelo. ia capa freática y las fuentes del agua. cada caso requiere un estudio e interpretación adecuadas. Los datos que ya _ existen deben ser recogidos y depurados antes de continuar realizando experiencias de campo. La complejidad y dificultad de las investigaciones de camoo dependen de Ia complicación de los problemas de drenaje y del número y utilidad de los

datos existentes. La topografía ha de ser ,estudiada en primer lugar por inspección ocular. La fotografía aérea, observada por medio de un estereoscopio suele proporcionar una información muy completa. A menos que el problema pueda ser resuelto con los rnedios anteriores, es preciso llevar a cabo un levantamiento topográfico. cuya precisión depende del tipo de problema planteado y debe ser enfocada eq forma que dé un mayor detalle en las áreas críticas. El objetivo principal d,el análisis de suelos consiste en el conocimiento de su perfil y de las variaciones que existen entre los diferentes emplazamientos. Las investigaciones de los suelos deben emryzar cuando se ha terminado de revisar los datos existentes. En relación con el estudio del drenaje. la permeabilidad es la propiedad del suelo que más interesa. Para la obtención de muestras y el estudio_ somero se emplean las barrenas. las sondas, los piezórnetros y otros aparatos, descritos en los capítulos 8 y 9. El tipo de drenaje, las dimensiones, profündidad y capacidad del sistema pueden ser estimados en una primera aproximación a partir del estudio del suelo. En la tabla 17.1 puede verse una carta del perfll del suelo, para investigaciones de drenaje. desarrollada por George B. Bradshaw. En Ia tabla 17..2 se explica un método para calcular la conductiüdad hidráulica de un terreno. La observación de la profundidad de la capa freática y sus variaciones, proporciona unos datos de gran valor para proyectar un sistema de drenaje. En el capítulo 9 se discuten e interpretan las diferencias en elevación de la superficie

de Ia capa freática. en función de la dirección y magnitud de la velocidad de1 agua subterránea. En muchos casos el costo del sistema de drenajes se reduce considerablemente impidiendo que el agua llegue a la zona crítica. Las líneas del drenaje. para oue sean muy eficacei, es pieciso que estén construidas perpendicuiarment,e a la corriente que ha de ser drenada, y no paralelamente a éila. un flujo de agua ascendente no puede ser drenado eficazmente por medio de drenes abiertos o oerrados, a menos que éstos se coloquen en el interior de un acuífero muy permeable. Corrientemente, los pozos de drenaje. que sirven para hacer disminuir la presión que impulsa al agua en sentido asoencional, constituyen los métodos más eficaces de drenaje. Por lo tanto, el conocimiento de la dirección de movimientos del agua subterránea ayuda al establecimiento del drenaje y. generalmente es fundamental para su buena marcha. El conocimiento del origen del agua ayuda, igualmente, a r,educir su volumen

DEPARTAMENTO

DE AGRICULTURA DE ESTADOS UNIDOS SOIL CONSERVATTON SERVICE 1. Arcilloso

cARrA DEL pERFTL DEL suEl-o pARA INVESTIGACIONES DE DRENAJE

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lglt !:l::_sondeoi F,.;J_:?"1:..::;."",., r.,: A-t , f¡qolo"gd" 8. Arencso R.l¡rr:-"O,bZil_ep¿rs". o Locali¿ación l§-¿t-SlEteuagi5n 99on ' [i. lr Sa f L.:TE:"." t utiliz-ación de Ia rie'ra lt"§L9!--Aspec. cuttiu.dsflcleo ro "ii"i"'*1".*" Técnic, 6-8.8 r"r¡al - J -G- il p;J;;;;"^"" Propietario Fisiografía

itDl( L t)t r u\Ducl tv. ¡r¡óru¡r^

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DEL SUELO PARA INVESTIGACIONES DE CoNsenv..rrroN Senvrcs, U. S. D. A.

DRENAJE

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En generat, lc; suelos se clasiEcan por su textura y-posteriormente se a]usta[ las estimaciones de la conductividad hidráulica «C¡I», tedendo en cueota la estructura del suelo, la existencia de álcalis y otros factores que rnfluyen sobre ella. La textura del suelo se refiere a la proporción en que entran las diferentes partículas del suelo en su composición. La estructura indica la condición de partículas del suelo (arcilla, limo, arena, etc,), es decir, en qué forma están distribuidos y agrupados, en agregados de forma determinadaSímbolos de esftuctuto

Símbolos de textura

A¡cilla . ...... ... - -.. Franco arcilloso-limoso Franco-arcilloso ....... Franco-limóso ........ Franco-arenoso .. ... -

.. ....,.,, Grava fina ........... Grava gruesa ........ Piedras .

A

Arf-F Ar Arg Gf Gg P

Arenoso fino-franco

Arenoso . Arena gruesa

FAL FA FL FAr

Amorfa , Aptrastada Prismática ........... En bloques Granular Granos sueltos ....-..

M A P

B G Gs

La longitud y el espesor de los agregados influyen sobre la «CH». C.rando se solapan agregados que tienen un eje hor¿ontal tres o cuatro veces más largo que el vertical, la CIlr se ve seriamente afectada. La «CH» de un estrato puede cambiar cuando se producen roturas, grietas o fisuas. Algunos estratos fracturados (de est¡uctura en b¡oques) de arcilla o arcilla esquistosa están situados a mayor altura que los de arena o grava. La «CH» de un estrato arenoso es por lo general mayor cuando los gránulos son redondos y de un tamaño

aproximadamente homogéneo, que cuando su forma es irregular y tienen tamaños muy variados. Las partículas aplastadas tienden a soldarse y reducen la «CH». Los materiales menos gruesos de los estratos,pedregosos o de grava son los que dan la pauta de la nCH» y deben ser utilizados como base para estimarla. Las tablas que a continuación se reseñan puedén constituir una guía para clasifrcar la «CH, de los diversos estratos durante uB estudio del drenaje del suelo. No se presupone que estas dos tablas debetr reemplazar análisis de laboratorios ni nedidas de @mpo de 1as «CH», pero constituyen estimaciones y deben ser ratifi. cadas o revisadas en el momento en que se disponga de datos o de experiencias adiciooales.

_E§CALA DE LOS NúMEROS ÍNDTCES.DE COITDUCTIVIDAD HIDRÁULICÁ PARÁ f,AS DIFERENTES TEXTURAS Y ESTRUCTURAS - PRISMATADA TICA ESCALA DE LOS NÚMEROS INDICES GENERAL APLAS

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6-8

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Franco-arenosa

Fina-a¡en. -franca Arena

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9

ESTIMACIÓN DE LA INFLUENCIA DE LA BASICIDAD. DETERMINADA POR METODOS COLORIMÉTRICOS, SOBRE LA CON H

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DEPARTAMENTO DE AGRICULTURA DE ESTADOS UNIDOS

SOIL CONSERVATION SERVTCE

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T¡sre 17.2. Pnoc¡pr¡,fleñros v l,rÉtonos urrlrzADos poR EL U. S. D. A. Sorr

CoNsenverroN

Srr.vrcr, rARA oBTENER LA coNDUCTrvroe» g¡pníuucA EN EL cAMpo

Prueba de eampo de la conductividad hidráulica METODO DEL PIEZÓMETRO piezómetro se emplea para calcular Ia conductividad hidráulica de un estrato dado o de una porció¡ del periil del suelo (la «CH» áepende ae lus'p."pi"¿uá"s ¿a ;;;;;;j-r";;, así como det perfit del suelo)' se bace un laiadro. m terrená', qr" pári"i¡ár-""te se entuba, excepto una pequeña cavidad -el en e[ extremo inferior. La velocidad de entrada'd;i-"á;';;";.u cavidad. da una medida de la conductividad hidráulica del sueio que la rodea. INS]'RUMENTOS: se emplea una-barrena dc espiral, cuadrado. Un tubo de conducción eléctrica de 3,8 a 5,1 cm de áiámetro interior, añlJá pJr_ con un extreno extremo, puede ser utilizado como piezómetro. El taladro produerdo Dor la bar¡ena es dc diámetro iritei¡orunen 0,2 cm'al aiááitrc lnlerior ¿el piezómetro. Para eYitar que el ptezómetro re estropee al golpeaitá, coiá.áil" ;;;;;i;;; superior un remache. un instrumcnlo el¡ctrico que mueva una ca?n¡ianilla pr.á. "r-pr"cit" r., utilizrdo para me
El método-del

ret¡rar el piezóúetro puede emplcarsc un rg¡16,,. Se perfora un taladro dc u]ros t5 crn de profundidad. Se introducc el piezómetro dentro . - METoDo del taladro ulr9s 13 cm' por medio de golp¡t ¡l¡,s.1., D" nu"r"'se.barrcna zometro. E§te p¡oceso cont¡núa..hu.ra que il piezómctro itr-ále"iiJá el suelo otroi 15 lm mes abajo det piei, rirürr'áiáru'ie'seada. En el extremo del piezómetro se deja una cavjdad de '10 m'que .t" -u".i.i" r,. barrena debidamente, se puede llegar a esa protundidad con precisión. Hay que-retirar ""nla""i¿ráol-üur;;;d; barriná para evitar que en la cavidad se produzcan desprendimjentos.. Se puede emplear una sonda "á"-""¡,lra" hueca o un peq.eño -¡l tubo al final de la sonda para permitir que el aire.rompa la suición s impedir el enfangado ¿e la caviiaá. piczómetro es bombeado o achicado con una bomba de engranajei J páiu i"*iiii é"-"r'ri^ poros de la cavidad §e provoque un llujo. Se inunda el piezómetro tantas "n'acti""aoi, veces trasi"-tu" i; ;ii;;r=A; .i"üio" ; pa.zó-;;; sea Ia misma que la del bombeo ante¡ior "l El agua se hace descende¡ en el piezómetro a una distancia que depeude - PRUEBA.del. dc Ia tendencia -iüi.tir¿ot a[ encharcamientopertil. E! agua se nivc'la y Ios liempos de las observacionei *" y utilizados en la lórmula de Kirkham. que sirvc para catcular ta con'Auitiv¡aaO hidráulica.

¡xyi cH= _ ¿

60Ah Z x_ l, A+R

Cll = Conductividad hidráulica, en cm por ho¡a ¡ - Drámetro intcrior dc un ¡iczómetro. en cm .c == Función F,,ñ.iÁñ de ác la ra 6gura 6.,,". del d-r pie ñ;. de ¡- la r., página -;_;-^ Al = Tiempo necesario pa¡a perder una altura ah. medido en minutos Ah = Aumento det nivel de.l asua (á R), en

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a".r r"r"" principio **t* ifflllllfl *Tpfifflillru, ¿r;.. *:^li.^0,:t:?",".:i,",.,' , sn cm § i#,Ti5,'Íi5 .'.",ri,'#¿lX:l',,0"."""#*oa' I UüflLi]1|i"]iü;; e l-Pl;t p[zóme]ro ,=J62"=-3/,75-

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Se puede estimor lo conductividod hidróulico señolondo lo depresión residuol, en diversos inlervoios de recorgo. Lo formo de lo curvo puede ser uiilizqdo poro voloror los ccrocterísticos de los estrolos del terreno

EL DRENA]E DE LAS

TIERRAS DE

REGAD\O

34g

anies d€ que llegue al terreno. De la misma manera, cuando se conoce la fuente es posible estimar el volumen de agua que debe ser drenado, de los atoro" qrr. se han hecho al origen de la mismá. La viabilidad de intercepta_r el agua que habría de ser drenada posteriormente, en una localidad en la que- hay falta áe agua para el ri.ego, se ve reforzada, cuando se da Ia circunstancia de que se conoce^el origen ñe la corriente y su dirección.

I7.7 CÁLCULO DE DITENAJES

ABIERTOS

Los colectores abiertos se emplean ,en gran escala en algunos proyectos de drenaje para llevar el agua a desagües o puátos de aplicación"situadbs á granoes distancias' agula puede afluir af interior de los drenes abiertos, o directamente -El del agua subterránea o bien de corectores entubados subterráneos. Los proyectistas calculan el desagüe y d,eterminan ra altura upropiááu á"i't"ct o o. ár.íuf" y de la superficie del agua a través de é1, cuando el tauial es el máximo. Después deciden la pendiente del.recho que oscila entr,e el 0,5 ; i,j por mit. Las pendientes de los drenes abiertos en las tierras bajas quát ári niveladas,'de_ b'erían ser de la misma- magnitud.que el desnivei 'd" ü "rt,r, ;p*ficie der terreno para no producir velocidades excesivbs y, por lo tanto, erosion"s en los canales. La uniformidad de ia pendiente ¿el foído de un canal de drenaje su,etre tener ggcha_s ventajas aunque" a veces, causa diferencias de p.átrroiaáo a ro largo del colector. La inclinación de los tarudes d,e los canales' abieJos depende, casi de un modo absoluto, der tipo de suero, oscilando a"ro. p"ráientes del 200 % para terr,enos arcillosos compactos, hasta el 30 para uráu, muy sueltas. Lai /" profundidades de los drenes abiertos suelen osciíár i"g y :,0 -.tros o más. Hasta hace unos años Ia tendencia había sido"rt." ta ¿e- cónstruir sistemas áe d,renaje más profundos y los de 3,5 a 4,5 m de profundid"d ;;;;;";;;;.. ;; elevado costo de los drenajes por gravedad muy el esfuerzo i-r"nJor-¡"rtin"u, especial dirigido a implantar el bombeo del agua'subterÁea-en aquellas zonas en donde el valor de la energía y el tipo de süelo Io t a""n fracticable.

t7.E MÉTODOS,

CONSTRUCCTóN

Y

COSTO

Para la construcción de, drenajes abiertos se utilizan modernamente dragas excavadoras_de gran potencia, como tra presenf-ada en la figura 17.2. Los dr;;uj:;; abiertos profundos-, por esta causa, reqüieren franjas de tiárra áe anchuras entre

2o a 3a m e incluso rayores. ro qut representá un inconveni"ot" .nrry ,Liio para est€ tipo de drenajesen Ias regiones- en las que las tierras atcarrán pr"cios 'elevados. un típico colector de dienaje abierto, ¿" proruráiáad media pJJe Yers,e en la figura 17.3. Aunque los costos de los drenajes varían mucho con el tiempo y según -.los diferentes lugares, exponemos a continuación un e¡empto -;4i". Consideramos

