Manual de riego

Programa Especial para la Seguridad Alimentaria (PESA)
Manual práctico
para el diseño de sistemas
de minirriego
Julián Carrazón Alocén
Ingeniero Agrónomo

SERIE: Tecnologías
Tecnologías y metodologías validadas para mejorar la seguridad alimentaria
en las zonas de actuación del Programa PESA en Honduras
Manual práctico para el diseño de sistemas de minirriego
Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO)
Viale delle Terme di Caracalla, 00100 Roma, Italia
Todos los derechos reservados. Se autoriza la reproducción y difusión de material
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titulares de los derechos de autor. Las peticiones para obtener tal autorización
deberán dirigirse al Programa Especial para la Seguridad Alimentaria (PESA) en
Centroamérica, Col. Rubén Darío, Calle Venecia No. 2216, Tegucigalpa Honduras,
C.A. o por correo electrónico a registro@fao.org.hn.
© FAO 2007
Autor:
Julián Carrazón Alocén–Ingeniero Agrónomo
Profesional Asociado PESA-Honduras
Revisión técnica:
German Flores
Apoyo en revisión y edición final:
Andrés Conrado Gómez
Fotografía: PESA Honduras
Diseño gráfico: Comunica
Edición: octubre de 2007
Impresión: Impresiones Industriales
Tiraje: 500 ejemplares
Impreso y editado en Honduras
Mayor información: Teléfonos 232-3180 / 235-3331
www.pesacentroamerica.org

Contenido
Presentación ....................................... 9
Introducción .......................................11
Módulo 1. Particularidades
de los sistemas de minirriego............. 15
1.1 Apropiamiento por parte
de los productores ............................... 15
1.2 Tamaño ........................................ 15
1.3 Tecnología y costo ......................... 16
1.4 Diseño participativo........................ 16
1.5 Localización .................................. 16
Módulo 2. Factores de éxito
de los proyectos de minirriego............ 19
2.1 Visión integral y sistémica............... 19
2.2 Disponibilidad y propiedad
de la tierra .......................................... 20
2.3 Disponibilidad y propiedad
del agua ............................................. 20
2.4 La participación de los productores
es esencial.......................................... 21
2.5 Disponibilidad de mano de obra ......22
2.6 Disponibilidad de insumos agrícolas
aparte de los del riego.......................... 22
2.7 Acceso a los mercados
y planificación de la producción............. 22
2.8 Acceso al capital ........................... 23
2.9 Servicio de extensión agrícola ......... 24
2.10 Manejo integrado de suelo,
agua y cultivo ...................................... 24
2.11 Panorámica general de la
estrategia a seguir ............................... 25
2.12 Espiral descendente en el
funcionamiento de los sistemas
de riego .............................................. 26
Módulo 3. Recurso agua .....................29
3.1 Concepto de caudal ....................... 29
3.2 Tipos de fuentes ............................ 30
3.3 Aforos........................................... 31
3.4 Calidad del agua............................ 39
Módulo 4. Propiedades físicas
del suelo ............................................51
4.1 Composición del suelo.................... 51
4.2 Textura ......................................... 52
4.3 Densidad aparente.........................54
4.4 Contenido de agua en el suelo ........ 54
4.5 Infiltración.....................................60
Módulo 5. Clima ................................ 65
5.1 Fuentes potenciales de datos.......... 65
5.2 Precipitación .................................66
5.3 Evapotranspiración......................... 70

Módulo 6. Estudio topográfico.............79
6.1 Procedimiento ............................... 79
6.2 Cálculos........................................ 80
6.3 Dibujo de planos............................83
Módulo 7. Predimensionamiento ........ 89
7.1 Estimación de área regable ............. 89
7.2 Caudal continuomínimo
que necesitamos para regar una
determinada área ................................ 90
Módulo 8. Elección del sistema
de riego ............................................ 93
Módulo 9. Proceso general
de diseño ...........................................97
Módulo 10. Diseño agronómico.........101
10.1 Cálculo de las necesidades
netas de riego máximas ..................... 101
10.2 Cálculo de los parámetros
de riego ............................................ 104
Módulo 11. Conceptos básicos
de hidráulica ....................................119
11.1 Ecuación de continuidad............. 119
11.2 Hidrostática............................... 119
11.3 Hidrodinámica ........................... 122
11.4 Estimación de las pérdidas
de carga ........................................... 125
11.5 Golpe de ariete.......................... 129
Módulo 12. Diseño hidráulico............141
12.1 Unidades de medida .................. 141
12.2 Procedimiento ........................... 141
Referencias y bibliografía..................161
Índice de anexos
Anexo A. Nomenclatura ...................... 165
Anexo B. Conversión de unidades ...... 168
Anexo C. Materiales de PVC y PE......... 169
Anexo D. Utilización del nivel Abney ..... 173
Anexo E. Ensayo de aspersores ........... 179
Anexo F. Cálculo de la precipitación
confiable........................................... 181
Anexo G. Tolerancia relativa
de los cultivos agrícolas a la salinidad ..183
Anexo H. Ensayos de suelo ................. 186
Anexo I. Código Visual Basic®
para el cálculo de las pérdidas de carga
mediante la ecuación universal
de Darcy-Weisbach ............................ 195
Anexo J. Lista de estaciones climáticas
con datos disponibles en Hargreaves
(1980) y en la base de datos
FAO/CLIMWAT .................................... 196
Anexo K. Fases y coeficientes
de cultivo ......................................... 200
Anexo L. Pérdidas de carga singulares ... 207
Anexo M. Reguladores de presión........ 211
Anexo N. Herramientas para el cálculo
hidráulico.......................................... 215
Anexo O. Mapas de precipitación
y temperatura media anual
de Honduras ..................................... 217

Índice de tablas
Tabla 1. Coeficientes de descarga para
vertederos triangulares. ........................ 34
Tabla 2. Ejemplo de cálculo de caudal
mediante molinete. ..............................38
Tabla 3. Iones más comunes en el agua
para riego y pesos equivalentes............. 39
Tabla 4. Grado de restricción para la
utilización del agua en función de la
salinidad. ............................................ 41
Tabla 5. Toxicidad por iones
específicos..........................................43
Tabla 6. Riesgo de obstrucciones
en riego localizado. ..............................43
Tabla 7. Problemas varios con la calidad
del agua. ............................................44
Tabla 8. Parámetros normalmente
requeridos en análisis de agua
para riego. ..........................................45
Tabla 9. Ejemplo de resultados de
laboratorio. .........................................46
Tabla 10. Resumen de las propiedades
físicas de los suelos. ............................58
Tabla 11. Profundidad radicular
efectiva de los cultivos más comunes. ... 59
Tabla 12. Ejemplo de serie de datos
de precipitación...................................68
Tabla 13. Estimación de valores del índice
de precipitación (Ip) para diferentes
probabilidades..................................... 69
Tabla 14. Valores de KC para fines
de diseño............................................ 74
Tabla 15. Formato de toma de datos
topográficos ........................................80
Tabla 16. Procesamiento manual
de datos topográficos........................... 81
Tabla 17. Equivalencias entre distancias
reales y en el plano a diferentes
escalas...............................................84
Tabla 18. Valores de ET0 calculados
de acuerdo a cada zona climática.......... 89
Tabla 19. Ventajas e inconvenientes
de los principales sistemas de riego....... 93
Tabla 20. Datos climáticos
de la estación de Santa Bárbara. ........ 101
Tabla 21. Datos de los cultivos
del proyecto. ..................................... 102
Tabla 22. Cálculo de necesidades
netas para cultivos anuales................. 104
Tabla 23. Eficiencia de aplicación. ....... 106
Tabla 24. Valores del factor
de reducción por la pendiente............. 106
Tabla 25. Cálculo de déficits
de caudal en los aspersores. .............. 112
Tabla 26. Relación entre SDR
y timbraje.......................................... 121
Tabla 27. Valores del coeficiente
de rugosidad k................................... 127
Tabla 28. Valores del factor C
de la ecuación de Hazen-Williams........ 128
Tabla 29. Rangos de velocidad
en tuberías y mangueras. ................... 150
Tabla 30. Tabla de selección
de diámetros válidos. ......................... 151

Índice de figuras
Figura 1. Variables que interaccionan
para determinar el potencial productivo
de un cultivo ....................................... 19
Figura 2. Estrategia de manejo de agua
en zonas de ladera .............................. 25
Figura 3. Causas y efectos de la espiral
descendente de funcionamiento de los
sistemas de riego ................................ 26
Figura 4. Caudal por una tubería
circular ............................................... 29
Figura 5. Cálculo del volumen
aproximado de un estanque.................. 31
Figura 6. Cálculo del volumen
de un balde......................................... 32
Figura 7. Vertedero de pared delgada..... 32
Figura 8. Colocación de la regla
graduada ............................................33
Figura 9. Vertedero triangular ................ 34
Figura 10. Vertederos rectangulares ...... 35
Figura 11. Vertedero de Cipolletti .......... 35
Figura 12. Medición de caudal
con flotador......................................... 36
Figura 13. Lugares donde tirar el
flotador y medición de profundidades..... 36
Figura 14. Medición con molinete.......... 37
Figura 15. Cálculo del caudal de una
corriente a partir de las medidas
de un molinete ....................................38
Figura 16. Efectos combinados
de la salinidad y la RAS en la infiltración
del agua ............................................. 42
Figura 17. Composición del suelo .......... 51
Figura 18. Diagrama esquemático
del suelo............................................. 52
Figura 19. Diámetro de las partículas
del suelo según la clasificación USDA .... 52
Figura 20. Triángulo de texturas
según clasificación USDA......................53
Figura 21. Contenido de agua
del suelo expresado en altura de lámina
de agua ..............................................55
Figura 22. Estados de humedad
del suelo.............................................56
Figura 23. Símil entre el suelo
y un barril de agua............................... 57
Figura 24. Relación general entre textura
y características de agua en el suelo ..... 58
Figura 25. Déficit permisible
de manejo ..........................................60
Figura 26. Curvas de infiltración ............ 61
Figura 27. Equivalencia entre volumen
de precipitación y altura de lámina
de agua ..............................................66
Figura 28. Cambio en los coeficientes
de cultivo (KC) a lo largo de las
diferentes fases................................... 73
Figura 29. Cambio en los coeficientes
de cultivo (KC) de un pasto.................... 75
Figura 30: Nivel de mano Abney,
brújula de espejo y cinta métrica ........... 79
Figura 31. Distancias en topografía ....... 82
Figura 32. Planos altimétrico
y planimétrico......................................85
Figura 33. Proceso general de diseño
del sistema de riego.............................98

Figura 50. Necesidades de ajuste
de las CRP ........................................ 147
Figura 51. Reajuste de las CRP ........... 148
Figura 52. Resolución del problema
de puntos en U mediante el cambio
de timbraje de las tuberías.................. 148
Figura 53. Línea piezométrica
mínima............................................. 150
Figura 54. Dibujo de las líneas
de gradiente hidráulico en la plantilla ... 153
Figura 55. Inicio del trazado de la línea
piezométrica...................................... 154
Figura 56. Acomodo de la línea
piezométrica a la necesidad de presión
dinámica de la toma .......................... 155
Figura 57. Trazado definitivo de la línea
piezométrica...................................... 155
Figura 58. Determinación analítica
del punto de cambio de diámetro ........ 156
Figura 59. Exceso de presión
dinámica........................................... 157
Figura 60. Ejemplo de plano
altimétrico final.................................. 159
Figura 34. Ejemplo de cálculo
de necesidades netas de riego............ 103
Figura 35. Datos técnicos de tres tipos
de aspersor de una conocida marca .... 114
Figura 36. Ecuación de continuidad.....119
Figura 37. Sistema en equilibrio
estático ............................................ 120
Figura 38. Niveles estáticos
en una red a presión.......................... 121
Figura 39. Sistema en equilibrio
dinámico........................................... 122
Figura 40. Casos particulares
de la línea piezométrica...................... 123
Figura 41. Rugosidad interna de las
tuberías y mangueras......................... 124
Figura 42. Conceptos de hidrostática
e hidrodinámica................................. 125
Figura 43. Sobrepresión por golpe
de ariete con cierre lento.................... 131
Figura 44. Sobrepresión por golpe
de ariete con cierre rápido .................. 132
Figura 45. Determinación gráfica
de presiones máxima y mínima ........... 133
Figura 46. Ejemplo de cálculo de la
sobrepresión por golpe de ariete ......... 137
Figura 47. Situación de necesidades
de presión dinámica en el perfil
altimétrico......................................... 144
Figura 48. Colocación preliminar
de CRP ............................................. 145
Figura 49. Colocación de CRP
en sistemas con ramales.................... 146

Compton L. Paul
Representante de la FAO
Honduras
German Flores
Coordinador Técnico Nacional
PESA Honduras
9
Presentación
Las comunidades asistidas por el Programa Es-pecial
para la Seguridad Alimentaria (PESA) se
caracterizan por encontrarse en zonas secas de
ladera con precipitaciones muy erráticas, razón
por la cual sus sistemas de cultivos están ex-puestos
a sufrir pérdidas en la producción debido
a factores como los largos periodos de escasez
de lluvias durante el invierno. Ante esta proble-mática,
se buscan opciones tecnológicas que
ayuden a los productores a enfrentar estas
condiciones climáticas; así, una de las respues-tas
al problema es el minirriego, el cual se
puede emplear como recurso complementario
o para producciones bajo regadío en la época
de verano.
En tal sentido, el PESA, consciente de la impor-tancia
de abordar el minirriego con un enfoque
integral —ya que se debe visualizar como un
factor de producción más dentro del conjunto de
factores que interaccionan para definir un mayor
potencial productivo para el cultivo—, ha venido
ocupándose del fortalecimiento de los recursos
humanos y del desarrollo de las capacidades
productivas de las familias y de las organizacio-nes
que les prestan servicios de asistencia téc-nica,
con el propósito fundamental de que mejo-ren
sus estrategias en el manejo integral de los
recursos naturales y en la infraestructura de pro-ducción
que les permitirán la disponibilidad pre-sente
y futura del agua y, por ende, de la trans-formación
de sus sistemas de producción.
Así, PESA tiene la aspiración de que este
Manual práctico para el diseño de sistemas de
minirriego se constituya en una herramienta
que contribuya a la implementación de siste-mas
de minirriego como una alternativa que
favorezca y oriente la utilización eficiente y res-ponsable
del recurso agua. De este modo,
este Manual está dirigido a extensionistas, insti-tuciones
aliadas y organizaciones no guberna-mentales
facilitadoras de servicios de asistencia
técnica y asesoría que puedan usarlo como re-ferencia
o material de consulta en sus activi-dades
de capacitación a grupos organizados de
productores rurales, o bien, a otros potenciales
usuarios para que mejoren sus sistemas de pro-ducción
recurriendo al minirriego.
Para lograr este objetivo pedagógico del Ma-nual,
el contenido está desarrollado en 12
módulos secuenciales con criterios didácticos
que faciliten las consultas y la comprensión de
los procedimientos metodológicos aplicados en
cada etapa del proyecto o sistema de mini-rriego.
Además, este documento se acompaña
de un CD que contiene algunos instrumentos
de cálculo para el diseño de los sistemas, así
como las principales referencias bibliográficas
que amplían la información esbozada en los
diferentes módulos y que favorecerán la toma
de decisiones con mayores criterios técnicos
prácticos que guíen el manejo eficiente del re-curso
hídrico.
Finalmente, PESA desea dejar plasmado su
interés por seguir fortaleciendo los conocimien-tos
y experiencias contenidas en esta publi-cación,
con la certeza de que coadyuvan a la re-ducción
de la inseguridad alimentaria en las co-munidades
rurales y así estas pueden avanzar
hacia su desarrollo productivo sostenible.

11
Introducción
El módulo 7 detalla brevemente el proceso
de predimensionamiento que puede llevar-se
a cabo en el momento de identificar una
oportunidad de construcción de un sistema
de riego, con el fin de estimar los caudales
necesarios para regar una determinada su-perficie,
o la superficie susceptible de ser
regada con un caudal dado.
En el módulo 8 se presenta una panorámica
muy breve sobre los principales sistemas de
riego y los factores que deben considerarse
a la hora de decidirse por alguno de ellos.
Quien desee información ampliada sobre
este asunto puede consultar Burt (2000).
En el módulo 9 se presenta el esquema de
diseño de sistemas de riego, el cual se de-sarrolla
posteriormente en los módulos 10
(diseño agronómico) y 12 (diseño hidráuli-co).
A este último antecede un módulo de
introducción sobre conceptos básicos de
hidráulica que todo técnico debe manejar
adecuadamente si quiere afrontar con éxito
el diseño de sistemas de minirriego.
Por último, acompaña a este manual un CD
que contiene la mayoría de referencias men-cionadas
en el documento, así como algunas
herramientas informáticas para automatizar
varios de los procedimientos explicados en
el texto.
Este manual tiene como objetivo proporcionar
las herramientas básicas para que técnicos
de nivel medio puedan encarar con éxito el
diseño de sistemas de minirriego. No preten-de
ser un manual teórico sobre agronomía
e hidráulica, sino un documento eminente-mente
práctico sobre diseño agronómico e
hidráulico de minirriegos, enfocado principal-mente
al riego por gravedad y aspersión en
parcelas de pequeña superficie. El diseño de
riego localizado, especialmente en parcelas
con pendiente, es hidráulicamente mucho
más complicado y no será cubierto en este
manual. Tampoco se contemplan aspectos
de optimización económica e hidráulica dado
que estos son más necesarios en riegos para
grandes superficies.
Los módulos 1 y 2 están dedicados respec-tivamente
a las particularidades de los mi-nirriegos
y a los factores de éxito de este
tipo de proyectos. Para aquellos que deseen
profundizar en estos últimos aspectos se re-comienda
consultar alguna de la bibliografía
recomendada, en particular Cornish (2001),
Vieira (2004), Chancellor (1997), y Field
(1998).
En los módulos 3, 4, 5 y 6 se desarrolla una
introducción teórica a los datos de partida
necesarios para el diseño de sistemas de
riego, en concreto el agua, el suelo, el clima
y los estudios topográficos necesarios.

1
Particularidades
de los sistemas
de minirriego

14 Manual básico de diseño de sistemas de minirriego

15
1. Particularidades de los
sistemas de minirriego1
1 Adaptado de Chancellor (1997) y Vieira (2004).
de las cuales suponen clarísimas ventajas
(apropiación, participación), y otras que son
evidentemente obstáculos para su éxito (con-flictos,
aislamiento).
Existe la tendencia a utilizar el tamaño del
regadío como único criterio para definir un
sistema de minirriego. No obstante, conside-ramos
que existen otra serie de caracterís-ticas
que definen a estos sistemas, algunas
1.1 Apropiamiento por parte
de los productores
El riego es una actividad cooperativa que
implica a diferentes personas y que por tanto
es fuente potencial de conflictos.
Los sistemas pequeños de riego o minirrie-gos
provocan potencialmente un apropia-miento
del mismo más fácil por parte de
sus miembros, dado que en una mayoría de
casos son estos sistemas demandas de las
propias comunidades y no ideas propias del
técnico de desarrollo de turno. Bajo tales
circunstancias, la cooperación entre los pro-ductores
tenderá a ser la adecuada.
No obstante, las disputas entre productores
pueden llegar a afectar de manera impor-tante
la correcta operación del sistema dado
que, al contrario que en el caso de grandes
sistemas de riego, no existe una institución o
instancia encargada de la gestión del sistema
y capaz de mediar para reducir los conflictos.
Si los grupos de regantes son débiles, el fun-cionamiento
del sistema se verá seriamente
afectado.
1.2 Tamaño
Pese a que el tamaño no sea el único criterio
a considerar para definir un minirriego, sí es
cierto que estos sistemas suelen atender a
agricultores individuales o pequeños grupos
de regantes, con áreas de riego por productor
raramente superiores a la media hectárea.
Estas áreas de riego suelen estar situadas
en pequeñas vegas a las orillas de ríos o
quebradas, o en las zonas menos inclinadas
de las laderas.

1.3 Tecnología y costo
La energía utilizada para el riego suele ser la
gravedad, y los equipos y materiales utiliza-dos
son, por lo general, materiales adapta-dos
como tubos de polietileno (poliductos),
mangueras perforadas artesanalmente para
goteo, aspersores de jardinería, etc.
Se suponen de bajo costo o, por lo menos,
de menor costo que el mismo tipo de sistema
diseñadoymontado con equiposymateriales
técnicamente más sofisticados.
1.4 Diseño participativo
En el caso de los minirriegos, su pequeño
tamaño y el corto número de productores
participantes brinda a los diseñadores del
sistema una excelente oportunidad para al-canzar
un óptimo conocimiento del conjunto
del proyecto, así como para llegar a acuerdos
de manera participativa sobre aspectos de
diseño y operación.
No obstante, las personas encargadas de
diseñar los minirriegos suelen carecer de la
necesaria experiencia dado que aquellos más
expertos son atraídos por la mayor remunera-ción
económica y el mayor prestigio profesio-nal
que brindan los sistemas “grandes”.
1.5 Localización
Los minirriegos habitualmente se localizan
en zonas remotas y lejos de los centros de
población importantes. Por un lado esto pue-de
ayudar a conseguir ese apropiamiento del
que hablábamos más arriba, y a que el siste-ma
sea más sostenible. Pero frecuentemen-te
esto también supone un gran número de
desventajas:
Los bienes y servicios, en especial los in-sumos
agrícolas, serán más difíciles de
conseguir y más caros.
1.
La lejanía y la inexistencia demedios ade-cuados
16 Manual práctico para el diseño de sistemas de minirriego
de transporte limitará las oportu-nidades
de mercado y la calidad del pro-ducto
comercializado.
La capacitación y asistencia técnica por
parte de instituciones acompañantes para
todo lo relacionado con la producción agrí-cola
y la operación y mantenimiento (OyM)
del sistema será menos frecuente.
2.
3.

2
Factores de éxito
de los proyectos
de minirriego
Manual básico de diseño de sistemas de minirriego 17

19
2. Factores de éxito de los
proyectos de minirriego2
ciones para que el desarrollo de los proyectos
de minirriego tenga éxito.
Aparte de la transferencia de tecnología de
riego adecuada y de que el diseño sea el co-rrecto,
deben cumplirse una serie de condi-
2.1 Visión integral y sistémica
Es fundamental que el riego sea tomado
como un medio o herramienta para lograr
potenciar la capacidad productiva del sis-tema
de producción y no como un fin en sí
mismo. Tal y como muestra la Figura 1, el
riego debe ser enfocado como un factor de
producción más dentro del conjunto, donde
otros factores también importantes se in-teraccionan
para definir un mayor potencial
Figura 1 Variables que interaccionan para determinar el potencial productivo de un cultivo.
Asistencia técnica
Proceso productivo
Pr ácticas
de manejo
Decisión
¿Qué producir?
Semilla
Agua
Nu trición
2 Adaptado de Perry (1997), Cornish (2001) y Vieira (2004).
Variables
agroecológicas
Transporte
Cosecha
Control
de plagas
Mercado
Ri ego
Fuente: Vieira (2004).
productivo para el cultivo bajo riego.

Así comprendido, el riego debe estar asocia-do
a otros factores de producción, tales como
semillas de buena calidad, sanidad, nutrición,
técnicas de manejo del cultivo, cosecha, co-mercialización,
etc., para formar un conjunto
indivisible que puede llevar un sistema de
producción a tener mayor sostenibilidad, lo
que implicamayor productividad y mayor ren-tabilidad,
más estabilidad y elasticidad, más
seguridad alimentaria y equidad.
Si esta visión integral no se considera, otros
factores pasan a ser el “cuello de botella”
para el potencial productivo y las ventajas
del riego quedan por debajo de lo esperado
o ni siquiera se manifiestan. Como el riego
representa un aumento en los costos de pro-ducción,
no alcanzar la productividad poten-cial
del sistema bajo riego puede significar
la diferencia entre éxito y fracaso financiero
del proyecto.
¿Quién pagará la reposición de equipos y
materiales, combustible para bombeo, fer-tilizantes
adicionales, mano de obra u otros
costos, si el riego no proporciona un aumento
real de rendimientos debido a que han sido
mal controladas las malezas o plagas?
2.2 Disponibilidad y propiedad de la tierra
Un proyecto de minirriego sólo se justifica
si existe un fuerte potencial para incremen-tar
la producción y/o los ingresos. La tie-rra
debe existir en la suficiente cantidad y
con las adecuadas propiedades físicas. En
cuanto a este último aspecto, debe prestar-se
especial atención en el caso de suelos
arenosos o arcillosos.
Asimismo, y antes de realizar la topografía,
debe aclararse convenientemente el dere-cho
de los productores sobre la tierra, su
explotación, y sobre los derechos de paso
para la conducción y los diferentes ramales.
Son múltiples los ejemplos de sistemas de
minirriego fracasados por no aclarar conve-nientemente
este aspecto, o por promesas
de compartir el sistema por parte de los pro-pietarios
del terreno, las cuales se olvidan del
compromiso tomado tan pronto el sistema
empieza a operar.
2.3 Disponibilidad y propiedad del agua
Obviamente el agua es un factor de capital
importancia a la hora de lograr el éxito en la
implementación de minirriegos. Varios son
los aspectos que deben considerarse y que
explicaremos de manera más detallada a lo
largo del documento:
•
Tipo de fuente de agua: pozo, naciente,
río, etc.
Cantidad de agua, en concreto la canti-dad
confiable con la que se puede contar
durante el ciclo de producción. En la zona
de trópico seco este dato será el caudal
existente en abril; en otras zonas del país,
deberá determinarse con la ayuda de los
pobladores el mes del año donde los cau-dales
de las fuentes son mínimos.
•

21
• Demanera semejante a lo que comentába-mos
Calidad del agua, la cual está determinada
por la cantidad y el tipo de sales disueltas
en la misma. Este factor influye particular-mente
en la elección de la tecnología de
riego y en la selección de los cultivos. De-beremos
por lo tanto realizar previamente
los análisis correspondientes en la FHIA
o laboratorios semejantes cercanos a la
zona del proyecto.
en el caso del factor tierra, la propie-dad
de la fuente, pozo o rebalse de sistema
de agua potable, o la legislación existente
a la hora de extraer agua de un río o que-brada
(licencias emitidas por la Dirección
General de Recursos Hídricos), son aspec-tos
a aclarar desde el mismo principio del
proceso de diseño del proyecto.
•
2.4 La participación de los productores
es esencial
Tan importante como el agua y la tierra es la
participación activa del productor o produc-tores
en la planificación y establecimiento del
diseño del riego, y su disposición a tomar la
responsabilidad para su OyM.
Si se establece un sistema de riego sin la
participación de los productores, estos lo
verán como perteneciente a la institución
y esperarán que esta se haga responsa-ble
en el futuro de su mantenimiento y
reparaciones.
Es necesario averiguar si desean y son capa-ces
de implicarse activamente en el sistema
de riego propuesto. Las siguientes preguntas
pueden servir como guía:
¿Quieren y necesitan realmente los pro-ductores
el sistema de riego? ¿O es idea
de un técnico como consecuencia de la
existencia de un recurso (la disponibilidad
de agua) desaprovechado?
•
¿Entienden los beneficios reales (no utópi-cos)
que ofrece? ¿Saben de todo el traba-jo
adicional, de todos los inconvenientes,
y de todos los costos extra que el sistema
va a suponer?
¿Están dispuestos los productores a traba-jar
como grupo en la operación (no siem-pre
es posible el riego a la demanda y
puedan ser necesarios los turnos) y man-tenimiento
del sistema?
¿Están dispuestos y son capaces de con-tribuir
al costo de operación, mantenimien-to
y amortización?
La participación de los productores es parti-cularmente
esencial en:
La selección de las parcelas donde se va
a desarrollar el riego.
El tipo de tecnología de riego que mejor se
adapta a las necesidades y capacidades
de los futuros regantes.
•
•
•
•
•

2.5 Disponibilidad demano de obra
La agricultura bajo riego, especialmente en
el caso de cultivos hortícolas, incrementa
notablemente las necesidades de mano de
obra, tanto por la complicación añadida de
estos cultivos como por la operación del sis-tema
de riego en sí.
Debe ponerse especial atención a la inter-acción
entre la operación del sistema, los
patrones migratorios temporales de la pobla-ción,
y las cargas adicionales de trabajo que
pueden suponer para las mujeres.
Por último, los proyectos que requieren de
labor humana para el bombeo de agua, con
la finalidad exclusiva de riego, deben ser eva-luados
muy cuidadosamente antes de ser
implementados. Estos proyectos suelen tener
una vida muy corta y no ser exitosos.
2.6 Disponibilidad de insumos agrícolas
aparte de los del riego
Como decíamos arriba, la ejecución de un
sistema de riego sólo se justifica si se van
a dar mejoras importantes en la producción
y en los ingresos. Pero especialmente en
el caso de cultivos hortícolas, tales incre-mentos
sólo serán posibles si una serie de
insumos tales como fertilizantes y pesticidas
(¡orgánicos o no!) se encuentran disponibles.
Esta disponibilidad estará determinada fun-damentalmente
por la cercanía de las co-munidades
a los centros urbanos donde se
adquieren dichos insumos.
2.7 Acceso a losmercados y planificación
de la producción
Excepto en el caso de sistemas de riego
pensados como protección contra la sequía
(riegos complementarios de canícula), en
los cuales se intenta asegurar la producción
de granos básicos para el autoconsumo, o
aquellos destinados a la venta de pasto en el
ámbito local, tanto la existencia de mercados
como de adecuadas vías de comunicación
es fundamental para asegurar la viabilidad
de los riegos a largo plazo.
Frecuentemente se dan casos de sistemas
de minirriego diseñados sin elaborar ni si-quiera
un simple presupuesto de finca, ni
qué decir de un detallado estudio financiero.
La lejanía a los mercados influirá decidida-mente
en los costos de transporte y produc-ción,
y en la calidad del producto a ofertar.
El tamaño y estacionalidad de los mercados
hará necesario en algunos casos planificar
cuidadosamente la producción con el fin de
concentrar la oferta en determinados meses,
o de distribuirla con el fin de no saturar el
mercado. Lamentablemente, la falta de in-formación
de mercados tan habitual en las
zonas rurales de Honduras, no es de ningún
auxilio.

23
Una buena estrategia para zonas de produc-ción
alejadas del mercado o con acceso di-fícil,
incluye:
Productos con buen mercado, pero poco
perecederos y resistentes al transporte
o que pueden ser fácilmente transfor-mados
en la comunidad, antes de ser
comercializados;
Productos poco voluminosos;
Productos con gran valor por unidad de
peso o volumen transportado;
Productos que puedan ser producidos y
comercializados en cantidades que justi-fique
el costo de transacción;
Productos cuya producción presenta ven-tajas
comparativas, por cuestiones climá-ticas,
edafológicas, hábitat, aislamiento
de plagas, etc.
Por último, cabe destacar que los proyectos
de minirriego cuyo objetivo es el autoconsu-mo
exclusivo dejan muchas dudas en cuanto
a sus posibilidades de sostenibilidad o cre-cimiento.
Si el agua se destina solamente
al riego del huerto familiar o de los cultivos
tradicionales de autoconsumo, como estos
no generan ingresos, difícilmente se darán las
condiciones financieras internas para man-tenimiento
y reposición del sistema, cuando
a)
b)
c)
d)
e)
los equipos y materiales de riego alcancen
el final de su vida útil. Los grupos serán de-pendientes
de un ente externo que los apoye
financieramente.
Los proyectos de riego orientados al auto-consumo
parecen tener más perspectivas
de éxito cuando se dan algunas de las con-diciones
descritas a continuación:
Están asociados a otros objetivos en la
finca u hogar, tales como suministro de
agua para el hogar, crianza de animales,
lavado de café, etc.;
Cuando se destina una parcela mínima de
la producción al mercado, para generar un
volumen de ingreso capaz de garantizar
la operación, mantenimiento, renovación,
modernización o aumento del sistema;
Cuando el riego permite reducir áreas de
siembra de maíz o frijol para que la familia
se dedique a una actividad más rentable,
ya sea agrícola o no agrícola;
Cuando los equipos y materiales son muy
sencillos y baratos y los cultivos seleccio-nados
permiten el reaprovechamiento de
semillas, son rústicos en cuanto a plagas y
enfermedades, presentan producción du-rante
largos períodos, y no necesitan de
resiembra, entre otros aspectos.
a)
b)
c)
d)
2.8 Acceso al capital
Dependiendo de los cultivos que se esta-blezcan
y de las superficies bajo riego, así
serán las cantidades necesarias de capital
circulante para encarar la producción. Estas
necesidades, si son altas, harán imprescin-dible
la existencia de instancias financieras,
formales o informales, en las comunidades
donde se encuentren los sistemas.
Debemos tener en cuenta que el crédito es
una necesidad de todo tipo de agricultores,
es más, normalmente a mayor nivel de inver-sión
mayor será la necesidad de crédito.