350

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

un drenaje abierto de 3,6 m de profundidad, que tenga pendientes laterales del 50% y 1,2m «le anchura de solera. La anchurá superLr'del canal es de 15,6m y el área de la sección transversal de 30,24 m.. El volumen de Ia excavación es de 30,24 m' por metro de longitud. A 20 centavos por metro cúbico, los costos de excavación serían de 6,048 dólares por metro lineal. Si el material excavado se amontona a los lados del canal la anchura de la tierra desaprovechada sería aproximadamente de 30 m, y la superficie por kilómetro colector, de 3 hectáreas. Si ,el valor de la tierra es de 500 dólares por Ha, el de 1 m sería 1,50 dólares, y por tanto el drenaje costaría 7,548 dólares por metro sin tener en cuenta ni los puentes ni los pasos de agua. En algunos suelos es utiliza dinamita nitroFtc. 77.2. Draga excavadora traba- glicerinada para la ccnstrucción de colectores jando en la const¡ucción de una zande drenaje abiertos. Cuando el suelo está saja abierta para drenaje. turado y los cartuchos de dinamita son uniformes la explosión se propagará de una carga a la siguiente. Este método que requiere solamente un fulminante es, a la vez, económico. El procedimiento de emplear dinamita proporciona un medio fácil

Frc' 17.3. Zanja de drenaje típica en Nuevo Méjico, con una anchura de cauce de unos 6

y

de abrir cauces

y

una capacidad de aproximadamente 0,35 m"/seg.

zatjas, así como la apertura d,e nuevos drenes abiertos. EI la explosión no permite el tendido de tuberías de

lecho blando que resulta de drenaje.

m

EL DRENAIE DE LAS TIERRAS DE

I7.9

SISTEMAS

DE DRENAJE

REGADíO

35r

CUBIERTO

Los dos sistemas de drenajes cubiertos más utilizados son: 1) drenajes de desagües, de uniformidad casi total en profundidad y separación, para las tierras

y 2) drenajes que interceptan las aguas para terrenos inclinados pendientes irregulares. En el sistema de desagüe, la distancia entre drenes depende de la textura y permeabilidad del suelo. En los suelos arcillosos de baja permeabilidad y profundidad de la tubería de 1,5 m, la separación de 60 m puede ser suficiente para un drenado satisfactorio; en los suelos francos de tipo medio, entre 120m y 180m, cuando las tuberías están colocadas a profundidades de 1,80 o más metros; en los suelos arenosos y gravosos la distancia más normal es superior a los 240 m. Al sistema que utiliza drenes principales muy largos, adosados lateralmente a los cuales, existen otros colectores más pequeños, se le denomina de espina de pescado, El sistema de parrilla consiste en laterales muy largos que vierten en

casi niveladas

y

un canal principal más corto. Las trampas de arena y pozos de observación situados ,en puntos que distan entre sí de 200 a 400 m a 1o largo de las líneas, facilitan una inspección esencial, así como la limpieza y conservación de los colectores.

Frc. 17.4. Tuberías ajustables de hormigón dispuestas para ser colocadas en una trinchera de drenaje. (Fotografía de 1. R. Barker.)

352

PRTNCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RTEGO

Las profundidades y localizacién de drenes irregulares colocados en atajos para interceptar el agua de filtración e impedir que discurra hacia las tierras más bajds y niveladas, depende principalrnente de la topografia del terreno y de la formación del suelo. Los drenes que siryen para interceptar deben detener el flujo del agua de los estratos arenosos y g{avosos, ya que la velocidad que alcanza en estos suelos es muy grande, comparada con la de los suelos limosos y arcillosos. Los drenes cubiertos deben ser calculados empleando las fórmulas del capítulo 5 que se refieren a conducciones cerradas, sin olvidar que hay que aumentar tas pérdidas por resistencia debidas a las frecuentes juntas de los drenes.

I7.IO COLOCACIÓN DE tOS

DRENES

Durante muchos años las trincheras destinadas a los drenes subterráneos se han excavado a mano. Actualmente, las máquinas excavadoras, como la que se representa en las figuras 17.4 y 17.5 han reernplazado el trabajo manual en casi

de unos drenes poco profundos en una zona húmeda. (Cortesía del Iov,a State Coiiege E.rtensicn Service.)

F¡c. 17.5. Colocación

EL

DRENAJE DE LAS TIERR, S DE

REGAD|O

353

todos los proyectos de drenaje lo suficientemente grandes como para hacer posible la utilización de zanjadoras pesadas, al perriitir a éstas mbverse po, io, terrenos en los que se van a realizar las excaváciones. Las tuberías de drenaje. ya sean de cemento o de arcilla, son, normalmente, transportadas desde la fábrica al terreno, y colocadas a lo laigo de las líneas de drenaje proyectadas. A la vez que la excávadora de trinchera"s se mueve por el terreno. se colocan los tubos de drenaje, empalmando cada uno al anterior. Al. gunas máquinas llevan dispositivos hidráulicos que empalman firmemente los tubos comprimiéndolos entre sí. Para evitar el hundimiento rle la tierra a lo largo de las paredes de Ia trinchera, la máquina lleva dos plalaformas de acero. El agua fluye desde los suelos saturados y penetra en el dren a través de las juntds de lasiuberías y no a través
nan al colocar la tubería, la grava puede ser co-

locada de 3 a 4,5 m de dislancia de la zanja. -el Inmed_iatamente después de poner Ia grava.

dren ha de ser cubierto con tierra ñasta un espesor de unos 30 gm; labor ésta que debe Frc. 17.6. Extremo salida
Laigura 17.6 representa la salida del desagüe rfe una fubería de drenaje de unos 1000 m de longitud, colocada en un suelJarenoso. los +s0 m finales de la conducción están formados por tuberías de hormigón ¿" ló .*, y los 550 superiores, de 15 cm. El atrincñerado se realizó io..á, .or-lu'maquinaria que puede-verse en la f,gura L7.4,y se colocó una"nenvoltura oe giava arrededor de todas las juntas. Inmediatamenie después de ñnaliza¡ el tendiño de la línea, los caudales de drenaje fueron soramenré de r3o_ titros poi;i;;;;, 0,13 litr;;'p;; metro lineal de conducción. Durante la estación ae riego, de 456 litros por minuto. "i-¿r*u¡" máximo fue

Isnrrr s¡s -

23

354

PRINCIPIOS

I7.I1

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

CONSERVACIóN DE LOS DRENES

El principal cuidado que hay que tener para la conservación de un sistema de drenaje, consiste en retirar de las tuberías la tierra y la vegetación espontánea. El mantenimiento de los drenes abiertos es muy parecido al de las conducciones abiertas y ha sido expuesto en el capítulo 5. Hay muchos árboles y plantas cuyos sistemas radiculares tienden a extenderse en la dirección del agua, entre los que se encuentran los sauces, eucaliptus y álamos. Sus raíces penetran por las junturas de los drenes cefrados y prosiguen su crecimiento en el interior de las tuberías, llegando a obstruir el paso del agua de drenaje. La obstrucción parcial, debida a las raíces, puede hacer disminuir la velocidad de la corriente hasta tal punto que permita la sedimentación de las partículas de tierra en

el interior del tubo, cegándolo poco a poco. Cuando

ias raíces tienden a penetrar en los dtenes es conveniente adicionar, de un modo periódico, ciertos productos químicos al agua de drenaje. Es muy difícil la construcción de drenajes, con junturas, en suelos de arena 'que el agua subterránea pueda penetrar en la tubería, y a la vez evitar fina, p,ara el que también penetren todas las demás partículas del suelo. El volumen de tierfa que penetra en las tuberías es pequeño cuando se coloca una cobertura

de grava para prote.ger las iuntas. Hay grandes variaciones en la cantidad y velocidad del flujo del agua.en los drenes cerrados. Los flujos de mayor volumen y velocidad tienen lugar durante las tormentas y los riegos o después de ellos. Las partículas del suelo que penetran en los drenes durante los períodos de flujo de gran velocidad pueden ser, en su mayor part€, transportadas en suspensión hasta las cajas de arena o hasta el mismo desagüe del colector, pero cuando la cantidad y velocidad del agua disminuye, las partículas pueden ser transportadas con caudales de agua de pequeña velocidad, pero cuando se produce una reducción mayor aún de la velocidad, se sedimenian definitivamente. Este sedimento del suelo puede llegar a ser lo suflcientemente estable que resista flujos posteriores de gran velocidad, después de los cuales se acumula aún más la tierra y, de esta forma, gradualmente, la tubería se hace inservible, a menos que se retire la tierra que hay en su interior. Las toperas, como las denominan los cultivadores de algunos distritos en los que se plactica el drenaje, son unos agujeros que se forman en la tierra cuando el agua de riego penetra en las zanjas arrastrando grandes cantidades de tierra hastá el interior de los drenes subterráneos, a través de sus juntas. Estos hundimientos suelen producirse durante los períodos que siguen a la construcción y son menos tiecuentes cuando el material de relleno esta más asentado en la zania. Los hundimientos han sido atribuidos a métodos de riego' poco cuidadosos, pues generalmente los produce el agua aplicada en exceso y encharcada en la parte superior de las zanjas. Los perjuicios causados por estos socavones son de dos tipos; el suelo arrastrado obstruye los drenes y, además, las toperas formadas en la superficie hacen que parte de la tierra sea improductiva, mientras no se separen.

EL DRENAIE DE LAS TIERRAS DE

REGADíO

355

En los suelos arenosos se han hallado tuberías de drenaje desplazadas hasta 90" de su alineación primitiva. La causa de este accidente éstá en que el agua, al correr por las tuberías imperfectamente unidas y con junturas dsfectuosas e incluso no cónectadas con la tubería siguiente, provoca la erosión del suelo que está situado inmediatamente por debajo de estai juntas, haciendo que la tubería se desplace. Cuando la jutrta se deposita a un nivél inferior y los extremos de la tubería se separan, la topera que se forma por debajo de lai juntas aumenta de tamaño, incrementando así el efecto de eroiión del água. Esté proceso continúa hasta que el movimiento del agua en el dren queda-completailente uroquiaao por la tierra acumulada en la unión o por la obstrucción de lás secciones infériores del colector

I7.I2

h¡'ECESIDAD DE QUE LOS TT]BOS SEAN DE BUENA CALIDAI)

Cuando se quiere que'el sistema de drenaje dure cierto tiempo es fundamental contar con tubos de b'uena calidad. Los tubos deben ser resisientes al deterioro originado por el frío y posteriormente por el deshielo, resistentes al ataque de lo_s ácidos y los sulfatos- y col esp€sor lo suficientemente grande para que sean relativamente impermeables. La existencia de cementos áe alta^ calidad y la perfección en construcción de tubos excluye toda excusa para utilizar loé de

baja calidad.

I7.I3 ENVOLTURA DE GRAVA PARA LAS TUBERÍAS DE DRENAJE se colocan envolturas de grava alrededor de los tubos por dos razones, principalmente: 1) para impedir que las partículas del suelo penetren en el drenaje, lo que puede bloquearlo y causar socavones, como se ha expuesto anteriormente y 2) para proveer al dren de un material más permeable que lo rodee, incrementando de esta forma el diámetro efectivo del lubo. El revestimiento de grava de los drenes sigue las mismas líneas señaladas en el capítulo 3 para los pozos. Debido a las relativamente grandes cantidades de grava utilizadas en un proy€cto de drenaje, resulta muy lostoso ajustar la mezcla de gtava a las necesidades teóricas. En la práctica, cuando se dan gravas graduadas debidamente, su aplicación resulta un éiito. Las gravas utilizadal para filtros deben contener una proporción alta de arena gruesa i me.dia.

17.14 PRoFUNDTDAD DE LOS DREI\.F§, SEPARACTóN Y CURSO DEL AGUA SUBTERRTíNEA Vamos a estudiar dos tipos de perfil de suelo para ilustrar la influencia de la profundidad de los drenes, su separación y otro,s factores relativos a la cantidad de agua subterránea que fluye hacia los colectores y por su interior.

356

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

El movimiento del agua subterránea es fundamentalmente horizontal en la dirección de los drenes, en los suelos arenosos y muy permeables, que reposan sobre una capa compacta de arcilla de baja permeabilidad, situada entre 1,8 y 3,0 m por debajo de la superflcie como se indica en la figura 17.7. Para simplificar este ejemplo, se considera que la única fuente del agua que fluye en dirección a los drenes es el embalse dibujado a la izquierda de la ligura 17.7, en Ia que la superficie del agua se mantiene. así como en el terreno Drene cerrooo o obierlo

Superlicie del

Superficie

el

oguo.,

Depósito de oguo

Ftc.17.7. Representación, para suelos arenosos sobre arcilla, del flujo lineai del agua subterránea hacia drenes espaciados 2 R m, en los cuales e1 nivel freático en el punto medio entrg drenes está a H--lr rfletros por encima del nivel del agua dentro de eilos. próximo, a una distancia de 11 metros sobre la arcilla. El flujo del depósito al canal de drenaje es uniforme y ,se supone, para simplificar, que el depósito es ia única fuente de agua. Realmente. el agua subterránea afluye al dren por anibos costados. Sea 2 q el caudai de agua que pasa por el interior del colector. de longitud. L. Según esto, el flujo de agua subterránea por cada lado del dren. será:

Q:av y

sustituyendo en

la fórmula de Darcy. queda

que

, : kb -- k (H-h\ R\R/ la arena saturada se encuentra a una profundidad media entre el depósito y el colector de drenaje; según esto. el área media del suelo saturado Consideremos que

a 1o largo del colector de longituC

L, a través del cual fluye el agua subterránea

,:\4L),

es

:

EL DRENA|E DE LAS TIERRAS DE REGAD|O

y la cantidad de agua que

357

pasa del depósito a 1a canaltzación será

á) k4ry:_-h1 ,' - (Y* \ 2 ' L x k(\ !_L:\ R / 2R El caudal que pasa al interior del dren por ambos lados

(17.1)

es

e:2q--Y-'uH':!'\ R

(17.2)

de donde, despejando R, queda

kL(H'-h,l o

( 1 7.3)

Por ejemplo, considerando que el depésito es la única fuente de agua en un suelo arenoso encharcado, de 4,5 m de profundidad, ¿qué separacióÁ deberán tener los drenes para extraer del terreno, que está a ambos lados de Ia tubería un caudal. Q, d,e 28 litros/seg a lo largo dé los 750 m de un colector situado a 4,5 m de profundidad y en el cual el agua alcanza 0,6 m de altura, cuando el nivel freático se halla a 1,5 m por debajo de la superficie del terreno, en la línea media entre dos colectores? Referido a la figura 17.7, podemos dar los siguientes datos : É1

:3,0m

L:75Am

[-a permeabilidad media en terrenos como el que consideramos €s;

k

:0,6 x

10-, m/seg

Por lo tanto, puesto que la separación entre drenes, s, es igual a 2 R, se deduce qr

.s-

2 x 0,6 x 750 x (9-0,36) :278 m 1000 x 0,028

Las lr:ngitudes H, h y

r pueden medirse con exactitud en cualquier momentc calculado con un error menor del 5./.. Sin embargo, los cálculoi para obtener la distancia entre drenes, utilizando la ecuación (17.b, sólo se pue. den considerar como aproximados, puesto que la permeabilidad,, k, vana- ex. traordinariamente según los terrenos. En muchos casos el agua de lluvia y la procedente del riego, que percola lle. gandcr hasta debajo de la capa freárica, puede ser ia principalluente d-el agua der drenaje en lugar de Ia que corre horizontaimente deide una fuente distante. tal y q puede ser

como un embalse.

Puesto que el caudal que entra en la capa de agua subterránea es fundamentalmente vertical, hay que introducir ciertas modificaciones en el análisis anterior.

358

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

Anteriormente se ha supuesto que el caudal a mitad de camino entre el embalse y el dren vale q. Sin embargo, cuando el flujo es vertical, el caudal que atraviesa esta media sección es sólo ql/. Por tanto, la ecuación (17.1) se convierte en: k

L(H'-

h,)

(r7.4)

R

y

el caudal en el dren será:

o: de la que

R:

2k

L(H'-h'\

(17.5)

R

2kL(H'-h',)

{t7.6)

o

Para los suelos de gran profundidad y permeabilidad aproximadamente uni' forme, como la que se ilustra en la figura 17.8, el agua subterránea afluye radial' mente y de todas direcciones hacia el colector. En estas condiciones del suelo y Suoerficie del lerreno

^\

ineos

de iguol presión

Representación, para suelos profundos y uniformes, del flujo radial del agua subterránea en dirección a 1os drenes espaciados 2 R metros, en los que el nivel freático en los puntos equidistantes entre drenes está a I1-l¿ sobre el nivel del agua en el interior

Fro. 17.8.

de los

mismos.

teniendo en cuenta un flujo radial a través de una superficie semicircular (un poco.menor que el área real) es esencial la utilización del cálculo para derivar

la

ecuación

Q:

¡rkL(H-h'¡

r kL(H-h)

2,3 log,o Rlr

2,3 log,o Sld

(r7.7)

EL DRENAJE DE LAS TIERRAS DE REGADIO

359

en la cual todos los símbolos excepto s y d tienen el mismo significado que en la e,cuación {r7.2). s es el espacio entre los drenes, y d el diámeño de la tübería. Las diferencias fundamentales más importantei de las dos condiciones de flujo de suelo son las siguientes: como primera condición, si ft es pequeña comparala flljo en dirección al dren es proporcional aproximaáamente al -co\ ry,el cuadrado de.la profundidad efectiva (H á), mientras qr" la segunda con- potencia dé lat"gú, dición el flujo es proporcional a la primera plofundidad efectiva.

I7.I5 LIMITACIONES DE LAS ECUACIONES Las ecuaciones (17.1) a la (17.8) se basan en condiciones uniformes de suelo y de fuentes del agua. De la misma forma se ha d.espreciado la capilaridad sobre la capa de agua y la escorrentía superficial en el dren. por tantó, las fórmulas empleadas constituyen aproximaciones útiles que deben ser modif,cadas por la experiencia-y aplicadas con juicio crítico. El método de encontrar ecuaciónes y el asumir ciertos hechos ayudan a visualizar los procesos físicos implicados en ál drenaje y el_grado €n que cierta variación de rás condiciones que se presumen existentes influirán sobre los resultados. En los capítulos 3 y 9 se exponen estos principios.

17.16 DRENAJE POR BOMBEO

El principal defecto físico de los métodos de drenaje por gravedad es que no pueden hacer descender el nivel freático a la profundidad dáeada. La mayoría de dr,enajes por gravedad son o muy superficiales o demasiado distantes entie sí, o ambas cosas a la vez. El bombeo de agua subterránea resulta ser en algunas zonas el medio más efectivo para hacer déscender la capa de agua. El grado de influencia de la permeabilidad del suelo en el cauáat, o la profundidad efectiva y el diámetro del pozo, cuando se bombea desde el ugrru tiui" subterránea, ha sido'estudiad,o en el capítulo 3. Cuando se bombea agia a través de un pozo, desde una bolsada artisiana de profundidad D, el igua fluye radialmente al pozo a f¡avés de superficies cilínd-ricas de eje vertical] y píru calcular su caudal se aplica la fórmula siguiente:

O: 2kD(H-h) 2,3 log,o Rlr

(17.8)

comparando las ecuaciones (17.7) y (17.g) se ve que si la longitud del dren, L, la__ecuación (17.7) es igual a la profundidad d^el acuífero," D, en la ecuación (17.8), y todos los términos restantes son los mismos, entonces el flujo hacia el pozo, a través de las superficies cilíndricas verticales, será doble que el que circula hacia 1os colectores de drenaje a través de superficies «semicilíndricas hoen_

rizontaies».

. El bombeo del agua subterránea, para drenaje, puede ser modificado favorablemente por la adecuada permeabilidad y profundiáad del estrato acuífero, po.r

360

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

los altos precios del agua elevada para riego, y por los costos bajos de la energía. Las experiencias de un distrito de California y de la Asociación de Usuarios del Agua del río Salt, en Arizona, indican que es posible utilizar el agu4 de bombeo para el riego siempre que las condiciones del subsuelo sean favorables. De 1907 a 1922, el Distrito de Riego de Modesto, en California, invirtió 356 000 dólares para la construcción y mantenimiento de los drenajes por gravedad en 18 200 hectáreas. El riego subterráneo se había utilizado durante muchos años, en muchas localidades en donde los suelos ricos producían anteriormente cosechas abundantes, y cuyos rendimientos ss habían visto disminuir, en huertos cuyos frutales habían perecido y en viñedos que se habían marchitado por haber alcanzado las sales alcalinas un grado de concentración tal que habían hecho que el suelo se convirtiera en improductivo. En 1922. el Distrito de Riegos de Modesto excavó el primer pozo de drenaje, y en 1939 hábía llegado a poner en funcionamiento 77 bombas. con una capacidad total de 5,86 m'iseg. De las 20200 hectáreas dominadas por la capa de lgua profunda que se da ei el distrito Modesto durante un período de 17 años, el costo del drenaje por hectárea de bombeo fue de 30,24 dólares, incluyendo 10.82 dólares para su construcción, mantenimiento y manejo. y 19,42 dólares como gastos de energía. Esto es superior en una tercera parte al costo por hectárea del drenaje por gravedad. En el período durante el cual las autoridades del Distrito actuaron con bombas, el aguá bombeada se elevó un total de 731 430 000 mB de agua, de los cuales el 75 % aproximadamente se utilizó para regar. La valoración del agua destinada al riego realizada en 1940 en el Distrito de Modesto, a una media de rl,lz dílares los diez

mil metros cúbicos, se elevó a 610 000 dólares, cubriendo enteramente los costes de drenaje por bombeo. La experiencia del mencionado Distrito nos lleva a la conclusión de que el drenaje por medio de bombas no es solamente más satisfactorio que el drenaje subterráneo, sino que se autofinancia, cuando las condiciones lísicas son favorables.

En el valle d.el río salt, en Arizona, el regadío aumentó cuando se estableció la presa y el embalse del Bureau of Reclamation Roosevelt. El drenaje no fue un problema hasta el 1918; entonces. la Asociación de beneficiarios del agua

decidió bombear el agua subterránea, elevando 61675 000 m. en 1920. y la misma cantidad er1921.En 1922 aumentó el drenaje a 123 350000 mB y la amenazadora capa de agua comenzó a descender. Desde entonces, los volúmenes de agua bombeados anualmente han aumentado y Ia profundidad del nivel freático Io ha hecho igualmente, resolviendo el problema del drenaje. En 1946, la Asociación utilizó 200 pozos de drenaje, extrayendo 493 400 000 m, de agua, cerca de la tercera parte de su dotación de agua de riego y superando el nivel freático los 15 m de profundidad.

I7.I7" REEMPLEO DEL AGUA RESULTANTE DEL DRENAJE Debido a la cada día mayor escasez del agua, los planes de crenaje deben prever el máximo reempleo del agua del drenaje para el riego. Las actuaciones del Modesto Irrigation District y de la salt River valley wáter r]sers, que han

EL DRENAIE DE LAS TIERRAS DE REGAD\O

361

sido estudiadas en el párrafo anterior, muestran hasta dónde se puede llegar en este campo. Muchas_otras regiones regadas, con problemas de árenaje, seguir este ejemplo. En otros casos no se puede drenar por bombeo, p"ro fueden Él uguu procedente del drenaje puede ser combinada con la süperf,cial aumentando así el agua disponible. L-os responsables de ras empresas de riego y de los planes estatales tienen la obliga_ción de procurar que et agua de oiená¡e sea utijizada hasta donde sea potencialmente po-sible.

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CAPfTULO ASPECTOS LEGALES

DEL RIEGO Y

18

Y

ADMINISTRATIYOS DEL DRENAJE

Debido a la complejidad de los aspectos legales y administrativos del riego y del drenaje, no es posible presentar más que un breve resumen de los principios más importantel por los cuales se rigen. Para ilustrar estos principios se éxponen a continuación los vigentes en Estados Unidos y las prácticas de riego de la zona árida del Oeste. Las ,personas interesadas en el riego no tienen más remedio que llegaf a dominar las instituciones legales y administrativas de su propio país, para después poner todo su empeño en mejorarlas.

18.1 EMPRESAS DE RIEGO Y DRENAJE Tiene mucha importancia la clase de organización que se instituye para la reglamentación del agua de riego y del drenaje de los terrenos. Los poderes legaIes y la relación que existe entre la organización y los usuarios del agua están regulados por el tipo de organización establecido. Muchos planes de riego que esiaban técnicamente bien proyectados han fracasado a causa del tipo de organización adoptada. Las empresas de riego que han tenido mayor éxito han sido aquellas dirigidas por los propios usuarios que a la y.ez eran propietarios. Sucede siémpre que cuando los usuarios están de un modo directo interesados económica y legalmente en la empresa, ponen en ella un gfan interés y prestan sus servicios a precio de costo. La mayor parte de las asociaciones de catáctet privado que con ánimo de lucro se han formado, para el transpo te y la venta de agua' se han declarado insolventes o han sido sustituidas por organizaciones cooperativas formadas por los propios usuarios del agua. Las empresas de riego y drenaje más prósperas son aquellas que no tienen ánimo de lucro. Existen tres tipos princi' pales de organización: privadas, «quasi públicas» y públicas. Bajo la denominación empresas privadas se incluyen las organizaciones que administran proyectos de carácter privado, las compañías cornerciales y las mutuas. Las empresas quasi públicas están reglamentadas pof una legislación que impone el modo en que los organismos estatales participan en la organización y gestión, sin que asuman una responsabilidad financiera directa.

ASPECTOS LEGALES

Y ADMINISTRATII/OS

363

T-as empresas públicas de riego son personas de derecho público que están administradas. por organismos de la Administración pública y financiádas con fondos también públicos.

IT.2 COMPAÑfAS PRIVADAS Compañías comerciales

Las empresas de riego que proporcionan agua por compensación a los regantes que no tienen intereses financieros directós en las obras hidráulicas o "que poseen una participación en.la empresa que todavía no les da derecho u ,,, piopiedad y control, se denominan compañíis comerciales de riego. Algunas c'ompañía-s comerciales proporcionan agua pagadera anualmente; otras venden un derecho al agua-y Ie cargan adicionálmentó un canon anual, y otras, por último, venden un derecho al agua que lleva consigo un interés permánente en el sistema de riego'. Las compañías comerciales de Jsta última cláse se han transformado en cornpañías mutuas, en las cuales las obras hidráulicas son propiedad de los regantes, en cuyas mano-s está a- su vez la gestión. Los servicios pr"itudos por las compañías que-.proporcionan el agua mediante un canon anuai están sujetos a regulación pública, como consecuencia del también público destino del agüa. Las cuotas anuales que las com.pañías g-argan por Ia vénta del derecho at água ; están sujetas a reglamentación públici si l,os contratos de venta de dere"chos y de pago de cuotas tienen carácter privado. Empresas individuales

y

colectivas

I ,os particulares, ya sea solos o asociados, suelen realizar sobre todo pequeñas puestas en riego. Los-cursos de agua, de caudal relativamente pequeñó, suelen ser-aprovechados por los propietarios de fincas limítrofes. También'en las zonas en las-que existe agua subterránea susoeptible de ser bombeada, o en donde hav otras-fue-ntes de a,gua que pueden ser explotadas por.medio de pequ;fro;;;;ípos de elevación' los particulares construyen y utilizan sus propias instalaciones de riego. Las ventajas que presentan las emprásas particulares consisten en que el agricultor puede regar en cualquier momento qué lo desee, estando, por óonsiguiente, en situación de estableier de manera ádecuada su'plan de cultivos sin preocxparse del agua, ni de las servidumbres. concesiones, riglas, reglamentos y prácticas de riego de sus vecinos. La iniciativa individual del riego cuesta más cara que en el caso de ser un grupo de agricultores unidos por la necesidad de agua pira r"gur, y además tiene grandes limitaciones, prresto que prácticañenté i-poíiui" que una sola _resulta persoxa pueda construir los embalses, los partidores y canál"s de tiansporte necesarios para proporcionar agua a terrenos qu" se encuentran a grandes distancias de las fuentes de abastecimiento.