2.9 Servicio de extensión agrícola
La experiencia previa de los productores tan-to
en la operación de los sistemas de riego
como en el trabajo con cultivos bajo riego de-terminará
enormemente las necesidades de
capacitación. Nuevamente son numerosos
los casos donde se han construido peque-ños
sistemas de riego para productores que
durante toda su vida sólo habían cultivado
granos básicos bajo lluvia, a los cuales no se
les ha dotado de un acompañamiento ade-cuado,
y que ha traído como consecuencia
el abandono de los sistemas o la operación
de estos muy por debajo de su potencial. En
concreto el servicio de extensión agrícola de
la institución que está apoyando la instala-ción
del minirriego deberá asegurar la capa-citación
•
•
en tres aspectos fundamentales:
Cultivos bajo riego.
Comercialización y agroprocesamiento.
Operación y mantenimiento del sistema
de riego.
•
•
•
2.10 Manejo integrado de suelo, agua y cultivo
Tan importante como aportar agua de riego
a los cultivos es prestar atención al manejo
de la humedad y a la conservación del agua
en el suelo. Nunca debe instalarse minirrie-gos
a productores que no estén previamente
desarrollando técnicas adecuadas de con-servación
de suelo y agua, tales como las
validadas y detalladas en FAO (2005). Aparte
de la ineficiencia del riego por el mayor volu-men
de agua que será necesario aportar, la
sostenibilidad del sistema se verá compro-metida
si la deforestación y la quema provo-can
una gradual disminución de los caudales
de las fuentes.
Además, todo proyecto de minirriego debe
estar insertado dentro de un plan de mane-jo
integral de la microcuenca o subcuenca,
como forma de:
•
Asegurar a largo plazo la cantidad y calidad
de agua necesaria para su continuidad.
Garantizar mayor equidad en la distribu-ción
del agua entre los diferentes usos y
evitar conflictos.
Permitir establecer estrategias y metas de
crecimiento de uso, sin que se agote el
recurso hídrico.
Como hemos visto, entre los factores comen-tados
no se ha hecho ninguna referencia ni a
la topografía, ni al diseño hidráulico, ni a nin-gún
aspecto tecnológico. Podríamos utilizar
este símil de computación como resumen:
el riego es más cuestión de software (gente,
costumbres, experiencia previa de los pro-ductores,
mercado, etc.), que de hardware
(la topografía, los tubos, los aspersores, el
sistema en sí).

2.11 Panorámica general
de la estrategia a seguir
En definitiva, debemos ir de lo difícil a lo fácil,
y en lo que se refiere a proyectos de riego, la
topografía y el diseño hidráulico y agronómico
es lo fácil y lo que debe dejarse para el final.
Se trata en último caso no de desarrollar sis-temas
de riego porque sí, sino de desarrollar
sistemas sostenibles de riego.
Manual práctico para diseño de sistemas de minirriego 25
Figura 2 Estrategia de manejo de agua
en zonas de ladera.
Organización
comunal
Construcción
Levantamiento
topográfico
Estudio
y diseño
O y M de
los sistemas
de riego
Almacenar
humedad en
el suelo
Manejo de la
microcuenca
Fuente: Flores (1999).

2.12 Espiral descendente en el funcionamiento
de los sistemas de riego
Como colofón a esta sección de factores de
éxito, mostramos en la Figura 3 un diagrama
que muestra la típica evolución de un siste-
Figura 3 Causas y efectos de la espiral descendente de funcionamiento de los sistemas
de riego.
• Pobre suministro de agua
• Errores o limitaciones de diseño
• Limitaciones agrícolas o
socioeconómicas
• Deterioro de la infraestructura
• Degradación del suelo
• Disminución de rendimientos
• Bajos ingresos
• Disputas por el reparto del agua
y los turnos de riego
• Conflictos entre productores
e instituciones
• Daños a la infraestructura
de riego
• La infraestructura no opera
correctamente
• Los productores abandonan el
riego
Pobre
funcionamiento
del sistema
Descontento
de los productores
Se reduce
la cooperación,
pobre O y M
Se reduce el área
bajo riego – se reduce
el rendimiento
del sistema
Causas primarias
Fuente: Chancellor (1997)
ma de minirriego en el cual no se ha consi-derado
convenientemente alguno o algunos
de los factores detallados más arriba.

3
Recurso agua

29
3. Recurso agua
3.1 Concepto de caudal
Se define el caudal Q como el volumen de
agua (V, medido en litros o m3) que pasa
por una sección transversal conocida de un
río, corriente o tubería en un tiempo deter-minado
t:
(3.1)
V
t
Q
El caudal se expresará por lo tanto en litros
por segundo (L/s) o metros cúbicos por se-gundo
(m3/s).
Existe otra expresión para el caudal. Supon-gamos
que estamos midiendo el caudal que
pasa por una tubería. El volumen de agua que
pasará en un determinado tiempo tendrá la
forma de un cilindro, de sección igual a la de
la tubería (S, medida en m2), y de longitud d
(medida en m):
Sustituyendo esta ecuación en la anterior,
nos quedará:
S d
Q =

t
V
t
Pero aun podemos hacer una sustitución
más. Esta ecuación contiene la distancia
recorrida por el agua en un tiempo determi-nado,
lo cual no es otra cosa que la veloci-dad
a la cual circula el agua, de modo que
podemos escribir:
Q = S × U (3.2)
donde U es la velocidad media del agua 3
expresada en m/s.
Esta introducción teórica que para algunos
puede parecer superflua es necesaria con
el fin de eliminar uno de los errores más
comunes que se dan en el campo como el
de medir los caudales en pulgadas. Es muy
común escuchar expresiones como “el na-ciente
es de dos pulgadas” que, pudiendo
ser disculpables en el caso de productores
sin conocimientos básicos de hidráulica, son
inadmisibles en el caso de técnicos e inge-nieros.
En efecto, como vemos en la últi-ma
ecuación, el caudal es el producto de
la sección de la tubería por la velocidad a
la que circula el agua, de modo que hablar
“un caudal de dos pulgadas” será inexacto
dado que no sabemos a qué velocidad cir-cula
el agua:
Figura 4 Caudal por una tubería circular.
d
Q
S
El volumen de agua será por lo tanto equiva-lente
al volumen del cilindro:
V = S × d
3 En hidráulica se suele representar a la velocidad con la letra U con el fin de no confundirla con el volumen.

Ejemplo:
Supongamos un naciente que arroja “un caudal de dos pulgadas”. Una tubería con un
diámetro de dos pulgadas tendrá una sección que estará dada por la fórmula:
S = / × D² (3.3)
donde / es el número Pi (equivalente a 3.1416) y D es el diámetro interior de la tubería
en m2. Expresando el diámetro de la tubería en m (2” × 25.4 = 50.8 mm = 0.0508
m), y sustituyendo en la fórmula:
S = 3.1416 × 0.0508² = 0.0020 m2
4
Si pudiéramos medir la velocidad a la que sale el agua del naciente y esta fuera 1 m/s,
el caudal que tendríamos sería:
Q = S × U = 0.0020 m2 × 1 m/s = 0.0020 m3/s = 2 L/s
Si por el contrario la velocidad fuera de 5 m/s, el caudal resultante sería:
Q = S × U = 0.0020 m2 × 5 m/s = 0.01 m3/s = 10 L/s
Vemos así como un mismo naciente “de dos pulgadas” arroja caudales muy diferentes
según la velocidad a la que esté saliendo el agua, y concluimos por tanto la necesidad
de expresar el caudal en unidades adecuadas.
3.2 Tipos de fuentes
a) Quebradas
Con el fin de evaluar la validez de la quebrada
con fines de riego, es necesario asegurarse
de que fluye todo el año (es una quebrada
permanente), y de cuánto es el flujo aproxi-mado
al final del verano. La primera pregunta
podrá ser contestada por la gente del lugar,
mientras que para contestar la segunda será
necesario efectuar un aforo.
No puede extraerse todo el flujo de una que-brada
para riego, dado que es necesario per-mitir
un cauce mínimo biológico (el que per-mite
la existencia de la fauna y flora aguas
abajo), y la cantidad de agua que se esté
extrayendo aguas abajo para riego o agua
domiciliar.
4
Con fines de predimensionamiento puede
estimarse que una bomba de cinco caballos
(5 hp = 3.7 kW) extrae unmínimo de 30 L/s,
mientras que una de 50 hp (37 kW) extraerá
300 L/s.
La manera de estimar cuánta superficie puede
regarse con un determinado caudal, o el cau-dal
que es necesario extraer para regar una
superficie dada se explica en el módulo 7.
b) Nacientes, manantiales, ojos de agua
o chagüites
Al igual que con las quebradas o ríos, será
necesario aforarlos al final del verano con el
fin de conocer el flujo mínimo confiable.
c) Pozos
• Superficiales

31
Un buen pozo superficial debería ser relati-vamente
profundo (dos metros al menos a
la base del pozo), con al menos 1.5 metros
de altura de agua. Debemos informarnos
con la gente del lugar de la variabilidad del
pozo a lo largo del año.
• Profundos
Debemos tener en cuenta que no es posi-ble
utilizar bombas centrífugas por debajo
de siete metros.
d) Reservorios o estanques naturales
Es importante tener en cuenta siempre las
pérdidas debidas a la evaporación que se dan
en el caso de los estanques.
Puede estimarse de manera aproximada el
agua almacenada en pequeños estanques
con la siguiente fórmula (conocida como la
fórmula del sexto):
(3.4)
L T D
V = =

6
Donde V es el volumen de agua almacenada
en metros cúbicos, L la longitud de la línea
de agua a lo largo del dique en metros, D la
profundidad del agua justo detrás del dique
en metros, y T la distancia entre el dique y la
cola del estanque también en metros.
Figura 5 Cálculo del volumen aproximado de un estanque.
3.3 Aforos
3.3.1 Para nacientes y
pequeñas quebradas
Método volumétrico
Se reúne todo el caudal del naciente o que-brada
y con la ayuda de un trozo de tubo de
Fuente: Cornish (2001).
PVC y un cronómetro se mide el tiempo ne-cesario
para llenar un balde de volumen co-nocido
(ya esté calibrado en galones o litros).
Para evitar errores es conveniente repetir la
medida cinco veces y calcular el promedio de
L
T
D

los tiempo medidos. Posteriormente se cal-cula
el caudal con la fórmula ya conocida:
V
t
Q
donde Q es el caudal medido en L/s, V el
volumen del balde medido en litros, y t el
tiempo transcurrido en segundos.
En caso de que no conozcamos el volumen
del balde, este puede calcularse a partir de
la siguiente fórmula:
donde V es el volumen en litros, / es el nú-mero
Pi, D y d son los diámetros de cada
extremo del balde, en cm, y h es la altura
del balde, también en cm.
Vertederos de pared delgada
El vertedero es un dispositivo hidráulico cons-truido
de metal o madera, de espesor e (ver
Figura 7), que colocado transversalmente a la
dirección de la quebrada o canal, da lugar a
una obstrucción o estancamiento del líquido
detrás de él para seguidamente verterse por
la escotadura o vértice del vertedero. En el
momento en que el líquido se vierte sobre la
cresta del vertedero, se produce una curva-tura
en las líneas de corriente de tal manera
que la altura h que traía el líquido sobre la
cresta antes de llegar al vertedero (la cual se
conoce como carga del vertedero o carga de
agua), se reduce a una altura hC (conocida
como carga sobre la cresta o manto) en el
mismo momento de pasar sobre este.
Figura 6 Cálculo del volumen de un balde.
D
h
d
V = / x h ( D² + d² )
8000
Figura 7 Vertedero de pared delgada.
Regla
graduada
h
e 0.5 × h
z 2 hc
hc Cresta 5 cm
5 × h

33
Para poder considerar el vertedero como de
pared delgada, el espesor del mismo debe
ser menor que lamitad de la carga de agua (e
0.5 ×h). En caso contrario no podremos
utilizar las ecuaciones de cálculo de caudal
que se detallan en la página anterior.
El procedimiento que se sigue para calcular el
caudal esmedir con una regla la profundidad
de la corriente a una cierta distancia antes
del vertedero, es decir, averiguar Z + h. En
el lugar del vertedero mediremos Z, es decir,
la distancia comprendida entre la cresta y el
fondo del canal o quebrada. Una vez cono-cida
Z, averiguaremos la carga del vertedero,
h, por diferencia.
A la hora de colocar y emplear un vertedero
en la corriente de agua deberemos considerar
las siguientes normas (ver Figuras 7 y 8):
•
El vertedero debe estar ubicado en un
tramo bastante recto de al menos una
longitud equivalente a 20 veces h (20 ×
h), evitando la presencia de turbulencias
aguas arriba.
La cresta del vertedero debe ser bien lisa y
estar nivelada. El vertedero debe colocarse
perpendicular a la corriente de agua y ver-tical,
sin ninguna inclinación hacia aguas
arriba o aguas abajo.
La regla graduada que colocaremos para
medir h debe estar a una distancia aguas
arriba del vertedero equivalente a cinco
veces h (5 × h).
La distancia de los bordes de la escota-dura
a la orilla y al fondo de la quebrada
o canal debe ser almenos el doble que la
carga de agua sobre la cresta (2 × hC).
La longitud de la escotadura en vertedero
trapeciales y rectangulares debe ser al me-nos
tres veces mayor que la carga sobre
la cresta (L 3 × hC).
La carga sobre la cresta debe ser mayor
de 5 cm (hC 5 cm).
•
•
•
•
•
Figura 8 Colocación de la regla graduada.
Fuente: adaptado de Casanova (2003).
Regla graduada
Vertedero
Flujo
2 × hc L3 × hc

Vertedero triangular o en V:
Estos vertederos son los más precisos para
caudales inferiores a 20 L/s. Para el cálculo
del caudal se utiliza la fórmula:
(3.5)
donde la carga de agua h está expresada en
metros, e es el ángulo que forma la esco-tadura,
Q en m3/s y Cd es un coeficiente de
descarga que toma los siguientes valores en
función de h y e:
Vertedero rectangular:
Existen dos tipos de vertederos rectangula-res
según ocupen sólo una parte del cau-ce
(vertedero rectangular con contracción,
ver Figura 10a), o el total del mismo (verte-dero
rectangular sin contracción, ver Figura
10b). Las ecuaciones para la estimación de
caudales en este tipo de vertederos son las
siguientes:
Vertedero rectangular con contracción:
Q = 1.83 × L × h1.5 (3.7)
Vertedero rectangular sin contracción:
Q = 3.3 × L × h1.5 (3.8)
Donde todas las dimensiones son ya
conocidas.
Coeficientes de descarga para
vertederos triangulares.
Tabla 1
e h Cd
Entre 20º y 90º Entre 0.15
y 0.30 m 0.586
90º 0.30 m 0.581
En el caso particular en que h sea menor
de 0.30 m y e igual a 90º, la fórmula toma
la forma:
Q = 1.38 × h2.5 (3.6)
Estando igualmente expresados Q en m3/s
y h en m.
Vertedero trapecial de Cipolletti:
El vertedero de Cipolletti es el más habitual
de entre los trapeciales dado que su particu-lar
diseño (la inclinación de sus lados es 1:4)
permite simplificar enormemente la fórmula
de cálculo del caudal:
Q = 1.86 × L × h1.5 (3.9)
donde Q está expresado en m3/s y L y h en
metros.
Figura 9 Vertedero triangular
e h
Fuente: Hudson (1997).
Q = 2.36 × Cd × tg e × h2.5
2

35
fuera muy inferior al caudal de la corriente de
agua, medir con exactitud este último dato
estaría de más.
Una vez dicho esto, detallamos los dos méto-dos
más habituales para medir caudales de
corrientes de agua de un tamaño tal que el
uso del método volumétrico o de cualquier
tipo de vertedero es imposible.
Con flotador
Este es un método muy inexacto, pero es
simple y nos proporciona al menos un orden
de magnitud del caudal. Consiste en medir
el tiempo que tarda un flotador (un corcho,
un trozo de madera, o cualquier otro mate-rial
que flote) en recorrer una determinada
distancia L.
En su forma más sencilla, el procedimiento
que debe seguirse es el siguiente:
Se selecciona un tramo de la quebrada
o río que sea recta y de sección más o
menos uniforme.
Se sitúan dos marcas a una distancia L
de entre 20 y 50 metros en función del
tamaño del río (a mayor tamaño, mayor
distancia).
•
•
Figura 10 Vertederos rectangulares
3.3.2 Para quebradas de mayor
tamaño y ríos
Antes de acometer la medida del caudal de
una quebrada o río de tamaño apreciable,
debemos considerar si efectivamente ne-cesitamos
el dato. Como se explicará en el
módulo 7, muchas veces el limitante de un
sistema de riego será el área regable y no el
caudal. En otras palabras, tendremos un área
regable a la par de una corriente de agua y
lo que realmente necesitaremos saber es el
caudal mínimo que tendrá que llevarse a la
parcela para regarla. Si este caudal mínimo
h
L
h
L
a) b)
Figura 11 Vertederos Cipolletti
h
1
4
L

Se tira el flotador a una distancia antes de
la primera marca igual a la mitad de L (es
decir, si las marcas están separadas por
ejemplo 50 m, tiraremos el flotador 25 m
antes de la primera marca).
Con la ayuda de un cronómetro, medimos
el tiempo (en s) que transcurre en recorrer
la distancia entre ambas marcas.
Repetimos la medición tirando el flotador
otras cuatro veces en diferentes lugares a
lo ancho del río (ver Figura 13).
•
•
•
Calculamos el promedio de los tiempos
medidos:
a
(3.10)
t + t + t + t +
t
t 1 2 3 4 5 Entonces, la velocidad superficial se cal-culará
mediante la ecuación:
(3.11)
•
•
Figura 13 Lugar donde tirar el flotador y medición de profundidades.
P1 P2 P3 P4 Pn
5
=
L
t
U (m/s) s =
Figura 12 Medición de caudal con flotador.
Fuente: adaptado de Casanova (2003).
L
Señaladores
de distancia
Flujo
Flotador
Quebrada
Lecho

37
Normalmente la velocidad promedio consi-derando
toda la sección de una quebrada
o canal es inferior a la superficial. Debe-remos,
por lo tanto, aplicar un factor de
corrección para estimar aquella a partir
de esta:
U (m/s) = 0.80 × US (3.12)
Medimos la profundidad (en m) de la que-brada
en diferentes puntos separados pre-feriblemente
un metro entre ellos (medi-ciones
p1, p2,… pn). Igualmente mediremos
la anchura total de la quebrada (a, también
en m).
Calculamos la profundidad promedio de la
quebrada, y a partir de esta la sección de
la misma mediante las fórmulas:
+ + +
p 1 2 n ‰ 2 = ×
(3.13)
•
•
•
Por último calcularemos el caudal de
la quebrada mediante la fórmula ya
conocida:
Q (m³/s) = S × U
•
Con molinete
Este método de medición es el más exacto
para quebradas y ríos donde el uso de ver-tederos
no sea posible. No obstante, dare-mos
una explicación muy breve dada la poca
probabilidad de que vayamos a disponer de
dichos dispositivos.
Un molinete es un aparato que mide la velo-cidad
de la corriente. Consta de una turbina
que combina su movimiento giratorio con un
indicador-registrador. La velocidad de rota-ción
es proporcional a la velocidad de la co-rriente.
Se cuenta el número de revoluciones
en un tiempo dado, ya sea con un contador
digital o como golpes oídos en los auriculares
que lleva el operador.
S (m ) a p
p p ... p
n
=
Figura 14 Medición con molinete.

Un molinete mide la velocidad en un úni-co
punto y para calcular la corriente total
hacen falta varias mediciones. El procedi-miento
consiste en medir y en trazar sobre
papel cuadriculado la sección transversal de
la corriente e imaginar que se divide en fran-jas
de igual ancho como se muestra en la
Figura 15.
Si la profundidad media de la franja es menor
o igual a 0.75 m, la velocidad media se cal-cula
a partir de la media de las velocidades
medidas a 0.2 y 0.8 de la profundidad en esa
franja. Para aguas poco profundas (profundi-dad
inferior a 0.75 m) se efectúa una única
lectura a 0.6 de la profundidad. Esta veloci-dad
de cada franja,multiplicada por la super-ficie
de la franja, da el caudal de la franja y el
caudal total es la suma de las franjas.
La Tabla 2 muestra cómo se efectuarían
los cálculos con respecto a los datos indi-cados
Figura 15 Cálculo del caudal de una corriente a partir de las medidas de un molinete.
Profundidad (m)
Sección
2 3 4 5 6 7
+0.5 +0.8 +0.55
0 1
1
+0.5
+0.9
+0.6
+1.1
+0.7
+1.0
+0.6
2 3 4 5 6 7 8 9
Escala horizontal (m)
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
en la Figura 15.
Sección
Velocidad media con el molinete
(m/s) Profundidad
(m)
+0.9
+0.6
Ancho
(m)
Área
(m2)
Caudal
(m³/s)
0,2D 0,8D Media
1 - - 0,5 1,3 2,0 2,6 1,30
2 0,8 0,6 0,7 1,7 1,0 1,7 1,19
3 0,9 0,6 0,75 2,0 1,0 2,0 1,50
4 1,1 0,7 0,9 2,2 1,0 2,2 1,98
5 1,0 0,6 0,8 1,8 1,0 1,8 1,44
6 0,9 0,6 0,75 1,4 1,0 1,4 1,05
7 - - 0,55 0,7 2,0 1,4 0,77
TOTAL 9,23
Tabla 2 Ejemplo de cálculo de caudal mediante molinete.

39
3.4 Calidad del agua
El conocimiento de la calidad del agua de
riego es fundamental para la elección del
método de riego, su manejo y el cultivo a im-plantar.
Vendrá determinada por las sales que
se encuentran en ella, y dependerá de la na-turaleza
de éstas y de sus concentraciones.
Los principales problemas relacionados con
el uso de aguas salinas para riego son:
Salinización del suelo: las sales en el
agua o en el suelo reducen la disponibili-dad
de agua para el cultivo, provocan un
estado de marchitamiento, y afectan por
tanto a los rendimientos.
Problemas de infiltración del agua en
el suelo: un contenido relativamente alto
de sodio o relativamente bajo de calcio
en el agua o el suelo reduce la tasa a la
cual el agua de riego se infiltra, hasta el
extremo de no poder abastecer al cultivo
de manera adecuada.
Toxicidad: algunas sales cuando se acu-mulan
en cantidad suficiente resultan tóxi-cas
para los cultivos, u ocasionan desequi-librios
en la absorción de los nutrientes.
Otros problemas: particularmente obs-trucciones
en los emisores de riego y co-rrosión
de las conducciones, pero tam-bién
exceso de nutrientes que reducen el
rendimiento o la calidad, y depósitos de
sales en frutas u hojas que afectan al va-lor
comercial.
1.
2.
3.
4.
Mediante un análisis fiable del agua de riego
se pueden determinar las estrategias de riego
que deben llevarse a cabo, según la salinidad
del agua y la tolerancia de los cultivos a esta
salinidad.
3.4.1 Introducción teórica sobre
sales y unidades
El agua de riego contiene determinadas sales
que se añaden a las ya existentes en el sue-lo.
Las sales que nos interesan son aquellas
que, además de ser solubles, se descompo-nen
en iones. Los iones son átomos o grupos
de átomos con una carga eléctrica. Existen
dos tipos de iones, los cationes (con carga
eléctrica positiva) y los aniones (con carga
negativa). Los iones más comunes que se
encuentran en el agua para riego son:
Iones más comunes en el agua
para riego y pesos equivalentes.
Tabla 3
Cationes Aniones
Nombre y
símbolo Peq
Nombre y
símbolo Peq
Calcio (Ca2+) 20.0 Cloruro(Cl–) 35.5
Sodio (Na+) 23.0 Sulfato(SO4
2–) 48.0
Magnesio
(Mg2+) 12.2 Bicarbonato
(CO3H–) 61.0
Potasio (K+) 39.1 Carbonato
(CO3
2–) 30.0
Boro (B3+) 3.5 Nitrato (NO3
–) 62.0
Hierro (Fe2+) 27.9
Los análisis de aguas proporcionan el con-tenido
o concentración de cada ión en las
muestras de agua que llevamos a analizar.
Pero un obstáculo para la correcta interpre-tación
de los análisis de agua es que los la-boratorios
frecuentemente proporcionan las
medidas en diferentes unidades.

La concentración de iones puede reportarse
en los análisis en partes por millón (ppm),
gramos por litro (g/L), miligramos por litro
(mg/L), o miliequivalentes por litro (meq/L).
La relación entre las tres primeras es sencilla
dado que:
1 ppm = 1 mg/L = 0.001 g/L
No obstante, con los meq/L la cosa se com-plica.
Los meq/L se determinan dividiendo las
ppm (o mg/L) entre el peso equivalente (Peq)
del ión correspondiente (ver Tabla 3):
(3.14)
nato sódico y el cloruro magnésico, depen-diendo,
120 ppm
ppm
claro está, de su concentración
en el agua.
La clase de suelo: los suelos arenosos
presentan menos peligros que los arci-llosos,
dado que el agua lava mejor las
sales acumuladas. Los suelos que contie-nen
yeso (sulfato cálcico) aguantan más
la salinidad, ya que el yeso hace pasar a
formas solubles al sodio.
El clima: un clima húmedo, con frecuentes
lluvias, ayuda a lavar las sales, mientras
que uno seco hace que estas suban a la
superficie por capilaridad, creando la típica
costra salina e impermeabilizando la capa
de suelo que está debajo de ella.
Los cultivos: la tolerancia a la salinidad
varía de un cultivo a otro, y varía también
según el estado del cultivo, siendo gene-ralmente
menor durante la germinación y
el estado de plántula, y mayor conforme
la planta crece y madura.
La salinidad del agua de riego se puede de-terminar
por dos procedimientos, ambos en
laboratorio:
Medida del contenido en sales (SD, só-lidos
disueltos): Se evapora en una estufa
una muestra de agua y se pesa el residuo
sólido. Se suele expresar en mg/L o en
meq/L.
Medida de la conductividad eléctrica
m(CE) a una temperatura del agua de
25 ºC.
Cuando la CE está comprendida entre 1 y 5
dS/m, ambos parámetros, SD y CE, están
aproximadamente relacionados mediante la
fórmula:
SD (mg/L) 5 640 × CE (dS/m) (3.15)
•
•
•
a)
b)
Ejemplo:
¿Cuántos meq/L son 120 ppm de Ca2+?
6 meq/L
20

Una manera alternativa de medir el conte-nido
de sales en una muestra de agua es
mediante la conductividad eléctrica (CE).
A mayor cantidad de sales en el agua, me-jor
conducirá esta la electricidad. La CE se
expresa en milimhos por centímetro (mmho/
cm), micromhos por centímetro (+mho/cm) o
en deciSiemens por metro (dS/m). La relación
entre estas unidades es:
1 mmho/cm = 1,000 +mho/cm = 1 dS/m
3.4.2 Salinidad
El problema de salinidad en el agua tendre-mos
que considerarlo en función de cuatro
factores:
•
El tipo de sal: las sales más peligrosas
en los suelos son el sulfato magnésico, el
sulfato sódico, el cloruro sódico, el carbo-
Peq
meq/L

Existen varios criterios que establecen si
el agua puede usarse para el riego según
la cantidad de sales disueltas en ella. Ayers
y Westcot (1985) indica el riesgo de producir-se
problemas de salinidad según los siguien-tes
límites en contenido de sales:
con una infiltración baja suelen producirse
cuando el sodio se incorpora al suelo y de-teriora
su estructura; los agregados del suelo
se dispersan en partículas pequeñas que ta-pan
o sellan los poros y evitan que el agua
pueda circular e infiltrarse con facilidad. El
efecto contrario lo producen el calcio y el
magnesio, por lo que para evaluar realmente
el problema que puede generar un exceso de
sodio hay que saber también la cantidad de
calcio y magnesio que hay en el suelo.
Por eso, para evaluar los problemas de in-filtración
se ha establecido el índice RAS
(relación de absorción de sodio), que viene
definido por la siguiente fórmula:
(3.16)
+
+
Na
Ca gM
donde Na+, Ca2+ y Mg2+ representan res-pectivamente
las concentraciones de los io-nes
de sodio, calcio y magnesiomedidos en
meq/L. A partir de la RAS y la CE, podemos
estimar con la ayuda de la Figura 164 la po-tencial
reducción de la infiltración.
Amenudo, la adición de yeso al suelomejora
la infiltración del mismo.
Es importante notar que aquí el problema de
la salinidad puede ser el contrario. Si nos fi-jamos
en la figura, vemos como el aguamuy
poco salina (con CE inferior a 0.5 dS/m y es-pecialmente
con valores inferiores a 0.2 dS/m)
es corrosiva y tiende a lavar el suelo superficial
de minerales y sales solubles, especialmente
calcio, perjudicando la estructura del suelo.
Sin sales y sin calcio, el suelo se disgrega y las
partículas resultantes rellenan los pequeños
poros del suelo y sellan la superficie, con lo
que la tasa de infiltración se ve afectada.
4 Actualmente no se recomienda la utilización de las Normas Riverside que tanta popularidad tuvieron en el
Manual práctico para el diseño de sistemas de minirriego 41
pasado.
2
RAS
2+ 2+
=
Grado de restricción para la
utilización del agua en función
de la salinidad.
Tabla 4
Parámetro Ninguna De ligera a
moderada Severa
CE (dS/m)
ó
SD (mg/L)
0.7
450
0.7 – 3.0
450 – 2,000
3.0
2,000
Fuente: Ayers y Westcot (1985).
Como puede observarse, si los SD son ma-yores
de 2 g/L, o la CEmayor de 3 dS/m, los
problemas de salinidad pueden ser muy gra-ves
a menos que se establezcan una serie de
tratamientos tales como frecuentes lavados
de sales, o que se cambie a cultivos que re-sistan
mejor las condiciones de salinidad. No
obstante, y dados los niveles de precipitación
que existen en Honduras, la acumulación de
sales en el suelo raramente constituirá un
problema. Solamente en el caso de riego en
invernadero, se deberá obligatoriamente con-siderar
una fracción de lavado para disminuir
la salinidad de sales. En el AnexoGse indican
las tolerancias a la salinidad de los cultivos
más habituales.
3.4.3 Problemas de infiltración
Cuando la velocidad de infiltración es muy
baja, puede ocurrir que el agua infiltrada no
baste para cubrir las necesidades del cultivo.
Los problemas más frecuentes relacionados

Reducción
severa
1
Sin reducción
30
25
20
15
10
5
Valores muy bajos de salinidad (CE 0.2
dS/m) provocan casi invariablemente proble-mas
de infiltración, independientemente de
la RAS.
3.4.4 Toxicidad
La presencia de determinadas sales en el
suelo, incluso a bajas concentraciones, pue-de
provocar efectos tóxicos en las plantas. La
toxicidad ocurre normalmente cuando ciertos
iones son absorbidos por la planta junto con
el agua del suelo, se mueven por la misma
mediante el proceso de transpiración, y se
acumulan en las hojas en concentraciones
que causan los daños en las plantas.
El sodio, el boro y el cloruro son los que, en
general, ocasionan más problemas para los
cultivos, aunque no todos los cultivos son
sensibles a estos iones:
•
Un exceso de sodio produce sequedad o
quemaduras en los bordes exteriores de
las hojas.
El exceso de cloruro suele manifestarse
con quemaduras en la punta de las hojas
y avanzar por los bordes.
El boro es un elemento esencial para las
plantas. No obstante, cuando se encuen-tra
presente en cantidades excesivas es
extremadamente tóxico, incluso a con-centraciones
tan bajas como 0.6 mg/L.
Los síntomas de toxicidad por boro suelen
manifestarse por un amarillamiento de la
punta de las hojas más antiguas que va
desplazándose hasta el centro de las hojas
entre los nervios y sequedad en algunas
otras zonas de la planta. En regiones ári-das,
se considera al boro como el elemen-to
más dañino en el agua de riego.
En la Tabla 5 aparecen las restricciones gene-rales
para el uso del agua de riego en función
de la concentración de estos tres iones y del
sistema de riego utilizado. No obstante, es
necesario hacer algunos puntualizaciones:
Para riego por superficie o goteo:
– La absorción de los iones se realiza a
través de las raíces, de modo que sólo
deberemos atender a los valores de ab-sorción
radicular de la Tabla 5.
– La mayoría de frutales y árboles son
sensibles al sodio y el cloruro, de modo
que deben utilizarse los valores de la Ta-bla
5. En Ayers y Westcot (1985) apa-recen
valores más específicos de tole-rancia
al cloruro en ciertos frutales.
– La mayoría de cultivos anuales no son
sensibles a estos dos iones, de modo
que es suficiente con utilizar los valores
de salinidad de la Tabla 4.
•
•
•
Figura 16 Efectos combinados de la
salinidad y la infiltración del agua.
Salinidad del agua de riego (dS / m)
RAS
Reducción
de ligera
a moderada
0
2 3 5 6 7