364

PRINCIPrcS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

Empresas cooperativas

Existen lecursos de agua y tierras de labor que pueden ser combinados por pequeños grupos de indi.¡iduos que se asocian voluntariamente con el fin de cons' truir y ttfllizar un sistema de riego. Las empresas cooperativas de riego adoptan diferentes denominaciones. Todas estas empresas pueden agruparse en dos tipos diferentes de organización: sociedades por accion€s y asociaciones personalistas, es decir, sociedades mutuas de riego y asociaciones mutuas. Las sociedades por acciones soi más numerosas y difundidas. EI éxito de una asociación mutua, designada a veces con el nombre de compañía mutua, radica principalmente en la honradez

y

espíritu de cooperación de

óada uno de los miembros, debido a que la asociación no tiene métodos legales para exigir los pagos de las deudas o para soiicitar cuotas para su mantenimiento,

mejoras, renovaciones y utilización o expansión del proyecto. La principal partida del «haber» de la asociación es el trabajo de sus miembros. Sus actividades están limitadas a pequeños regadíos que no requieren complicadas construcciones y sólo necesitan un capital pequeño. Sociedades mutuas de riego

por

acciones

Se denomina sociedad mutua a un conjunto de regantes voluntariamente organizados, con el fin de suministrar agua a sus accionistas. Es una organización

sin ánimo de lucro cuya única misión es la de proporcionar agua solamente a sus miembros. La sociedad obtiene sus ingresos de las ventas de acciones y sus dividendos son el agua entregada en proporción a las acciones poseídas por cada regante. Esta aseguia el desernbolso de las acciones suscritas por la venta de las mismas si fuera necesario. Los accionistas delegan la responsabilidad de la di' rección de la empresa en un consejo de administración, elegido por votación, en número de 3 a 7 o más. Cada accionista tiene tantos votos como acciones posee' El período de ejercicio cle los miembros del consejo fijado por los estatutos osclta de uno a tres o más años. Los consejeros eligen a uno de sus colegas como presidente y nombran un secretario, un tesorero y un «sup€rvisor», cualquiera de los cuales puede ser o no miembro del consejo. F,n las sociedades pequeñas de riego, el supervisor tiene por misión el entretenimiento del proyecto y su funcionamiento, incluida la distribución del agua a los accionistas. El supervisor, con ayuda de azudes. represas de toma y sistemas de derivación, debe distribuirla eqr:itativamente y a satisfacción de la mayoría. Las sociedades mutuas de mayor volumen emplean a veces a un ingeniero director, al que se le asigna la responsabilidad de distribuir el agua y al cual deben informar los supervisores, en número de uno por cada distrito. Las sociedades mutuas, por acciones, de riego tienen una amplia flexibilidad, y se encu€ntran especialmente dotadas para el mantenimiento y utilización de los planes de puesta en riego, constituyendo el tipo más conveniente de organización de riego en el resto de los Estados Unidos.

ASPECTOS LEGALES

Y ADMINISTRATIYOS

365

Las sociedades mutuas están exentas de impuestos generales, siempre y cuando sean utilizadas para el exclusivo servicio de sus propios accionistas. Algunos estados eximen a las sociedades mutuas de riego de lás tasas de autorizaóión establecidas para ias sociedades anónimas.

1E.3 EMPRESAS QUASI PÚBLICAS Distritos de riego se denomina Distrito de rir go a una corporación oquasi pública» que proporciona agua a las tierras enclavatlas en sus límites. Lis caácterísticai fundamentales de un distrito de riego están competentemente
qqa corporación púbiica, una sub
.Drstrito con límites geográficos

caso. Debido a su carácter púrblico y político, la creación de un distiito no depende del consentimiento de todas las personas a las que concierne, pudiendo ser estable:ido incluso en contra de los deseos de 1a minoría. A este respecto, el áistrito difie¡e fundamentalmente de las sociedades mutuas voluntarias y de las compañias comerciaies de nego. Es una empresa cooperativa, una institución autogoberna
Durante sus sesenta y tantos años de existencia, el distrito de riego ha llegado a ser una organización de riego de importancia creciente, pues se há adaptaáo a ia.empresa de riego en gran €scala. Muchos de ros sistemas de iega
PRINCIPIOS

366

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

1E.4 BMPRESAS PÚBLICAS Planes de puesta en cultivo en los Estailos Unidos

La promulgación de la Reclamation Law en 1902 tuvo como característica principal la de permitir la utilización directa de fondos federales, sin interés, para la construcción de grandes planes de regadío. El Bureau of Reclamation t ha contribuido notablemente a la rcalización de proyectos y a la construcción de obras de ingeniería de grandes proporciones. Finalmente, todos los sistemas de riego federales serán propiedady, ala vez, serán dirigidos por los regantes, como ya ocurre con algunos. Se dice que una sociedad mutua de riego o un Dstrito es creado por los regantes cuando éstos asumen su control y, a través de esta organización, ellos mismos canalizan sus relaciones con el Gobierno. Las características más notables de los planes de riego construidos por los Estados Unidos en virtud de la Reclamation Law son:

a) El colono puede utilizar fondos públicos sin intereses y tiene un plazo de 40 años para reponer los costos de construcción. b) Las tierras públicas, en las cuales la puesta en práctica de los proyectos de riego era tan costosa que no ofrecía ningún atractivo al capital privado, fueron incluidas en numerosos planes federales. c) En tanto no se haya pagado una parte sustancial de los gastos de construcción, el plan quedará bajo control del Bureau of Reclamation. ü Los libramientos anuales de los gastos de construcción y de dirección y mantenimiento serán fijados por el Bureau of Reclamation y pagados por el colono a sus representantes. e) Los costos de construcción de los proyectos de propósito múltiple, se pronateatán según los beneflcios reportados a cada uno de ellos, es decir, al riego, al suministro de agua a los municipios, al incremento de la energla eléctrica, a la regulación de las riadas a la navegación, y a otras actividades. Las bases del éxito, en 1o que a los Distritos de riego y a otras empresas de regadío se reflere, se ha comprobado que son: que las tierras sean productivas, el agua suficiente, los costos de construcción razonables, y la colonización adecuada.

I.8.5 ASPECTOS LEGALES DEL RIEGO

Y DEL DRENAJE

De la estructura legal y administrativa en la cual se desenvuelve la práctica del riego,y del drenaje depende el que la empresa sea un éxito o que lleve una vida lánguida o que desaparezca. En consecuencia, el estudio de los aspectos

' El Bu¡eau of Reclamation tiene funciones análogas a las instituciones dedicadas al «Amenagement du Territoire» en Francia, «Opere de Bonifica» en Italia, y al Instituto Na-

cional de Colonización y la Dirección General de Obras Hidráulicas en España.-N. del T.

ASPECTOS LEGALES

Y ADMINISTRATIVOS

367

legales y administrativos completan al técnico. Los aspectos legales giran alrededor de dos doctrinas principales: la de los derechos iluereros y h de Ia apropiación.

Dochina de los derechos ribereños Los colonos de las regiones húmedas basaban sus derechos sobre el agua en la doctrina, de derecho cónsuetudinario, de los derechos ribereños, que establece que cada propietario de tierra a lo largo de un cauce de agua, tieie derecho a un caudal en su canal natural, no disminuido ni en cantidád ni en ealidad. El uso no crea, ni el desuso destruye, el derecho ribereño. Puesto que la doctrina de los derechos ribereños no prevé consumo de agua ni su pérdida de pureza, este concepto ha debido ser adaptado al aplicarse-a las zonas áridas. De esta forma, la doctrina se ha modificaáo en el sentido de permitir que cada propietario utilice, en las tierras adyacentes al cauce, el agua irecrsa para usos «naturales» y «domésticos». Incluso se llega a permitir eita des_ viación del agua, para los usos anteriormente citados, u u, propi"tario del cauce a.lt-o, a pesar de que de esta forma puede consumir la que utilüaba con anterioridad otro p_ropietario ribereño del cauce bajo. Es decir-, que el uso no instituye el derecho al agua. La utilización del _agua par,a el riego está considerada como «artificial» y no se permite de un modo normal. En este sentido se han introducido modificáciones, llegándose a la «doctrina del caudal natural» que permite a un propietario ribereño desviar agua para el riego solamente en el óaso-de que los dei cauce inferior tengan abundancia de ella, y si tal empleo no hace deicender de un modo apreciable el nivel del agua y su calidad. Una doctrina del «empleo razonable» permite una mayor desviación de agua para el riego. El empleo utilitario del agua no crea en ninguná de hs variantes de las doc-

trinas ribereñas, la menor prioridad. En la mayoria de los casos el terreno debe ser adyacente al curso d9 a-gira y tanto el agua desviada como la ae oesagüe aebÁ ser canalizada a través del terreno regado. La doctrina de los derechos ribereños, ya sea la original o con modificaciones, es la vigente en la mayor parte- d9 las regiones húmedás. No obstante, el empleo cada vez mayor de agua para el riego en las zonas húmedas crea cada día nuivos problemas de derecho de aguas que solamente pueden ser resueltos si se introducen modificaciones en la doctrina que Ia aproximan a la de la apropiacián.

Doctrina de la apropiación cuando se inició la práctica del regadío, en las zonas áridas del oeste de los Estados unidos, se vio que la doctrina de los derechos ribereños no se adaptaba a las necesidades presentes. Tanto las agrupaciones humanas como la agricriltura dependían de un volumen de agua seguio. En la mayoría de los iu, uguu, existentes se empleaban en su totalidtd. El desarrolló d" hs diferentes "uro, zonas estaba basado en el establecimiento de un derecho al agua sobre la base de su uso

368

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

más beneficioso. De esta necesidad surgió la doctrina de la apropiación que establece que los derechos sobre el agua están basados en ta prioiidad de su utilización-: que el uso crea el derecho y que el desuso lo destruye y cancela. El uso utilitario se declara que es «la basé, lá medida y el límite del derecho».

18.6 LEYES DE AGUAS SUBTERRÁNEAS -En esencia, las leyes que rigen para las aguas superflciales se aplican también en las subterráneas. No obstante, debido a li diflcutiad para definii estas últimas se ha producido una confusión considerable. Los tri-bunales americanos han intentado establecer la distinción entre los diferentes tipos de corrientes subterráneas: curso subterráneo de corrientes superficiales, aguas procedentes de Ia percola-ción, aguas artesianas, etc. pero comolsta distincidn no se basa en ningún hecho físico claramente definido, se ha producido una gran confusión. En este sentido se han hecho intentos serios para- establecer leyes, basadas en. la realidad, que permiten la utilización al máximo de los depósítos a" alua subterránea.

La ley consuetudinaria de los derechos ribereños es la que está vigente Én "la mayoría ,náy de los estados de ros Estados unidos de Américasin

en-,uáigo,

por lo menos 15 estados_que tienen leyes basadas en el concepto Oe ta aprJpiaciOí y en media docena de ellos su legislación de aguas se basa iobre el .on..pto d.l «empleo razonable» dentro de la doctrina de dérechos ribereños.

18.7 EMPRESAS DEDICADAS

AL DRENAJE

La acción colectiva es fundamental para el drenaje de las tierras de regadio. un.propietario que pueda construir su propio drenajé, sin la cooperación d-e sus vecinos, constituye un caso excepcional. Está acción iolectiva, en aigunas regiones, se lleva a cabo medianfe .la organización de comunidades de dñnaje qü. ron co^rporaciones «quasi públicas» previstas por la Ley del Estado y con au^toridad zuflciente. para fijar impuestos sobre las tierras regadas para utiliáarlos en planes de drenaje. Hay dos objetivos principales que influyen en la organización de los Distritos de drenaje, a saber: 1) la integráción en una organiZación de drenajes de las tierras de una zona que estén necesitadas de él y que contribuyen a tai necesidad y 2) la provisión de una autoridad y de un próceáimiento y ia asignación de la responsabilidad para proyectar, financiar, construir y consérvar loi sistemas de

drenaje.

- Entre los poderes y atribuciones más importantes de una corporación de drenaje se encuentran: 1) la capacidad para-incluir en tal corporación a todas l'rs tierras que se beneficien del sistema de drenaje y, de esta fórma, reforzat la autoridad de la misma y la capacidad para ser equitativa €n sus relaciones con

ASPECTOS LEGALES

Y

ADMINISTRATIVOS

369

los terratenientes y 2) la. atribución_de poner impuestos y recaudarlos por todos los medios legales. I-a segunoa a las tierras del Distrito a ia Corporación, para el procesamiento y tu ñipoi""uutriü*"ü" faculta, incruso á"f *ororo y hasta la venta de sus tierras si fuese necesario. Iros Distritos de drenaje tienen autoridad legal tratar todos los asuntos relacionados con er drenaje, tares como nrun.iá.ioí,wra instalaciones de ;"r;;r, colectores y su mantenimiento y r"utizaÁn. Es preciso que exista verdadera necesidad de drenaje en ra zona propuesta por la corporación, debiéndose demostrar que ros uenencios--que se obtengan de la inclusión de las tierras .n .t prográma serán superiores deseos de participación de una mayárífde propietarior'á.ú", a los costos; ros ;anifestarse para que se proceda a la realización. dól proyecio. La condición necesaria para ser miembro y participar en las actividades ie la corporación, es ra de ser terrate-

ntente.

Después de haber sido organizado un Distrito, de empezar

a funcionar su sistema de impuestos, de o.bteri-'er su capital ¿e nnantiácion íáJ^.stablecer su sisd_. drenaje.

las cuestioner qre,uig"o.or.i.rn"n-piiróifaim"nt. tTu a ra dirección, al funcionamiento y a la ctnserra"cün, así como', ju-'uÁ".tización

obligaciones fi nancieras.

de las

En utah. er orsanismo

rector ro constituye un comité de tres supervisores de la Corporación d-e drenaje,-l].;;"iá;; asume ra responsabilidad de todos los asuntos que conciernen a Ia misma. Los supervisores son nombrados por los comisionarios

del condado que, a su vez. suelen estar eregidos..por los piopietarioi ¿;i-il;;;]'ol' .ntr" enos, ros. supervisores-eligen un presiáente, un seóretario y un ;;r*". Éíi-os ¿eben calcular las necesidades de drenaje en ra zona y determiiar ü ;"i;;;r;;Lagnitud y coste probable del sistema de desagües pu.a t a-.ili;il ; e[as. También _proyectado es de su incumbencia encontiar caiitat de hnanciáciár, ,.""*urio para la ins_ talación del sistema dercolectores,"ito que normarmente tr.dill; emisión y venta de obtigaciones de la Corporación y il estabi;;imi;;tüñ; fran equitativo de impuestos..que sea Ia fueñte adecuáda y constante de capitar para hacer frente a las necesidades anuales. r,a capacidad y voruntaJ-¿.i"r r"ri".rlror", para servir a las necesidades del Distrito puede sei la causa del

empresas,

Las

éxito'o del fracaso de las

de mayor ámbito de acción, incruyendo las asociaciones de y las mutualistas de beneficiarios de agua están interesándose más y más en el drenaje de tierras de regadío. La tendencia es de^combinar. ras responsabilidades de los sistemas de riego y drenaje en una sola.organización, particurarmente iá autoridad regal del Estado es adecuada pa,ra que existan compañías "má"rá" a" Ri"g; uru,,un -o- [u" a juntamente la responsabili¿a¿ Oet regadío y dil drenaje. "orempresas

regantes

IsE-{Er,sÍ\ - 24

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

BIBLIOGRAFfA and Significanc¿' U'S' HA'DEN, Senator C¡rrr: National lrrigation Polic_y. Its Development -*--¡;;t" 1939' Congress, 76th the 36 of -.Á bocument puuti" Land Policies», Nueva York, Pete¡ Hmn¡no, BrN¡¡mN Hon¡,cl: Smith, 1939'

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APENDICE

PROBLEMAS

Y

PREGUNTAS

CAPÍTULO I 1.