– En cuanto a la tolerancia al boro, en
Ayers y Westcot (1985) se pueden con-sultar
valores más específicos para
cultivos agrícolas.
Cuando el riego es por aspersión, y a ba-jas
humedades relativas ( 30%), los cul-tivos
sensibles pueden absorber también
el sodio y el cloruro a través de las hojas,
y deberemos prestar atención a todos los
valores contenidos en la Tabla 5, tanto los
de absorción radicular como los de absor-
Tabla 5 Toxicidad por iones específicos.
•
Ión Parámetro
Grado de restricción
Ninguno De ligero a moderado Severo
Sodio (Na+):
Absorción radicular
Absorción foliar
RAS
meq/L
3
3
3 – 9
3
9
–
Cloruro (Cl–)
Absorción radicular
Absorción foliar
meq/L
meq/L
4
3
4 – 10
3
10
–
Boro (B–)
Absorción radicular meq/L 0.7 0.7 – 3.0 3.0
ción foliar. También en Ayers y Westco t
(1985) existe una tabla donde se detalla-más
específicamente la sensibilidad de
ciertos cultivos a los daños foliares.
Para solventar los problemas de toxicidad
se recurre a tratamientos similares a los in-dicados
para la salinidad: lavado de sales,
enmiendas de calcio si la toxicidad es debida
al sodio, o utilizar cultivos más tolerantes. La
explicación detallada de estas medidas que-da
fuera del ámbito de este manual.
Tabla 6 Riesgo de obstrucciones en riego localizado.
Problema potencial
Riesgo de obstrucciones
Ninguno Moderado Grave
Físicos:
Sólidos en suspensión (mg/L) 50 50 – 100 100
Químicos:
Sólidos disueltos (mg/L)
pH
Manganeso (mg/L)
Hierro (mg/L)
Acido sulfhídrico (mg/L)
500
7
0.1
0.1
0.5
500 – 2000
7 – 8
0.1 – 1.5
0.1 – 1.5
0.5 – 2
2000
8
1.5
1.5
2
Biológicos:
Poblaciones bacterianas (max nº/mL) 10,000 10,000 – 50,000 50,000

3.4.5 Otros problemas
Riesgos de obstrucciones en riego
localizado
Los sólidos en suspensión, las sustancias
disueltas o los microorganismos contenidos
en el agua de riego pueden producir obstruc-ciones
en los emisores de riego localizado. En
la Tabla 6 se recoge el riesgo de obstrucción
en función de diversas concentraciones.
Exceso de nitrógeno
Ciertos cultivos como la remolacha azucare-ra
y gran parte de los frutales son afectados
por un exceso de nitrógeno, afectando los
rendimientos y un retraso en la madurez de
la fruta.
Existen varias maneras de reportar el nitróge-no
ya que este se combina en varios comple-jos
orgánicos e inorgánicos, pero lo habitual
es reportarlo en forma de nitrato (NO3
–). Los
valores guía aparecen en la Tabla 7.
Soluciones a este problema pueden ser el
utilizar suministros alternativos de agua con
menor contenido en nitrógeno en los últimos
estadíos del cultivo (cuando el exceso de ni-trógeno
es más perjudicial), plantar cultivos
menos sensibles, y reducir el aporte de fer-tilizantes
nitrogenados.
pH anormal
El pHes un indicador de la acidez o basicidad
del agua, pero es raramente un problema
en sí mismo. El principal uso del pH en un
análisis de agua de riego es detectar un agua
anormal. Un valor anormal nos indica la nece-sidad
Las soluciones disponibles son variadas, des-de
la adición de ácidos al agua (lo cual es
complejo y peligroso), hasta la variación de la
operación del sistema de riego, como puede
ser el regar en la noche, reducir el intervalo
entre riegos, o cambiar la aspersión por otro
método de riego.
de llevar a cabo un análisis completo.
Reducción de la calidad comercial
Cuando se utiliza el riego por aspersión, la pre-sencia
de calcio (Ca2
+), bicarbonato (CO3H–) y
sulfato (SO4
2–) constituye un continuo proble-ma
de formación de depósitos blancos sobre
frutas y hojas que reducen el valor comercial
de la producción. Cuando la humedad relativa
es inferior al 30%, la tasa de evaporación es
muy elevada y las gotas que quedan sobre
hojas y frutas después de regar se evaporan
rápidamente. Los iones mencionados se com-binan
entonces formando precipitados de cal
(CaCO3) y yeso (CaSO4).
Tabla 7 Problemas varios con la calidad del agua.
Problema potencial Parámetro
Grado de restricción
Ninguno De ligero a
moderado Severo
Nitratos (NO3
–) mg/L 5 5 – 30 30
Bicarbonatos (CO3H–): meq/L 1.5 1.5 – 8.5 8.5
Acidez / basicidad pH Rango normal: 6.5 – 8.4

45
3.4.6 Análisis de agua
La evaluación de la calidad del agua inicia
con un análisis de agua en el que debe de-terminarse
como mínimo los parámetros que
aparecen en la Tabla 8. También en esta tabla
aparece para cada parámetro el rango de
valores más habituales.
Los análisis requieren tomar una muestra
representativa del agua a analizar, para ello
se seguirán las siguientes normas:
El recipiente debe ser de vidrio o plástico
de aproximadamente un litro de capaci-dad,
se debe lavar varias veces el envase
con la propia agua de riego.
La muestra debe ser tomada momentos
antes de ser llevada al laboratorio, ya que
los resultados serán tanto mejores cuanto
menor sea el intervalo de tiempo transcu-rrido
entre la recogida de la muestra y el
análisis.
En pozos, debe tomarse la muestra des-pués
de algún tiempo de su puesta en
marcha, normalmente media hora es
suficiente.
En ríos y embalses se recogen varias to-mas
en diferentes puntos representati-vos
y se mezclan en una sola muestra.
No deben tomarse en zonas estancadas,
sino en lugares donde el agua esté en
movimiento.
La muestra debe tomarse a una profundi-dad
intermedia entre la superficie del agua
y el fondo.
Deben mantenerse en una nevera a una
temperatura de unos 5 ºC
•
•
•
•
•
•
Hay que cerrar el envase y etiquetarlo.
Junto a la muestra debe acompañarse un
informe indicando dónde ha sido tomada,
para qué tipo de cultivo va a ser utilizada,
características del suelo y cualquier otra
información que pueda ser importante
para determinar la calidad del agua.
•
Parámetros normalmente
requeridos en análisis de agua
para riego.
Tabla 8
Determinación Unidad de
medida
Valores
normales
Contenido en sales:
CE
ó
SD
dS/m
mg/L
0 – 3
0 – 2000
Sodicidad:
RAS – 0 – 15
Cationes y aniones:
Ca2+
Mg2+
Na+
CO3H–
SO4
2–
Cl–
meq/L
meq/L
meq/L
meq/L
meq/L
meq/L
0 – 20
0 – 5
0 – 40
0 – 10
0 – 20
0 - 30
Varios:
Boro
pH
mg/L
–
0 – 2
6.0 – 8.5
Fuente: USDA (1997).
Realicemos para terminar y como ejemplo
la interpretación de un análisis de agua fic-ticio,
con el fin de obtener una panorámica
global de todo el proceso. Supongamos que
hemos recibido los resultados de laboratorio
contenidos en la Tabla 9.

Para evaluar estos resultados llevaremos a
cabo los siguientes pasos:
Aunque en este caso no es necesario, de
habernos suministrado las concentracio-nes
de los iones sólo enmg/L, deberíamos
pasar todos los datos a meq/L utilizando
los pesos equivalentes de la Tabla 3. Esto
no será necesario con el boro por ser este
un elemento y no un ión.
Siempre es necesario ver primeramente
si el análisis es correcto. Para ello deben
cumplirse dos sencillas relaciones:
Suma de cationes (meq/L)
5 Suma de aniones (meq/L)
5 10 × CE (dS/m) (3.17)
En el ejemplo la suma de cationes es:
20.8 + 0.5 + 8.0 + 5.0 = 34.3
Mientras que la de aniones es:
12.1 + 11.5 + 7.9 + 2.9 = 34.4
1.
2.
Efectivamente, la igualdad se cumple. Por
otra parte, la CE es 3.6 dS/m, que multi-plicada
429
552
Pasamos ahora a estudiar la salinidad. Ve-mos
según la Tabla 4, a una restricción severa
para la utilización de esta agua, lo cual
hace necesario una fracción de lavado.
Pero como decíamos anteriormente, esta
no suele ser necesaria en climas tropicales
como el de Honduras dada las altas pre-cipitaciones
lavan las sales que pudieran haberse acu-mulado
3.
por 10, da un valor de 36 aproxi-madamente
igual a 34.3. Como ambas
relaciones se cumplen, podemos concluir
que el análisis se ha realizado satisfacto-riamente
por parte del laboratorio, y pode-mos
continuar con su interpretación.
como el valor de la CE corresponde,
durante la temporada de riegos.
Remitido por: Agencia San Lucas
Localidad: Mandasta
Análisis requerido: iones y boro
Comentarios: cultivos planificados: hortalizas y árboles frutales
sistema de riego previsto: aspersión
que se dan en invierno y que
Fecha: 11-9-05
Fuente de agua: pozo
RESULTADOS DE LABORATOR IO Fecha: 19-9-05
CE: 3.6 dS/m pH: 7.1
Aniones mg/L meq/L Cationes mg/L meq/L
Cloruro
Sulfato
Carbonato
–
Bicarbonato
Nitrato
480
180
12.1
11.5
–
7.9
2.9
Sodio
Potasio
Calcio
Magnesio
Boro (B)
480
19
160
60
1.5
20.8
0.5
8.0
5.0
–
Ejemplo Tabla 9 de resultados de laboratorio (tomado de Phocaides, 2000).

47
En cuanto a los problemas de infiltración,
debemos inicialmente calcular la RAS:
20.8
RAS =
.80 +
.50
Con este valor que hemos calculado, y con
el de la CE, nos situamos en la Figura 16,
donde podemos comprobar que no existe
ningún riesgo de disminución de la tasa
de infiltración.
En cuanto a la toxicidad por sodio, cloru-ros
o boro, deberemos prestar atención
a todos los valores de la Tabla 5 por ser
riego por aspersión el que se va a instalar.
Podemos ver como el peligro de toxicidad
por sodio es muy severo pues la concen-tración
existente en el agua (20.8 meq/L)
es muy superior a los valores contenidos
en la Tabla 5 para riesgo severo. Debere-mos
tomar medidas como las apuntadas
al final de la sección 3.4.4.
4.
5.
Vemos como también la concentración en
boro constituye un problema moderado
a partir de los valores contenidos en la
Tabla 5.
Por último deberemos estudiar aquellos
otros problemas potenciales que se expli-caban
en la sección 3.4.5:
Por ser riego por aspersión, no tiene obje-to
evaluar el riesgo de obstrucciones.
El nivel de nitratos está por debajo de
los contenidos en la Tabla 7.
Por último, vemos como la concentra-ción
de bicarbonatos es muy alta, lo
cual va a suponer un problema para la
calidad comercial de la producción al
ser el riego por aspersión.
6.
•
•
•
8.16
2
=

4
Propiedades
físicas del suelo

4. Propiedades físicas del suelo
4.1 Composición del suelo
Si desmenuzamos un trozo de suelo seco
con la mano, veremos que está compuesto
de partículas de diferentes tamaños. La ma-yoría
de estas partículas tienen su origen en
la degradación de las rocas, y se llaman par-tículas
minerales. Algunas partículas se origi-nan
a partir de restos de plantas y animales
(hojas podridas, trozos de hueso, etc.), son
las llamadas partículas orgánicas o materia
orgánica. Aunque tanto las partículas mine-rales
como las orgánicas parecen tocarse
entre sí, en realidad dejan espacios entre
ellas. Estos espacios son llamados poros.
Cuando el suelo está seco, los poros están
principalmente ocupados por aire o vapor
de agua. Por el contrario, tras una lluvia o
un riego intenso, estos poros se llenarán de
agua.
Los componentes del suelo se pueden re-presentar
también esquemáticamente, tal y
como muestra la Figura 18, donde:
Vg y Pg son respectivamente el volumen y el
peso de gas (aire y vapor de agua).
Va y Pa son el volumen y el peso de agua.
Vs y Ps son el volumen y el peso de las partí-culas
sólidas (minerales y orgánicas).
Vp y Pp son el volumen y el peso ocupados
por los poros. A su vez, Vp = Vg + Va, y
Pp = Pg + Pa.
Vt y Pt son el volumen y el peso total, consi-derando
las fases sólida, líquida y gaseosa.
Figura 17 Composición del suelo.
Raíz
Aire o vapor de agua
Agua
Partícula de suelo
(mineral u orgánica)
Fuente: Brouwer et al. (1985).

Figura 18 Diagrama esquemático del suelo.
Ga s (aire y vapor)
Vg Pg
Vt Pt
4.2 Textura
Las partículas minerales del suelo pueden
clasificarse de acuerdo a su tamaño según
la tabla de la Figura 195:
La proporción en que las partículas de are-na,
limo y arcilla se encuentran en el suelo
definen la textura del mismo, la cual se de-
Arena
5 En este documento se sigue la clasificación USDA por ser la más utilizada en Honduras.
Pa
Ps
Va
Vp
Vs
Agua
Su elo
Figura 19 Diámetro de las partículas del suelo según la clasificación USDA.
Partículas de suelo
Gr avas y piedras
Arena
Limo
Arcilla
Diámetro (mm)
2.0
0.05 - 2.0
0.002 - 0.05
0.002
Arcilla
0.1 mm
Limo
Fuente: Hillel (1980).

termina según el triángulo textural (Figura
20). Las partículas mayores de 2 mm no son
tomadas en cuenta para la determinación de
la textura.
En función de su textura, los suelos se divi-den
en los siguientes tipos básicos:
Los suelos arenosos (también llamados
ligeros o de textura gruesa) carecen de
propiedades coloidales y de reservas de
nutrientes, presentan mala estructura,
Arcillo–
limosa
•
buena aireación, muy alta permeabilidad
y nula retención de agua.
Los suelos arcillosos (también llamados
pesados o de textura fina) son muy acti-vos
desde el punto de vista químico, ad-sorben
iones y moléculas, son muy ricos
en nutrientes, retienen mucha agua, bien
estructurados, pero son impermeables.
Los suelos limosos no tienen estructura,
sin propiedades coloidales, son impermea-bles
y con mala aireación.
•
•
Figura 20 Triángulo de texturas según clasificación USDA.
Arcilla
100%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Limo
100%
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Arcillo–
arenosa
Arenoso
Arena 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
100%
Arena en porcentaje
Limo en porcentaje
Arcilla en porcentaje
Arcillosa
Franca
Limosa
Franco−arcillo−
arenosa
Franco–
arcillo-limosa
Franco–arcillosa
Franco–arenosa Franco–limosa
Arenosa
–franca

• La determinación de la textura de un suelo se
Los suelos francos (suelos medios) con-tienen
una mezcla de arena, limo y arcilla
en tales proporciones que exhiben las pro-piedades
de las tres fracciones de modo
equilibrado (son las propiedades las que
están equilibradas, no las proporciones,
ya que de hecho los suelos francos suelen
tener en torno a un 20% de arcilla, un 40%
de arena, y un 40% de limo).
realizamediante un análisis de granulometría
en laboratorio. No obstante, puede obtener-se
una aproximación satisfactoria mediante
cualquiera de los dos métodos que se deta-llan
en el Anexo H.
4.3 Densidad aparente
La densidad aparente (también llamada peso
específico aparente) es unamedida de la po-rosidad
de un suelo. Se determina dividiendo
el peso de suelo seco entre el volumen total,
de modo que un mayor valor de densidad
aparente significará menor porosidad. Se re-presenta
como da y se mide en gramos por
centímetro cúbico (g/cm3) o en toneladas por
metro cúbico (t/m3)6. Utilizando la nomencla-tura
de la Figura 18:
(4.1)
s
t
P
d
a V
La densidad aparente es importante porque
determina la compactación y la facilidad de
circulación de agua y aire. A efectos de rie-go
conocer su valor es esencial porque
6 1t/m3 = 1 g/cm3.
caracteriza la capacidad de almacenaje de
agua en el suelo.
Es necesario saber que su valor no es inmu-table
sino que varía según los cambios que
se produzcan en el suelo respecto al volu-men
de poros. Por ejemplo, la compactación
por la labranza, o la disminución de materia
orgánica disminuyen el volumen de poros e
incrementan la densidad aparente.
En la Tabla 10 se muestran valoresmedios y
rangos de variación para diferentes texturas
del suelo, los cuales constituyen una aproxi-mación
suficiente a efectos de diseño. No
obstante, si se deseara calcular el valor real,
en USDA (19) se detallan dos procedi-mientos
simplificados para hacerlo.
4.4 Contenido de agua en el suelo
El contenido de agua en el suelo puede ex-presarse
de tres maneras diferentes:
a) En altura de lámina de agua
El agua contenida en un volumen de sue-lo
(el volumen total, el de las partículas del
suelo más el de los poros) también puede
expresarse en altura de lámina de agua. Su-pongamos
una porción de suelo de 1 m2 de
superficie y 1 m de profundidad (un volumen
de 1 m3). Si sacásemos el agua contenida
en ese metro cúbico de suelo y lo acumulá-semos
sobre la misma superficie, alcanzaría

una altura h, como muestra la Figura 21. Si
esta altura h fuera de por ejemplo 150 mm,
podríamos expresar el contenido en hume-dad
de este suelo como 150 mm en 1 m de
profundidad de suelo, o más abreviadamente
150 mm/m.
c) Humedad gravimétrica (eg)
Por último, podemos expresar la humedad
del suelo como el peso de agua en relación
con el peso de las partículas sólidas:
(4.3)
Siguiendo con el ejemplo, el peso de agua
contenida en el suelo sería:
Pa = Va × dagua = 0.150 m3 × 1 kg/L
= 150 L × 1 kg/L = 150 kg
donde dagua es la densidad del agua que como
sabemos es 1 kg/L = 1 g/cm3.
Por otra parte, de la expresión de la da pode-mos
conocer el peso de las partículas sólidas
a partir del volumen total del suelo. Supo-niendo
que el suelo del ejemplo tuviera una
da igual a 1.5 t/m3:
Ps = da × Vt = 1.5 t/m3 × 1 m3
= 1.5 t = 1,500 kg
Por tanto, la humedad gravimétrica será:
La humedad gravimétrica es la manera más
estandarizada de expresar el contenido de
agua en el suelo, ya que su valor es indepen-diente
de la estructura de este. No obstante,
consideramos necesario conocer las tres ma-neras
de expresar el contenido en humedad
dado que todas aparecen habitualmente en
la literatura existente.
Las relaciones entre las tres medidas son:
ev (%) = eg (%)× da (g/cm3) (4.4)
mm/m = 10 × ev (%) (4.5)
mm/m = 10 × eg (%)× da (g/cm3) (4.6)
b) Humedad volumétrica (ev)
Podemos expresar el contenido de agua en el
suelo relacionando el volumen de agua con
el volumen total de suelo:
(4.2)
En el ejemplo de arriba, 1 m3 de suelo (1 m2
de superficie por 1 m de profundidad), con-tiene
0.150 m3 de agua (150 mm de altura
de lámina de agua = 0.150 m por 1 m2 de
superficie). Podemos entonces expresar la
humedad volumétrica como:
Figura 21 Contenido de agua del suelo
expresado en altura de lámina
de agua.
agua
suelo
h=150
mm
1 m2
1 m
ev =
Va × 100
Vt
ev = 0.150 m³ de agua × 100 = 15%
1 m3 de suelo
eg =
Pa × 100
Ps
eg = 150 kg de agua × 100 = 10%
1,500 kg de partículas

Podemos comprobar con los datos del ejem-plo
como en efecto:
15% (ev) = 10% (eg) × 1.5 g/cm3
150 mm/m = 10 × 15% (ev)
150 mm/m = 10 × 10% (ev) × 1.5 g/cm3
4.4.1 Niveles de humedad
del suelo
En función de la proporción de agua en los
poros del suelo, y su disponibilidad para las
plantas, se definen los siguientes niveles de
humedad:
Saturación: tras una lluvia o un riego to-dos
los poros se llenan de agua (ver Figu-ra
22a). El contenido de humedad es el
máximo posible en ese suelo. La mayo-ría
de cultivos no pueden sobrevivir más
de entre dos y cinco días en condiciones
de saturación, siendo el arroz la principal
excepción.
Una vez que la lluvia o el riego han ter-minado,
parte del agua presente en los
poros se empezará a mover hacia abajo
por gravedad. Este proceso se denomina
drenaje o percolación, y suele durar entre
•
unas pocas horas en el caso de los suelos
arenosos, y dos o tres días en el caso de
los arcillosos.
Capacidad de campo (CC): es el máximo
nivel de humedad que el suelo puede rete-ner,
Partícula
de suelo
es decir, el contenido de humedad del
suelo una vez que el drenaje ha termina-do.
En este estado de humedad los poros
grandes contienen tanto aire como agua,
mientras que los más pequeños están aun
repletos de agua (ver Figura 22b). A capaci-dad
de campo, se considera que el conte-nido
de humedad del suelo es el ideal para
el crecimiento de los cultivos. Se expresa
en porcentaje de volumen de agua.
Punto de marchitez permanente (PMP): si
el suelo no recibe nuevos aportes de agua,
la evaporación desde el suelo y la extrac-ción
por parte de las raíces hacen que el
agua almacenada disminuya poco a poco.
Cuanto más se seca el suelo, más firme-mente
es retenida el agua por el suelo, y
más difícil resulta para las plantas extraer-la.
Llegará un momento en que la extrac-ción
del agua por parte de las plantas no
es suficiente para cubrir sus necesidades y
empiezan a marchitarse y finalmente mue-ren.
El suelo aun contiene cierto nivel de
•
•
Figura 22 Estados de humedad del suelo.
Saturación
(a)
Capacidad de campo
(b)
Punto de marchitez
permanente
(c)
Agua
Aire

humedad, pero resulta imposible para las
raíces de las plantas succionar el agua que
queda (ver Figura 22c).
La cantidad de agua almacenada en el suelo
puede compararse con la cantidad de agua
que puede extraerse de la llave de un barril
lleno de agua y que consta también de un
drenaje (similar a los rebalses de los tanques
de agua):
Cuando el suelo está saturado, el barril
está lleno, pero parte del agua drena rápi-damente
antes de que las plantas puedan
utilizarla (Figura 23a).
Cuando el exceso de agua ha terminado
de drenar (“se ha ido por el rebalse”), el
suelo está a capacidad de campo. Las raí-ces
de los cultivos extraerán agua de lo
que queda en el “barril” (Figura 23b).
Cuando se alcanza el punto de marchitez
permanente, aunque el “barril” contiene
aun cierta cantidad de agua, esta no está
ya disponible para el cultivo (Figura 23c).
Agua no disponible
para la planta
•
•
•
Los niveles de humedad correspondiente a
la CC y el PMP dependerán de la textura del
suelo, pues dependen de la porosidad y esta
a su vez es función del tipo de suelo. En la
Tabla 10 aparecen los valores de CC y PMP
expresados como eg para las diferentes tex-turas
de suelo.
Podemos definir el agua utilizable por los
cultivos (AU) o intervalo de humedad dis-ponible
(IHD) como la diferencia entre la ca-pacidad
de campo y el punto de marchitez
permanente:
AU = CC – PMP (4.7)
donde AU estará expresado en las mismas
unidades que lo estén la CC y el PMP, ya sea
ev, eg, o mm/m. Dado que la CC y el PMP de-penden
de la textura del suelo, también de-penderá
de ella el agua utilizable tal y como
muestra la Figura 24.
Recordemos que para el estudio de estas
tres maneras de expresar el contenido de
agua del suelo tomamos 1 m de profundidad
del mismo. Normalmente la profundidad de
Figura 23 Símil entre el suelo y un barril de agua.
Saturación
Agua almacenada
en el suelo
Agua que drena por debajo
del alcance de las raíces
(a)
Capacidad de campo
(b)
Hacia la
planta
Agua almacenada
en el suelo
Punto de marchitez
permanente
(c)
PMP

suelo que se toma es la de profundidad ra-dicular
efectiva (pr
) del cultivo considerado.
Así, la expresión anterior queda como:
AU = (CC – PMP) × pr (m) (4.8)
Figura 24 Relación general entre textura y características de agua en el suelo.
Unidad gravimétrica del suelo (%)
30 40
24
18
12
6
Franco Arcilloso
Contenido de agua en el suelo (cm/m)
Fuente: Mihajlovich (1979)
0
30
20
10
Capacidad
de campo
Capacidad
de campo
Agua no disponible
para el cultivo
Arena Franco
arenoso
Franco
limoso
Franco
arcilloso
Agua utilizable
Tabla 10 Resumen de las propiedades físicas de los suelos.
Textura
Densidad aparente
del suelo
(g/cm3)
Capacidad de
campo (% e g)
Punto de marchitez
permanente (% e g)
Infiltración
básica (mm/h)
Arenoso
1.65
(1.55 – 1.90)
9
(6 – 12)
4
(2 – 6)
50
(25 – 250)
Franco
arenoso
1.50
(1.40 – 1.60)
14
(10 – 18)
6
(4 – 8)
25
(13 – 75)
Franco
1.40
(1.35 – 1.50)
22
(18 – 26)
10
(8 – 12)
13
(8 – 20)
Franco
arcilloso
1.35
(1.30 – 1.40)
27
(23 – 31)
13
(11 – 15)
8
(2.5 – 15)
Arcilloso
1.25
(1.20 – 1.30)
35
(31 – 39)
17
(15 – 19)
5
(1.3 – 10)
Fuente: Mihajlovich (1979).
En la Tabla 11 se muestran los valores de la
profundidad efectiva radicular de los cultivos
más comunes.

Tabla 11 Profundidad radicular efectiva de los cultivos más comunes.
Cultivo Profundidad efectiva
(cm) Cultivo Profundidad efectiva
(cm)
Banana 50 – 90 Repollo 40 – 50
Melón 100 - 150 Pepino 70 – 120
Cítricos 120 - 150 Otras hortalizas 30 - 60
Olivo 100 - 150 Frijol 50 - 90
Vid 75 - 180 Otras leguminosas 50 - 125
Otros frutales 100 - 200 Maíz 75 - 160
Fresa 20 - 30 Cereales 60 - 150
Cebolla 30 – 75 Alfalfa 90 - 180
Pimiento, tomate 40 - 100 Otros pastos 60 - 100
Piña 30 - 60 Palma 70 – 110
Chile 50 – 100 Papa 40 - 60
Sorgo 100 – 200 Camote 100 - 150
Habitualmente, los datos de CC y PMP se
expresan como eg, y la AU en altura de lámi-na
de agua (mm). Así, la expresión quedará
finalmente como:
AU (mm) = 10 × [CC (% eg)– PMP (% eg)] ×
× da(g/cm3) × pr(m) (4.9)
Teóricamente, las plantas podrían extraer
agua del suelo hasta el PMP, de modo que
podríamos regar una vez que el contenido
en agua del suelo llegara a este nivel, y con
el agua aportada llevar el agua nuevamente
a CC, tal y como muestra la Figura 25a. No
obstante, existe un nivel de humedad a partir
del cual las raíces tienen muchas dificultades
para extraer agua del suelo, por el mayor es-fuerzo
de succión que deben desarrollar. A
este nivel se le denomina déficit permisible
de manejo (DPM) y normalmente se repre-senta
como una fracción del AU disponible
(ver Figura 25b). El producto del DPM por
el AU es lo que se denomina dosis neta de
riego (Dn), y este es un concepto sobre el
que volveremos cuando hablemos del diseño
agronómico (Módulo 10):
Dn (mm) = DPM (%) × AU (mm) / 100
(4.10)
Ejemplo:
Calcular el agua utilizable por un cultivo de maíz que es cultivado en un suelo franco–
arcilloso:
Suponiendo un cultivo de maíz que alcanza una profundidad efectiva radicular de 0.9m,
y tomando los datos de CC, PMP y da de la Tabla 10:
AU = 10 × (27 – 13) × 1.35 × 0.9 = 170.1 mm

Riego
1
Riego
2
Riego
3
C
AU
30
20
El déficit permisible de manejo se establece
teniendo en cuenta no sólo factores físicos
como el suelo y el cultivo, sino también fac-tores
de gestión del sistema de riego y facto-res
económicos. Aunque existen tablas muy
completas con valores del DPM para un gran
30
20
número de cultivos, en nuestras condiciones
de trabajo sólo consideraremos un valor del
50%para cultivos tolerantes a la sequía, y un
30% para los menos tolerantes o de mayor
valor económico.
4.5 Infiltración
Se denomina infiltración al proceso median-te
el cual el agua penetra en el suelo, y tasa
o velocidad de infiltración7 (I) a la rapidez a
la cual el agua se infiltra. La tasa de infiltra-ción
es una de las características del suelo
más importantes para el diseño, operación y
evaluación de sistemas de riego, de ahí que
sea absolutamente necesario obtener infor-mación
confiable sobre esta propiedad.
La tasa de infiltración depende básicamente
de los siguientes factores:
a)
El contenido en humedad del suelo: el
agua se infiltra más rápido (la tasa de in-
filtración es más alta) cuanto más seco
está el suelo. Cuando se riega un suelo
que esté seco, el agua al principio se in-filtrará
7 También aparece denominada en la literatura a veces como infiltración instantánea.
muy rápidamente, pero según se
vaya humedeciendo el suelo, la tasa de
infiltración disminuye (ver Figura 26).
Textura del suelo: los suelos de textura
gruesa (arenosos) tienen también mayor
tamaño de poros que los de textura fina
(arcillosos) por lo que le será más fácil
al agua moverse por ellos, y mayor será
entonces la tasa de infiltración (ver Figura
26).
b)
Figura 25 Déficit permisible de manejo.
Tiempo (meses)
Riego
4
R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7
Tiempo (meses)
(a) (b)
DPM × AU
PMP
10
0
10
0

La estructura del suelo: en general, el
suelo se infiltramás rápidamente en sue-los
bien estructurados que en los com-pactos.
Dado que la estructura del suelo
está influenciada en gran medida por el
laboreo, este será un factor fundamental
para influir en la infiltración.
Aparte de la tasa de infiltración, es necesario
conocer otros dos conceptos (ver Figura 26):
Infiltración acumulada (Z): es la canti-dad
total de agua (medida en altura de
lámina de agua – ver la sección 4.4) que
se ha infiltrado en el suelo en un tiempo
determinado.
c)
•
Figura 26 Curvas de infiltración.
Tiempo (min)
Tasa de infiltración (mm/h)
Infiltración acumulada (mm)
Suelo arcilloso
Suelo arenoso
Z
I
Ib
Infiltración básica (Ib): es el valor más o
menos constante que adquiere la tasa de
infiltración después de haber transcurrido
ya algún tiempo de lluvia o riego. Su valor
determina el tiempo máximo de riego tal y
como veremos en el Módulo 10. Los valo-res
más comunes en función de la textura
del suelo pueden encontrarse en la Tabla
10. No obstante, la utilización de estos va-lores
deberá ser un último recurso, siendo
preferible determinarla mediante el proce-dimiento
explicado en el Anexo H.
•

5
Clima

65
5. Clima
5.1 Fuentes potenciales de datos
Existen cuatro instituciones en Honduras
que cuentan con una red de estaciones
climáticas:
en Honduras cuenta con datos climáti-cos
de casi cien localidades de Honduras
(ver igualmente la lista en el Anexo J).
No obstante, esta fuente de datos debe
utilizarse siempre como último recurso
dado que en muchas de las estaciones
consideradas la serie de datos es dema-siado
corta8.
Existirá por último la posibilidad de que
contemos con datos climáticos de primera
mano porque algún proyecto de la zona o
algún productor aficionado a la climatolo-gía
los haya estado recopilando durante
d)
años.
Siempre deben escogerse los datos más cer-canos
a la localización del proyecto, dado
que en un país tan montañoso como Hondu-ras
y con alta variabilidad microclimática, es
muy arriesgado el suponer que una estación
que se encuentre a más de 30 ó 50 km del
lugar del proyecto pueda ser representativa
de este. No obstante, esto no siempre será
posible, y tendremos que realizar las aproxi-maciones
que se detallan a lo largo de este
módulo.
Empresa Nacional d e Energía Eléctrica
(ENEE )
Servicio Autónomo Nacion al de Acue-ductos
y Alcantarillados (SANAA )
Dirección General de Recursos
Hídricos
Servicio Meteorológico Nacional ( SMN )
Los datos promedio de unas pocas esta-ciones
del SMN los tiene disponibles FAO
en una base de datos llamada CLIMWAT
que puede consultarse en Internet. Tanto
los nombres de las estaciones disponibles
como los de la página web se detallan en
el Anexo J.
Una fuente de datos alternativa es el es-tudio
realizado por el climatólogo estado-unidense
George H. Hargreaves, cuya pu-blicación
Probabilidades de precipitación
mensual para humedad aprovechable
8 Suelen considerarse necesarios al menos 30 años de datos de precipitación, y al menos 15 para temperatura.
Algunas de las estaciones de la publicación de Hargreaves apenas tienen 5 años de datos.
a)
•
•
•
•
b)
Sólo los datos de la última institución pa-recen
estar disponibles al público libres
de costo, el resto de instituciones cobran
por el suministro de la información.
c)

5.2 Precipitación
5.2.1 Introducción sobre
unidades
Al igual que con el contenido de agua en el
suelo, es muy común expresar la precipita-ción
en forma de altura de lámina de agua.
Por ejemplo, supongamos que durante una
lluvia colocamos una caja con unas dimensio-nes
de 1 m por 1 m (esto es, una superficie
de 1m2), y que tras finalizar la lluvia hemos
recogido 10 litros. Pues bien, esos 10 litros
alcanzarán en la caja una altura de 10 mm,
como vemos en la Figura 27, y como pode-mos
comprobar calculando el volumen de
agua almacenada en la caja:
V (m3) = l (m) × w (m) × h (m)
= 1 m × 1 m × 0.01 m
= 0.01 m3 = 10 L
Esto explica por qué la precipitación se suele
expresar indistintamente en mm o en litros
por metro cuadrado, ya que, como hemos
visto en el ejemplo, 1 L/m2 = 1 mm.
5.2.2 Precipitación confiable
Las plantas tienen unas necesidades varia-bles
de agua a lo largo de su ciclo de cultivo
que en principio deben ser cubiertas con la
precipitación. Cuando la precipitación no es
suficiente debemos recurrir al riego, y habrá
que aportar aquella cantidad de agua que
necesita la planta y que no cubre la preci-pitación.
Conceptualmente esto se expresa
como:
NR = ETC – Ppt (5.1)
donde ETC es la evapotranspiración del cultivo
(las necesidades), Ppt la precipitación, y NR
las necesidades de riego.
Con frecuencia encontramos en la literatura
cómo se consideran las precipitaciones pro-medio
para el cálculo de las necesidades de
riego. No obstante, en climas de alta variabi-lidad
interanual como es el caso de Centro-
Figura 27 Equivalencia entre volumen de precipitación y altura de lámina de agua.
l = 1m
h = 10 mm
w =1 m
Agua de lluvia

67
américa, es recomendable trabajar con datos
de precipitación confiable y no promedio, ya
que un valor igual o superior a esta última
puede que sólo se dé uno de cada muchos
años. El ejemplo al final de la página nos
ayudará a entender mejor el concepto de
precipitación confiable.
En el caso de cultivos de alto valor econó-mico,
suele trabajarse con precipitaciones
al 90% de probabilidad, es decir, lluvias que
estamos seguros que van a darse en un va-lor
igual o superior en nueve de cada diez
años. Para cultivos de poco valor económico
como pueden ser los granos básicos suele
recomendarse una probabilidad del 60%. En
el contexto en que trabajamos, y dado que
muchos de los sistemas van a tener un doble
propósito (granos básicos para autoconsumo
y cultivos de renta para el mercado), se re-comienda
considerar en el diseño el valor de
precipitaciones confiables al 75%.
Existen varias posibilidades para la obtención
de los valores de precipitación confiable:
Podemos disponer de una serie completa
de datos de precipitación de una estación
climática cercana a nuestro proyecto, bien
de las fuentes de datos (a) o (d) del punto
5.1. Llamamos serie completa al hecho de
disponer de los datos mensuales de varios
años, como por ejemplo los que aparecen
en la Tabla 12.
Teniendo la serie, podemos fácilmente
calcular el total de precipitación anual (la
última columna) y los promedios de preci-pitación
mensual y anual (la última fila).
Esta es lamejor de las situaciones. Para el
cálculo de la precipitación confiable men-sual
recurriremos al procedimiento expli-cado
en el Anexo F.
1.
Ejemplo:
La serie de datos 1985 – 1994 de valores de precipitación mensual para el mes de junio
en la estación climática de San Lucas (El Paraíso) es la siguiente:
Si calculamos el promedio de estos datos,
el resultado es 213.3mm. Pero podemos
ver como en seis de los diez años (años
85, 86, 89, 90, 91 y 94) no se alcanzó
el valor de la precipitación promedio en el
mes de junio.
Si calculáramos las necesidades de rie-go
para el mes de junio utilizando el valor
Año mm. Año mm.
1985 72.8 1990 179.1
1986 144.3 1991 181.9
1987 275.6 1992 394.8
1988 297.1 1993 364.6
1989 153.4 1994 69.6
promedio de la precipitación, nos quedaríamos cortos en esos seis años donde la preci-pitación
promedio no se alcanza.
En cambio un valor de precipitación mensual en junio de 90 mm o más vemos como
ocurre en ocho de los diez años, en otras palabras, 90 mm será la precipitación confiable
en junio al 80% de probabilidad.

Si contamos sólo con datos promedio de
precipitación mensual y anual (es decir,
sólo contamos con los datos de la última
fila de la Tabla 12) de una estación cerca-na
al lugar del proyecto, podemos estimar
el índice de precipitación (Ip, ver el Anexo
J para la explicación del concepto) a partir
de los datos de la Tabla 13.
2.
Si alguna de las estaciones climáticas con-tenidas
Ejemplo:
Si los datos con los que contáramos fueran sólo la última fila de la Tabla 12 y quisié-ramos
calcular la precipitación confiable al 75% para el mes de febrero, seguiríamos el
siguiente procedimiento:
Buscamos en la primera columna de la Tabla 13 el valor más cercano al de la preci-pitación
promedio anual (1,544 mm), que en este caso es 1,500 mm.
En la columna del 75%, qué es la probabilidad de precipitación que deseamos calcular,
buscamos el índice Ip correspondiente a 1,500 mm: 0.89.
La precipitación confiable será el producto demultiplicar la precipitación promedio del
mes (22 mm) por el Ip:
Ppt (75%) = Ip × Ppt promedio = 0.89 × 22 mm = 19.6 mm
•
•
•
Tabla 12 Ejemplo de serie de datos de precipitación.
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Total
1993 23 4 225 249 355 250 258 11 281 117 103 86 1,962
1994 20 57 135 138 32 184 307 98 12 20 33 20 1,056
1995 39 14 123 97 651 172 326 36 62 9 96 16 1,641
1996 26 39 58 168 245 62 313 115 189 12 15 0 1,242
1997 29 3 239 348 253 153 171 90 12 22 45 5 1,370
1998 16 15 7 101 373 130 90 525 0 56 25 34 1,372
1999 38 2 193 145 412 282 269 459 62 94 141 38 2,135
2000 50 38 103 58 206 220 577 151 63 75 36 0 1,577
Promedios 30 22 135 163 316 182 289 186 85 51 62 25 1,544
en Hargreaves (1980) es cercana
a nuestro proyecto, o bien no contamos
con datos de ninguna estación cercana,
recurriremos a los datos proporcionados
por esta publicación.
3.

69
5.2.3 Precipitación efectiva
(Pe)
No toda la precipitación que cae al suelo
penetra de manera efectiva en este y es
aprovechable por los cultivos. En una lluvia
determinada, sólo un porcentaje de la mis-ma
cumple esta función pues se producen
pérdidas por escorrentía, evaporación y por
percolación profunda.
Para el cálculo de la precipitación efectiva
se proponen las ecuaciones utilizadas por
el Servicio de Conservación de Suelos de
los Estados Unidos (USSCS). Estas ecuacio-nes
se calculan a partir de la precipitación
mensual (la probable, no la promedio) y
son las siguientes:
Para una precipitación mensual (Pm)
menor de 250 mm:
Pe = (125 − 0.2 × Pm) × Pm / 125
(5.2)
Para una precipitación mensual mayor
o igual a 250 mm:
Pe = 0.1 × Pm + 125 (5.3)
•
•
Tabla 13
Ppt.
anual
(mm)
Estimación de valores
del índice de precipitación (Ip )
para diferentes probabilidades.
%
50 60 70 75 80 90
75 0.80 0.68 0.56 0.51 0.45 0.33
100 0.84 0.72 0.61 0.56 0.50 0.38
125 0.87 0.76 0.65 0.60 0.54 0.42
150 0.88 0.78 0.68 0.63 0.57 0.45
175 0.89 0.79 0.69 0.65 0.60 0.48
200 0.90 0.81 0.71 0.67 0.62 0.51
225 0.91 0.82 0.73 0.68 0.63 0.53
250 0.92 0.83 0.75 0.70 0.65 0.55
300 0.93 0.85 0.78 0.74 0.69 0.58
350 0.94 0.86 0.79 0.75 0.71 0.61
400 0.95 0.88 0.81 0.77 0.73 0.63
450 0.95 0.89 0.82 0.78 0.74 0.65
500 0.96 0.90 0.83 0.79 0.75 0.67
550 0.96 0.90 0.84 0.81 0.77 0.69
600 0.97 0.91 0.84 0.81 0.78 0.70
650 0.97 0.92 0.85 0.82 0.79 0.71
700 0.97 0.92 0.86 0.83 0.80 0.72
750 0.97 0.93 0.87 0.84 0.81 0.73
900 0.98 0.93 0.88 0.85 0.82 0.75
1000 0.98 0.94 0.89 0.86 0.83 0.77
1150 0.98 0.94 0.90 0.87 0.84 0.78
1250 0.98 0.95 0.91 0.88 0.85 0.79
1400 0.99 0.95 0.91 0.89 0.86 0.80
1500 0.99 0.95 0.91 0.89 0.87 0.81
1800 0.99 0.95 0.92 0.90 0.88 0.83
2000 0.99 0.95 0.92 0.91 0.89 0.85
2500 0.99 0.96 0.93 0.92 0.90 0.86
Fuente: USDA (1997).

Ejemplo:
Supongamos que queremos calcular la precipitación efectiva en los meses de junio y
julio de la estación climática de la Tabla 12. Comenzaríamos por calcular la precipitación
confiable al 75%. Como en el anterior ejemplo ya vimos que el Ip para esta estación es
0.89, sólo resta calcular:
Ppt 75% junio = 0.89 × 182 mm = 162.0 mm
Ppt 75% julio = 0.89 × 289 mm = 257.2 mm
Seguidamente aplicamos las fórmulas del USSCS:
Junio: como la precipitación es inferior a 250 mm, aplicamos la primera fórmula:
Pe = (125 – 0.2 × 162) × 162 / 125 = 120.0 mm
Julio: como la precipitación es superior a los 250 mm, aplicamos la segunda fórmula:
Pe = 0.1 × 257.2 + 125 = 150.7
La evapotranspiración se expresa en mm
(es decir, altura de lámina de agua, como
la precipitación y el contenido de agua en el
suelo) por unidad de tiempo. La unidad de
tiempo puede ser un día (mm/d), una déca-da9
(mm/dec.), un mes (mm/mes), o un año
(mm/año).
Son varios los factores que influyen en la
evapotranspiración, siendo los principales:
El clima: la evapotranspiración aumen-ta
con tiempo cálido, seco, existencia de
viento, y cielos despejados.
El propio cultivo: la evapotranspiración es
mayor a mayor densidad de cultivo, y en
las fases media y de maduración.
El suelo: la evapotranspiración será mayor
a mayor humedad del suelo.
•
•
•
5.3 Evapotranspiración
Las plantas extraen agua desde el suelo para
vivir y crecer. La mayor parte de este agua
no permanece en la planta sino que escapa
hacia la atmósfera en forma de vapor a través
de las hojas y tallos. Este proceso, que tiene
lugar predominantemente durante el día, es
llamado transpiración.
La evapotranspiración (ET) de un cultivo será
la suma del agua del suelo que es utilizada
por las plantas en el proceso de transpira-ción,
y la evaporación del agua del suelo que
rodea a la planta. En otras palabras, y como
ya apuntábamos en la sección 5.2.2, la eva-potranspiración
de un cultivo representa la
cantidad de agua utilizada por la planta y su
entorno. Dado que la mayor parte del agua
evapotranspirada escapa hacia la atmósfera
mediante ambos procesos, podemos decir en
gran medida que no regamos para las plantas
sino para la atmósfera.
9 Nos referimos a un período de diez días, no de diez años.

71
5.3.1 Determinación de la
evapotranspiración de cultivo
Se denomina evapotranspiración máxima de
cultivo (ETC) a la evapotranspiración que tie-ne
lugar cuando no existe ninguna restricción
de agua en el suelo.
Para su determinación utilizaremos elmétodo
detallado en Doorenbos y Pruitt (1977), en el
que la ETC se calcula mediante la fórmula:
ETC (mm/d)=ET0 × KC (5.4)
donde:
ET0 = Evapotranspiración de referencia
en mm/d
KC = Coeficiente de cultivo
(adimensional)
Evapotranspiración de referencia10
La ET0, se define como la evapotranspiración
de un cultivo de gramíneas (un pasto) de 8
– 10 cm de altura, suficientemente regado,
bien abonado y en buen estado sanitario. No
es necesario prestar demasiada atención a
esto. Lo que importa realmente es entender
que en el proceso de cálculo de la ETC se
parte de una ET0 que es la que se calcula
mediante fórmulas o se consulta en bases
de datos, y que luego se particulariza para
un determinado cultivo utilizando los coefi-cientes
de cultivo KC.
La determinación de ET0 se realiza a par-tir
de datos climáticos, empleando fórmulas
empíricas (Penman-FAO, Penman-Montei-th,
Hargreaves, Blaney-Criddle, método de
radiación, etc) calibradas localmente. Otro
método de estimación, corrientemente uti-lizado
es el del «evaporímetro de cubeta de
clase A».
•
•
•
•
•
•
•
10 El concepto de evapotranspiración de referencia (ET0 ) ha sustituido al de evapotranspiración potencial
(ETP), que era el más corriente en el pasado y aún encontramos mencionado en la literatura más antigua.
–
–
Dada la escasez de estaciones climáticas en
Honduras, va a ser muy difícil que podamos
contar con los datos climáticos necesarios
para calcular la ET0 por cualquiera de las
fórmulas. Deberemos, pues, trabajar con da-tos
de ET0 ya calculados de la estación más
cercana al lugar del proyecto que disponga-mos.
En principio, las tres fuentes posibles
de información serán:
Las estaciones contenidas en la base de
datos de FAO. La manera de acceder a
estos datos se detalla en el Anexo J.
Los datos contenidos en Hargreaves
(1980), donde se habla de ETP y no de
ET0.
El Servicio Meteorológico Nacional.
Coeficientes de cultivo
Como apuntábamos antes, el factor KC se
utiliza para diferenciar la evapotranspiración
de un cultivo dado de la evapotranspiración
del pasto de referencia. Estas diferencias es-tarán
debidas principalmente a:
La diferente cobertura del suelo.
La diferente superficie foliar.
El diferente albedo (la reflexión de la
radiación solar por la cobertura planta
– suelo).
La diferente altura del cultivo.
No sólo existen diferencias en los KC de dife-rentes
cultivos. En un cultivo dado, el factor
KC también variará según lo hace la cantidad
de agua que extrae del suelo a medida que
se va desarrollando, desde la siembra hasta
la recolección. En los cultivos se diferencian
cuatro estados vegetativos o fases del cultivo
(ver Figura 28):
Manual práctico el para diseño de sistemas de minirriego

Fase inicial: desde la siembra hasta que
existe un 10% de cobertura del suelo.
Fase de desarrollo: desde el 10% de co-bertura
hasta la cobertura máxima, lo cual
•
•
sucede habitualmente en el momento de
la floración.
Fase media: entre la floración y el inicio de
la madurez, cuando las hojas comienzan a
amarillear y caer, y los frutos a madurar.
Fase de maduración: desde la madurez
hasta la recolección.
El valor de KC irá variando a lo largo de las
fases tal y como muestra la línea a trazos de
la Figura 28. No obstante, se suele utilizar
una curva aproximada de trazos rectos similar
a la línea continua de la misma figura. Para
construir la curva de un cultivo anual dado
seguiremos el siguiente procedimiento:
Dividimos el ciclo de cultivo en las cua-tro
fases anteriores, para lo que podemos
consultar la tabla del Anexo K. Como ve-mos
en la tabla, para algunos cultivos (za-
•
•
1.
nahoria o maíz, por ejemplo) existen ciclos
de muy diferente longitud, luego debemos
en lo posible elegir el más cercano a las
condiciones locales del proyecto. A veces
no será posible encontrar uno idéntico al
de la variedad local, luego será necesa-rio
ajustar el más cercano de los de la
tabla.
Ejemplo:
Supongamos que queremos estimar la longitud de las cuatro fases de cultivo de la variedad
Bajío de maíz. Si miramos los diferentes ciclos de maíz que contiene la tabla del Anexo
K, podemos ver como hay maíces de 125, 140, 150, 170 y 180 días. Pero el maíz Bajío
es conocido por su gran precocidad, en torno a los 90 – 95 días de ciclo de cultivo. Lo
que podemos hacer es disminuir proporcionalmente las fases del ciclo más corto de los
de la tabla (125 días) para ajustar más o menos a los 90 – 95 días. Para ello:
Vemos cuánto más pequeño es 95 respecto 125:
95 / 125 = 0.76
Multiplicamos este factor por las fases de la tabla:
Inicial: 20 × 0.76 = 15 Desarrollo: 35 × 0.76 = 27
Media: 40 × 0.76 = 30 Final: 30 × 0.76 = 23
Comprobamos como 15 + 27 + 30 + 23 = 95
•
•
•
Una vez que contamos con la longitud en
días de las diferentes fases del cultivo, ne-cesitamos
los tres valores de KC que nos
sirven para dibujar la curva aproximada, es
decir, los valores KC ini, KC med y KC final que
vemos en la Figura 28.
A efectos de diseño podremos utilizar los
valores de KC de la Tabla 14, aunque en la
tabla del Anexo K se encuentran valores
particulares para cada cultivo.
Una vez que contamos con la duración
de las fases del cultivo y los valores de
KC podremos dibujar la curva. Durante las
fases inicial y media se dibujan líneas ho-rizontales
con los valores de KC ini y KC med
2.
3.

73
Figura 28 Cambios en los coeficientes de cultivo (KC) a lo largo de diferentes fases.
inicial desarrollo media final
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
respectivamente. Durante la fase de de-sarrollo
se dibuja una diagonal ascendente
desde KC ini hasta KC med, y durante la fase
final se dibuja una diagonal descendente
desde KC med hasta KC final.
Los pastos y los frutales (excepto el banano)
constituyen casos especiales. En el caso de
los primeros, y en particular en el caso de
los de corte para heno, el cultivo pasa por
diferentes fases inicial, de desarrollo, media
y final entre cortes sucesivos, de talmanera
que el valor de KC sufre las fluctuaciones que
muestra el trazo continuo de la Figura 29.
No obstante, a efectos de diseño se sue-le
simplificar la curva a una similar a la de
trazo discontinuo, con un valor promedio de
KC. Para su construcción se procede de la
siguiente manera:
Se determinan los valores de KC ini y KC med
a partir de la Tabla 14, considerando el
pasto más similar al del proyecto, y la cli-matología
general de la zona.
Se considerarán sólo dos fases de cultivo,
una (Fase 1) que irá desde la siembra o pri-mer
rebrote hasta el primer corte o primer
pastoreo del año, y una segunda (Fase 2)
desde este momento hasta el último corte
o pastoreo.
Para dibujar la curva se traza una diago-nal
ascendente que irá desde el inicio del
cultivo (con un valor igual a KC ini) hasta
la mitad de la primera fase (con un valor
igual a KC med). Seguidamente se traza una
horizontal con un valor igual a KC med hasta
el final del cultivo.
1.
2.
3.
Curva real
Curva aproximada
Tiempo (días)
0.2
0
KC
KC final
KC med
KC ini
Fuente: Allen et al. (1998).
Manual práctico para diseño de sistemas de minirriego

Tabla 14 Valores de KC para fines de diseño.
Grupo de cultivos KC ini KC med KC fin
Hortalizas pequeñas (crucíferas,
apio, lechuga, zanahoria, espinaca,
cebolla, rábano, etc.)
0.70 1.05 0.95
Solanáceas (tomate, chile, pimiento,
berenjena) 0.60 1.15 0.80
Cucurbitáceas (pepino, ayote,
zapallo, pipián, melón, sandía) 0.50 1.00 0.80
Raíces y tubérculos (remolacha,
yuca, papa, camote) 0.50 1.10 0.95
Leguminosas (frijol, habichuela,
cacahuate, haba, arveja, soya) 0.40 1.15 0.55
Hortalizas perennes (alcachofa,
espárrago, fresa) 0.50 1.00 0.80
Cultivos oleaginosos (ricino, colza,
cártamo, ajonjolí, girasol) 0.35 1.15 0.35
Cereales (maíz, trigo, sorgo, arroz) 0.30 1.15 0.40
Pastos:
- Alfalfa
- Leguminosas
- Pasto para heno
- Pasto bajo pastoreo
H*
0.50
0.55
0.60
0.55
S*
0.40
0.55
0.55
0.50
H
0.85
1.00
0.80
0.95
S
0.95
1.05
0.90
1.00
Caña de azúcar 0.40 1.25 0.75
Banano 0.50 1.10 1.00
Piña 0.50 0.30 0.30
Cítricos
H
0.65
S
0.75
Frutales de hoja caduca
H
0.60
S
0.70
Aguacate
H
0.50
S
0.55
(*) H = clima húmedo; S = clima seco
Fuente: adaptado de Allen et al. (1998).

75
En el caso de los frutales, el procedimiento
serámuy sencillo ya que tomaremos un único
valor de KC para todo el año, de modo que
la curva será en la práctica una única línea
horizontal.
Figura 29 Cambios en los coeficientes de cultivo (KC) en un pasto.
75
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
100 125
En el CD que acompaña al manual se pro-porciona
que automatiza el cálculo de las máximas
necesidades netas según el procedimiento
explicado.
2do. corte
una archivo de Microsoft Excel®
Fase 1 Fase 2
Día del año
3er. corte
fin
1er.
ciclo
ini
des med
KC med
150 175 200 225 250 275 300 325
KC ini
Fuente: Allen et al. (1998).

6
Estudio
topográfico

79
6. Estudio topográfico
6.1 Procedimiento
Para la realización del estudio topográfico se
recomienda la utilización del nivel de mano
de tipo Abney, dado que a nuestro juicio ofre-ce
el equilibrio justo entre facilidad de uso,
precisión requerida y rapidez de trabajo. En
el Anexo D se explica la utilización de dicho
instrumento.
demás del nivel Abney será imprescindi-ble
una cinta métrica de al menos 30 m,
y recomendable contar con una brújula de
espejo. Los datos tomados con este último
instrumento no son imprescindibles para el
levantamiento topográfico de la conducción
del sistema de riego, pero sí pueden ser útiles
Figura 30 Nivel de mano Abney, brújula de espejo y cinta métrica.

en la topografía de las parcelas (imprescindi-ble
en parcelas en pendiente si se va a regar
por superficie o goteo) y en el replanteo del
sistema.
Para la realización del levantamiento se utiliza
el siguiente formato, en el que se anotan las
lecturas de los tres instrumentos así como
cualquier anotación que consideremos conve-niente
Tabla 15 Formato de toma de datos topográficos.
sobre el recorrido de la conducción:
Fecha: Hoja: / Comunidad:
Pto Lectura
horizontal
Lectura
vertical (*)
Distancia
(D)
Esquema
e1 e0
e2
e3
Quebrada
e0
126º -3º 50’ 36 m
e1
135º -10º 40’ 25 m
e2
110º -5º 20’ 45 m
e3
(*) Ángulos hacia abajo negativos
6.2 Cálculos
Una vez que, en el trabajo de campo, se han
recogido el ángulo horizontal, el vertical, y
la distancia, es hora de llevar a cabo el tra-bajo
de gabinete que nos va a proporcionar
las coordenadas geográficas (X, Y, Z) de los
puntos levantados.
Aunque, obviamente, este trabajo de gabi-nete
puede abreviarse enormemente con el
auxilio de calculadoras u hojas electrónicas
de cálculo (como Microsoft Excel©), es ne-cesario
conocer adecuadamente las fórmulas
trigonométricas que fundamentan este tra-bajo.
Con el fin de ilustrar apropiadamente el
proceso de cálculo, utilizaremos el formato
de la siguiente página.
La manera en la cual desarrollaremos el cál-culo
es la siguiente:
Comenzaremos asignando unas coorde-nadas
imaginarias a la primera estación
(e0), es decir, a la fuente o toma de donde
obtendremos el agua. En el ejemplo se
han asignado las coordenadas:
X = 10,000 m Y = 10,000 m
Z = 1,000 m
El valor de estas coordenadas es indiferen-te
ya que lo que estamos buscando son
coordenadas relativas entre las diferentes
estaciones. Si conociéramos la altitud real
de la fuente o toma, porque contamos con
un altímetro de precisión, podemos asig-nar
a la coordenada Z este valor.
1.

81
Calculamos la distancia geométrica acumula-da
para cada uno de los puntos. Por ejemplo,
del punto e0 al e1 hay 36 m, y del e1 al e2
25 m. Por lo tanto la distancia acumulada en
el punto e2 será de 36 + 25 = 61 m.
Con el fin de poder utilizar la calculadora
científica11, necesitamos convertir los ángu-los
verticales que están en grados y minutos,
a grados no enteros (con decimales). Para
ello, dividiremos los minutos entre 60, y el
número obtenido se los sumaremos a los
grados si el ángulo es positivo, o se lo resta-remos
si es negativo. Por ejemplo:
El ángulo vertical entre e0 y e1 es -3º 50’.
Dividimos los 50 minutos entre 60:
50 / 60 = 0.83
Como el ángulo es negativo, restamos el
valor obtenido a los grados del ángulo:
–3º – 0.83 = –3.83 grados
El ángulo vertical entre e4 y e5 es +2º 3’.
Dividimos los 3 minutos entre 60:
3 / 60 = 0.05
Como el ángulo es positivo, sumamos el
valor obtenido a los grados del ángulo:
2º + 0.05 = 2.05 grados
Calculamos la diferencia de altitud (6Z) entre
la estaciones e0 y e1. La fórmula para hallar
dicha diferencia es:
6Z = D × sen _
Siguiendo con el ejemplo, entre las estacio-nes
e0 y e1 la diferencia de altitud será:
6Z = 36 × sen (–3.83)
= 36 × (–0.0668) = –2.40
11 Debemos estar seguros que la calculadora está en
modo “DEG”.
2.
3.
•
•
4.
(Z+6Z)
Y
(|Dcos_|
·cose)
6X
6Z
(Dsen_)
(Y+6Y)
X
(|Dcos_|
·sene)
Distancia
6Y
(X+6X)
|D·cos_|
_
(grad)
Z
Lectura
horizontal
Lectura
vertical
(_)
Pto
(D) Acum.
(e)
e0 10000.00 10000.00 1000.00
-3º 50’ 126º 36 m 36 m -3.83 -2.40 35.92 29.06 -21.11
e1 10029.06 9978.89 997.60
-10º 40’ 135º 25 m 61 m -10.67 -4.63 24.57 17.37 -17.37
e2 10046.43 9961.51 992.97
-5º 20’ 110º 45 m 106 m -5.33 -4.18 44.81 42.10 -15.32
e3 10088.53 9946.19 988.78
+2º 3’ 200º 15 m 121 m 2.05 0.54 14.99 -5.13 -14.09
e4 10083.41 9932.10 989.32
Tabla 16 Procesamiento manual de datos topográficos

En la siguiente columna calcularemos el
valor de la distancia reducida a partir de la
distancia geométrica (la que hemos medi-do
en el campo, ver Figura 31) mediante
la fórmula12:
|D cos _|
En el ejemplo:
|36 × cos (–3.83)| = |36 × 0.9978|
= |35.92| = 35.92
La diferencia entre las coordenadas X
y las coordenadas Y está dado por la
fórmulas:
6X = |D cos _| × sene
= 35.92 × sen 126º
= 35.92 × 0.8090 = 29.06
6Y = |D cos _| × cose
= 35.92 × cos 126º
= 35.92 × (–0.5878) = –21.11
5.
6.
7.
Por ultimo, calcularemos las coordenadas
de e1 a partir de las de e0 mediante las
fórmulas:
X1 = X0 + 6X
= 10000 + 29.06 = 10029.06
Y1 = Y0 + 6Y
= 10000 – 21.11 = 9978.89
Z1 = Z0 + 6Z
= 1000 – 2.40 = 997.60
Procederemos de la misma manera con los
otros puntos.
Al final del Anexo D figuran los dos formatos
mencionados en este módulo, y el CD que
se proporciona con este manual incluye una
hoja de cálculo de Microsoft Excel® que
permite realizar todos los cálculos descritos
de manera automática.
Figura 31 Distancias en topografía.
Distancia natural
Distancia geométrica
Distancia reducida
12 En lenguajematemático, cualquier expresión comprendida entre dos barras verticales significa valor absoluto
de dicha expresión, es decir, el valor, desprendido de su signo. Por ejemplo,|73|=73,y|–73|=73.