2. 3. 4. 5.

Deñnición del riego. Enumerar los- seis objetivos que se pe_rsiguen al aplicar agua al terreno. ¿Cuáles son los métodos mái geneiales-de riéeoZ Enumerar las cuatro procedenéias der agui ¿t- riego. Definirras y explicar cada una de ellas. ¿Qué precauciones hay qu^e. tomar para determinar el volumen de agua disponibre, pro-

cedente de precipitaciones? 6.

¿Es toda Ia precipitación que cae sob¡e las tierras cultivadas aprovechable para ? ¿cuáles son las condiciones atmosféricas, además de la lluvia, que producen

plantas 7. 8. 9. 10, 11.

t2

suplementarios de agua? ¿contribuye di¡ectamente-.el agua subterránea a

volúmenes

la_s

¿Cuándo? ¿En qué condicionis resutta pe¡iu¿iciall

necesidades hÍdricas de las plantas?

Enumerar ,alguna -ventaja del riego ., lu, ionus' húmedas. ¿,,n -que dlrere eI riego de _las zonas húmedas der de las zonas áridas? ¿;cuáles son los factores má^s importantes que hay que tener en cuenta

proyectar un plan de. riegos?

ras

a la ho¡a

de

contestar a las siguientes preguntas, haciendo mención a Ia zona agrÍcola con ra que el lector esté más familiarizadl: qué situación se encuentra ¿En actualmente el regadÍo? {) ,, influyen sob¡e la pra"iica-Ae ii""g. á ctima, El agua disponible y

c)

fotnrgf"#edida

¿D9.qué manera mejorará mejor técnica?

CAPÍTULO

la

economía agrícola con un riego más extenso

y

de

2

1.

¿Por qué. es muy importante para la realización de un sistema de regadío la información.precisa acerca del agua áisponible? - ¿Qué es un aforo de nieve? 2. 3. ¿,cuáles son las ventajas y desventajas para er riego de los embarses pequeños y de las presas? 4' ¿Qué factores hay que tener cn euenta a ra hora de eregir un emprazamiento para

una presa?

5' ¿Cómo se puede reducir o sup-rimir la sedimentación de un embalse? Enuncia¡ cuatro y descrlbir su mecanismo. _ de_ losseprocedimientos 6. puede hacer para reducir las pérdidas ¿Qué f)or evaporación de agua de riego? ¿Qu¿ son las freatofitas? ¿Son beneficiosas? ¿Éor quéi ?. 8' ¿',Cuáles son los dos métodós principales oe pioauccion de lluvia a¡tificial? Explicación de cada uno de ellos.

9. Discutir la posibilidad de depuración dp,agua -r para el

riego.

salina. de forma que pueda emplearse

372

PRINCIPIOS

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

10. ¿Qué fuentes de agua pueden se¡ utilizadas para recoger los depósitos de agua subterránea? 11.

12. 13.

¿Cuáles son los métodos utilizados para recargar (:,A qué se refie¡e

el rendimiento de

los depósitos de agua

subte¡ránea?

seguridad?

Enumera¡ los métodos generales de investigación del agua freática y describir la técnica utilizada en cada uno de ellos.

CAPÍTULO

3

1. Enumerar los t¡es métodos principaies de perforar pozos y explicar cada uno de

2.

Discutir las ventajas

y

ellos.

desventajas.

¿Para qué siiven las pantallas de los pozos y el reileno de grava? ¿Cuándo deben utilizarse? ¿Cuándo pueden emplearse al mismo tiempo, en el caso de que sea recomendable hacerlo? Si no fue¡a conveniente, explicar la causa. 3. ¿Por qué es tan importante el aumento dei caudal de un pozo? 4. Enunciar los tres métodos principales que se emplean para hacer aumentar el caudal de un pozo y explicar ia fo¡ma de actuar de cada uno de ellos. 5. ¿Cuál es la diferencia que existe entre un pozo ordinario y otro artesiano? 6. Todo pozo artesiano, ¿es necesariamente un pozo que mana? 7. ¿De qué postulados s€ parte para el desarrollo de las ecuaciones de un pozo? 8. ¿Qué caudal puede esperarse de un pozo no¡mal de 38 cm de diámetro cuando la depresión es de 3 metros, en un acuífero saturado cuya profundidad es de 15 rn'l Se admite que el coeficiente de permeabilidad es d,e 2,10 m al día y que el radio de in' fluencia es de 180 metros. 9. ¿Qué diámetro debe tener un pozq que proporcione un caudal de 56,6 litros por segundo, de un acuífe¡o artesiano que tiene 15 met¡os de espesor y cuya depresión es de 21 metros? Se puede admitir que el radio de influencia es de 120 m y que la permeabilidad es de 15 m por día. 10. Determinar 1a altura de la superficie de filtrado de un pozo normal que tiene 30 cm de diámetro, una permeabilidad de 0,006 m por seg, un caudal de 3024 m" por minuto y una profundidad del agua en el pozo de 4,5 metros.

CAPÍTULO

4

1. Definir qué es un caballo de vapor, potencia teórica, potenciá al freno, potencia hidráulica y rendimiento del equipo de bombeo. 2. Definir el concepto de desnivel estático y depresión alrededor del pozo.

3. ¿,Cuáles son 1as curvas caracte¡ísticas de ias bombas? ¿Cuál es su utilidad? 4. Definición de velocidad especíñca. ¿Qué tipos de bombas tienen una velocidad 5. 6. 7.

Equivalencia: I CV:736 watios. 8. Con la misma altura de elevación y los mismos rendimientos

9.

especí-

frca alta? ¿Cuáles la tienen baja? ¿En qué condiciones se debe emplear una bomba centrífuga? ¿Qué problemas suscita su utilización? Definición de la presión dinámica total. Un regante desea elevar un caudal de 1890 litros por minuto a una altura vertical de 12,2 metres. Si 1a Érdida de carga de la bomba da como ¡esultado un rendimiento del 62'i. y el motor eléctrico tiene un rendimiento del 9l o/", ¿qué número de caballos de vapor necesita tener el motor? ¿Cuántos kilowatios consumirá durante el bombeo? dados en el problema 7, ¿cuántos caballos de vapor debe tener un motor para.proporcionar un caudal que dé un volumen de agua d,e 617,22 m" en 30 horas? Las necesidades brutas de agua para riego de huertos se calculan en 3050 m. por Ha. Si un equipo de bombeo o una bomba y un motor trabajan a un rendimiento dél 57 %, ¿cuántos kilowatios hora serán necesarios para elevar el agua nLcesaria para cada hectá-

rea 9 metros?

PROBLEMAS 10.

Y

PREGUNTAS

373

Calcular los CV necesarios para bombear: a) un -caudal de 56,6 litros/ieg a una artura de 12 m, con un rendimiento der r00 7á. á) si el ¡endimiento real del Jquipo de u"*uá es del 59 "2", ¿"u¿nio.-.uballos se necesitan ?

I

t.

c) Utilizando las tarifas y precios del suministro,de. energía eléctrica del capítulo 4, ¿a cuánto ascenderá la factura por mes (30 días) ai .T continua-;i;;-i;c]ona mente? Se. supone. gue se concedi un descuento por voltaje poi v ^ ¿Sería conveniente utilizar una bomba

en la-figura 4.2, cuando se

12.

centrífugá. cuyas características "ántrato. están reseñadas

*sea bombear¿sl,§ "*" por minuto a una altura 12,6 m? ,,cuál es el rendimiento? ¿eué rendimiento pii"a" *-.-¿"seable? ¿eué potencia debe emplearse? "ó".ia"i"ir" a) un agricultor bombea 28,3 litros/segundo durante 24 horas al día, en el período !: ¡ggo. La artura estática_ es dé 6- metros y u a.p."rio; drr";tJ el bombeo de 28,3.1-itros/segundo es de 1,5 metros. si er eqíripo ¡;'L;-;ü;;li;;;r; rendimiento d.el 60'/.' ¿qué le cuesta al mes, si las t"iiiJ. ion las reseñadas en e1 párrafo nTarifas y precios del suministro ¿á enirgia'-"iJ"tri.urt

CAPÍTULO

5

l. ll,iscutir las ventajas e inconvenientes de los canales de tierra. ¿Por qué hay, que tener €n cuenta el costo anuál a" a*oiiir"ción del revestimiento un canal, en lugar del inicial? J. ¿Qué relación exist€ entre el revestimieento de los canales v el drenaie? 4.

)

una acequia para er riego 9,gl-riq:l"noo 0lmenslones:

in

ñ i;;.;ili;;.;;üT¿ila

de

las siguientes

a) Anchura de la solera: 0,6 m. á) Profundidad total: 0,52i metros. Q Lu, paredes late¡ales tienen una inclinación de 45..

/)

Espesor del agua: 0,3 metros.

Calcular:

c) !a superñcie transversal del agua. á) El perímetro moiado. c) Radio hidráulico del curso. -s' Si Ia solera de la acequia descrita en el problema I tiene una pendiente uniforme de t:1000, v si tanto lf sorera como los i"t,i_ái.,é'*rr"i"á, ri*ii"I hierbas y más o menos lisos, ¿cuár_será la velocidad media di i"-'.áiir..t...l,''Ii de cauoar? se debe tomar un valor de n igual a 0,02. 6' Si no se impide que-crezcan matas en la solera y en los laterales del canal del prot, ¿cuál será Ia velocid-ad y el _ blema S"'"tiiirá-r:"ó;0¿: ' 7' Determinar el caudal y la velociáad en "u"Aáif un-ca-nal á¡."ririones son las del prot, y construido-en-tierra, un"-f"naiente"rñ áei ;i7;;:-''^'-" ^ blema qué 8. "o, no se duorican Ia verocidad ,',Por 9. Para un canal reveitido ¡",."-.nio v "lLu¿"1 cuando ío tu"" la pendiente? t-p;;ji;i"'J"un anárogas a las det canal del probrema 4, determinar"ríul'¿-ii"n.io"", rá u.ro"iaaa y ;i ¿r;J;i'l;i"i de ¿ : 0,014. 10. Resolver de nuevo el pro-brema o .Ápleandá ra fóimura de chezyl Ia figura 5.2. Emptear un vator de ¿:0.03 y.una temperitrá L-ii,i;:ii;Ji;ñrj.ror" ,: l,oe x l5_5 met¡os cuadrados por segundo.) Il. Calcular C y f para el problema 6. 12. Calcular C y f para el problema 3. 13. Demostrar que una caja.cuadrada cubierta, en la que_el agua corriente ocupa er g5 "/o de s.u volumen,.proporciona miís agua que el caso H-ó1;i;;ui'o"rpu." vr 55s* su tota_ lidad. Explicación. 14' Dado un canal de 45" de pendiente de las pare.des laterales y con una superflcie transversal de 10,4 m", carcurar las dimensiones'de la ."""ioo ii.ír¿uri""-?ptuu.

PRINCIPIOS

374

Y

APLICACIONES

DEL

RIEGO

15. Señalar los materiales más empleados en revestimiento de canales. Discutir las ventajas e inconvenientes de cada uno de ellos. 16. Describir el método de «entradas y salidas» para determinar las pérdidas que se producen por filt¡ación de un canal. CAPITULO

1.

2. 3.

6

¿Cuáles son las ventajas

a) Orificio. á) Vertedero. c) Aforador Parshall. d) Afo¡ador trapezoidal. e) Molinetes.

e

inconvenientes de los siguientes aforadores?

Cuando se emplea un molinete a 0,6 de la profundidad, ¿se mide desde la superficie del agua o desde el lecho del cauce? Fxplicar por qué hay un mayor gasto sobre la cresta de un vertedero romo que sobre la de uno de labios afilados, aunque la altura del agua sobre la cresta sea Ia misma

para ambos.

4. c) Calcular la velocidad teórica del chorro de agua que sale de un orificio cuadrado de un depósito grande, si el cent¡o de dicho orificio se encuentra a 60 cm de la superficie libre del agua. á) si las dimensiones del orificio considerado ei 4a) son de 15 X 15 cm, ¿cuál será el gasto teórico en litros por

segundo?

c) ¿cuáles son los gastos máximo y mínimo reales probables, en litros por _ a) -¿es segundo? 5. Cuando se afora que

el agua fluye a través de un orificio sumergido, nJcesario conocer la distancia vertical de la superficie libre del agua, aguai arriba, al centro

del orificio? Explicación.

á) calcular el caudál, en litros por segundo, a través de un orificio tipo, sumergido, que tenga 45,72 cm de largo y 20,32 cm de alto, si la superficie, aguas arriba, está 6. a)

elevada unos 17,78 cm por encima de.la de aguas abajo. ÉmpÉeÁe primero la ecuación apropiada y.después compruébese mediañte el uso de lá tabla-correspondiente. ¿!o_r qué es preciso medir diréctamente la velocidad del agua cuando pasá a través de la escotadura.del vertedero, cuando se emplea éste como aforador? Explicación.