6.3 Dibujo de planos
Una vez que contemos con las coordenadas
geográficas de los puntos del levantamiento,
procederemos a dibujar el plano altimétrico
y el planimétrico.
El plano altimétrico (también llamado perfil
de la conducción o perfil longitudinal) será
el que utilizaremos posteriormente para el
cálculo hidráulico del sistema, de modo que
deberá ser dibujado con toda la precisión
posible. Utilizaremos para ello papel milime-trado
de escala métrica, es decir, el papel
milimetrado normal y corriente.
Para la construcción del plano se llevan las
distancias geométricas acumuladas y las co-ordenadas
Z de cada punto al plano. La Figu-ra
32muestra un ejemplo de plano altimétri-co
realizado con los puntos que se utilizaron
para elaborar la Tabla 16.
Las escalas del plano altimétrico son diferen-tes
para el eje vertical y el horizontal. Dentro
de lo posible elegiremos una escala vertical
1/100 para el eje vertical, aunque si el perfil
tuviera grandes desniveles y eso hiciera el
tamaño del plano poco manejable, podremos
optar por una escala 1/200 o 1/500. La es-cala
horizontal la elegiremos en función de la
vertical, entre 10 y 20 veces más pequeña.
Ejemplo:
Tenemos un levantamiento topográfico donde, una vez procesados los datos, ha resultado
un desnivelmáximo de 130 metros y una distancia acumulada de 1.6 km. Para elegir las
escalas más adecuadas para el plano, procederemos de la siguiente manera:
Fijaremos primeramente la escala vertical. A escala 1/100, los 130 m de desnivel
máximo suponen 130 cm ya que:
130 m / 100 = 1.30 m = 130 cm
(alternativamente, podemos ayudarnos de la Tabla 17: 100 m a escala 1/100 son
100 cm, y 10 m son 100 mm = 10 cm; entonces 130 m serán 100 + 3 × 10 =
130 cm)
130 cm (1.3 m) puede ser un plano demasiado grande y poco manejable, de modo
que podemos optar por dibujar la escala vertical a 1/200. En este caso, los 130 m de
desnivel máximo ocuparían justamente la mitad, es decir 65 cm, que es ya un tamaño
más adecuado.
Para elegir la escala horizontal, dividiremos la vertical por 10 y por 20:
(1/200) / 10 = 1/2000 y (1/200) / 20 = 1/4000
Entre estas dos escalas posible elegiremos nuevamente la más manejable:
1600 m (1.6 km) a escala 1/2000 son: 1600/2000 = 0.8 m = 80 cm
1600 m a escala 1/4000 son: 1600/4000 = 0.4 m = 40 cm
Como 80 cm de largo es un tamaño de plano perfectamente manejable, nos quedamos
con esta escala horizontal por ser las más grande de las dos posibles.
•
•
•
•
•

Tabla 17 Equivalencias entre distancias reales y en el plano a diferentes escalas.
Distancia
real
Distancias en el plano a la escala correspondiente
1/100 1/200 1/500 1/1000 1/2000 1/4000 1/5000 1/10000
1 m 10 mm 5 mm 2 mm 1 mm – – – –
10 m 100 mm 50 mm 20 mm 10 mm 5 mm 2.5 mm 2 mm 1 mm
100 m 100 cm 50 cm 20 cm 10 cm 5 cm 2.5 cm 2 cm 1 cm
1000 m 1000 cm 500 cm 200 cm 100 cm 50 cm 25 cm 20 cm 10 cm
El plano planimétrico se elabora con el fin
de determinar la mejor situación de los ra-males
una vez que se sabe dónde deben ir
colocadas las tomas de agua de las parcelas.
También sirve para calcular el área de estas
si no fueran conocidas.
Para su construcción se llevan sobre pa-pel
milimetrado las coordenadas X y Y de
los puntos, eligiendo una escala de dibujo
para ambos ejes idéntica a la que hayamos
escogido para el eje horizontal del plano
altimétrico.

85
Figura 32 Planos altimétrico y planimétrico.

7
Predimensionamiento

89
7. Predimensionamiento
El predimensionamiento tiene por objeto ob-tener
una estimación rápida en el campo de,
o bien el área que puede ser regada con un
caudal existente, o bien el caudal que nece-sitaremos
para regar una superficie dada.
Debemos tener claro que los datos obteni-dos
en el predimensionamiento son tan solo
estimaciones, y por lo tanto en ningún caso
pueden sustituir los resultados obtenidos
en el diseño agronómico que veremos más
adelante.
7.1 Estimación de área regable
Se calcula a partir de la estimación del défi-cit
diario máximo o necesidad neta máxi-ma.
La necesidad neta máxima es la máxima
diferencia que se da durante el año prome-dio
entre precipitación y evapotranspiración
de las plantas. Dado que en Centroamérica
existe un período de verano muy marcado
donde prácticamente no llueve nada, la ne-cesidad
neta puede considerarse igual (es-tamos
predimensionando, no diseñando) a
la evapotranspiración máxima. La manera
de proceder es la siguiente:
Como dato de partida contamos con el
caudal aforado: por ejemplo, 4 L/s
a)
Fuente: FRAG (1999).
Máximo valor de la evapotranspiración
de referencia (ET0), que estimo a partir
de la Tabla 1813:
Supongamos que estamos en una región
con precipitación anual superior a los
1,200 mm, y con una temperatura media
diaria a lo largo del año comprendida entre
15 y 25ºC. El valor que deberemos esco-ger,
por tanto, para la ET0 estará compren-dido
entre 3 y 4 mm/día. Elegimos el valor
de 4 mm/día = 4 L/m2/día.
13 Los valores de precipitación anual y temperatura media diaria anual pueden estimarse si se desconocen a
partir de los mapas del Anexo O.
b)
Tabla 18 Valores de ET0 calculados de acuerdo a cada zona climática.
Zona climática
Precipitación anual
(mm)
Temperatura media diaria
15 ºC 15 – 25 ºC 25 ºC
Árida 100 – 400 4 – 6 7 – 8 9 – 10
Semiárida 400 – 600 4 – 5 6 – 7 8 – 9
Subhúmeda 600 – 1200 3 – 4 5 – 6 7 – 8
Húmeda 1200 1 – 2 3 – 4 5 – 6

La superficie máxima se calcula según
la fórmula:
S (Mz) ET
a
0
=
13.7 E
Q(L/s)
=

zona climática húmeda con un déficit diario
máximo de 4 mm/d:
(7.3)
Q(L/s) 3600 24
S (m ) = =
Siendo Q el caudal de la fuente o toma de
río. Esta fórmula también puede expresar-se
en manzanas:
(7.4)
12.3 Q(L/s)
S (Mz) =
Que aplicándola para los datos del
ejemplo:
12.3 4 L/s
=
S
También puede simplificarse la fórmula a
partir de los datos iniciales:
(7.5)
Estimación de necesidades netas máxi- f)
mas, a partir de la fórmula:
Nn = 0.9 × ET0
= 0.9 × 4 = 3.6 mm/d (7.1)
Estimamos la eficiencia de aplicación de
riego (Ea) en función del sistema de riego
que prevemos utilizar:
Goteo: 90%
Aspersión: 75%
Superficie: 50%
Supongamos que, por las pendientes exis-tentes
en el lugar del proyecto, el sistema
de distribución va a ser mediante asper-sión,
de modo que Ea
tomará el valor de
0.75.
Estimamos las necesidades brutas:
(7.2)
c)
d)
e)
b
2
N

b N

10.25 Mz
4.8 mm/d

7.2 Caudal continuo14mínimo que necesitamos
para regar una determinada área
En este caso, simplemente despejaríamos el
caudal de la última ecuación de la sección
anterior:
(7.6)
Si por ejemplo contásemos con un terreno
de sietemanzanas que quisiéramos regar por
aspersión, y estuviéramos situados en una
7 Mz 4 mm/d
Q
14 Caudal continuo es aquel que rinde un nacimiento o una toma de un río, es decir, los tipos de cau-dales
que habitualmente aforamos. Se contrapone al concepto de caudal instantáneo que es el que
rinde por ejemplo un tanque de almacenamiento que se llena durante la noche.
2.7 L/s
13.7 0.75
=
=

Nb = Nn = 3.6
Ea 0.75
= 4.8 mm/día = 4.8 L/m²/día
S (Mz) = Q(L/s) × 3600 × 24 × Ea (%)
ET0 (mm/d) × 10000 × 0.7
= 13.7 × Q(L/s) × Ea
ET0

8
Elección del
sistema de riego

8. Elección del sistema de riego
Conviene aclarar un concepto con el que
habitualmente existe mucha confusión. Un
sistema de riego está constituido de manera
simplificada por una línea de conducción del
agua, y una red de distribución. La línea de
conducción es la que lleva el agua desde la
fuente, pozo o toma de río hasta el inicio de
cada parcela. En función del procedimiento
de impulsión del agua en la línea de con-ducción,
existen principalmente sistemas de
riego por bombeo (ya sea la bomba eléctri-ca,
de combustión o solar) o sistemas por
Ventajas e inconvenientes de los principales s Tabla 19 istemas de riego.
gravedad.
Por otra parte, la red de distribución es la que
se encarga de repartir el agua en las propias
parcelas desde la toma de estas. Así, exis-ten
principalmente tres variantes que son el
riego por superficie, el riego por aspersión, y
el riego localizado (siendo el riego por goteo
el principal riego de este tipo), con todas sus
variantes conocidas.
Existen así, pues, todas las combinaciones
posibles: riego por goteo por gravedad, riego
por aspersión por bombeo, etc.
Riego por
superficie
Riego por as-persión
a alta
presión
Riego por as-persión
a baja
presión
Riego por goteo
Costo de inversión Bajo en terreno
plano Elevado Elevado Elevado
Necesidades energéticas
(para bombeo) Bajo o nulo Elevado Mediano Bajo
Nivel técnico necesa-rio
para la operación y
mantenimiento
Bajo Mediano Mediano Elevado
Carga de trabajo para la
operación Elevado Bajo Mediano Bajo
Eficiencia del riego Baja (50
– 70%) Elevada De mediana
a elevada Elevada
Costo del riego (por hora
de trabajo)
De bajo a
mediano Elevado De mediano
a elevado Elevado
Comentarios No conviene
en terrenos
arenosos o
accidentados
Utilización muy
flexible
Posibles
problemas
fitosanitarios
Posibles
problemas
fitosanitarios
Conveniente
para cultivos
de alto valor
agregado o con
aguas salinas
Fuente: CIRAD (2002).

En condiciones óptimas, y considerando las
condiciones socioeconómicas donde suelen
instalarse minirriegos, será siempre prefe-rible
el riego por aspersión debido a sus
menores costos de inversión (menos de US$
2,500/ha para aspersión contra no menos
de US$ 3,500/ha en el caso del goteo) y
mantenimiento. No obstante, deberá insta-larse
riego por superficie en las siguientes
circunstancias:
La existencia de fuerte vientos en ve-rano
(superiores a 18 km/h o 5 m/s)
que obligan a grandes traslapes de los
aspersores y por lo tanto a mayores inver-siones.
Pensando en sistemas por gravedad, el
que exista poca carga dinámica total15,
ya que sólo las presiones de trabajos de
la mayoría de los aspersores exigen entre
25 y 70 PSI (20 - 80 m).
a)
b)
El riego por goteo, pese a sus inherentes limi-taciones
15 Diferencia de altura entre la toma de las parcelas y la última superficie libre de agua, normalmente una caja
rompepresión, una caja reunidora, o la captación misma.
en cuanto a sostenibilidad y facilidad
de operación y mantenimiento, será la única
opción disponible en los siguientes casos:
Que la cantidad de agua sea una limi-tante,
ya que de manera general el riego
por goteo utiliza un 20% menos de caudal
para regar una superficie dada que el riego
por aspersión, y hasta el 50%menos que
el riego por superficie. No obstante, menos
riego peromejormanejado (es más fácil la
operación y mantenimiento del riego por
aspersión) puede ser preferible en el caso
de productores con poca experiencia.
Suelos con muy baja permeabilidad, por
debajo de 5 mm/h.
Agua disponible para riego con alta
salinidad.
a)
b)
c)

9
Proceso general
de diseño

97
9. Proceso general de diseño
En la Figura 33 se representa esquemática-mente
el proceso a seguir para el diseño de
una instalación de minirriego.
Ya se ha comentado anteriormente la impor-tancia
capital que los factores socioeconómi-cos
(oportunidades de mercado, experiencia
previa de los productores, organización, par-
ticipación, etc.) tienen en el éxito y sostenibi-lidad
de los sistemas de riego. No obstante,
el análisis detallado de estos factores queda
fuera de los objetivos de este manual, de
modo que limitaremos el estudio de los datos
de partida a los condicionantes físicos: agua,
suelo, cultivo, clima, y topografía.

Figura 33 Variables que interaccionan para determinar el potencial productivo de un cultivo.
Fuente: elaboración propia.
Selección
del sistema
de riego
Oportunidades
de mercado
Diseño
agronómico
Diseño
hidráulico
Viento
Evapotrans-piración
Precipita-ción
Profundidad
Datos de partida
Resultados del diseño
agronómico
Textura y
estructura
Leyenda
Experiencia de
los productores
Selección de
cultivo(s)
Necesidades
brutas o totales
Características
físicas del suelo
Diseño de la
conducción
Diseño de la
distribución
Instalación
Infiltración Cc y PMP
Caudal
disponible
Superficie
bajo riego
Topografía
del terreno
Parámetros
de riego
Caudal
del agua
Necesidades de
lavado de sales
Necesidades
netas de riego
Clima
• Tiempo de aplicación
• Intervalo entre riesgos
• Dósis de riego
• Pluviometría

10
Diseño
agronómico

10. Diseño agronómico
Datos climáticos de la estación
de Santa Bárbara.
10.1 Cálculo de las necesidades
netas de riegomáximas
En este primer proceso determinaremos las
necesidades netas de riego máximas, para
las cuales diseñaremos el sistema. El pro-cedimiento
a seguir consta de los siguientes
pasos:
Paso 1 Cálculo de la precipitación
confiable al 75%
Tal y como se detallaba en la sección 5.2.2,
dado que los datos han sido obtenidos de
Para ilustrar adecuadamente el pro-ceso
de diseño agronómico llevare-mos
a cabo los cálculos sobre datos
reales de un proyecto de riego en la
comunidad de Nueva Zona, muni-cipio
de Zacapa, departamento de
Santa Bárbara.
Los datos climáticos más cercanos
son los de la estación de Santa Bár-bara
que pueden encontrarse en la
publicación de Hargreaves (colum-nas
b, c y d de la Tabla 20).
Unos últimos datos para el diseño:
Los cultivos que se pretenden de-sarrollar
en la zona sonmaíz para
elote y pasto Camerún.
Son seis productores los cuales
tienen pensado regar media man-zana
cada uno.
El caudal de la fuente ha sido afo-rado
y rinde 2 L/s.
•
•
•
(a) (b) (c) (d) (e)
Mes Ppt.
(mm/mes)
ET0
(mm/mes)
Ppt. 75%
(mm/mes)
Pe
(mm/mes)
Enero 28 128 3 3.0
Febrero 16 133 0 0.0
Marzo 9 173 1 1.0
Abril 32 177 1 1.0
Mayo 80 180 4 4.0
Junio 185 156 88 75.6
Julio 208 154 111 91.3
Agosto 210 153 144 110.8
Sep-tiembre
226 131 107 88.7
Octubre 117 129 64 57.4
Noviem-bre
70 120 41 38.3
Diciem-bre
51 117 36 33.9
Tabla 20
Hargreaves, esta publicación nos proporcio-na
directamente los datos de precipitación
confiable al 75%, los cuales se muestran en
la columna (d) de la Tabla 20.
Paso 2 Cálculo de la precipitación
efectiva
Aplicando las fórmulas de la USSCS (Sección
5.2.3), resultan los valores de la columna (e)
de la Tabla 20.

Paso 3 Obtención de los datos de
cultivo necesarios para dibujar las curvas
del factor KC
Necesitamos para cada uno de los cultivos
la siguiente información:
•
Fechas de siembra. Las aproximamos al
día 1, el 11 ó el 21 delmes, para los fines
que veremos en el paso 4.
•
Ciclo total de cultivo.
•
Días para cada estado vegetativo.
•
Factores Kc para cada estado vegetativo.
Datos de los cultivos del
proyecto.
Tabla 21
Maíz Camerún
Fechas de siembra
1 – nov
11 – feb
–
Ciclo total de cultivo 100 días 365 días
Fases de cultivo:
– inicial
22
– desarrollo
33
–
– media
33
– final
12
Valores de KC:
– KC ini
– KC med
– KC fin
0.30
1.15
1.05
–
0.80
–
Debemos hacer dos consideraciones por lo
particular de los cultivos del ejemplo:
Como el maíz es para elote, no sería lógico
utilizar los valores promedio de la Tabla 14
ya que estos están pensados para reco-lección
de grano. Por tanto, recurrimos a
la tabla general del Anexo K, y utilizamos
los valores correspondientes al maíz dul-ce.
Como ninguno de los ciclos se ajustan
exactamente a los 100 días, utilizamos el
de 90 y lo aumentamos proporcionalmen-te
de manera que el total de días de cada
fase sumen los 100 días buscados.
•
En el caso del pasto Camerún, este es
un pasto sin período de dormancia y que
por lo tanto no va a tener una fase de re-brote.
Le suponemos ya establecido, de
modo que sólo será necesario considerar
el factor KC med de la Tabla 14.
Paso 4 Cálculo de la ETC y de las
necesidades netas de riego máximas
Para el cálculo de la ETC, deberemos tener en
cuenta los dos posibles ciclos del maíz (para
el sembrado en noviembre y para el sembra-do
en febrero) y el ciclo del pasto. Para cada
uno de ellos, y comenzando como ejemplo
con el primer ciclo del maíz, seguimos el pro-cedimiento
de la Figura 34.
Dibujaremos la curva de KC tal y como
se explicó en la sección 5.3. El resulta-do
será el mostrado en la gráfica de la
Figura 34.
Procederemos seguidamente a rellenar
una tabla como la de la Figura 34,donde
en las columnas se llevan los meses du-rante
los cuales transcurre el cultivo (de
1 de noviembre a 10 de febrero en este
caso), dividiéndolos en décadas (períodos
de diez días).
En la fila (a) llevamos los datos de la ET0
en mm/mes (los de la Tabla 20).
En la fila (b), para las tres décadas de cada
mes, calculamos el valor de la ET0 en
mm/día, para lo que dividiremos los mm/mes
entre el número de días del mes en cues-tión.
Así, por ejemplo, para el mes de
diciembre, el valor de la ET0 diaria será:
117.0 / 31 = 3.8 mm/día.
Para cada década, calcularemos ahora a
partir del gráfico el valor aproximado del
factor KC en el punto medio de la década.
Por ejemplo, cuando comienza la primera
década de diciembre el cultivo lleva 30 días
•
i.
ii.
iii.
iv.
v.

103
Figura 34 Ejemplo de cálculo de necesidades netas de riego.
Días de cultivo
1.40
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
desde que se sembró, y cuando termine
esta primera década llevará 40 días. El
punto medio de la década serán, por tan-to,
35 días de cultivo. Con este valor en
abscisas, el factor de cultivo que corres-ponde
(ver las líneas a trazos) será 0.66,
el cual se coloca en la fila (c).
En la fila (d) se calculará para cada déca-da
el valor de la ETC, multiplicando el valor
de la ET0 por el factor de cultivo. Así, en
la primera década de diciembre:
ETC = KC × ET0 = 0.66 × 3.8
= 2.5 mm/d
vi.
En la fila (e) se colocan los valores de pre-cipitación
efectiva mensual (Tabla 20), y
en la (f) se pasan a precipitación efectiva
diaria dividiendo entre el número de días
del mes. Por ejemplo, para el mes de di-ciembre
la Pe diaria será:
33.9 / 31 = 1.1 mm/día
Se calculan ahora las necesidades netas
diarias de riego como:
Nn = ETC – Pe (10.1)
vii.
viii.
Kc
0.00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0.20
Mes
Década
a) ETo (mm/mes)
b) ETo (mm/d)
c) Kc
d) ETc
e) P75% eft. (mm/mes)
f) P75% ef. (mm/d)
g) Nn (mm/d)
Noviembre
I II III
120.0 – –
4.0 4.0 4.0
0.30 0.30 0.40
1.2 1.2 1.6
38.3 – –
1.3 1.3 1.3
0.0 0.0 0.3
117.0 – –
3.8 3.8 3.8
0.66 0.92 1.15
2.5 3.5 4.4
33.9 – –
1.1 1.1 1.1
1.4 2.4 3.3
128.0 – –
4.1 4.1 4.1
1.15 1.15 1.15
4.7 4.7 4.7
3.0 – –
0.1 0.1 0.1
4.6 4.6 4.6
133.0 – –
4.8 4.8 4.8
1.09 0 0
5.2 0 4.4
0 – –
0 0 0
5.2 0 0
Diciembre
I II III
Enero
I II III
Febrero
I II III

que en el caso de la primera década de
diciembre serán 2.5 – 1.1 = 1.4 mm/día.
Una observación, las necesidades netas
no pueden ser, obviamente, menores que
cero. Por ejemplo, en la primera década de
noviembre la Pe es mayor que la ETC, luego
obviamente el riego es innecesario.
Por último, las necesidades netas dia-rias
máximas serán el máximo valor de
la fila (g). En el ejemplo podemos ver
cómo son justamente las de la última
década de cultivo, 5.2 mm/día, lo cual es
absolutamente coherente con el hecho de
que la ETC sea aun elevada, y las precipi-taciones
en ese mes inexistentes.
El paso 4 se repetirá de manera similar para
el ciclo del maíz con siembra en febrero. La
curva será idéntica por ser el mismo ciclo,
pero variarán los valores de ET0 y Pe, por lo
tanto las necesidades netas serán diferen-tes.
El valor de Nn máxima para este ciclo de
cultivo es de 7.0mm/d, el cuál tiene lugar en
la primera década del mes de mayo.
En el caso del pasto, la curva del factor de
cultivo será en realidad una recta con un
valor constante igual a 0.80. En estos ca-sos
(pastos sin período de dormancia, o
frutales), no será necesario realizar todo el
proceso por décadas y bastará con elaborar
una tabla como la 22, donde, como ya sa-bemos:
Los valores diarios de la ET0 y Pe se cal-culan
a partir de los de la Tabla 20 divi-ix.
•
diéndolos entre el número de días del mes
respectivo.
ETC = KC × ET0 = 0.8 × ET0
(en este ejemplo)
Nn = ETC – Pe
Cálculo de necesidades netas
para cultivos anuales.
Tabla 22
Mes ET0
(mm/d)
ETC
(mm/d)
Pe
(mm/d)
Nn
(mm/d)
Enero 4.1 3.3 0.1 3.2
Febrero 4.8 3.8 0.0 3.8
Marzo 5.6 4.5 0.0 4.5
Abril 5.9 4.7 0.0 4.7
Mayo 5.8 4.6 0.1 4.5
Junio 5.2 4.2 2.5 1.7
Julio 5.0 4.0 2.9 1.1
Agosto 4.9 3.9 3.6 0.3
Septiembre 4.4 3.5 3.0 0.5
Octubre 4.2 3.4 1.9 1.5
Noviembre 4.0 3.2 1.3 1.9
Diciembre 3.8 3.0 1.1 1.9
Como vemos en la tabla, lasmáximas nece-sidades
netas para el pasto corresponden al
mes de abril y son de 4.7 mm/d.
Por consiguiente, habiendo realizado el cál-culo
de máximas Nn para las posibles alterna-tivas
de cultivo, se escogerá comomáximaNn
de diseño la máxima de todas. En el ejemplo
serán los 7.0 mm/d delmaíz para elote sem-brado
en febrero.
•
•
10.2 Cálculo de los parámetros de riego
Paso 1 Datos de suelo
Se determinó mediante un ensayo al tacto
(ver Anexo H) que la textura de las parcelas
de riego es franco – arcillosa. Como no se
disponía de infiltrómetro de doble anillo, se
recurrió a los datos de la Tabla 10:

Infiltración básica (Ib): 8 mm/h
Densidad aparente (da): 1.35 g/cm3
Capacidad de campo (CC): 27% (eg)
Punto de marchitez permanente (PMP):
13% (eg)
Paso 2 Profundidad efectiva de raíces
(Pr).
Considerando los dos cultivos de la alterna-tiva
planteada, podemos estimar un valor
promedio para Pr a partir de los datos de la
Tabla 11 de 0.7 m.
Paso 3 Cálculo del agua utilizable
La calcularemos mediante la ecuación 4.9:
AU = 10 × (CC – PMP) × da × Pr
= 10 × (27 – 13) × 1.35 × 0.7
= 132 mm
Paso 4 Dosis neta de riego (Dn)
Dada la alternativa de cultivos de la zona
del proyecto, al no ser ninguno un cultivo
en extremo delicado, podemos considerar
un déficit permisible de manejo (DPM) del
50%. Por tanto, y tal y como se explicaba
al final de la sección 4.4.1, la dosis neta de
riego será:
Dn = DPM × AU / 100
= 50 × 132 / 100 = 66 mm
Paso 5 Máximo intervalo entre riegos
El máximo intervalo entre riegos será el máxi-mo
tiempo que puedo dejar entre dos riegos
consecutivos de tal manera que el déficit de
humedad no sea inferior alDPM.Gráficamen-te,
se puede observar la separación entre rie-gos
en la Figura 25b como la distancia entre
las barras verticales que representan cada
riego. Se calcula mediante la fórmula:
IM (días) = Dn (mm) / Nn (mm/día) (10.2)
•
•
•
•
y se ajusta a un número entero. Con los da-tos
del ejemplo:
IM = 66 / 7.0 = 9.4 días ‡ IM = 9 días
Debe quedar claro que este es un intervalo
máximo por razones agronómicas, el cual
podrá ser menor si así lo estimamos conve-niente.
Por ejemplo, en el proyecto de ejem-plo,
son seis regantes los que se pretende
dotar de riego, de modo que parece lógico
que el intervalo entre riegos sea de 6 días con
el fin de ajustar mejor los turnos. Así:
I = 6 días
Paso 6 Dosis neta ajustada (Dn aj)
Como hemos variado el intervalo entre riegos
respecto almáximo de 9.4 días (por el ajuste
a número entero y por el ajuste al número
de regantes), es necesario recalcular la do-sis
neta de agua que se deberá aplicar en
cada riego:
Dn aj= I × Nn = 6 × 7.0 = 42 mm
No olvidemos que esta dosis no es más que
unamedida de volumen, hablamos de aplicar
42 litros de agua por cada metro cuadrado
de suelo.
Paso 7 Dosis bruta de riego (Db)
En los sistemas de riego siempre se producen
una serie de pérdidas tanto en la conduc-ción
del agua hasta la parcela (roturas, fugas,
etc.) como en la aplicación del agua al cultivo
(percolación, viento, escorrentía, etc.). Con
el fin de asegurarnos de que la cantidad de
agua que se necesita llega efectivamente al
cultivo, se suele aplicar una cantidad ligera-mente
superior a la estrictamente necesaria
(la Dn aj) que dependerá en gran medida del
sistema de riego utilizado. El cálculo de la Db
se realizará con la siguiente fórmula:
Db (mm) = 100 × Dn aj (mm) / Ea (%)
(10.3)

donde Ea es la denominada eficiencia de
aplicación del sistema de riego. A efectos
de diseño, este factor tomará los siguientes
valores:
donde recordemos que Ib es la tasa de infil-tración
100 D (mm)
b
=
a min =
básica del suelo, y fp es un factor de
reducción por la pendiente que está dado
por la Tabla 24.
Tabla 23 Eficiencia de aplicación.
Sistema de riego Ea
Aspersión 75%
Goteo 90%
Superficie 50%
Dado que el sistema que se pretende insta-lar
en el proyecto es por aspersión, la dosis
bruta de riego será:
Db = 100 × 42 / 75 = 56 mm
Paso 8 Tiempo de aplicación (ta)
El tiempo de aplicación no es más que el
tiempo que deberá estar regando cada as-persor
para poder aplicar la dosis bruta cal-culada
en el paso anterior. Este tiempo de
aplicación dependerá de dos factores:
La tasa de infiltración básica del suelo. La
dosis bruta de riego (el volumen de agua)
deberá aplicarse en un tiempo lo suficien-temente
largo como para que no se pro-duzca
encharcamiento.
La pendiente del terreno. En aspersión
(sólo sucede en este método de riego), si
la pendiente del terreno es muy pronun-ciada,
puede producirse escorrentía si el
caudal que lanzan los aspersores es de-masiado
alto, aun cuando ese caudal sea
menor a la tasa de infiltración básica.
El tiempo mínimo de aplicación se calcula
mediante la fórmula:
(10.4)
•
•
I (mm/h) f (%)
t (h)
b p

Valores del factor de
reducción por la pendiente.
Tabla 24
Pendiente fp
0 – 8% 100%
9 – 20% 80%
20% 60%
La pendientemedia de las parcelas podemos
averiguarla con el mismo nivel Abney que
hayamos utilizado para la topografía, o con
un simple nivel A.
En el ejemplo que estamos desarrollando va-mos
a suponer una pendiente media de las
parcelas del 10%. Por tanto, sustituyendo
además con el resto de los datos, el tiempo
mínimo de aplicación será:
8.75 horas
100 ×
56
t a min =
8 ×
80
=
Paso 9 Necesidades brutas (Nb)
Antes de explicar el cálculo de estas, de-bemos
insistir nuevamente en la diferencia
entre necesidad y dosis de riego. La necesi-dad
es el volumen diario que necesitamos
aportar a la planta por día. Como no regamos
todos los días sino que utilizamos el suelo
como “almacén” de agua, el día que regue-mos
deberemos aportar el agua de ese día
más el de todos los días que hemos pasado
sin regar. Es decir, si por ejemplo dejamos
entre riego y riego (el intervalo entre riegos)
cinco días, el día que reguemos deberemos
aportar las necesidades de los cinco días, las
cuales quedarán “almacenadas” en el suelo y
serán absorbidas poco a poco por la planta.
Estas necesidades para el total de cinco días

107
es lo que denominamos la dosis. En términos
técnicos tendremos que:
D = N × I (10.5)
donde D es la dosis, N las necesidades dia-rias,
e I el intervalo entre riegos.
Una vez repasados estos conceptos, calcula-mos
ahora las necesidades brutas de riego,
las cuales necesitamos para el paso siguiente
y están dadas por la fórmula:
Nb (mm) = 100 × Nn (mm) / Ea (%) (10.6)
que en el ejemplo que nos ocupa toman el
valor de:
Nb = 100 × 7.0 / 75 = 9.3 mm
Paso 10 Área regable o caudal
necesario
Antes de explicar el procedimiento en este
paso, es necesario desterrar un error que fre-cuentemente
se escucha en boca de produc-tores
y algunos técnicos. En riego, el hecho
de construir un tanque de almacenamiento
no nos va a permitir regar más área, sino
que nos hace posible regar el mismo área en
menos tiempo, y por tanto, con más como-didad.
Debemos considerar el hecho de que
en riego, al contrario que pasa con los sis-temas
de agua potable, es posible establecer
turnos de tal manera que el caudal que esté
saliendo por el conjunto de aspersores en
un solo turno sea igual al proporcionado
por la fuente, por el pozo, o por la toma del
río. Estableciendo turnos lo suficientemente
largos que permitan dejar los aspersores re-gando
por la noche, el sistema está operando
durante prácticamente todo el día y nos aho-rramos
la necesidad (y el costo) de construir
un tanque de almacenamiento.
Como en el caso del predimensionamiento
(ver módulo 7), podemos tener dos situa-ciones:
Paso 10a. Caudal mínimo necesario para
regar una superficie dada.
Lo calcularemos mediante la fórmula:
(10.7)
N (mm/d) S (m )
3600 t (h)
Q (L/s)
donde:
Qm = caudal mínimo
S = superficie regable.
tos = tiempo de operación del
sistema.
Paso 10b. Superficie máxima regable con
una caudal dado.
Con la fórmula anterior pero despejando
la superficie:
(10.8)
•
–
–
–
•
3600 t (h) Q (L/s)
2 os
donde SM es la superficie máxima.
La clave principal de estas dos ecuaciones
es determinar previamente el tiempo de
operación del sistema. El valor que se sue-le
tomar es el de 21 horas, de tal manera
que siempre existen tres horas disponibles
durante el día para cambios de turno, repa-raciones,
etc. Esto suele implicar caudales
ligeramente superiores (14%) o superficies
de riego ligeramente inferiores (12.5%) a los
potenciales16.
Considerando el ejemplo con el que venimos
trabajando, tenemos que ver la superficie
máxima regable considerando el caudal de
16 En el caso de ríos y quebradas con caudal suficiente, siempre podremos tomar algo más de agua con el fin
de compensar la pérdida en superficie que se produce al tomar un tos de 21 horas.
os
2
b
m =
=