á) Calcular por medio de la ecuación adecuada-el caudal en litros po. s"gundo p*ra

un vertedero rectangular, en el que se han suprimido las contracciones finales, ii la \cresta del vertedero tiene una longitud de 60,96 cm y la superficie libre del'agua, en un punto que está a 2,4 m aguas arriba del vertedero, se encuentra ,elevada 13,97,cm sobre

vertederos.

la

cresta del mismo. Comprobar

el resultado con una tabla

de

c) Si el vertedero

descrito en el p. roblema á) tuviera una contracción final completa, el gasto superior o inferior al calculado? ¿Cuánto? - Para las mismas dimensiones de la cresta y de la altura de agua sobre la cresta del ver7, tedero descrito en el problema 6 á), calcular el caudal meáiante un vertedero trape¿serfa

8' 9.

zoidal. Comprobar los resultados con una tabla. Para un vertedero, con una escotadura en forma de triángulo rectángulo, ¿cuál es el gasto cuando al espesor del agua, medida verticalmente sobre el vértice de la escotadura, es de 18 cm, en un punto que está a 1,5 metro's aguas arriba del vertedero? Demo-strar que duplicando la altura efectiva, para un orificio sumergido, aumenta el

caudal en un 4l o/" aproximadamente. 10. Demostrar-que d-uplicando^ Ia altura del agua sobre un vertedero rectangular o trape-

zoidal, se hace el caudal 2,8 veces mayor.

CAPÍTULO

1.

2.

7

¿Es posible para el agricultor de regadío modificar la textura de sus tierras? ¿Por qué? ¿Cuál es la textura más adecuada para el riego y para la produccién vegetal? Desciibi¡'

los medios a disposición del agricultor que existen para mantener una estructura del tetteno apropiada.

PROBLEMAS 3,

4. 5.

Y

PREGUNTAS

?75

la diferencia ent¡e el peso especÍfico aparente de un terreno y el real. ¿Es fxti9t"^,-Tr-_:l_ry* :.p"".rñco alarente'sea isuai o rnuvoi q"" "i r*ll Explicación. ¿(¿ue sustancras ocupan er. espacio poroso der te¡¡e¡o?. ¿Influye el contenido J" ;ú; de un suelo en la proporción-de espacio poroso del misrio? ¿Por qué es importante la velocidad del movimienio ári uguu a través de los sueios, Establecer

en Ia práctica del riego?

6.

7.

8. 9. 10.

Considerando un terreno de tex-tura y_estructura dadas, ¿puede asegurarse que Ia zona radicular situada a r,2 metros de prófundidad retendrá ;f ¡;6i"-á;;cra de riego que otra que esté situada soramente a 0,6 metros? se supone q;tr;"p?ireática está a m;is de 9 metros de p,rofundidad. Razonar las respuestas. ¿Qué profundidades del suero determinan las próporciones de agua higroscópica, capilar

y

de gravedad? los suelos regados, cuyo drenaje naturar es bueno, saturados alguna vez por completo? Explicación. 1',Por qué las alturas reales a,!as que asciende el agua por capilaridad -- inferiores a las teóricas que se obtienen pói medio de la ecuació" iZ.íi-'------- son qué es más útil el empleo de unidades centesimáles-para el cálculo ¿Por de humedad, expresado en tanto por ciento dei-vorumen,'q;;;"ái;;t;erdel contenido ¿Está-n

glosajón t 1.

exactamente, 12.

14.

la

exprese

capacidad de campo?

¿Por qué el contenido de humedád en el punto de. marchitamiento permanente, .para un cultivo, es función de Ia verocidad evipotranspi.a"ibn aái¡¡ái: a'"'ir'i"iirii"'¿J

terreno 13.

sistema an-

?

¿Por qué se define el concepto. de c_apacidad de campo y emplea prácticamente. a pesar de que en la curva de humedád drenada, oo Éry'r,se,"r"-irrto que

?

se introduce un cilindro de bordes afilad-os y diámetro 15,24 cm en el terreno, de 1o_rr:.9," Ia,compr.esión {er terreno ,." airpi..i"ui;. s; ;dti;";'rn-'*ui*u, de suelo de tongitud. El.peso de la muestra húmeda es de 57g0 g y seca de 5lg0 g. :'. ir;:.1,.T^ et tanto por c-iento de humedad. -. referido a peso s""oi' ÍlD, 1:r1l es es el peso especíñco aparente del terreno? -¿uuát 5e ha tntroducido un cilindro en el terreno, sin. comprimir ni modificar el perfil. La sección transversal del tubo era de 232 cm, y ü-iongitud de la columna de suelo, en el inte¡ior del cilindro, era de 30,4g cm. pr pesJ sJco de ra muestra fue de 9,534 kg y antes del secado

era de 11,44 kg. Determinar F,,,,-ir-i fr. Se emplea un caudal de 93,2 ljtros por ,.gundo.para dar un riego de 12,7 cm por hectárea a una--parcela de 8, hec-táreas-. irn .u?nió tiárnpo sei*a.l;;uü; Ia operación? 16. un regante utiliza un caudal de.99,05"litros por s"gunao, durante ¿¡-ioiu., para regar una superficie de lZ,l5 Ha. ¿Cuá[ es el espeior ¿" ,gr" lpfi.;;;? " -"' 17. regar. uñ bancal qr" ii"r" iz --A" ,*toir'po. 150 de longitud. Y,r,ifll.itl?,1^desea trr oesea aprlcar una med,ia.de- 7,62^cm de espesor de agua a toda la superficie y-para ello. dispone de un caudal_de-3_,! m. p"i",ir-íü. ¿En ciánto tilmpo r.gár¿ el bancal? I8. La humedad del suelo es del 27,2 7" c,irando,.: áá ü el contenido de- humedad, en el momento der iiigo, o dJ rgp'e."upr"iá"a-a"-;;üy Él;; .ó..ráJ." áparente es de ' 1,3 y-el espesor del suelo que hay q-ué t uÁ"A"c,ir, áe 90 i*. espesor de agua hay que áplicai: ---Ílá) ¿Qu¿cuánto tiempo se-regarán 4,b6 hectá¡eas. ¿En un caudal de - il3,2 litros por segundo, si el rendimiento de aplicación delempleando _ agua ¿ii ol 7.it9. Las muestras de suelo dan para lu turiráOiá,-ier.ri¿i"a-p.so-;;"", "s í"1 p"ro espectfico aparente, los siguientes valoies: Prolundidad P,. (peso seco) A, 15.

G30

cm

30-60 cm 60-90 cm 90-120 cm

14,7"' 15,3

t7,6 18.2

1,34 1,39 1,32 1,30

Calcular el espesor de agua retenido por los primeros 1,20 metros.

PRINCIPIOS

376

20.

Y

APLTCACIONES

DEL

RIEGO

Un agricultor

posee un terreno, que es franco arenoso hasta los 120 primeros centÍmetros descansa inmediatamente después sobre una capa, de más de 9 metros de espesor, de grava y arena g¡uesa; descubre en el mes de maizo, por medio de una barrena de

y que

edafología, que las escasas lluvias del invie¡no no han penetrado más allá de 72,25 cm. Inmediatamente aplica un riegb a manta por medio de un caudal de 141,5 litios por segundo, a su parcela de 8,10 hectáreas, de forma que el agua se extienda uniformemen-te sobre el ter¡eno y así permanezca durante 24 ñoras, pára que éste se humedezca profundamente. N,o, hay escorrentía superficial. calcular de^ un modo aproximado qué tanto por ciento del agua aplicada. se nierde por percolación profunda.

CAPÍTULO E l. ¿Por qué es tan importante la medida de la humedad del terreno? 2.

3.

4. 5.

¿Qué cgracterísticas hay que sopesar a la hora de decidir éntre el empleo de una barrena

helicoidal o de una sonda para la obtención de una muestra de teireno? En relación con la sonda tipo Oakfield: a) ¿Cuáles son las condiciones idóneas de operación? ó) ¿Cuáles son las condiciones más desfavoiables para su empleo? ¿Para qué,propósitos puede ser suficiente la aproximación que dan Ia observación y el tacto de un suelo, para determinar el contenido de humedad del terreno? ¿Cuáles son las ventajas e inconvenientes de los bloques de adsorción para determinar

la humedad del terreno?

6.

¿Qué características deciden el empleo de bloques de resistencia

Describir_ e1 8.

o de los tensiómet¡os? principio que rige el método de medición de la humedad por medio de la

emisión de lleutrones. Enumerar 8 métodos de estimación de la humedad del terreno.

CAPÍTULO 9 1. Explicar por qué puede despreciarse la energía cinética en el movimiento del agua

2. 3.

4. 5.

6'

_ 7.

los suelos.

Demostrar_ que Ia permeabilidad

en

k de la ecuación (9.3) depende del tamaño de los pozos, comparando las ecuaciones (5.3) V (9.3). De la^ ecuación (9.5) y de la definición que sigue a continuación, resulta que I es la superficie transversal bruta en el sentido del movimiento. ¿Qué cambio apioximado se introducirá en la magnitud calculada para la permeabilidad i, si se consiáerara que 7 fuera el área neta transversal, para el movimiento a través de un suelo franco? Imagínese una columna de suelo de superficie unitaria, en el sentido del curso del agua y decÍdase si es posible medir exactamente eI área transversal neta de los cauces a través de los cuales se produce el movimiento para los casos siguientes: a) un suelo saturado y á) un suelo no saturado. Razónense las respqestas. Considérese una columna de suelo de 900 cm' de superficie t¡ansversal y de 120 cm de longitud. Si percolan a través de la columna en 36 horas un volumen de 28,3 litros de agua que.,proccde de una tube¡ía que permite que el agua se incorpore al terreno a una velocidad suficiente para que la superficie del terréno permanézca totalmente cubierta de un modo.permanente, ¿cuál es lá permeabilidad en centímetros por día? Al medir la permeabilidad de un estrato de lf m de arcilla saturada, que descansa sobre gna grava acuífera, se obtiene un valor de fr :5,08 x l0-2 cm por-hora, si la altura de .presión de la grava es de 22,5 m de agua (medidos sobre lá parte inferior de la arcilla) y cero en las proximidades de la superficie, el agua flule verticalmente e¡ sentido_ascendente, a través de la arcilla. Calcular el caudal, en liiros por segundo, a. través de un bloque de arcilla de 15 m de espesor y con un superñcie ae1sg,Z hectáreas, Un mapa de líneas de nivel de las presiones en una cuenca artesiana, muestra una caída media de la altura de presión de 5,6 m cada kilómetro. Considerar que el espesor medio de Ia grava acuífera.es de 7,8 m y que k:3 x l0-r cm/seg. calcular en litros por segundo el caudal subterráneo a través de una sección de grava
PROBLEMAS

Y

PREGUNTAS

377

8' una parcela de 16.2 hectáreas se_riega con frecuencia y con una dotacjón suficiente para que er suero se encucnrre práctiiamenre a.uufá'a" lil1 .lo"iil",iJ'll la capa freárica tiene una p.orrnoráuá-á"':o *.sarurado -pór -qr;;ñ; de 34,93 1itros por hectárea calcular er número ¿" ..-h".tal"u si "t ruio.'-.¿iJ;"-; ". -es verticar_ ¿. oguu ioca - mente, en sentido descendente. a la capa freát,cu.

9' una muestra de suelo que peiaba +ss g extraída del terreno en un cilindro "uanáo-fue p"';"J';E'3zs g' r" puiiiü",'á'Éi.,.r" d";piu;;;;; Í;r'31:T" i:;'U,:.t,ii:;'" a) Parte del volumen total que ocupaba el asua. D) Tanto por ciento det esp,acio-poioro uguu. c) centímetros de espesor d" ugü" .n zifi"rri"'d. .Á oe siero, con un contenido de

I0. Antes de proyectar un t¡ación:

Tietn

humedad

sisrema de riego se han calculado los siguientes datos de infll

po iranscurrido (minutos) 2

4 6

10 30

Infiltración acunu¿lada (centímetros) 0,71

I,A7 1,19 1,52 ,, 10

Determinar Ios valores de a

y n en la ecuación (9.9). 11. Los datos de infiltración obtenidos empleando ros cilind¡os con ros de mayor radio, cilindros tampón, ,.,son más p.,

" -il.;-;;;;;i,ou¿o, "i Á¿láá.ái .iegoz m"/minuto 12. Demostrar que la ecuación (9.13), I-oaia ...-. - tupttntl" p*üru unituti' ' la (7.9), q-t: a.d. "" .f 13' Discutir las características

o

deriva de

de las tres zonas que se delimitan durante el fenómeno del movimiento del agua a t.uré* fundamentales o.l rr"l", .r""r-tÁrr".lu..o del riego.

CAPÍTULO

10

qué los sueros

de ras regiones húmedas no contienen una excesiva cantidad ' fJXH,:r:or 2' ¿En qué medida afecta-el volumen de agua que se mueve a través del terreno a la salio a la ausencia de saliniJaá ¿"f ,ii._J: - nidad 3' ¿cuántas toneladas de sal hav;;;;;i;Jecrárea,.de agua, cuya conductividad es de r" ¿cuál "í ""r."rii""io.-."--iilü"i""rliil"ril ritro y en parres ;:? fii,",'a'S'-sicm? 4' ¿Es el carbonato sódico una^sar «negra),' ,'Qué es un árcali negro? ¿Qué sares motivan la_ presencia del álcali negro? t_ en ta recuperación de los suelos satinos el ranro por cienro ái";oiff ,r§::Jfrtijrilcia 6' Con rar de que'u,,I1g,.g. Ias gJr p.p.m. de r^as sares arcarinas de las aguas de rieeo dei bajo sevier se deposirara.n..n ror'prim.ro, so .* d.r ;;;;;;; l"nuur,n.n,.. ¿,cuánrós años serían precisos para adicionai-ir i.ii""á e] 0,s lá á; l;; ,;i.r-.;;rales, siempre que se apliquen 60 cm dé _ -agua cada a¡o uf i.l.no? A":1.4O. 7' La r"tbería principal dJ-d'::naje, á" *.rilá, q,;. drenaje a una parcela de 405 hectáreas, riene un gasro medio ae is,¡ -r7ses;;;*r:'i;. dürante ."d;-;;; de los doce meses del año. si el conrenid" ."q,.9 a. ;;; i" ¿i"r";. ;;"-i;00 p.p.m. y el agua ¡"4;;f de riego está prácticamente libre ¿" .rririáiá,_teniendá-''en-"ü,"-ó"" ra profundidad media de los drenes.es de 1,8 m, r" piá"*.á1."'í"i-iiai.*""'iu'.tt,r."¡on anual det contenido de sal del terreno en taíto;á;;"ito ¿"1 peso seco der suel..

PRINCIPrcS

37E

Y

APLICACIONES DEL RIEGO =

8.