N (mm/d)
S (m )
b
M
= =


2 L/s y un tos de 21 horas. Aplicando la ecua-ción
del paso 10b:
2
3600 21 2
= =
S
M 16,258 m
9.3

Como vemos esta superficie es inferior a la
deseada por los productores (0.5 Mz por pro-ductor
= 21,000 m2), o en otras palabras, el
caudal es insuficiente para regar la superficie
deseada.
No obstante, podremos utilizar un tos de 24
horas en los dos casos siguientes:
Que la utilización del valor de 21 horas
provoque disminuciones apreciables en
la superficie de riego por productor. Si el
presupuesto del que disponemos nos lo
permite, podemos construir un pequeño
tanque que almacene el caudal suminis-trado
por la fuente o toma en cinco horas
como máximo.
1.
V (m )
) −
Ejemplo:
¿Qué superficie podrán regar un productor que es propietario de una fuente que rinde
0.15 L/s si las Nb son de 9.4 mm/d?
Aplicando la ecuación con un tos de 21 horas:
3600 × 21 ×
0.15
S =
La superficie que podría regar con el volumen total de agua, utilizando por tanto un tos
de 24 horas, sería de 1,378 m², una ganancia de 172 m² que no es nada despreciable
considerando que es un solo productor.
En este caso puede justificarse la construcción de un pequeño tanque de tal manera
que aprovechemos realmente el volumen total de agua disponible. Si almacenáramos en
ese tanque el volumen de agua proporcionado por la fuente en tres horas, su volumen
debería ser de:
0.15 L/s × 3600 s/h × 3 h = 2,160 L = 2.1 m³
El tamaño del tanque es muy reducido y perfectamente factible, pudiéndose incluso
aprovechar la construcción de la caja reunidora de la fuente como tanque al efecto.
2
M 1,206m
9.4
=
Que exista un tanque ya construido. En
este caso procederemos de la siguiente
manera:
ß Primeramente, con el fin de optimizar el
tamaño del tanque y aprovechar toda su
capacidad, calcularemos el tos máximo
mediante la ecuación:
(10.9)
donde Vt es el volumen del tanque y las
demás variables ya son conocidas.
ß Seguidamente calcularemos el caudal
instantáneo(Qi). El caudal que propor-ciona
un pozo, un naciente o una toma
de río se denomina también caudal con-tinuo,
pues es el caudal que la fuente de
agua, sea del tipo que sea, proporciona
de manera continua. El caudal instantá-neo
es en cambio el proporcionado por
2.
3.6 Q (L/s)
t (h) 24
3
t
os ×

109
un tanque de almacenamiento que ha
estado llenándose durante un número
determinado de horas. Obviamente, el
caudal continuo de un tanque siempre
será mayor que el continuo de la fuen-te
con la que se llena el tanque, pues
al abrir la llave del mismo saldrá tan-ta
agua como la que está entrando (el
caudal continuo), más parte del agua
almacenada.
La fórmula para calcular el caudal ins-tantáneo
de un tanque es la siguiente:
(10.10)
siendo Qi el caudal instantáneo y Q el
caudal de la fuente, pozo o toma (el
caudal continuo).
ß Por último, calcularemos la superficie
máxima regable con la misma ecuación
que se mostró arriba, pero sustituyendo
el caudal continuo por el instantáneo:
3600 t (h) Q (L/s)
(10.11)
V (m )
3.6 t (h)
Q (L/s) Q (L/s)
os
3
t

i =
2 os i
N (mm/d)
S (m )
b
M
= =

Ejemplo:
Supongamos que en el lugar del proyecto de ejemplo con el que venimos trabajando,
existiera un tanque abandonado de un antiguo sistema de agua potable de 40 m³ de
capacidad.
Inicialmente calcularíamos el tos máximo:
40
t 24 os = − =
Como el tos máximo es de 18.4 horas, podemos suponer un tos de 18 horas. Calculare-mos
ahora el caudal instantáneo:
40
Q (L/s) 2 i =
Por último calculamos la superficie máxima regable:
× ×
3,600 18 2.6
SM =
Como podemos observar, la superficie de riego es efectivamente algo mayor a la que
calculamos sin tanque (16,258 m²). Pero esto no es consecuencia del tanque en sí, sino
de que estamos utilizando prácticamente las 24 horas de caudal (las 18 de operación
más las aproximadamente 5 horas y media que toma el tanque para llenarse).
Un aumento en el área regable de apenas un quinto de hectárea (algo más de cuatro
tareas) nunca compensará la construcción de un tanque de 40 m³ de capacidad. Pero si
ya existiera, podremos aprovecharlo para no sólo aumentar ligeramente el área de riego
(ese 12.5% que perdemos utilizando 21 horas de tos), sino también para que la opera-ción
sea más cómoda, reduciendo la duración de las jornadas de riego (de 21 horas a
18 en este ejemplo).
24 5.6 18.4 horas
3.6 ×
2
) −
2.6L/s
3.6 ×
18
= +
18,116 m2
9.3
=

Paso 11 Selección del aspersor
A la hora de seleccionar el tipo de aspersor
con el que regaremos, debemos hacer las
siguientes consideraciones:
No es válido cualquier aspersor para el
sistema de riego que estemos diseñando.
Cada aspersor tiene su rango de funcio-namiento
óptimo según la presión dispo-nible.
Un aspersor pequeño funcionará
mejor con presiones entre 15 y 30 mca
(metros de columna de agua), mientras
que un aspersor de mayor tamaño se-guramente
esté diseñado para funcionar
óptimamente entre 25 y 70 mca de pre-sión.
Además, un mismo aspersor rendirá
un caudal diferente y tendrá un alcance17
distinto según la presión a la que esté
funcionando. Y para complicar aun más
•
la cuestión, los aspersores fabricados por
las firmasmás prestigiosas permiten cam-biar
17 Este se mide con el denominado diámetro húmedo, Dh, el cual no es exactamente el alcance máximo sino
una distancia donde llega aun una cantidad apreciable de agua. Para una explicaciónmás detallada, consultar
el Anexo E.
las boquillas, con lo que un mismo
aspersor a una misma presión rendirá cau-dales
diferentes y tendrá alcances distintos
según la boquilla.
Esto hace necesario que debamos contar
con los datos técnicos de los aspersores
que potencialmente podemos utilizar en el
proyecto. Todas las firmas prestigiosas de
aspersores proporcionan estos datos téc-nicos
en sus catálogos comerciales, dispo-nibles
bien con sus agentes comerciales o
bien en Internet (ver el ejemplo más abajo).
De no contar con las tablas del fabricante
del aspersor, deberemos determinar estos
datos técnicos mediante el ensayo descri-to
en el Anexo E.
•
Ejemplo:
En la Figura 35 se muestran los datos técnicos de tres modelos de aspersor (el 2023,
el 3023, y el 4023) obtenidos del catálogo de un conocido fabricante de equipamiento
para riego. En estas tablas podemos observar lo siguiente:
Para cada aspersor existen dos tablas, una en unidades de EEUU (también llamado
sistema de unidades estándar o inglesas) y otra en unidades del sistema internacio-nal
de medidas (abreviadamente SI, y también llamado sistema métrico decimal). Las
unidades que deberemos usar siempre son estas últimas (recuadros sombreados),
donde la presión se expresa en bares o mca, el caudal en L/s ó m³/s, y la altura del
aspersor y su diámetro húmedo en m. En caso de que el catálogo al que tengamos
acceso se encuentre sólo en unidades de EE.UU., en el Anexo B se proporcionan las
equivalencias entre estas y las del SI.
Cada aspersor tiene un rango de funcionamiento y un rango ideal de funcionamiento.
Así, el aspersor 3023 está diseñado para funcionar entre 2.0 y 4.0 bares (20 y 40
mca), e idealmente entre 2.0 y 3.0.
Para cada aspersor existen diferentes boquillas. El aspersor 2023 puede comprarse
con las boquillas (nozzle en inglés) #6, #7, #8 y #9.
•
•
•

111
Para cada presión y boquilla, el aspersor tendrá un diferente caudal y alcance (diá-metro
húmedo). Normalmente este último se mide a alturas estandarizadas de 0.5 y
2.0 m. Por ejemplo, el aspersor 3023, a 2.5 bares de presión, y con la boquilla #9,
rendirá un caudal de 0.21 L/s, y tendrá un diámetro húmedo de 26.6 m colocado a
0.5 m sobre el suelo, y de 27.2 m si se coloca a 2.0 m (en la tabla, datos dentro del
óvalo de línea continua).
Los aspersores no duran para siempre,
y cada cierto número de años deberán
reemplazarse. Con el fin de garantizar la
sostenibilidad del sistema en términos de
un adecuado funcionamiento del mismo,
a la hora de seleccionar el aspersor, de-beremos
tener en cuenta los aspersores
disponibles en los agroservicios locales, o
en aquellos dónde sea factible que acudan
los productores a renovar el equipamiento.
Por desgracia, habitualmente la gama de
aspersores disponibles será limitada, y la
posibilidad de seleccionar diferentes bo-quillas
prácticamente inexistente.
No obstante lo anterior, debemos des-aconsejar
la utilización de aspersores de
jardinería baratos y de calidad dudosa. El
ahorro que consigamos en la compra de
un aspersor de este tipo se verá muy su-perado
por las pérdidas en el rendimiento
•
•
de los cultivos provocadas por la falta de
uniformidad del riego.
Una vez que hemos presentado cómo inter-pretar
los datos técnicos de los aspersores,
pasamos a detallar el procedimiento de se-lección
en sí. Este consistirá básicamente
en ir aplicando una serie de condiciones o
filtros con el fin de ir reduciendo la gama de
aspersores utilizables:
i.
El primer filtro lo constituirá, obviamente,
las marcas y boquillas disponibles en los
agroservicios locales. Como simulación
para el ejemplo, supondremos que sólo
estuvieran disponibles los aspersores de
la Figura 35, pero sólo con la boquilla #8
en el caso del 2023, la #9 para el 3023,
y la #13 para el 4023.
El segundo filtro lo constituirá la presión
disponible en el sistema. Aunque se aco-mete
antes el diseño agronómico que el
hidráulico (tal y como se muestra en la
Figura 33), a esta altura del proceso se
debe disponer ya del estudio topográfico
y tener una idea de la presión de la que se
va a disponer. Para el sistema que esta-mos
utilizando como ejemplo, la diferencia
de alturas entre la fuente de agua y las
tomas de las parcelas supera los 150 m,
de modo que los aspersores de la Figura
35 seguramente podrán ser utilizados en
todo su rango ideal de funcionamiento (20
– 30 m para los modelos 2023 y 3023, y
25 – 35 m para el modelo 4023).
La tercera condición que deberá cumplirse
es que el número de aspersores que va-yan
a funcionar simultáneamente debe-rán
sumar en conjunto un caudal aproxi-madamente
igual al caudal disponible
en el sistema (el caudal continuo para
sistemas sin tanque de almacenamiento,
y el instantáneo en sistemas con tanque).
Por tanto, la expresión para calcular este
número (nasp), será:
(10.12)
ii.
iii.
•
Q
asp
n
asp q

El resultado deberemos, obviamente, ajus-tarlo
al número entero inferior.
Posteriormente, deberemos calcular el dé-ficit
de caudal, el cual no deberá ser menor
de un 5%. Para calcular esté déficit se
utiliza la expresión:
(10.13)
Procediendo de igual manera con todas
las combinaciones posibles de aspersor
y presión de funcionamiento, podremos
rellenar la Tabla 25.
Podemos observar como de las 14 com-binaciones
n q Q
=
(%) asp asp =
nasp ‰ asp
4.4 n 4 aspersores
2 L/s
0.45 L/s
1.8 2

2
100
4 0.45 2
=
2
=

Tabla 25 Cálculo de déficits de caudal en los aspersores.
de presión y aspersor, sólo la
mitad cumplen la condición buscada.
100
Q

Ejemplo:
En el caso del aspersor 4023 funcionando a 2.5 bares, su caudal de funcionamiento es
de 0.45 L/s. El número de aspersores funcionando simultáneamente será:
Los cuatro aspersores funcionando simultáneamente rinden un caudal de
0.45 × 4 = 1.8 L/s. El déficit de caudal será:
100 10%
=
Este déficit no es admisible, de modo que el aspersor 4023 funcionando a 2.5 bares no
será una opción para el diseño del sistema que estamos desarrollando.
Presión de funcionamiento del aspersor (bar)
2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
2023
qasp 0.15 L/s 0.17 L/s 0.18 L/s 0.20 L/s
nasp 13 11 11 10 −
déficit -2.5% -6.5% -1.0% 0.0% −
3023
qasp 0.19 L/s 0.21 L/s 0.23 L/s 0.25 L/s 0.27 L/s
nasp 10 9 8 8 7
déficit -5.0% -5.5% -8.0% 0.0% -5.5%
4023
qasp 0.40 L/s 0.45 L/s 0.49 L/s 0.53 L/s 0.57 L/s
nasp 5 4 4 3 3
déficit 0.0% -10.0% -2.0% -20.5% -14.5%

113
iv. La precipitación provocada por un asper-sor
Se denomina pluviometría de un aspersor
es menor, cuanto menor es la distan-cia
al mismo. Por tanto, con el fin de que
la cantidad de agua con la que se riega
una determinada parcela sea uniforme,
deben traslaparse los aspersores. La dis-tancia
a la que suelen traslaparse los as-persores
está dada por la fórmula:
s (m) ) 0.6 × Dh (m) (10.14)
donde s y Dh son respectivamente la se-paración
entre aspersores y el diámetro
húmedo de los mismos, expresados am-bos
en metros18.
Calcularemos la separación entre asper-sores
comenzando por aquella combina-ción
con mayor caudal de aspersor. Con-tinuando
con el ejemplo, el mayor caudal
es proporcionado por el aspersor 4023
funcionando a 3.0 bares (0.49 L/s). To-maremos
de las tablas de datos técnicos
el diámetro húmedo, aunque deberemos
sopesar cuidadosamente en función de
los cultivos que van a regarse si se toma
el Dh correspondiente a 0.5 ó 2.0m. Con-siderando
que los cultivos que piensan
regarse sonmaíz y pasto, es lógico pensar
que los aspersores deberán colocarse a
una altura más cercana a la segunda que
a la primera. El Dh para este aspersor y
esta presión, leído de las tablas de datos
técnicos, es 32.9 m. Por tanto, la sepa-ración
será (ajustando posteriormente a
un múltiplo de tres):
s ) 0.6 × 32.9 = 19.74 m ‰ s = 18 m
q (L/h) 3600
Pluv (mm/h) 2 2
f (%)
Pluv (mm/h) I (mm/h) p
80
Pluv M 8 =
0.49 3600
=
Pluv asp 2
18 Es una práctica habitual (aunque desde luego no grabada en piedra) situar los aspersores separados entre sí
por distancias que son múltiplos de tres.
a la precipitación artificial que este crea y
que se mide, igual que la natural, enmm/
h. Para su cálculo se utiliza la expresión:
(10.15)
Con el fin de que no se produzca ni en-charcamiento
ni escorrentía, esta pluvio-metría
deberá ser inferior a una infiltra-ción
máxima que estará determinada por
el producto de la infiltración básica del
suelo (Ib) y el factor de reducción por la
pendiente (fp):
(10.16)
Para los valores de Ib y fp que utilizamos
en el paso 8 (8 mm/ h y 80% respectiva-mente),
la pluviometría máxima permisible
es:
Deberemos pues comprobar que el pri-mer
aspersor de los siete (el de caudal
máximo), con la separación calculada en
el paso iv, cumple esta condición.
Como vemos el primer aspersor cumple
la condición y no es necesario probar con
los demás. No obstante, si esto no hubiera
sucedido, habríamos ido probando con los
otros seis aspersores en orden decreciente
de caudal hasta que alguno cumpliera esta
quinta condición.
v.
s (m )
asp
asp
=

100
M b =
6.4 mm/h
100
5.4 mm/h
18


Figura 34 Datos técnicos de tres tipos de aspersor.
U.S. - Diameter (feet) METRIC - Diameter (meters)
2023-1-½M
SPRINKLER (psi) 25 30 35 40 45 50 (bar) 2.0 2.5 3.0 3.5
BASE PRESSURE (psi) 29.00 36.25 43.50 50.75
#6 Nozzle - Gold (3/32) #6 Nozzle - Gold (2.38 mm)
Flow (gpm) 1.22 1.34 1.45 1.55 1.64 – (L/s) 0.08 0.09 0.10 –
Diam. at 1.5' height (feet) 73 74 75 76 77 – 0.5 m (m) 22.5 22.9 23.4 –
#7 Nozzle - Lime (7/64) #7 Nozzle - Lime (2.78 mm)
Flow (gpm) 1.68 1.84 1.99 2.12 2.25 2.37 (L/s) 0.11 0.13 0.14 0.15
Diam. at 1.5' height (feet) 75 76 77 78 79 80 0.5 m (m) 23.1 23.5 24.0 24.4
#8 Nozzle - Lavender (1/8) #8 Nozzle - Lavender (3.18 mm)
Flow (gpm) 2.21 2.42 2.62 2.79 2.97 3.12 (L/s) 0.15 0.17 0.18 0.20
#9 Nozzle - Grey (9/64) #9 Nozzle - Grey (3.57 mm)
Flow (gpm) 2.81 3.08 3.33 3.56 3.78 3.98 (L/s) 0.19 0.21 0.23 0.25
3023-1-¾M
SPRINKLER (psi) 25 30 35 40 45 50 (bar) 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
BASE PRESSURE (psi) 29.00 36.25 43.50 50.75 58.00
#7 Nozzle - Lime (7/64) #7 Nozzle - Lime (2.78 mm)
Flow (gpm) 1.68 1.84 1.99 2.12 2.25 2.37 (L/s) 0.11 0.13 0.14 0.15 –
Diam. at 1.5' height (feet) 77 80 82 84 86 87 0.5 m (m) 24.2 25.1 26.0 26.6 –
Diam. at 6.0' height (feet) 82 83 84 85 86 88 2.0 m (m) 25.2 25.7 26.1 26.6 –
#8 Nozzle - Lavender (1/8) #8 Nozzle - Lavender (3.18 mm)
Flow (gpm) 2.21 2.42 2.62 2.79 2.97 3.12 (L/s) 0.15 0.17 0.18 0.20 0.21
Diam. at 1.5' height (feet) 80 83 85 86 87 88 0.5 m (m) 25.1 26.0 26.4 27.0 27.9
#9 Nozzle - Grey (9/64) #9 Nozzle - Grey (3.57 mm)
Flow (gpm) 2.81 3.08 3.33 3.56 3.78 3.98 (L/s) 0.19 0.21 0.23 0.25 0.27
#10 Nozzle - Turquoise (5/32) #10 Nozzle - Turquoise (3.97 mm)
Flow (gpm) 3.49 3.82 4.13 4.41 4.68 4.93 (L/s) 0.24 0.26 0.29 0.31 0.33
4023-1-¾M
SPRINKLER (psi) 30 35 40 45 50 55 60 (bar) 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
BASE PRESSURE (psi) 29.00 36.25 43.50 50.75 58.00
#10 Nozzle - Turquoise (5/32) #10 Nozzle - Turquoise (3.97 mm)
Flow (gpm) 3.82 4.13 4.41 4.68 4.93 5.17 5.40 (L/s) 0.24 0.26 0.29 0.31 0.33
Diam. at 1.5' height (feet) 86 89 91 93 95 96 97 0.5 m (m) 26.0 27.3 28.2 29.0 29.4
#11 Nozzle - Yellow (11/64) #11 Nozzle - Yellow (4.37 mm)
Flow (gpm) 4.63 5.00 5.34 5.67 5.98 6.27 6.55 (L/s) 0.29 0.32 0.35 0.38 0.41
#12 Nozzle - Red (3/16) #12 Nozzle - Red (4.76 mm)
Flow (gpm) 5.52 5.97 6.37 6.76 7.13 7.48 7.81 (L/s) 0.34 0.38 0.42 0.45 0.48
#13 Nozzle - White (13/64) #13 Nozzle - White (5.16 mm)
Flow (gpm) 6.50 7.02 7.49 7.95 8.38 8.80 9.19 (L/s) 0.40 0.45 0.49 0.53 0.57
#14 Nozzle - Blue (7/32) #14 Nozzle - Blue (5.56 mm)
Flow (gpm) 7.49 8.09 8.63 9.17 9.66 10.1 10.6 (L/s) 0.46 0.52 0.57 0.61 0.66
Fuente: Catálogo Senninger.

115
Paso 12 Cálculo del tiempo de
aplicación (ta)
El tiempo de aplicación que resultará dada
la pluviometría del aspersor elegido estará
dada por la expresión:
(10.17)
D (mm)
b
Sustituyendo con los valores calculados en
los pasos 7 y 11:
ta = 56 / 5.4 = 10.4 h
Si resultara un ta superior al tos, deberíamos
regresar al paso 5 y reducir el intervalo de
aplicación.
Paso 13 Superficie por postura (Spost)
Una postura de riego es la superficie que se
riega de manera simultánea. No debemos
confundirlo con turno, ya que este último
concepto tiene que ver con el número de
regantes19. Esta superficie estará determi-nada
por la expresión:
Spost (m2) = nasp × s2 (m2) (10.18)
Sustituyendo con los datos del ejemplo (re-cordemos
del punto 11 que el número de
aspersores es cuatro, y la separación entre
los mismos 18 m):
Spost = 4 × 182 = 1,296 m2
Como podemos calcular fácilmente, la su-perficie
total bajo riego necesitará 16 ó 17
posturas para ser regada en su totalidad, es
decir, un número muy diferente del de turnos,
uno por productor.
Paso 14 Número de posturas por día
(npost)
Se calculará con la expresión
(10.19)
os
t
n
y se ajustará posteriormente a un número
entero. En el ejemplo:
npost = 21 / 10.4 = 2.02 ‰ npost = 2
posturas
Paso 15 Superficie regada por día (Sd)
Calculada con la expresión:
Sd (m2) = Spost (m2) × npost (10.20)
que para el ejemplo toma un valor de:
Sd = 1,296 × 2 5 2,600 m2
Paso 16 Comprobación
Con el fin de comprobar la bondad de los
cálculos efectuados, comprobaremos que la
superficie regada por día multiplicada por el
intervalo entre riegos es aproximadamente
igual a la superficie total bajo riego:
Sd × I = 2,600 m2/día × 6 días
= 15,600 m2 5 16,258 m2
(error = 4%)
Luego los cálculos son correctos.
Pluv (mm/h)
t (h)
asp
a
a
post t
19 Por ejemplo, un agricultor puede necesitar varias posturas durante su turno para regar el total de su superficie.
Y viceversa, en una misma postura puede regarse la tierra de dos productores, cuyo turno coincide.

11
Conceptos básicos
de hidráulica

119
11. Conceptos básicos
de hidráulica
11.1 Ecuación de continuidad
Como vimos en la sección 3.1, el caudal que
pasa a través de una sección transversal de
área S, en la que la velocidad media es U,
viene dado por la expresión:
La ecuación de continuidad establece que
en una tubería donde varíe la sección de la
misma pero el caudal semantenga constante
se cumplirá que (ver Figura 36):
Q = S1 × U1 = S2 × U2 = constante
(11.1)
En otras palabras, dado que el caudal es
constante, también será constante el produc-to
de la sección por la velocidad del fluido.
La utilidad de la ecuación de continuidad para
nuestros fines es que, conociendo el caudal
que circula por una tubería y los diferentes
diámetros de esta en sus distintos tramos,
podremos siempre conocer la velocidad del
fluido.
U1
Q = S × U
11.2 Hidrostática
Hidrostática es el estudio de los fluidos cuan-do
estos están en reposo. En otras palabras,
en esta sección vamos a estudiar cómo se
comporta el agua en un sistema de riego
cuando no está circulando.
Llamamos presión a la fuerza que ejerce un
fluido (como el agua) sobre cualquier objeto
que esté en contacto con ese fluido. En el
caso de los sistemas de minirriego, nos va a
interesar particularmente la presión que ejer-za
el agua sobre las paredes de las tuberías
que la conducen.
Cualquier persona que bucee hasta el fon-do
de un lago o piscina, o se sumerja unos
cuantos metros por debajo del nivel del mar,
rápidamente aprende que la presión del agua
se incrementa conforme se desciende, pero
no varía si se nada horizontalmente. Con-cretamente,
la presión en cualquier punto
del agua es directamente proporcional a la
longitud de la columna de agua que existe
entre ese punto y la superficie del agua. Es
por ello que frecuentemente se expresa la
presión enmetros de columna de agua (mca)
Figura 36 Ecuación de continuidad.
S1 S2 U2

o abreviadamente en metros. A la presión
medida en estas unidades se le denomina
altura de presión.
Observemos un sistema de minirriego donde
el agua no esté fluyendo desde el tanque por-que
la llave del final está cerrada, es decir,
está en equilibrio estático (ver Figura 37).
Si introdujéramos unos pequeños tubos ver-ticales
de suficiente longitud en la tubería
principal, veríamos como el nivel del agua en
cada tubo alcanzaría exactamente el nivel del
agua en el tanque.
A partir de la figura, podemos definir los
siguientes conceptos aplicables a sistemas
en equilibrio estático:
•
A la prolongación imaginaria del nivel de
la superficie del agua en el tanque, la cual
coincide con el nivel donde llega el agua en
los tubos, se le denomina nivel estático.
La altura de estas columnas de agua será
precisamente el valor de la presión en la
tubería en los puntos donde se hayan in-sertado
0
5
10
15
20
25
30
los tubos, la cual se denomina
presión estática. Esta presión se mide
como altura de presión, por ejemplo, la
presión estática del punto A de la figura
es de 10 mca, la altura de la columna
de agua. Como vemos en la figura, esta
presión estática puede calcularse también
como la diferencia de elevación o altitud
entre el terreno y la superficie del agua
en el tanque. Así, podemos saber sin ne-cesidad
de tubo que la presión estática
en el punto B de la figura será de 20 m
(insistimos en que se usa indistintamente
mca o m).
•
Figura 37 Sistema en equilibrio estático.
Presión
estática
en el
punto A
TUBERÍA
35
A
Nivel estático
ELEVACIÓN RELATIVA (M)
Tanque
Llave cerrada
B
C

121
La importancia de la presión estática se de-riva
de que:
En función de la presión estática existente
en un punto dado, la tubería o manguera
en ese punto deberá ser de mayor o menor
espesor de pared, lo cual le dará, respec-tivamente,
mayor o menor resistencia a
la presión.
Como se explica en detalle en el Anexo
C, las tuberías o mangueras normalizadas
(es decir, fabricadas conforme a normas
o estándares internacionales) suelen ca-racterizarse
por un número llamado SDR.
La Tabla 26 muestra, para el caso del PVC,
la equivalencia entre el SDR y el timbraje,
es decir, la máxima presión que son capa-ces
de soportar los tubos, expresado en
PSI (los números impresos habitualmente
en los mismos) o en mca.
•
Tabla 26 Relación entre SDR y timbraje.
SDR Timbraje
(PSI)
Timbraje
(mca)
41 100 70
32.5 125 88
26 160 112
21 200 140
17 250 176
13.5 315 221
Para mangueras de poliducto no normali-zado
tomaremos un SDR igual a 26, y un
timbraje de 25 mca.
Representa la energía máxima disponible
en el sistema para llevar el agua hacia un
determinado punto. Por ejemplo, la pre-sión
estática existente en el punto C de la
Figura 37 es la máxima energía disponible
para llevar el agua hasta ese punto.
•
Figura 38 Niveles estáticos en una red a presión.
Nivel estático 1
Nivel estático 2
Nivel estático 3
Llave cerrada
Tanque
Captación
CRP

Es importante explicar que el nivel estático
en red a presión se mantendrá constante
mientras el agua no entre en contacto con la
atmósfera. Tan pronto el agua encuentra una
superficie libre (como un tanque, una caja re-unidora,
o una caja rompepresión), la presión
estática pasa a ser cero y a partir de esta
nueva superficie libre existirá un nuevo nivel
estático. En la Figura 38 se aprecia mejor:
en ella podemos ver como el nivel estático
con el que se parte en la captación pasa
a cero al llegar al tanque. De aquí nace un
nuevo nivel estático que se mantiene hasta la
caja rompepresión (CRP), donde nuevamente
pasa a cero e inicia un nuevo nivel estático
que ya se mantiene hasta la llave al final del
sistema.
11.3 Hidrodinámica
Supongamos que abriésemos parcialmente
la llave del sistema de la Figura 37, y que el
nivel del agua en el tanque se mantiene ya
que se llena tan rápido como se vacía. Ob-servaríamos
en los tubos que están insertos
en la tubería que el nivel del agua decrecería,
como muestra la Figura 39.
La línea a trazos de la figura es una línea ima-ginaria
que une los puntos donde llegarían
las columnas de agua y se denomina línea
piezométrica o línea de gradiente hidráu-lico
(LGH). Esta línea piezométrica cambiará
según cambie el diámetro de la tubería, la
velocidad del agua, o el caudal que circula
por la misma. La altura de las columnas de
agua en este caso en que el agua está en
movimiento representan la llamada presión
dinámica o presión residual (ver punto C en
la Figura 39), y al igual que en el caso de la
presión estática se mide en forma de altura
de columna de agua, es decir, en mca o m.
Figura 39 Sistema en equilibrio dinámico.
0
5
10
15
20
25
30
Pérdida de carga (hf)
Presión
dinámica
en el
punto C
Longitud de la tubería=175 m
Línea piezométrica
TUBERÍA
35
A
Nivel est ático
Elevación relativa (m)
Tanque
Llave abierta
C

123
Figura 40 Casos particulares de la línea piezométricas.
Es muy importante tener claro el concepto de
presión dinámica porque esta es la que va a
proporcionar la energía necesaria para hacer
posible el flujo del agua por la tubería. Un
valor negativo de la presión dinámica siem-pre
será inadmisible, bien porque provocará
que el flujo de agua se detenga (como en la
Figura 40a, donde el agua jamás llegará al
punto A), o bien porque existirán fenómenos
de succión totalmente desaconsejables (en
el caso b) el agua llegará al punto D porque
la presión dinámica es positiva, pero existi-rá
succión entre los puntos B y C, donde la
presión dinámica es negativa).
11.3.1 Fricción y turbulencia
¿Por qué disminuye la presión cuando se
pasa de una situación estática a una dinámi-ca?
Según se mueve el agua por las tuberías
se pierde energía por fricción, es decir, por
el rozamiento del agua contra la superficie
de las tuberías. Por muy lisas que puedan
parecer las paredes de cualquier tubo o man-guera,
siempre existe una rugosidad que va
provocar esa fricción y por tanto esas pérdi-das
de energía (ver Figura 41).
Estas pérdidas por fricción dependerán bá-sicamente
de:
La velocidad media del agua: cuantoma-yor
sea esta, mayor será la fricción.
La longitud de la tubería: en una tubería
más larga se acumularán lógicamente más
pérdidas por rozamiento.
El diámetro de la tubería: a menor diáme-tro
el rozamiento será mayor.
El material de la tubería, pues diferen-tes
materiales tendrán también diferentes
rugosidades.
A lo largo de una conducción hidráulica es ne-cesario
con gran frecuencia instalar no solo
la tubería o manguera sino también una serie
de dispositivos y piezas especiales tales como
uniones, ensanchamientos, reducciones, de-rivaciones,
filtros, llaves, etc. Estos dispositi-vos
y piezas (denominados singularidades en
su conjunto) ocasionan cambios bruscos en
la velocidad y la dirección del agua, y originan
a su vez unas turbulencias en las cercanías
de las piezas singulares que provocan unas
pérdidas de energía adicionales a las causa-das
por el rozamiento.
•
•
•
•
Línea de la
conducción
Línea
piezométrica
Presión
dinámica
negativa
Presión
dinámica
negativa
Presión
dinámica
positivva
A
B
C
D

Figura 41 Rugosidad interna de las tuberías y mangueras.
En hidráulica, estas pérdidas de energía por
fricción y turbulencia se denominan pérdidas
de carga, y representan justamente (ver Figu-ra
39) la diferencia entre la presión estática
y la presión dinámica, o en otras palabras,
la presión estática equivale a la suma de la
presión dinámica más las pérdidas de carga.
Como decíamos anteriormente, la presión es-tática
es la energía máxima disponible para
el flujo del agua. En función de cómo de gran-des
sean las pérdidas de carga, existirá una
mayor o menor presión dinámica, es decir,
una mayor o menor energía realmente dispo-nible
para el movimiento del agua, y siempre
inferior a la máxima.
Existen dos maneras de expresar las pérdi-das
de carga:
Al igual que la presión estática y dinámica,
pueden expresarse como altura de colum-
•
na de agua. En este caso, se denominan hf,
y se miden, naturalmente, en mca o m.
Otra manera de expresar las pérdidas se-ría
•
10 mca
J =
en forma de porcentaje, como mca de
pérdidas de carga por cada 100metros de
longitud de tubería. Las pérdidas de carga
así medidas se denominan J.
La relación entre ambas formas de me-dir
las pérdidas de carga está dada por la
expresión:
(11.2)
100
h (mca)
J (%) f =
L (m)
donde L es la longitud de la tubería en me-tros.
Es relativamente frecuente encontrar
en la literatura que no se utilice el símbolo
% para J sino m/100 m.
Ejemplo:
En el punto C de la Figura 39, y con el auxilio de la escala del eje vertical, podemos
estimar una hf de aproximadamente 10 mca. Como podemos ver, esta es la diferencia
entre la presión estática (aproximadamente 26 mca) y la dinámica (unos 16 mca).
Igualmente podemos expresar las pérdidas de carga en forma de porcentaje. Así,
suponiendo que entre la salida del tanque y el punto C haya 175 m de tubería, ten-dremos
que:
•
•
100 5.7% 5.7 m/100 m
175 m