¿Qué precauciones adicionales hay que 'iomar al sanear un suelo alcalino que no precisa tener en cuenta a la hora de hacer lo mismo para otro salino? 9. Explíquese por qué es más fácil lavar un suelo alcalino con agua de alto contenido de sal que con agua pura. 10. Explíquese detalladamente por qué el descenso de la capa freática ayuda a impedir las acumulaciones de sales solubles en la parte superflcial del terreno. 11. Además del descenso de la capa freática, describir otros medios que sirvan para impedir, o por lo menos hace¡ menores, las acumulaciones en la superficie del terreno, 12. Enumerar si existen circunstancias en las cuales es aconsejable emplear, para regar, agua que contenga un elevado tanto por ciento de sales solubles. ¿Qué precauciones hay que tomar para que los riesgos de su empleo sean los menores posibles? 13. ¿Existe alguna relación entre los problemas de.la alcalinidad y salinidad y la textura del terreno? En el caso de contestación afirmativa, explfquense las relaciones. 14. ¿Cuál es la razón principal por la que se adicionan enmiendas qulmicas al terreno? 15. ¿Cuál es el método más importante de saneamiento de los suelos salinos? 16. ¿Para qué sirven los datos sobre la calidad del agua? 17. Definición de un suelo alcalino. Definición de suelo salino. 18. Descripción de una cámara agrícola en la que se trate adecuadamente una capa freática alta, como solución más económica que el drenaje. 19. Discutir la posibilidad de poner en p¡áctica cada uno de 1os t¡es métodos de controlar las sales de las tierras regadas. 20. En el saneamiento permanente de los ter¡enos salinos y alcalinos, ¿cuáles son las cuatro condiciones que hay que cumplir? ¿Por qué son necesarias las cuat¡o? 21. ¿Qué precauciones de gerencia han de ser tomadas cuando se emplean aguas salinas para el riego? 22. ¿Es verdadera la siguiente aseveración?: Si el agua de riego es salina, se debe aplicar menor volumen de agua porque esto darla como resultado una menor aplicación de sal

al teireno.

CAPÍTT-rLO

Discusión.

11

I. ¿Por qué los estudios sobre la evapotranspiración se perfeccionan con el tiempo? ¿Son análogos los términos evapotranspiración y utilización consuntiva? Explicación. 3. Dibujar en un gráfico la evolución de la transpiración y evaporación durante el períoCo de crecimiento de un cultivo determinado. Explicar brevemente las tendencias. 4. Enumerar b¡evemente los factores que influyen sobre la evapotranspiración. 5. Enumerar los factores que influyen sobre el componente «evaporación» de la evapotranspiración y señalar cómo la gestión puede alterar y por lo tanto modificar la evaporación. 6. ¿Cuál es la relación que existe entre el marchitamiento de un vegetal y la cantidad de energía que hay en la atmósfera? 2.

7.

¿,Puede

9.

potranspiración diaria puede cifrarse en 5,6 mm. ¿Cuáles son los principales inconvenientes y limitaciones de los métodos de determinación de la evapotranspiración que a continuación se mencionan:

una lluvia ligera reducir la evapotranspiración? Explicación.

8. Calcular el número de toneladas de carbón que son necesariás para evaporar un volumen de agua equivalente a la evapotranspiración diaria de una hectárea. Un kg de carbón bituminoso. proporciona 9865 Cal, con un rendimiento de la caldera del 65 %. La evaa)

Tanques y lisímetros.

á) Estudios sobre la humedad del suelo. 10. ¿Qué tipo de cuenca está mejor dotada para el empleo del método de determinación

la evapotranspiración, de entradas y

salidas?

de

11. Los métodos de Penman y Thornthwaite fueron ideados y utilizados primeramente para climas húmedos, mientras que el de Lowry-Johnson y el de Blaney-Criddle 10 fueron para climas áridos. ¿Condiciona este primer empleo la utilización de estos métodos para los otros tipos de clima?

PROBLEMAS

Y

PREGUNTAS

379

¿Qué datos climáticos son necesarios para cada una de las fórmulas siguientes?: Penman, Thornthwaite, Lowry-Johnson y Blaney-Criddle. 13. ¿Puede esperarse que un evaporómetro de Piche o un atmómetro indiquen una velocidad de evaporación superior a un tanque de evaporación? ¿Por qué? 14. Explíquese por qué la velocidad de evapotranspiración va¡ía diariamente, con el estado de desarrollo de los vegetales. 15. Estimar el valor del cociente evapotranspiración, en los siguientes momentos de desar¡ollo de los cultivos que a continuación se citan: t2.

a) Empenachado del maí2. á) Floración de la patata. c) Granado del guisante. d) Maduración del tomate. e) Corte de la alfalfa.

l)

Recogida de la remolacha.

g) Corte de la caña de azúcar. ft) Recogida del algodón. Una parcela de maí2. en la que el cultivo, que se desarrolla en inmejorables condiciones, tiene 1,5 m de altura, ha comenzado a empenachar. ¿cuál será la relación evapotranspiración/evaporación? Si los datos nos indican que la evaporación son 5,08 mm al día, ¿cuál será la evapotranspiración? t7. Empleando el método de Penman calcular la evapotranspiración, en mm, de agua por día, para las condiciones siguientes: Temperatura del aire : 26,6"C. Humedad relativa : 50 %.

16.

Insolación.

n

-:85"/". N

Velocidad del viento, U, : 793 km por día, a dos metros. Velocidad de radiación, R, : 19 mm por día. Coeficiente de radiación :3O%.

18. Utilizando el método de Thorthwaite, calcular la evapotranspiración diaria media, centÍmetros de agua, por día, para las condiciones siguientes: Indice de calor : 30. Temperatura

Latitud

:

:

en

20'C.

35'N.

Empleando el método de Lowry-Johnson calcular los grados-día de calor, si la evapotranspiración anual es de 56,32 cm/Ha. Si la media máxima en grados centígrados en el mes de agosto es de 24", ¿qué tanto por ciento de grados de calor efectivos anuales se producen durante el mes de agosto? 20. Utilizando el método Blaney-Criddle, calcular la evapotranspiración anual, para un cultivo de algodón, con las temperaturas y tantos por ciento de horas de sol, dados en 19.

la tabla 11.10. Se supone un &:0,70. 2t. Dibujar un gráfico en el que se exprese la temperatura media diaria en una localidad y calcular el calor estacional, en grados-día, de que dispone un cultivo de alfalfa. Especificar los supuestos que se consideren necesarios para tal cálculo. 22. Elegir un cultivo de la Tabla ll.l1 que sea cultivado en la localidad del lector. Empleando las temperaturas locales calcular, por el método de Blaney-Criddle, la evapo23.

transpiración anual. Para una temperatura media de 25"C, en la zo¡a comprendida entre montañas del Oeste árido de U.S.A., ¿cuál será el número medio de días de heladas y el agua utilizada estacional y diariamente, para las leguminosas?

PRINCIPrcS

380

CAPÍTULO

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

12

I' 2'

Erlumera¡ los factores que de un modo más decisivo influyen sobre el momento más oportuno de dar un riego y sobre el volumen de agua que debe aplicarse. ¿Cuáles son las razones por las que los rendimientós so, menos cüando el terreno está demasiado húmedo o demasiado ieco? 3. Nombrar varios cultivos que muestren, en un aspecto externo, que el suelo no tiene suñciente humedad. Describir las características de cada uno de eilos4. ¿Por qué no es una buena práctica el esperar hasta que un cultivo muestre signos de sequía para darle un riego? 5. Mediante un aforo de la nieve, realizado al principio de la primavera, se llega a la conclusión de, que las disponibilidades de agua, duránte la última parte del período de crecimiento alcanzarán un nivel crítico. Las especies que se cultivin normairnente son la alfalfa, el sorgo y el algodón. Indicar los ajustes en lo que respecta a las prácticas de^ recolecci.ón que pueden ser utilizados para hacer frente á la inminente seqüía. _ 6. r:Qué prácticas de riego y de abonado deben ser empleadas cuando se deseí impulsar el desarrollo vegetativo? 7. ¿cuál es el objeto principal que se persigue al regar, cuando no hay ningún cultivo sobre el terreno o durante el período de parada universal? 8' ¿En qué condiciones es justificable utitizar agua de embalses parcialmente llenos para regar durante el tiempo que no hay cultivoi sobre eI terrenó durante el período de parada universal? 9. Discusión de la conveniencia de riegos de otoño y de invierno en una zona determinada. 10' ¿Por qué los riegos tempranos de primavera suélen retardar el crecimiento vegetativo? 11. Descripción de las diferencias probaLles que se dan en los sistemas radiculares dJcultivos que han sido regados con frecuencia y con poca intensidad y de otros regados a mayores intervalos de tiempo y con dotaciones altas. 12. Para producir una cosecha de alfalfa es preciso emplear'61 cm de agua, en cuatro períodos iguales: ¿) Admitiendo que la humedad es extraída del terreno como muestra la figura 12.6, calcular el espesor de agua almacenado en cada uno de los cuatro primeros-intervaloí de 30 cm de la zona radiculará) ¿,.Qué tanto,por,ciento es almacenado en cada pie del terreno, durante cada riego, si la capacidad de retención del suelo es de 5 cm cada 30 cm de espesor del terreno? 13. ¡lQué -elemento. fertilizante es más importante durante: a) el crecimiento vegetativo y ., á) la fructificación. 14. ¿Cómo se puede modificar la práctica del riego durante los estados vegetativos de fruto carnoso y de fruto seco? 15. Explíquese cómo las prácticas de riego pueden determinar la disponibilidad de nitrógeno

y fósforo del terreno. 16. Mediante el riego por aspersión se ha aplicado a un terreno, durante varios años, una dotación de 2.54 cm. Fxplicar por qué, en estas condiciones, un suelo franco, fértil y

profu,ndo, puede dar muestras de sequía y ser considerado como superficial y poco fértii cuando está sometido a estas prácticas cultivales. 17. Calcular la velocidad de evapotranspiración de un cultivo que está a los comienzos del estado de fruto carnoso, si la evaporación diaria es de 0,76 cm. Transcurridos 9 días después del riego, ¿qué espesor de agua ha sido exftaído del terreno? ¿eué espesor de agua debe ser aplicado si el rendimiento del riego es del 60 %

CAPÍTULO

13

1. Enumerar por orden de importancia,.qué nómico del agua de riego.

condiciones se requieren para

el empleo

eco-

PROBLEMAS 2.

Y PREGI]NTAS

381

a)

Enunciar las tres características principaies que satisfacen los cultivadores de regadÍo bajo.^ causas que i'mpulsan a los regantes a obtener un alto rendimiento de aplicación. Fn. una finca de regadío el primer horizonte del suelo es franco arcilloso, con una y]forT" y una profundidad de 1,80-m, y descansa l"_1t"y-T,^*:1 protunda de grava gruesa. Las dete¡minaciones de humédad antes ysobre-una capa muy después.de dos días del riego_dan un promedio- por hectárea de ll43 m, de agua er terreno, gtlaldo, el riego proviene de un caudal de g5 l/seg, durarite za"ñ;"";;á;en horis, fu.u un, parcela de 4'05 hectáreas de alfalfa. .Despreciando- la óvalotranspiracion que iiene tugar en el inte¡valo de tiempo.transcurrido entre el riego y ia tomá de muestras para la dete¡minacr_on.oe la humedad, determinar el rendimiento de aplicación del agua. es el rendimiento, teniendo en cuenta que se consumen 0,7 ^"* ¿i-iu.";;;-"" ¿cuál período el transcur¡ido entre el riego y Ia toma de muestras? El peso especifico medio aparente de la parcela considerada en el problema 2 es de 1.3. ¿cuál es el rendimiento dé,.aplicación dél agua,,i r..á".1¿"i;q;;-;i-;r*ento medio de humedad, a una profundidad de 1,g m, eI ¿át S,¡S :áf se incorpoia un caudal de 2,83.m'/seg desde un rio u'un canal de riego. El l0 "/. es fincas para el riego. La escorrentía superficiai de i" rrpErn.i" ..guáá .. l1onorcig11d-o.a oe unos.4t4.) l/seg y la parte que se almacena es de 2g3 l/seg. a) ¿Cuál es el rendimiento d€ transporte? b) ¿Cuál es el ¡endimiento de aplicáción? un agricultor riega 2,o250 _hl,ctáreas de trigo la primera semana de julio, cuando el en¡aizamiento medio es de 1,05 -. p9r días-despues der riego y proü.ü;" una sonda, gug.aplican agua con un ¡endimiento .. Indicar. á) las tres principales

3.

4.

§

6.

va al terreno y mediante-sondeos^determina qui la profunáidád'-;ái;a" p"n"t.á.i-oi en cada parcela de * de la superficie total es de: Penetración mcdia en profundidqd (centímeffos) 8,1

9,6 10,8

t2,o 10,5

a) ¿Cuál es el rendimiento b) ¿Cuál es el rendimiento 7.

de distribución del agua? de almacenamiento d-el agua?

Determinar los rendimientos de aplicación, de almacenamiento y de distribución del agua en las siguientes condiciones: Caudal de 85 l/seg durante 2 horas. Escorrentía de 42,5 l/seg dufante

I

hora.

Profundidad de la zona radicular, 1,5 m. Profundidad de penetración que varía linealmente, desde 1,5 m a 0,6 m, de un extremo

8.

a otro de la parcela. se ha obtenido un caudal de 141,5 l/seg de un río, de Ios que g5 l/seg se dan parcela. En 8 horas se riega una superñcie de 1,6í hectáreai. La zóna. radiculara una tieni una profundidad de 1,8 m. La escorrentía oscila'de 42,5 a s5 l/seg. ia profundidad de .cabecera

penetración del agua varía de l,g m a la aE ta párcela a 1,2 m a su extremo. Determinar el-linealmente rendimiento de transportes del agua, ¿"'ui*u""namiento

y el de distribución.

CAPÍTULO

l.

"t

T4

¿Por qué depende el- mé.todo. de riego empleado del valor de agua y, en general, de la situación económicá de la comarca?

la

cosecha, del costo del

PRINCIPIOS

382

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

)

¿Cuál e3 el método de riego más antiguo y de menor rendimiento? ¿Qué tipos de cultivo son regados a manta? 4. ¿Cuáles son las diferencias entre el riego en fajas con caballones y el riego a manta de terrazas a nivel? 5. ¿Cuáles son las diferencias entre los surcos estrechos y poco profundos y los regueros empleados para regar? 6. Para regar terrenos relativamente nivelados, en zonas que no son ni muy, áridas ni muy hrimedas se han empleado compuertas que alimentan eras extensas. Explicar cómo las lluvias intensas pueden crea¡ inconvenientes. 7. ¿Bajo qué condiciones naturales está indicado el riego subter¡áneo? 8. Enumerar las razones que hacen que el riego superficial sea mucho más complicado que el transportes de agua por conducciones abiertas, desde el punto de vista de la hidráulica. 9. ¿Qué criterios hay que tener en cuenta a la hora de proyectar un sistema de riego? ?

CAPÍTULO

15

l. a) Para qué sirven, principalmente, las instalaciones de toma? á) ¿Cuáles son las fuerzas que tienen que resistir las instalaciones permanentes de toma? c) ¿Influyen los terrenos en los que están construidas las intalaciones de tomas sobre la longitud, anchura y profundidad? Explíquese.

2. A la hora de decidir

sobre la instalación de un sistema de distribución del agua enumérense los factores que determinan la elección de una canalización elevada, de una ace-

quia, de una tubería superficial o de una tube¡ía subterránea.

¿Por qué es precisa una solera más ancha y rnayor profundidad para transportar un volumen dado de agua a través de una acequia de tierra, que de una acequia elevada de cemcnto de la misma pendiente? b) Si se tuviera que construir una tubería de 20,32 cm con una pendiente de 0,37 por 1000 y se quisiera transportar a través suyo el mayor volumen posible de agua, ¿qué tipo de tuberÍa se elegiría, despreciando los costos? ¿Por qué? 4. Utilizando los coeflcientes de rugosidad dados en el capÍtulo 5, explica¡ la importancia que tiene el mantenimiento en estado de limpieza de las acequias y canales. 5. a) LCuátes son los objetivos principales que impulsan al regante a elegir un determinado tipo de sistema de distribución? á) ¿Influye el costo de agua en la elección de una estructura de distribución? c) ¿Condicionan las propiedades del suelo la selección de una estructu¡a de distribución? 6. Para medir el agua proporcionada a un agricultor desde un canal cuyo caudal sea variable, ¿resulta más práctico un orificio sumergido o un vertede¡o a la hora de entregar un caudal lo más uniforme posible? ¿Por qué? 7. ¿Hasta qué punto son necesarias las facilidades de los almacenistas para mantener y reparar la maquinaria y las estructuras empleadas para regar? 8. ¿Qué maquinaria se necesita específicamente en una finca de regadío? 9. Explíquese por qué una buena labor de arado es fundamental para una parcela que debe

3. a)

ser regada. ¿) ¿Qué cultivos pueden ser perjudicados cuando se hacen surcos profundos, que desgarran las raÍces menos profundas? á) ¿Podrían perjudicar las labores de cultivo profundas los mismos cultivos? 11. Explicar por qué el control del agua y, en cons€cuencia, la existencia de adecuadas estructuras para llevarlo a cabo, son una condición previa para la explotación rentable

10.

del agua. 12. Discutir la posibilidad y la economía de emplear madera, hormigón, Iadrillo y inortero o prefabricados en las estructuras de control de agua, de una localidad especÍfica.

13.

¿Cuáles son las ventajas que reporta el empleo de tubería enterrada, para el transporte

de agua?

14. ¿Cómo se dará el paso del agua a un sifón de 5 cm empleado para llevar el desde la acequia al surco?

agua

PROBLEMAS

CAPÍTULO

Y

PREGT]NTAS

383

16

1' ¿En qué medida las -velocidades excesivas de infiltración se interfieren con el riego super.ficial, practicado debidamente? 2' ExplÍquese cómo un caudal que resulta insuñciente para el riego superficial puede bastar para el riego por aspersión. - Explicar 3' por qué ie necósita una mano de ob¡a menos especializada para el riego por que para el superficial. .4' aspersión ¿Por qué es más fácil aplicar.espesores pequeños de agua por el método de aspersión que por los de riego superficial?

iP_or qué razones son d! desear los riegos f. y ligeros? 6. ¿Qué. precauciones hay que tomar cuínoofrecuentes se empLea ;i-;i;;; por aspersión, con el propósito de defensa de ñeladás? 7' Enumérense las p¡incipales ventajas que se d.erivan de la aplicación de enmienifas y fertilizantes por el métoáo de riego poi urfirriOr. ^8' Dibujar croquis que expresen Ias ^formai ái inyectar los fertilizantes en el sistema de aspersión. 9' ¿Por qué es aconsejable e incluso necesario_ h-ace¡ funcionar los aspersores durante algunos minutos u1r,:: y después. de apticar et t".til¿ánI.r -i;uru"ü .",pr..ta hay que tener en cuenta el sistema, el cultivo i el ter¡eno. delos tipos de aspérsores es el'mis-empleado? l9 ,..por oué? rl' .SCfal laDular las Dresrones medias y las dotaciones de aplicaiión d^e tos tipos de aspersores. ventajás tienen ¿gr{ iosiip";r;;;r;;;;;ión media? l?. ¿Qué cultivós necesiEn prefirentemenL'"iempt"o 13. di sistemas de aspersores fljos? 11. ¿9uáles son tas ventajas-de un sistJmi-m8uit á" urp.i*;;t--- -- -" condiciones natürales ¿eterminán ii-"-pt"o d; ;i;;; a manta? ¿Qu¿ ]1. 16. ¿Por qué causa los desperdicio, riór-ráio, producen dlñ¿urü;r';ando se riega por aspersión?

17' ¿Por qué es difÍcil ¡etira¡.[o.s cuerpos extraños.del agua para el riego? 18' Explicar Ia imoortancia relativa d"i;;;;;i;;.iniciales de un sistema de riego. 19' Los sistemas di asnersores que llevan.úóqultla g.una"yyañuales que trabajan a altas presiones necesitan más potencia y, mónos trabajo que ros de tamaño y presiones inferiores. ¿En qué medida influirá esre-hecho en loslrovectos ae rieio p;.'uí;;;i¿n a ¡ealizar en un país subdesarrollado? 20' ¿Qué información relativa a los suelos es preciso^obtener para que el proyecto de riego por aspersión pueda considerarse

como acirtado? ¿t' a) ¿tn qué situaclón el suelo tiene mavor propensión a apelmazarse y a cuartearse! como consecuencia del impacto de goias a" lorá) ¿eué puede hacer un regánte para Iaá ".p"i**rí* proau.idos por un hacá ;iri;;1";-;;rjiilio. sistema dado de aspersorás? _ 22' Explíquese

en-qué mairera la rotación de cultivos que se realizará cuando el sistema de en pleno funcionamiento influye soLri .l;;f;-tl.--'

aspersores esté

CAPÍTULO

1' 2'

17

Discútase la afirmación de que en las regiones ¿¡i¿as et riego complementarias.

la importancia relativa del y áridos?

.¿Cttál es

y el drenaje son prácticas

drenaje superficial y subterráneo de los climas húmedos 3' Explíquese- por qué es mayoi la necesidad del desagüe superficial cuando aumenta 1a precipitación anual. 4. Enumérense las ventajas que reporta el drenaje. 5' ..El qué forma puedé ayudar á resolvei ei iroblema del drenaje el conocimiento de de agua para el riego? _ la_fuente 6' ¿En qué circunstancias es pieferible emplear _piezómetros en lugar de perforaciones de barrenas para medir ras caiacte¡ístrcas rriar¿ulicas o"r uluu]r;;?üi'

PRINCIPrcS

384

Y

APLICACIONES DEL RIEGO

¿Qué medidas prácticas hay que tomar si se quieren reducir los problemas del drenaje, mediante el control de la fuente de agua de drenaje? 8. Discutir la forma en que es posible mantener dentro de unos resultados económicos una capa de agua relativamente superficial, cuando se emplea una buena técnica cultural. 9. Una investigación de campo sobre el drenaje se basa en cuatro facto¡es principales. ¿En qué radica ia importancia de cada uno de ellos? 10. La tie¡ra que resulta de una excavación de un canal de tlrenaje abierto se coloca a un lado del mismo. Hacer una serie de suposiciones en lo que respecta a la anchura y á Ia pendiente del talud v preparar un gráflco sobre la superflcie que queda fuera de la actividad productiva cuando el canal, de 300 metros de longitud, tiene una profundidacl de 1,5 m, 3 m y 4.5 m, respectivamente. 1l. Enumerar, por orden cronológico, las operaciones realizadas por una máquina abridora de zanjas, inciuyendo el empleo de maquinaria auxiliar, tal como el tractor o un bulldozer. 7.

12. ¿Qué

hay que hacer para mantener un sistemá de drenaje de tubos enrerrados,

buenas condiciones? 13. ¿Por qué es tan importante el reempleo del agua que resulta del drenaje? 14. 15. 16.

t7

Enume¡ar comparativamente las ventajas de un sistema de drenaje enterrado

otro abierto. En la ecuación (17.2), clasifíquense las cantidades R, k, H, oe medición, empezando por las más fáciles.

y

en

las oe

L y h por orden de facilidar,

Refiriéndose a la figura 17.7 y a la ecuación (17.2), explíquese por qué el curso del agua subterránea al interior de un dren es aproximadamente proporcional al cuadrado de la profundidad efecliva del mismo. Un colector de drenaje recién .abierto no elimina suficiente caudal de agua para hacer descender a la altura deseada el nivel freático. ¿Qué sólución hay que adóptar para aumentar el caudal de drenaje: aumentar la pendiente del colector, incrementar la anchura. hacerlo más profundo, o más largo, o emplear un remedio combinado? Razo-

nar la

respuesta.

Calcular el caudal que fluye desde un terreno en los colectores de drenaje, cuando éstos son abiertos y tienen una profundidad de 3 metros y una separación de 45 m. La plofundidad de la capa permeable es de 4,5 m y el nivel freático, en la línea central entre dos colectores se halla a 0,9 m debajo de la superñcie del terreno. La permeabilidad media de la capa permeable es de 1,5 x 10-" m/seg, y se considera dsspreciable el espesor del agua en el colector. 19. Para un suelo de alta y uniforme permeabilidad, con las otras condiciones iguales al problema 18, determinar el caudal en un colector enterrado de 15,25 cm que co¡re lleno a los dos tercios de su capacidad, empleando la ecuación (17.7). 20. En el problema 18, ¿cuál será la modificación del caudal q que fluye a \a zanja de drenaje, si permaneciendo todos los demás factores constantes fuese: a) doble Ia separación entre zanja; á) doble la permeabilidad I; del suelo; c) aumentada la profundidad de la zanja de 3 a 3,6 metros? 21. Se trata de drenar un suelo franco arenoso de 15 m de profundidad y con una permeabilidad de 0,3 x 10-' m/seg. El nivel freático se encuentra a 1,2 m de profundidad y se han colocado drenes tubulares a 2,1 m de profundidad, con una pendiente de 1/2000 y de 150 metros de longitud. Hallar el caudal en cada drene y su separación cuando el diámetro de los tubos es de 15 cm y sólo van llenas hasta la mitad. Se supone que el flujo hacia el drene se realiza a través de superficies semicilíndricas. 22. En un ensayo de drenaje de un terreno acuífero artesiano se obtuvieron los siguientes l8

resultados:

a) Caudal del agua que fluye al pozo o gasto á) Radio a la máxima altura de presión c) Radio a la mínima altura de presión d) Altura de presión para el radio máximo e) Altura de presión para el radio mínimo

l)

de la bomba

Espesor de la capa acuífera

lIallar la permeabilidad en metros por

segundo.

O

:0,12

m'lseg

R:45 m r:5,5 m Il:8 m h:2m D:5 m

PROBLEMAS Y. PREGT]NTAS

385

CAPÍTULO IE

1.

¿Por_

3.

Mutua? Establecer las diferen_cias que existen entre las empresas de riego

qué tienen un éxito mayor las empresas de riego

usuarios que a la vez son propieiarios? - propios 2. ¿Por qué es menos influyente uná Cbmpañía

4'

quasi públicas

y

púb.licas.

y de

drenaje dirigidas por los

Comercial de Riego que una Sociedad

y drenaje:

privadas.

¿Cuáles son las características más importantes de una Sociedad Mutua de Riego por Acciones? ¿En qué se dit'erencia una sociedad Mutua de Riego de un Distrito de Riego,) ¿Puede una sociedad Mutua de, Riego poner en vénta la tierra qr" p.ri"n... al accionista moroso, con el fin de cobrar 1os- pagos adecuados ionr!.rlncia del riego de sus tierras? "orno ¿Puede hacerlo un Distrito de Riego? ¿cuáles son las dos doctrinas sobri los derechos del agua? ¿En qué discrepan,l ¿Cuáles son las características.más importantes de: oioo.tilná á"-lor-¿.ñ.tos ¡ibereños, á) Doctrina de la. apropiación. r) Doctrina del áerecho .on.u.tráinu.io, dl Doct¡ina del empleo razonablé? ¿Qu.é_ crea prioridad según la Doctrina: a) de los derechos ribereños, y á) de la apropiación? ¿Por qué es preciso establecer un Distrito de Drenaje antes de proceder al drenaje de

5. 6.

7. 8. 9.

10.

tl. 12.

los ter¡enos?

¿De qué poderes está investido un Distrito de Riego? 13. ¿Qué ventajas se derivan de la combinación de .r, Dirt.ito de Drenaje con otro de Riego sobre la misma base física? 14. Explíquese en qué forma. los colonos adquieren la propiedad en un plan del Bureau

of

Reclamation.

Isnrrrsrr

. 25

ÍNDICE GENERAL El regadío en el mundo Las fuentes y el almacenamiento del agua para el Pozos de agua para el riego La elevación del agua para riego y drenaje Conducción del agua de riego

Aforo del agua de

y de

7

riego

drenaje

riego

el agua y el suelo Medida de la humedad del suelo Movimiento del agua en los suelos El contenido de sal del suelo y del agua de riego Relaciones fundamentales entre

11. La evapotranspiración 12. Momento oportuno del riego y dotación del mismo 13. Rendimientos del riego 14. Riego superficial y subterráneo 15. Maquinaria e instalaciones para el riego 16. Riego por aspersión I7. El drenaje de las tier¡as de regadío 18. Aspectos legales y administrativos del riego y del drenaje Apéndice. Problemas

fndice alfabético

y

preguntas

18

37 55 7'7

100

144 166 180 201

224

256 277

286 302 319 339

362 371 387

84-291 - 1030-5