125
Figura 42 Conceptos de hidrostática e hidrodinámica.
Con la ayuda de la Figura 42, terminamos
de explicar y resumimos los conceptos que
necesitaremos tener claros para encarar con
éxito el diseño hidráulico de un sistema de
minirriego:
•
Como podemos ver, en el punto A la presión
estática es igual a la suma de la presión
dinámica más las pérdidas de carga.
Pérdida
de carga
Nivel estático
La cota geométrica no es otra cosa que
la coordenada Z calculada en el estudio
topográfico (ver módulo 6).
Se denomina cota piezométrica a la suma
de la cota geométrica más la presión diná-mica.
La línea piezométrica une las cotas
piezométricas de todos los puntos de la
tubería.
•
•
11.4 Estimación de las pérdidas de carga
En la sección anterior hemos explicado lo
fundamental que es conocer la presión di-námica
disponible en cualquier punto de una
tubería, dado que la existencia de presio-nes
dinámicas negativas implicarán que se
detenga el flujo del agua o la aparición de
fenómenos indeseables de succión. Las pre-siones
dinámicas se calcularán de manera
indirecta de la siguiente manera:
Primeramente calcularemos para cada
punto de la tubería la presión estática
disponible. Esta se calculará (ver Figura
42) como diferencia entre la cota geomé-trica
del tanque, caja o fuente (es decir,
el nivel estático) y la cota geométrica en
cada punto.
•
Tubería
Línea piezométrica
Cota
piezométrica
Cota
geométrica
A
Cota
dinámica
Presión
estática

Seguidamente estimaremos las pérdidas
de carga.
Finalmente, calcularemos la presión di-námica
como diferencia entre la presión
•
•
estática y las pérdidas de carga.
El primer y tercer paso son, pues, puramente
aritméticos y no presentan ninguna dificultad.
El desafío fundamental será la estimación de
las pérdidas de carga, y a ello dedicamos la
presente sección.
A la hora de calcular estas pérdidas de carga,
distinguiremos:
Pérdidas de carga continuas (hf): son las
que existen como consecuencia de la fric-ción
con tuberías y mangueras.
Pérdidas de carga accidentales, singu-lares
o localizadas (hS): las provocadas
1.
2.
por el paso del agua a través de puntos
singulares. Cuantitativamente suelen ser
muy inferiores a las primeras, y sólo las
comentamos brevemente más adelante.
Las pérdidas de carga totales (hT) serán igua-les
a la suma de las continuas más las sin-gulares,
y dado lo reducido de estas últimas
en las condiciones más habituales, práctica-mente
iguales a las continuas:
hT = hf + hs 5 hf (11.3)
11.4.1 Número de Reynolds
El número de Reynolds (Re) es un parámetro
adimensional relacionado con las caracte-rísticas
del flujo. En concreto, representa la
relación entre las fuerzas de inercia del fluido
(derivadas de su movimiento) y las fuerzas
de fricción (consecuencia del rozamiento del
fluido con las paredes de las tuberías).
Para lo que nos va a ser de utilidad este
número es para calcular la pérdida de car-ga
por fricción. Su valor está dado por la
expresión:
–
–
–
–
–
–
–
–
–
•
(11.4)
donde:
Q = caudal (m3/s)
/ = número Pi = 3.1416
D = diámetro interior (m)
p = viscosidad cinemática del agua
= 1.01 × 10-6 m2/s (a 20ºC)
11.4.2 Fórmula universal o
ecuación de Darcy-Weisbach
La pérdida de carga por fricción está dada
por la fórmula de Darcy-Weisbach:
(11.5)
2
f L Q
= =
donde:
hf = pérdida de carga por fricción (mca)
f = factor de fricción (adimensional)
L = longitud de la tubería (m)
Q = caudal (m3/s)
D = diámetro interior de la tubería (m)
Para el cálculo de f se sigue el siguiente
procedimiento:
Para Re ) 2000 se dice que existe un
régimen laminar en el flujo de agua, y la
ecuación para el cálculo de f es20:
(11.6)
64
20 En la literatura se denomina a veces a esta ecuación como la de la recta de Poiseuille.
5
f 12.1 D
h
=

Re
f =
Re =
4 × Q
=
1260633 × Q
/× D × p D

127
Como vemos esta ecuación no presenta
ninguna dificultad, aunque para los diá-metros
y caudales más habituales en los
sistemas de minirriego no se dará este
régimen.
Para Re 2000, el flujo del agua se dice
que está en los regímenes crítico o turbu-lento,
y la expresión de f es:
(11.7)
¥
£
k
2,51
1
que es la llamada ecuación de Colebrook,
donde:
– k = coeficiente de rugosidad de la tu-bería
(mm). Depende del material y el
estado de la misma. Ver la Tabla 27
para averiguar los valores.
– D = diámetro interior de la tubería
(mm) – ¡ATENCIÓN!, esta ecuación y las
11.9 y 11.10 son las únicas ecuacio-nes
donde D va en milímetros y no en
metros.
•
Material y estado de la tubería k (mm)
Tuberías de plástico:
Polietileno (PE)
PVC
•
•
0.002
0.02
Tuberías metálicas:
Acero o hierro galvanizado:
Nuevas, buena
galvanización
Galvanización ordinaria
Fundición:
Nuevas
Nuevas con revestimien-to
bituminoso
Asfaltadas
Después de varios años
en servicio
•
•
•
•
•
•
0.07 – 0.10
0.10 – 0.15
0.25 – 1.0
0.10 – 0.15
0.12 – 0.30
1.0 – 4.0
Hormigón y fibrocemento:
Hormigón:
Superficie muy lisa
Condiciones medias
Superficie rugosa
Hormigón armado
Fibrocemento:
Nuevas
Después de varios años
de uso
•
•
•
•
•
•
0.3 – 0.8
2.5
3 – 9
2.5
0.05 – 0.10
0.60
´´
¦
²²
¤
=

=
=
3,71 D
R f
2 log
f
e
Valores del coeficiente de
rugosidad k.
Tabla 27
Como se puede observar, existe una gran
dificultad para hallar f, ya que aparece en
ambos lados de la fórmula (en otras palabras,
no se puede despejar f). Esto es lo que en
matemáticas se denomina una ecuación im-plícita,
y la única manera de resolverla es me-diante
aproximaciones sucesivas, con ayuda
de mucha paciencia, calculadoras científicas
programables o computadoras.
Dada esta dificultad, en el pasado se han de-sarrollado
diversas fórmulas para calcular de
manera aproximada o bien el factor f, o bien
directamente hf. Revisamos estas fórmulas
en la sección siguiente.

Aunque similar a la de Colebrook, presenta
la gran ventaja de que permite calcular f di-rectamente,
£
1.
2.
a)
b)
11.4.3 Fórmulas empíricas para
el cálculo de hf
Para el cálculo de las hf, la fórmula empíri-ca
más utilizada en Centroamérica es la de
Hazen-Williams:
(11.8)
10,67
h = =
donde:
C es un factor que depende del material
y el desgaste de la tubería, y que no tiene
unidades. Los valores que toma C para los
materialesmás utilizados en los sistemas
de minirriego son:
¥
£
5.74
k
= 0.9
1
puesto que puede despejarse,
y arroja errores siempre inferiores al 1.5%
para los caudales y diámetros más habitua-les
en los minirriegos. Obviamente es pre-ferible
usar esta ecuación en vez de la de
Hazen-Williams pese a que haga el cálculo
un poco más complicado.
El valor de f, una vez despejado, es:
(11.10)
5.74
k
¥
¥
£
En definitiva, el procedimiento que se pro-pone
desde este manual para el cálculo
de las pérdidas de carga en tuberías es el
siguiente:
Calcular Re según la ecuación 11.4.
Cálculo de f:
Si Re ) 2,000 calcular f mediante la
ecuación 11.6 (insistimos en que
este caso no se dará prácticamente
nunca).
Si Re 2,000:
i. Si se cuenta con suficiente destreza
en el uso de calculadoras científicas
programables u hojas electrónicas de
cálculo (se proporciona una en el CD
que acompaña al manual), programar
la calculadora o la hoja de cálculo21
para que halle f mediante aproxima-ciones
sucesivas a partir de la ecua-ción
11.7.
ii. Si no se cuenta con esa destreza, cal-cular
f mediante la ecuación 11.10.
21 En el Anexo I se detalla el código necesario para crear una función en Microsoft Excel® que calcula hf me-diante
la ecuación universal de pérdidas de carga de Darcy-Weisbach.
•
1,85
f 1,85 4,87 L Q
C D
=

Valores del factor C de la
ecuación de Hazen-Williams.
Tabla 28
Material C
PVC 150
PE (poliducto) 140
HG 100
L = longitud de la tubería en m.
Q = caudal en m³/s
D = diámetro interior en m.
Esta fórmula se diseñó para su utilización
con diámetros de tubería superiores a los
50 mm y velocidades del agua inferiores a
los 3 m/s. Dado que estas condiciones no
siempre se dan en los minirriegos, puede
llegar a arrojar errores superiores al 15%,
lo que es inadmisible.
En 1976 dos científicos, Swamee y Jain, pu-blicaron
un trabajo en el que propusieron la
siguiente expresión:
(11.9)
•
•
•
´´
¦
²²
¤

=
R e
3.7 D
2 log
f
2
0.9
R e
3.7 D
f 2 log

´´
¦
²²
¤
´´
¦
²²
¤

=
=

129
Finalmente, calcular las hf mediante la
ecuación 11.5.
En caso de que se necesiten las hf en forma
porcentual (J), aplicar la ecuación 11.2.
3.
4.
11.4.4 Pérdidas de carga
singulares
Como decíamos más arriba, estas pérdidas
de carga son cuantitativamente mucho me-nores
que las continuas. Suele adoptarse el
criterio de despreciarlas para aquellos casos
donde el tramo de tubería entre puntos sin-gulares
tenga una longitud de más de 1,000
veces su diámetro. Por ejemplo, para una
tubería de 50 mm de diámetro interior, des-preciaremos
las pérdidas de carga singulares
si los tramos de tubería entre singularidades
son mayores de 50 m (50 mm × 1,000 =
50,000 mm = 50 m).
Para aquellos casos donde se haga necesario
el cálculo de las pérdidas de carga singulares,
se remite al lector al Anexo L.
11.5 Golpe de ariete
El fenómeno conocido como golpe de ariete
tiene lugar cuando en una tubería o man-guera
se abre o cierra con rapidez una llave
de paso o una bomba. Aparece entonces
el característico martilleo que todos hemos
observado alguna vez en redes de riego o
agua potable, y que pueden llegar a producir
la rotura de la conducción.
Consideremos por ejemplo un sistema de
gravedad como el de la Figura 39. El agua
se mueve por la tubería con una velocidad
determinada y mediante la llave del final se le
corta el paso totalmente. El aguamás próxi-ma
a la llave se detendrá bruscamente y será
empujada por la que viene detrás. Como el
agua es algo compresible (es decir, que se
puede comprimir), empezará a comprimirse
en las proximidades de la válvula, y el resto
del líquido comprimirá al que le precede has-ta
que se anule su velocidad. Paralelamente,
también se provoca una dilatación de las pa-redes
de la tubería o manguera.
Esta compresión se va trasladando hacia el
origen conforme el agua va comprimiendo al
límite la que le precede, de manera que al
cabo de un cierto tiempo toda el agua de la
tubería está en estas condiciones, compri-mida,
concluyendo la primera etapa del gol-pe
de ariete. Una vez que la compresión ha
alcanzado el origen de la tubería (el extremo
opuesto al de la llave), el agua empieza a
descomprimirse (depresión) igualmente des-de
un extremo a otro, constituyendo así una
segunda etapa del golpe de ariete.
El agua contenida en la tubería o manguera
se comporta durante el golpe de ariete de
manera semejante a un muelle que sea com-primido
desde su estado de equilibrio hasta
su límite. Si soltamos el muelle después de
haberlo comprimido, este pasará por diversos
estados de mayor y menor estiramiento hasta
que alcance de nuevo su estado de equili-brio.
Igualmente el agua pasará por diversas
fases de compresión y descompresión hasta
alcanzar nuevamente el equilibrio, durante
las cuales sufrirá un movimiento oscilatorio
similar al de una onda, de ahí que hablemos
de onda de presión.
Estas sobrepresiones (las sucesivas compre-siones
y descompresiones) en las paredes

de la tubería o manguera son las causantes
del martilleo que mencionábamos, y pueden
llegar a producir la rotura de la conducción.
Su efecto deberá sumarse al de la presión
estática, de modo que el timbraje de la tu-bería
deberá seleccionarse de acuerdo a la
suma de ambos valores.
En principio, la magnitud del golpe de ariete
depende de los siguientes factores:
La velocidad del agua. A más velocidad,
mayor sobrepresión, de ahí que se suelan
establecer valores máximos de la veloci-dad
del agua en los sistemas de conduc-ción
de agua, ya sean para riego o agua
potable. Estos límites serán de 3 m/s para
sistemas construidos en PVC,HG y PE nor-malizado,
y de 0.7 m/s para sistemas de
PE no normalizado o poliducto.
La longitud de la tubería. El golpe de arie-te
será mayor entre mayor sea la longitud
de la tubería.
El material de la tubería. La elasticidad
del material de la tubería o manguera per-mite
en cierta medida disminuir o absorber
el valor de las sobrepresiones. El golpe de
ariete será, por tanto, mayor en conduc-ciones
de HG (por ser más rígido y menos
capaz de absorber las sobrepresiones), y
menor para las de PE, alcanzando para las
de PVC valores intermedios.
El llamado tiempo de maniobra (tm), que
es el tiempo que se ocupa en abrir o cerrar
una llave o bomba. Claramente, podre-mos
intervenir en este tiempo en el caso
de llaves manuales, pero será inviable
hacerlo en el caso de válvulas de flote o
bombas.
•
•
•
•
El procedimiento que se sigue para evaluar
la magnitud del golpe de ariete en sistemas
por gravedad (en el caso de sistemas por
bombeo el procedimiento es ligeramente di-ferente
y no va a detallarse en este manual)
es el siguiente:
Primeramente calcularemos la celeridad
de la onda de presión, es decir, la velo-cidad
a la cual la onda se desplaza por
el interior de la tubería. Está dada por la
fórmula de Allievi:
(11.11)
9900
D
9900

Se presentan dos expresiones equivalen-tes
de la misma. En ellas:
– a es la celeridad de la onda
– Di, e y SDR son, respectivamente, el
diámetro interior, el espesor y el SDR
de la tubería o manguera. En el caso de
utilizar la primera expresión, Di y e de-berán
estar expresados en las mismas
unidades, es decir, o ambos en metros
o ambos en milímetros. En el caso del
poliducto no normalizado, podemos to-mar
un valor para el SDR de 26.
– K es un factor adimensional que depen-de
del material de la tubería y que toma
los siguientes valores:
Material K
PVC 33.3
PE o poliducto 500
HG 0.5
En caso de que el tramo que estemos ana-lizando
esté formado por subtramos con
diferentes diámetros, calcularemos un va-
1.
48.3 K (SDR 2)
e
48.3 K
a (m/s)
i
=

=

131
lor medio de la celeridad que estará dado
por la expresión:
(11.12)
n
2
1
L
L
L
donde L es la longitud total del tramo, y
Li y ai son la longitud y celeridad de cada
subtramo de diferente diámetro calculado
según la ecuación 11.11.
Seguidamente determinaremos el deno-minado
tiempo crítico, el cual representa
el tiempo que tarda la onda en recorrer
un ciclo entero, es decir, una ida y vuelta
completa por la tubería o manguera. Está
dado por la expresión:
(11.13)
2 L
donde tc es el tiempo crítico expresado en
segundos, L es la longitud del tramo en
metros y a la celeridad de la onda en m/s.
La comparación del tiempo de maniobra
2.
(tm) que antes mencionábamos con este
tiempo crítico nos va a permitir diferenciar
un cierre lento de un cierre rápido. Así, si tm
tc consideraremos el cierre como lento,
y en caso contrario como rápido.
Determinaremos a continuación el valor
máximo de la sobrepresión. Para cie-rres
lentos, estará dada por la expresión
de Michaud:
(11.14)
donde:
– 6Hmax = valor máximo de la sobrepre-sión
por golpe de ariete en mca.
– L = longitud de la tubería o manguera
en m.
– U = velocidad media del agua en m/s
(no confundir con la celeridad).
– g = 9.81 m/s2
– tm = tiempo de maniobra en segundos.
3.
n
2
1
a
...
a
a
L
a

a
tc (s)
=

6Hmax = 2 × L × U
g × tm
Figura 43 Sobrepresión por golpe de ariete con cierre lento.
Sobrepresión
Nivel estático
6Hmax
Conducción
Llave cerrada
Captación

Como muestra la Figura 43, la sobrepre-sión
se representa gráficamente a partir
del nivel estático de la conducción. Al-canzará
el valormáximo justo en el punto
donde está situada la llave que se cierra,
a partir de la cual se reduce de manera
lineal hasta que toma un valor cero en la
superficie libre (captación, tanque o CRP)
que da inicio al tramo.
Por el contrario, para cierres rápidos, la
sobrepresión máxima estará dada por la
expresión de Allievi:
(11.15)
siendo a, como ya sabemos, la celeridad
de la onda de presión.
tra la Figura 44 (línea gruesa continua),
esta se mantiene en una longitud de tu-bería
igual a la total menos la denominada
crítica, lugar a partir del cual disminuye
hasta reducirse a cero en la superficie li-bre
de origen.
El valor de la longitud crítica está dado por
la expresión:
(11.16)
a t
=
L (m) m
c
Finalmente deberemos considerar los va-lores
de presión máxima y mínima sopor-tadas
por la tubería. La máxima presión
soportada por la tubería será la máxima
suma de la sobrepresión por golpe de arie-te
y la presión estática, y deberá ser infe-rior
al timbraje de la tubería o manguera:
P máxima = máx (Pe + 6H) timbraje
(11.17)
4.
2

6Hmax = a × U
g
En el caso de cierres rápidos, la sobrepre-sión
alcanza igualmente su valor máximo
en la llave que se cierra, pero como mues-
Figura 44 Sobrepresión por golpe de ariete con cierre rápido.
Sobrepresión
Nivel estático
LC
Conducción
Llave cerrada
Captación
L - LC
6Hmax

133
Gráficamente, la suma de la presión está-tica
y la sobrepresión por golpe de ariete
será la altura del polígono comprendido
entre la línea de sobrepresión y la línea de
la conducción (ver área en blanco de la
Figura 45a). Es importante tener en cuen-ta
que es el valor máximo de esta suma la
que debemos comparar con el timbraje, y
que ese valor máximo de la suma no se
da necesariamente en el punto de máxi-ma
sobrepresión por golpe de ariete. En la
Figura 45a podemos ver como la presión
máxima se da en el punto B, donde la al-tura
del polígono es máxima.
Por otra parte, la presión mínima estará
dada por la diferencia de la presión está-tica
y la sobrepresión (descompresión),
cuyo valor mínimo deberá ser mayor a la
presión de vapor del agua menos la at-mosférica
con el fin de evitar la cavita-ción22:
Para temperaturas del agua infe-riores
a 80 ºC, es suficiente con que se
cumpla la expresión:
P mínima = min (Pe – 6H) –5 mca
(11.18)
Si existieran problemas de presión mínima,
deberá aumentarse el diámetro de la con-ducción
con el fin de reducir la velocidad.
Figura 45 Determinación gráfica de presiones máximas y mínimas
Línea de sobrepresión
Captación
Pe+6H
A
Línea de conducción
6Hmax
Nivel estático
max (Pe+6H)
Llave cerrada
B
a)
Nivel estático Nivel estático
6Hmax 6Hmax
min (Pe - 6H) min (Pe - 6H)
C D
b) c)
22 Un líquido puede pasar a vapor de dosmaneras, o bien aumentando su temperatura, o bien disminuyendo su
presión. El valor de presión absoluta (la suma de la que existe en la manguera o tubería más la atmosférica
que como sabemos es de 10.33mca) al cual un líquido pasa a vapor se denomina presión de vapor del líquido
correspondiente, y en el caso del agua varía aproximadamente entre 0 y 10 mca según su temperatura. Si el
agua pasa a vapor, se forman unas burbujas (las cuales se llaman cavidades, de ahí el nombre del fenómeno)
que al ganar presión nuevamente revientan violentamente (implotan), fenómeno llamado cavitación y que
provoca daños importantes y erosión de tuberías, piezas y bombas.

Para representar la línea de descompresión
simplemente “giramos” la línea de sobre-presión
utilizando el nivel estático como “bi-sagra”,
de modo que tendremos una línea
como la de la Figura 45b. La determinación
gráfica de la presión mínima puede, no obs-tante,
ser objeto de confusión ya que pueden
darse dos casos:
Si la línea de descompresión está entera-mente
por encima de la de conducción, la
presión mínima será la mínima altura del
polígono comprendido entre ambas líneas
(punto C de la Figura 45b).
Por el contrario, si en algún tramo la línea
de descompresión corta a la de conduc-ción
y pasa “por debajo” de esta, la pre-sión
mínima será la máxima altura de los
•
•
pequeños polígonos que forman en esos
tramos ambas líneas (triángulos en blanco
de la Figura 45c, punto D).
Insistimos en el hecho de que en todos los
tramos de la conducción se deberán dar am-bas
condiciones, la de presión máxima y la
de presión mínima, dadas respectivamen-te
por las ecuaciones (11.17) y (11.18). En
caso de que no se cumpla alguna de estas
condiciones deberá procederse a tomar una
o varias de las siguientes medidas23:
Aumentar el timbraje de las tuberías, con
el fin de que sean capaces de aguantar la
presión máxima. Esta no es una solución
factible en el caso del PE no normalizado
dado que estamos diseñando sin consi-derar
la existencia de diferentes timbrajes
para ese material.
•
Reducir los valores de presión estática me-diante
23 Se detallan solamente lasmedidasmás simples de entre las posibles. En sistemasmás complejos, existen otro
tipo de medidas como chimeneas de equilibrio, calderones, válvulas automáticas de alivio y de retención,
etc.
la colocación de CRP, con lo que por
otra parte también estamos reduciendo la
longitud de los tramos.
Disminuir la velocidad media del agua me-diante
la adecuada selección de diáme-tros.
Como veremos más adelante en el
diseño hidráulico, con el fin de reducir el
fenómeno de golpe de ariete se conside-ran
como velocidades máximas admisible
del agua en las conducciones:
– Para HG, PVC y PE normalizado: 3 m/s
– Para PE no normalizado: 0.7 m/s
Aumentar el tiempo de maniobra de aper-tura
y cierre de las llaves. Esta solución
será inviable en el caso de válvulas de flo-te
de las presentes en tanques y CRP. En
el caso de válvulas manuales deberemos
calcular tiempos de maniobra realistas, ya
que será muy difícil convencer a un pro-ductor
para que cierre una válvula de 2”
en, por ejemplo, 45 segundos.
•
•
•

135
Ejemplo:
Sea un sistema de riego de 1,900 m de longitud y 50 m de desnivel, con el perfil topo-gráfico
de la Figura 46, construido con tubería de PVC, y que conduce un caudal de 2
L/s desde la captación hasta una toma situada al final. En su primer tramo, de 1,500
m, la tubería es de 2”–100 PSI, y en los 400 m restantes es de 1½”–125 PSI. Calcular
la sobrepresión causada por el golpe de ariete considerando un tiempo de maniobra de
cierre de la toma de 5 s.
Solución:
Del Anexo C sabemos que la tubería de 2”–100 PSI tiene un diámetro interior Di de 57.4
mm y un espesor e de 1.5mm. La celeridad de la onda en este tramo será (considerando
un valor de K de 33.3 por ser PVC el material):
272 m/s
a
57.4
1.5
9900
48.3 33.3

=

La tubería de 1½”–125 PSI tiene un Di de 45.2 mm y un espesor de 1.5 mm, luego su
celeridad es:
a
45.2
1.5
9900
48.3 33.3

=

Según la ecuación 11.12 la celeridad media será:
El tiempo crítico será:
305 m/s
278 m/s
1900
a
400
305
1500
272

14 s
2 1900
=
tc
278

La velocidad media del agua en la toma la obtendremos a partir de la ecuación de con-tinuidad.
En la toma el diámetro de la tubería es de 45.2 mm, luego la sección de la
misma es:
S = / × D² = 3.1416 × 0.0452 m² = 0.0016 m²
4 4
Con lo que la velocidad del agua, una vez conocida la sección y el caudal, es:
U = Q = 0.002 m³/s = 1.25 m/s
S 0.0016m²

Como tm tc, el cierre se considera rápido y la sobrepresión alcanzará un valor máximo,
según la expresión de Allievi, de:
6Hmax = 278 m/s × 1.25 m/s = 35.4 mca
9.81 m/s²
Calculamos ahora la longitud crítica con el fin de conocer a partir de donde la sobrepre-sión
comienza a decrecer:
695 m
278 m/s 5 s
=
L c
2

Una vez conocidos estos dos valores podemos representar gráficamente la sobrepresión
sobre el perfil altimétrico del sistema. En el ejemplo que nos ocupa, la sobrepresión es-tará
representada por la línea gruesa continua, y la línea de descompresión por la
línea gruesa a trazos. La presión máxima se da justo en el punto en U, y su valor puede
determinarse midiendo directamente sobre el perfil altimétrico si este se ha trazado so-bre
papel milimetrado:
Pmax = 70 + 35.4 = 105.4 mca
En cuanto a la presión mínima, su valor será:
Pmin = 32.4 – 35.4 = –3.0 mca
El valor de la presión mínima es superior a –5 mca, por lo que no es de esperar que
se produzcan problemas por cavitación en la tubería. El valor de presión máxima, sin
embargo, es superior tanto al timbraje de la tubería de 2” (100 PSI = 70 mca), como a
la de 1½” (125 PSI = 88 mca), de modo que deberemos optar por una o varias de las
opciones siguientes:
Utilizar tubería de SDR 26, cuyo timbraje es de 112 mca y será por tanto capaz de
soportar el valor de presión máxima.
Construir una CRP que reduzca el valor de la presión estática y como consecuencia el
de la presión máxima por debajo del timbraje de las tuberías. No obstante, deberemos
cuidar que esta CRP, si finalmente se construye, no disminuye el valor de la presión
dinámica necesaria en la toma. Asimismo, deberemos comparar el costo de construc-ción
de esta CRP con el de aumento del timbraje que supone la solución anterior.
Podríamos pensar en reducir igualmente la velocidad media del agua, pero esta solución
parece poco factible dado que su valor (1.25 m/s) es ya suficientemente bajo.
Calcular un tiempo de maniobra tal que el cierre sea lento, se reduzca el valor de la
sobrepresión máxima, y por tanto disminuya también la presión máxima.
•
•
•
•

137
Figura 46 Ejemplo de cálculo de la sobrepresión por golpe de ariete.
1040
1020
1000
980
960
940
920
Línea de sobrepresión L - Lc
Nivel estático
max (Pe+6H)
6Hmax
Lc
min (Pe – 6H)
Línea de descompresión
Línea de conducción
1,500m - 2” - 100 PSI 400m - 1½” - 125 PSI
Ejemplo:
Sea un minirriego construido con poliducto no normalizado de 1¼“. En uno de los tra-mos,
comprendido entre la captación y una toma de una parcela, el sistema conduce un
caudal de 0.8 L/s. El tramo tiene una longitud 250 m y salva un desnivel de 20 m, con
un perfil topográfico semejante al de la Figura 44. Comprobar si existe el fenómeno de
golpe de ariete, y en este caso proponer las medidas necesarias.
Solución:
La celeridad de la onda, recordando que tomábamos un SDR de 26 para el poliducto no
normalizado, será:
El tiempo crítico será:
90 m/s
9900
a
48.3 500 (26 2)

=

5.6 s
2 250
=
tc
90

Con un cronómetro se ha medido el tiempo que se tarda en cerrar completamente una
llave de 1¼“, siendo este de 5 s. Como este tiempo de maniobra es inferior al tc, el cie-rre
se considera rápido. Para el caudal y el diámetro mencionados resulta una velocidad
media del agua de 1.01 m/s, luego la sobrepresión alcanzará un valor máximo de:
6Hmax = 90 m/s × 1.01 m/s = 9.3 mca
9.81 m/s²

En este caso, la máxima presión se dará justo en la llave y tendrá un valor de:
Pmáx = 20 + 9.3 = 29.3 mca
Mientras que la presión mínima será:
Pmín = 20 – 9.3 = 10.7 mca
Vemos como el valor de la presión máxima supera el timbraje del poliducto no normali-zado
(25 mca). No existirán sin embargo problemas de presión mínima por ser su valor
muy superior al límite de –5 mca establecido por la ecuación (11.18).
Al considerar las medidas propuestas en la página 134:
Como ya se ha comentado, el aumento en el timbraje de la tubería no es una opción
ya que para poliducto no normalizado sólo existe uno.
Podríamos pensar en colocar una CRP entre la captación y la toma de la parcela, pero
dado el desnivel tan bajo existente y lo pequeño del sistema, la medida puede parecer
exagerada en un primer momento.
Podemos intentar reducir la velocidad media del agua aumentando un diámetro de
entre los comerciales. Así, si consideramos el diámetro de 1½”, la velocidad media del
agua será de 0.7 m/s, con lo que la sobrepresión máxima alcanzará un valor de 6.4
mca, y la presión máxima 26.4 mca.
Este valor es aun superior a los 25 mca de timbraje. Podríamos aumentar a 2” de
tubería, pero antes de recurrir a esto probemos a aumentar ligeramente el tiempo de
maniobra. Deberemos intentar un tiempo de maniobra superior al crítico (5.6 s), de
modo que el cierre se considere lento y podamos calcular la sobrepresión según la
ecuación (11.14). además, deberá tener un valor que provoque una sobrepresión igual
o inferior a 5 mca, que es el margen que tenemos entre el valor de presión estática
(20 mca) y el timbraje de una tubería. Con un tm de 8 s, la sobrepresión será:
6Hmax = 2 × 250 m × 0.7 m/s = 4.5 mca
8 s × 9.81 m/s²
Por lo tanto, lasmedidas que tomaremos para atenuar los efectos del golpe de ariete
serán aumentar el diámetro de la conducción a 1½“ y aumentar el tiempo demaniobra
de cierre desde los cinco a los ocho segundos.
•
•
•
•
•

12
Diseño hidráulico

141
12. Diseño hidráulico
12.1 Unidades de medida
El sistema de unidades que se utiliza en
Honduras y el cual se usará por tanto en
todo el diseño hidráulico es el internacional
(SI). En este sistema, lasmagnitudes físicas
más habituales se expresan en las siguientes
unidades:
Caudal (Q): litros por segundo (L/s) ó me-tros
cúbicos por segundo (m3/s).
Velocidad media del agua (U) y celeridad
(a): metros por segundo (m/s).
Sección o área transversal de conductos
(S): metros cuadrados (m2).
•
•
•
Diámetro de tuberías circulares (D): metros
(m) o milímetros (mm).
Presión: metros de columna de agua (mca),
o abreviadamente metros (m); aunque no
es una medida del SI, es muy frecuente
utilizar también el bar (no tiene abrevia-tura),
el cual equivale aproximadamente
•
•
a 10 mca.
No obstante, como es relativamente fre-cuente
el uso de unidades del sistema de
unidades de EE.UU., se han incluido en el
Anexo B factores de conversión entre ambos
sistemas.
12.2 Procedimiento
Con fines didácticos, se ha preferido explicar
el proceso de diseño hidráulico mediante mé-todos
gráficos, mucho más simples e intuiti-vos
para personas que se estén iniciando en
el diseño de redes de agua. Se considera que
la comprensión de los principios de diseño hi-dráulico
es mucho mejor por estos métodos,
lo cual redundará en un futuro en una mejor
comprensión de los procedimientos analíti-cos
de cálculo que se encuentran en otros
manuales, y en una más racional utilización
del software especializado que existe para
el diseño de redes y al que se puede tener
acceso en el futuro.
Al igual que en el diseño agronómico, se pre-senta
una metodología por pasos con el fin
de proporcionar más claridad a la explicación.
Debe mencionarse, no obstante, que igual
también que en el diseño agronómico, el pro-ceso
de diseño hidráulico es iterativo, siendo
a veces necesario regresar a un paso anterior
para reiniciar el cálculo desde allí.
Paso 1 Selección del material de la
tubería o manguera
Seis serán los criterios fundamentales que
nos guiarán en el material que seleccionare-mos
para la tubería del sistema:
La diferencia de alturas entre la fuen-te
de agua y las tomas de las parcelas.
En principio, desniveles totales superiores
a los 60 u 80 metros no aconsejarán la
utilización de poliducto, puesto que sería
necesaria la construcción de demasiadas
cajas rompepresión que encarecerían sen-siblemente
el sistema.
a)

Los derechos de paso. Normalmente la
conducción de un sistema de riego atra-vesará
terrenos que no pertenecen a nin-guno
de los regantes, sino que deberán
ir por tierras de otros productores o por
tierras públicas (como una carretera o el
cauce de un río). Por ejemplo, un dueño
de otra tierra puede dar permiso para que
pase una manguera de poliducto que deja-mos
sobre el terreno, pero no para enterrar
una tubería de PVC. Y si la manguera tiene
que pasar por algún lugar muy transitado
(como un camino o carretera), no conven-drá
utilizar poliducto sin enterrar para evi-tar
cortes accidentales o intencionados
de la manguera, y será mejor enterrar la
tubería o manguera, o ponerla de HG.
El terreno en sí por donde va a ir la con-ducción.
En una tierramuy pedregosa, o en
el cauce de un río, será imposible enterrar
la tubería, con lo que no podrá utilizarse
PVC, ya que este se degrada rápidamen-te
por acción del sol y debe ser enterra-do.
Por otra parte, en pasos aéreos para
atravesar quebradas y barrancos, suele
utilizarse HG, aunque podemos igualmente
utilizar PE o PVC con una cubierta de PE
para protegerlo del sol.
La disponibilidad de mano de obra. Al con-trario
que en sistemas de agua potable,
donde suele contarse con toda la mano
de obra disponible en una comunidad para
el zanjeo e instalación de la conducción,
en pequeños sistemas de minirriego para
uno pocos regantes se cuenta con poca
gente para el zanjeo. Si la conducción es
relativamente larga, el zanjeo será imprac-ticable
para tan poca gente, y sólo el PE o
el HG serán una opción.
La topografía del terreno. La existencia
de numerosos puntos en U con profundi-b)
c)
d)
e)
dades mayores de 20 m, impedirá el uso
del PE o almenos obligará a combinar en
el sistema tramos en PE con tramos en
PVC o HG (ver paso 4 más adelante).
Por último, el presupuesto disponible. En
principio el HG es el material más caro por
metro lineal, de modo que se utilizará lo
menos posible. Normalmente sólo se uti-liza
f)
en pasos aéreos o en lugares donde
no se puede zanjear y se desaconseja la
utilización de PE para evitar roturas. Por
otra parte, el PE es el más barato y para
sistemas pequeños y donde no exista pe-ligro
de roturas será el aconsejable. Pero
en sistemas con mucha diferencia de al-tura,
habrá que considerar cuidadosamen-te
si económicamente sale más rentable
usar PE (más barato) a costa de tener que
construir más CRP, o usar PVC, más caro
por metro lineal pero más resistente a la
presión y por tanto con menos necesidad
de construir CRP.
En el sistema de Nueva Zona que utilizamos
como ejemplo para el diseño agronómico,
las diferencias de altitud entre la fuente de
agua y las tomas de las parcelas superan en
algunos casos los 200 m, con lo que desde
el punto de vista hidráulico lo recomendable
sería construir el sistema en PVC, que como
ya hemos mencionado debe ser siempre en-terrado
para que no se arruine por acción
del sol. Pero por otro lado, la longitud de la
conducción y por tanto la distancia a zanjear
supera el kilómetro y medio, y como recorda-mos,
sólo son seis productores. Por lo tanto,
desde el punto de vista de la disponibilidad
de mano de obra, y dado que la conducción
va por parcelas de familiares de ellos y no
es de esperar que nadie pretenda arruinar la
conducción, sería mejor construir el sistema
en PE y dejar las mangueras sobre el suelo.
Esto desde luego provocará que debamos

143
construir más CRP, y que debamos conside-rar
muy bien la diferencia en costos (consi-derando
dentro de los mismos la mano de
obra invertida en un hipotético zanjeo) entre
las dos alterativas.
Paso 2 Necesidades de presión
dinámica
En este paso empezaremos a utilizar el pla-no
altimétrico que se elaboró tras el estudio
topográfico. Situaremos sobre el mismo las
necesidades de presión dinámica en todo el
sistema, las cuales son:
En los puntos altos y cóncavos del sistema,
un mínimo deseable de 10 m, y un mínimo
absoluto de 5 m.
En la entrada a tanques, CRP, cajas reuni-doras
o repartidoras, 10 m.
•
•
En las tomas de las parcelas, necesita-remos
contar con una presión dinámica
de:
Ptoma = Pasp + hsoporte + hf manguera (12.1)
donde:
– Pasp = presión deseada de funciona-miento
del aspersor tal y como se cal-culó
en el diseño agronómico (mca).
– hsoporte = altura del soporte del aspersor
(m).
– hf manguera = pérdidas de carga que se
producen en las mangueras que conec-tan
la toma de la parcela con los asper-sores
(mca).
•
Ejemplo:
Partiremos de las necesidades de presión del aspersor que seleccionamos en el di-seño
agronómico. En el ejemplo que utilizamos, esta necesidad era de 3.0 bares, es
decir, 30 mca.
Los aspersores se encuentran además sobre soportes de una determinada altura. En
el ejemplo del diseño agronómico, estos soportes eran de 2 m ya que se va a regar
maíz y pasto.
Normalmente las tomas de las parcelas estarán en un borde de estas y se necesitará
una manguera que conecte la toma con los aspersores. Deberemos calcular las pér-didas
de carga que se producen en esta manguera, y para ello seguiremos el proce-dimiento
explicado en la sección 11.4. Como recordamos del diseño agronómico, el
caudal era de 2 L/s. Suponiendo que utilizáramos una manguera de 1½”, y que esta
tuviera una longitud de 120 m:
1260633 ×
0.002m /s
Como Re 2,000, y suponiendo que no contamos con calculadoras programables,
calculamos f mediante la fórmula de Swamee-Jain:
•
•
•
•
66,175
0.0381m
R
3
=
=
e 0.022
5.74
66,175
0.00002
£ +
3.7 0.0381
£
f 2 log
2
¥
¥
0.9 = ´´
¦
²²
¤
´´¦
²²¤
×
= − ×
−

Y por último, según la ecuación de Darcy-Weisbach:
0.022 120 0.002
= =
h 5
La presión mínima en las tomas será por tanto:
Pmin = 30 mca + 2 m + 10.9 m = 42.9 mca 5 43 mca
•
•
Apoyándonos en el perfil altimétrico del sis-tema,
1,000
950
900
seguiremos el siguiente procedimiento
gráfico:
Consideraremos cada tramo con diferente
nivel estático demanera independiente, de
modo que deberemos repetir este procedi-miento
en cada uno de ellos. Por ejemplo,
en la Figura 47 existen dos diferentes ni-veles
estáticos, de modo que repetiremos
este procedimiento dos veces.
En cada tramo, y como primer tanteo, co-menzaremos
trazando líneas paralelas al
nivel estático, desde arriba hacia abajo.
La distancia vertical que deberemos dejar
entre el nivel estático y la primera línea, y
entre líneas sucesivas, será:
1.
2.
10.9 m
12.1 0.0381
2
f
=

Su pongamos como ejemplo un perfil altimé-trico
como el de la Figura 47, que dispone
de una captación, un tanque de almacena-miento,
y dos tomas con una necesidad de
presión dinámica igual a la del ejemplo ante-rior.
Como vemos, en el perfil se han situado,
en forma de flecha, los valores mínimos de
presión dinámica que serán necesarios a la
entrada del tanque (10 m), en los puntos
altos y cóncavos del sistema (igualmente 10
m), y en las dos tomas (43 m).
Paso 3 Colocación preliminar de las
cajas rompepresión (CRP)
Como vimos al estudiar los principios de hi-dráulica
del Módulo 11, a menudo la presión
estática será tan alta que deberemos colocar
CRP para disminuirla y no sobrepasar así el
timbraje de las tuberías o mangueras.
Figura 47 Situación de necesidades de presión dinámica en el perfil altimétrico.
850
10 m
10 m
10 m
43 m
10 m 43 m

145
Para sistemas de PE no normalizado
(poliducto):
Si en el tramo no existe ningún tipo
de llaves24: 25 m, es decir, la máxima
presión estática soportada por este
material tal y como se explica en el
módulo anterior y en el Anexo C.
En tramos con llaves dejaremos 20
m, con el fin de permitir cierta tole-rancia
a la sobrepresión por golpe de
i.
ii.
ariete.
Para sistemas de PVC, HG o PE
normalizado:
En tramos donde no existen llaves,
dejaremos una distancia vertical igual al
menor de los timbrajes disponibles para
el diámetro que esperamos colocar en
ese tramo, con el fin de ahorrar costos
(para un mismo diámetro, el precio de
•
•
i.
la tubería siempre es mayor a mayor
timbraje).
Por ejemplo, si el caudal que conduce
un tramo fuera de 2 L/s, el diámetro que
seguramente escojamos será de 1½”
ó 2”. Para ambos diámetros el menor
timbraje disponible es de 70 mca (SDR
41), según vemos en la Tabla 26 o en
el Anexo C.
En tramos donde existen llaves, 50 m.
ii.
Las CRP se colocarán en los puntos donde
los extremos izquierdos de las horizontales
corten a la línea de la conducción. Por ejem-plo,
en un sistema simple como el de la Figu-ra
48, con una sola llave de toma al final de
la conducción (insistimos, la llave de salida
desde la captación no cuenta), construido en
PE no normalizado, se colocarían de manera
preliminar las dos CRP que se observan.
Figura 48 Colocación preliminar de CRP.
20 m
N.E. 1 Nivel estático sin CRP
20 m
N.E. 2
N.E. 3
1,000 m
980 m
24 No sólo se consideran llaves a las de las tomas de las parcelas. Un tramo que acabe en un tanque o caja con
una válvula de flote a su entrada es igualmente un tramo con llaves. Pero al evaluar si un tramo es con o
sin llaves, no se tienen en cuenta obviamente las llaves situadas a la salida de tanques, captaciones o cajas
situadas al inicio de los tramos.
960 m
CRP
CRP

Tanto para este paso como para todos los
demás, deberemos considerar los diferen-tes
ramales de un sistema como diferentes
tramos y repetir el procedimiento. Así, un sis-tema
que tenga un perfil planimétrico como
el de la Figura 49a, donde la conducción de
PVC va desde una captación situada en el
punto e1 a un punto e2, y aquí se bifurca
en dos ramales que conducen a las llaves A
y B, se representan en el plano altimétrico
como en la Figura 49b. Como podemos ver
en esta última figura, la diferencia de alturas
del sistema hace necesaria la colocación de
tres CRP, dos en el ramal principal (el que va
de la captación a la toma A), y una tercera
en el ramal que conduce a la toma B.
La colocación de las CRP traerá consigo la
variación del nivel estático del sistema, de
manera que este cambiará con cada nueva
CRP que se coloque. Así, en el ejemplo de
la Figura 48, tendremos tres diferentes nive-les
estáticos, el primero (NE 1) dado por la
captación, y los otros dos (NE 2 y NE 3) por
cada una de las CRP.
Paso 4 Ajuste de las CRP
Habitualmente se darán situaciones que nos
obligarán a ajustar la situación de las CRP.
Para ilustrarlas, supongamos un sistema
construido en PVC como el de la Figura 50,
con las necesidades de presión dinámica de-terminadas
tal y como se explicó en el paso
2, y representadas por las flechas verticales
Como vemos en la figura, las CRP se han
situado siguiendo el procedimiento explicado
en el paso 3, dejando una distancia entre
niveles estáticos de 50 m por ser un tramo
con llaves y construido en PVC.
La señal que este método gráfico de diseño
hidráulico que estamos utilizando nos propor-ciona
para determinar la necesidad de ajustar
la situación de las CRP es la existencia de
niveles estáticos por debajo de las puntas de
flecha que indican las necesidades de presión
dinámica. Vemos en el ejemplo cómo el nivel
estático establecido por la CRP1 pasa por
debajo de la necesidad dinámica del punto
B, y cómo también el nivel estático estable-
Figura 49 Colocación de CRP en sistemas con ramales.
CRP
CRP CRP
50 m
50 m
A
A
a) b)
B
B
e1
e2
e1
e2

147
cido por la CRP2 deja por encima a la punta
de la flecha que representa la necesidad de
presión dinámica de la toma.
La primera situación es la que habitualmen-te
se denomina puntos en U, y es relativa-mente
frecuente en sistemas construidos en
laderas. La consecuencia negativa de estos
puntos en U es que, si dejáramos la CRP1
donde está, el agua nunca pasará del punto
A indicado en la figura, que es justamente
donde el nivel estático corta por su extremo
derecho a la línea de la conducción.
En la segunda de las situaciones del ejemplo
no habrá obstáculo para la circulación del
agua, puesto que el nivel estático en ningún
momento “corta” a la línea de la conducción.
Pero el agua saldrá por la toma con una pre-sión
dinámica inferior a la necesaria, con lo
que el aspersor que hayamos determinado en
el diseño agronómico rendirá un caudal infe-rior
al deseado, no pudiendo cubrir por tanto
las necesidades de agua de los cultivos.
La solución que parece obvia consiste en su-bir
las CRP, de modo que los niveles estáti-cos
que estas establezcan pasen por encima
de las puntas de las flechas. Pero tampoco
debemos subir los niveles estáticos justo has-ta
las puntas de las flechas, pues de esta
manera no dejaremos la holgura suficiente
para las pérdidas de carga.
El criterio que podemos utilizar es el de subir
las CRP de tal manera que entre los nuevos
niveles estáticos que se establezcan y las
puntas de las flechas exista un 20 – 25% del
valor de presión dinámica que se necesita
en cada uno de los puntos. Por ejemplo, la
necesidad de presión dinámica del punto B
es de 10 m, luego podemos subir la CRP1
de tal manera que el nivel estático pase dos
metros (un 20% de 10 m) por encima (ver
Figura 51, el mismo perfil de la Figura 50
donde las líneas continuas representan los
nuevos niveles estáticos). La CRP2 la subimos
Figura 50 Necesidades de ajuste de las CRP.
1,000 m
950 m
900 m
850 m
43 m
50 m
50 m
10 m
A
B
CRP 1
CRP 2

Figura 51 Reajuste de las CRP.
1,000 m
950 m
900 m
850 m
108 m
A B
SDR 41 SDR 41
10 m
A
B
CRP 1
CRP 2
CRP 1
CRP 2
Figura 52 Resolución del problema de puntos en U mediante el cambio del timbraje
de las tuberías.
1,000 m
950 m
900 m
850 m SDR 32.5
SDR 32.5
SDR 26
112 m
88 m
70m

149
hasta que pase 9 m por encima (un 21%
de 43 m) por encima de la necesidad de
presión dinámica de la toma.
No debemos olvidar que una vez establecida
la posición definitiva de las CRP, debemos
situar en el plano altimétrico las necesidades
de presión dinámica de las mismas (10 mca),
de la misma manera que se hizo con los
tanques en el paso 2.
Pero, particularmente en los puntos en U, la
resolución del problema de presión dinámi-ca
causará la reaparición del problema de
exceso de presión estática que habíamos
pretendido resolver con las CRP. Por ejemplo,
podemos observar como en la Figura 51, en
el punto en U, una vez reajustadas las CRP,
el máximo valor de presión estática alcanza
los 108m. Si el sistema de la figura estuvie-ra
construido con PVC de SDR 41, veríamos
como este valor de presión estática máxima
supera con mucho el timbraje de la tubería
(70 mca). Es aquí donde entra en juego la
existencia de los diferentes timbrajes, y la
resolución del problema será, una vez más,
gráfica.
Suponiendo que el diámetro de la tubería
del tramo entre ambas CRP fuera de 1½“
o mayor, los SDR disponibles son 41, 32.5,
26 y 17. Las máximas presiones soportadas
por estas tuberías son, respectivamente (ver
Tabla 26), 70, 88, 112 y 176 mca.
Procedemos entonces a trazar paralelas al
nivel estático tal y como se indica en la Figu-ra
52, a una distancia igual a estos valores.
Así, vemos que la primera paralela que se
traza está situada 70 m por debajo del nivel
estático. Esta línea cortará a la línea de la
conducción en dos puntos (A y B de la figura).
Igualmente se procederá con la siguiente pa-ralela,
trazada a 88m, y que también cortará
a la línea de la conducción en dos puntos. La
siguiente paralela, dibujada a 112 m, ya no
corta a la conducción. Los puntos de corte,
como muestra la figura, determinan los luga-res
donde se va a cambiar el timbraje de la
tubería. Así, entre la primera CRP y el punto
A, y entre el punto B y el final del tramo (la
segunda CRP), la tubería será de SDR 41.
Este procedimiento no es claramente posible
con polietileno no normalizado dada que no
existe la posibilidad de cambiar de timbraje.
Deberemos, por tanto, cambiar el material de
la tubería, si no en todo el sistema, al menos
en los puntos en U.
Mencionar ya para terminar este paso que en
ocasiones no será posible situar las CRP de
manera satisfactoria dada la topografía del
terreno y las necesidades de presión diná-mica.
Deberemos pues, como último recur-so,
disminuir estas necesidades cambiando
el aspersor seleccionado y reiniciar todo el
proceso desde el paso 11 del cálculo de pa-rámetros
de riego en el diseño agronómico
(ver paso 11, sección 10.2).
Paso 5 Línea piezométrica mínima
Supongamos un perfil altimétrico como el de
la Figura 53, que dispone de una captación,
una CRP, y dos tomas. Como vemos, en el
perfil se han situado los valores mínimos de
presión dinámica que serán necesarios a la
entrada de la CRP (10m), en los puntos altos
y cóncavos del sistema (10 m), y en las dos
tomas (43 m).
Uniremos mediante rectas estos puntos de
presión mínima partiendo del inicio del ni-vel
estático. Como podemos ver en la figura
(líneas punteadas), existen dos tramos con
diferente nivel estático (entre la captación
y la CRP, y entre esta y la última toma), de
modo que existirán igualmente dos diferentes
líneas, una por tramo.

Estas líneas representan la línea piezométri-ca
mínima del sistema. La línea piezométrica
real del sistema (por ejemplo, una como la lí-nea
a trazos de la figura), deberá, una vez que
seleccionemos los diámetros de tubería:
“Tocar”, dentro de lo posible, los puntos
de presión dinámica necesaria de las to-mas
y en las entradas a tanques y cajas.
En otras palabras, la línea piezométrica
deberá pasar por las puntas de las flechas
tal y como hace la de la figura.
En el resto del sistema, deberá estar com-prendida
entre la línea piezométrica míni-ma,
y los niveles estáticos.
•
•
Paso 6 Selección de diámetros válidos
Como paso previo a la construcción de la
línea piezométrica que mencionábamos en
el paso anterior, elaboraremos una tabla de
diámetros capaces de llevar el caudal que
debe fluir por cada tramo. Para determinar
qué diámetros son válidos, estableceremos
unas velocidades máxima (Umax) y mínima
(Umin) del agua en la tubería o manguera. La
velocidadmáxima pretende contribuir a evitar
los fenómenos de golpe de ariete y cavitación
que explicábamos en la sección 11.5, mien-tras
la velocidad mínima se establece para
impedir la deposición en la tubería o mangue-ra
de cualquier tipo de partícula o impureza
que pudiera ser acarreada por el agua.
Consideraremos para cada tipo de material
un rango deseable de velocidad, y otro apli-cable
sólo en casos extremos al que podre-mos
recurrir con el fin de hacer posible la
utilización de algún otro diámetro que sea
imprescindible usar (ver Tabla 29):
Figura 53 Línea piezométrica mínima.
Tabla 29 Rangos de velocidad en tuberías y mangueras.
Material de la tubería o manguera Rango deseable (m/s) Rango en casos extremos (m/s)
Polietileno no normalizado 0.5 – 0.7 0.3 – 0.7
PVC, HG o PE normalizado 0.5 – 3.0 0.5 – 5.0
10 m
10 m
43 m 43 m
1,000 m
900 m
800 m
700 m
600 m
10 m 10 m

151
Considerando estos rangos, procederemos
a rellenar una tabla como la siguiente, en la
que para cada diámetro nominal (columna 1)
se procede de la siguiente manera:
Finalmente, calcularemos el factor de
fricción mediante la ecuación 11.6 ó la
11.10; las pérdidas de carga mediante
la ecuación de Darcy-Weisbach 11.5, y
las pérdidas de carga porcentuales (J)
mediante la ecuación (11.2), las cuales
colocaremos en la columna 6.
Con el fin de reducir el número de cálcu-los
que deben realizarse, en el Anexo N
se proporciona una planilla donde apare-cen
ya calculados las secciones para todos
los diámetros disponibles en PVC y PE no
normalizado.
Paso 7 Construcción de la plantilla
gráfica
Sobre papel milimetrado transparente (puede
adquirirse en papelerías técnicas o imprimirse
en papel vegetal a partir del que se encuentra
al final del Anexo N) se llevarán las pérdi-das
de carga porcentuales de los diámetros
seleccionadas en el paso anterior. Para ello
procederemos de la siguiente forma:
Deberemos averiguar primero las escalas
verticales y horizontales del plano altimétri-co.
Como explicábamos en la sección 6.3,
la escala vertical suele ser menor que la
horizontal con el fin de exagerar en cierta
manera el relieve del terreno y que nos
sea más fácil desarrollar el procedimiento
gráfico del diseño hidráulico.
De haber desarrollado nosotros el cálculo
topográfico y el dibujo de los perfiles (tal
y como se explicaba en el Módulo 6), ob-viamente
sabremos las escalas. En caso
contrario, simplemente escogeremos una
distancia conocida (por ejemplo la que se-para
dos puntos del levantamiento topo-gráfico),
y la dividiremos entre la distancia
que tienen en el plano, estando ambas
medidas en iguales unidades.
•
•
Tabla de selección de
diámetros válidos.
Tabla 30
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
Diámetro
nominal SDR
Di
(mm)
S
(m2)
U
(m/s)
J
(%)
½“ 13.5 18.2 0.00026 7.7
¾“ 17 23.5 0.00043 4.6
1” 26 30.4 0.00072 2.8 27.49
1¼“ 32.5 39.1 0.00120 1.7 7.83
1½“ 41 45.9 0.00166 1.2 3.56
2“ 41 57.4 0.00259 0.8 1.20
2½“ 41 69.5 0.00379 0.5 0.48
3” 41 84.6 0.00562 0.4
En la columna 2 se coloca el SDR utilizable
en el sistema, el cual hemos determinado
en el paso 4 (este ejemplo se ha elabo-rado
con PVC).
En la columna 3, el diámetro interior para
ese diámetro nominal y SDR (ver Anexo C).
En la columna 4, la sección, calculada a
partir del dato del diámetro interior.
En la columna 5, la velocidad media del
agua, calculada a partir de la ecuación de
continuidad (ver sección 11.1). Los datos
de la tabla están calculados, por ejemplo,
para un caudal de 2 L/s.
Se seleccionan como diámetros válidos
solamente aquellos cuya velocidad media
está dentro del rango establecido por la
Tabla 29. Como este ejemplo está rea-lizado
con PVC, las velocidades deberán
estar comprendidas entre 0.5 y 3 m/s, y
los diámetros seleccionados son los que
aparecen sombreados en la tabla.
•
•
•
•
•

Ejemplo:
Supongamos que los puntos e0 y e83 del levantamiento topográfico, una vez realizados
los cálculos de la sección 6.2 tienen las siguientes coordenadas:
Punto e1: X = 10,000.00 Y = 10,000.00 Z = 1,000.00
Punto e83: X = 9,439.67 Y = 9,122.75 Z = 924.04
La distancia horizontal real del terreno estará dada por la fórmula:
D (X X ) (Y Y )2 560.33 2 877.25 2 1,040.93 m
h 1 83
1 83

2
Mientras que la distancia vertical real será simplemente el desnivel entre ambos
puntos:
Dv = Z1 – Z83 = 75.96 m
Supongamos que medimos ahora sobre el plano altimétrico las distancias horizontal y
vertical (medidas sobre los ejes), y resultan unas distancias de, respectivamente, 101
cm y 61 cm. Las escalas horizontal y vertical del plano altimétrico serán:
1,030.6 E 1 / 1,031
‰ h 5
124.5 E 1 / 125
‰ v 5
determinar cualquier longitud en el papel
milimetrado.
Finalmente colocaremos en la plantilla las
líneas representativas de las pérdidas de
carga (las líneas de gradiente hidráulico)
que están dadas por los valores de J que
hemos calculado en el paso 6. Para ello:
– Trazamos una línea vertical a los 100
m de distancia horizontal. Estos 100 m,
considerando la escala horizontal, serán
(ver Figura 54):
•
1,040.93 m
1.01 m
1,040.93 m
101 cm
75.96 m
0.61 m
75.96 m
61 cm
Las escalas horizontal y vertical de la
plantilla que vamos a elaborar deben ser
exactamente las mismas que las del pla-no
altimétrico. Por tanto, y utilizando las
escalas del ejemplo que acabamos de
desarrollar, cada milímetro del papel mi-limetrado
representará las siguientes dis-tancias
reales:
Eje horizontal: 1 mm en el plano = 1,031
mm en el terreno = 1.03 m
Eje vertical: 1 mm en el plano = 125 mm
en el terreno = 0.125 m
El origen de los dos ejes de la planilla es-tará
en la esquina superior izquierda, de
modo que, o bien con una regla y utili-zando
las escalas del plano, o bien con
la ayuda de un escalímetro, podremos
•
100 m × Eh = 100,000 mm × Eh
= 100,000 × 1
1,031
= 97 mm

153
– Seguidamente calcularemos los puntos
de corte de las líneas de pérdida de
carga con la línea de 100 m horizonta-les.
Por ejemplo, la tubería de 1½“ de
la Tabla 30 tiene una pérdida de carga
de un 3.56%, es decir, 3.56 m vertica-les
por cada 100 m horizontales. Estos
3.56 m verticales, considerando la es-cala
vertical serán:
Luego la línea de pérdida de carga de la
tubería de 1½“ irá desde el origen hasta
28mmde la línea vertical de los 100m
contados desde arriba (ver Figura 54).
De igual manera procederemos con el
resto de diámetros válidos.
Paso 8 Trazado de la línea piezométrica
Llegamos al paso fundamental del cálculo
hidráulico, el trazado de la línea piezomé-trica,
una vez consideradas las necesida-des
de presión dinámica, situadas las cajas
rompepresión de ser necesarias, trazada la
línea piezométrica mínima, y seleccionados
los diámetros válidos para conducir el caudal
de diseño.
El trazado de la línea piezométrica se reali-zará
de manera independientemente para
cada tramo de igual nivel estático. Para ilus-trar
el procedimiento gráfico que usaremos,
supondremos un tramo como el de la Figura
55, donde existe una CRP al principio de la
misma y dos tomas con una necesidad de
altura de presión dinámica de 25 mca cada
una. Su pongamos también que el sistema va
3.56 m × Ev = 3,560 mm × Ev
= 3,560 × 1
125
= 28mm
Figura 54 Dibujo de las líneas de gradiente hidráulico en la plantilla.
28 mm
97m m
0
100 m
2½”
2”
1½”
1¼”
1”

a ser construido en PVC, y que conduce un
caudal de 2 L/s, de tal manera que pueden
utilizarse justamente los diámetros de la Ta-bla
30, y por tanto la plantilla de la Figura 54.
El procedimiento será el siguiente:
Como ya apuntábamos en el paso 5, la
línea piezométrica deberá dejar siempre
por debajo a la línea piezométrica míni-ma,
intentando “tocar” las necesidades de
presión dinámica en las tomas y cajas, y
“pasando por encima” de los puntos cón-cavos
y altos del sistema.
Comenzaremos situando la planilla con
sus ejes paralelos a los del plano altimé-trico,
y con el origen de la planilla sobre
el punto de inicio del nivel estático, justo
al lado de la CRP. Podemos ver cómo las
líneas de 1” y 1¼“ cortan a la línea de la
conducción luego no pueden utilizarse en
el sistema. La línea de 1½“ no corta a la
línea de la conducción pero sí a la línea
piezométrica mínima, luego tampoco puede
usarse. La siguiente línea (2”), sí que cum-ple
tanto el dejar a la línea piezométrica
mínima por debajo como a la estática por
arriba, luego el diámetro de 2” será el que
se utilice a la salida de la CRP. Trazaremos
•
•
en el perfil una línea que prolongue por la
derecha a la de 2” de la planilla.
Como vemos en la figura, la línea piezomé-trica
500 m
resultante de utilizar la tubería de 2”
no consigue “tocar” la necesidad de pre-sión
dinámica de la primera toma, y pasa
unos 10 m más arriba. En algún momento,
deberemos cambiar de diámetro, a uno in-ferior,
demanera que la línea piezométrica
descienda hasta “tocar” la necesidad de
presión dinámica de la toma. Para hallar
el punto exacto donde realizar el cambio
de diámetro, situamos la planilla de tal
manera que la línea de gradiente de la tu-bería
de 1½“ “toque” la toma, prolongando
igualmente la línea que nos da la planilla,
pero esta vez por la izquierda hasta cortar
la línea trazada anteriormente (ver Figura
56).
Podemos ver como no podemos seguir
entre las dos tomas, con la tubería de 1½”
ya que corta a la línea piezométrica mínima.
Por lo tanto repetiremos todo el procedi-miento
anterior, pero en el tramo compren-dido
entre ambas tomas. El resultado final
será el de la Figura 57.
•
•
Figura 55 Inicio del trazado de la línea piezométrica.
475 m
450 m
425 m
400 m

155
Figura 56 Acomodo de la línea piezométrica a la necesidad de presión dinámica de la toma.
500 m
500 m
Tres comentarios para terminar con este
paso:
Insistimos en el hecho de que todo el pro-cedimiento
de cálculo hidráulico debe re-petirse
para cada unos de los ramales de
la red.
En tramos con considerables pérdidas de
carga singulares (recordemos que las des-preciamos
si la longitud del tramo es más
de 1,000 veces su diámetro), deberemos
no sólo trazar las piezométricas dadas por
los diámetros seleccionados sino ajustar-las
tal y como se explica en el Anexo L.
•
•
Por último, si el plano del perfil altimétrico
tiene escalas de dibujo muy pequeñas,
el procedimiento gráfico que hemos ex-plicado
será adecuado para determinar
qué diámetros deben usarse en un tramo
dado, pero no para determinar con exac-titud
el punto donde cambia el diámetro.
Existe un procedimiento bastante simple
para averiguarlo de manera analítica, apli-cando
la fórmula:
(12.2)
•
100 h J L
= =
f req g
J J
p g
d

Figura 57 Trazado definitivo de la línea piezométrica.
475 m
2”-100 PSI 1½”-100 2”-100 1½”-100
450 m
425 m
400 m
475 m
Punto de cambio de diámetro
450 m
425 m
400 m

donde (ver Figura 58):
d = distancia desde el punto donde
cambia el diámetro al final del tramo
(m).
hf req = pérdida de carga que deseamos
perder (mca), la cual, como ya sabe-mos,
es equivalente a la diferencia entre
la presión estática existente y la presión
dinámica deseada.
Jg y Jp = pérdidas de carga del diámetro
grande y el pequeño respectivamente
(%).
L = longitud total del tramo (m).
–
–
–
–
Ejemplo:
Supongamos un tramo de 433 m de longitud de un sistema donde, mediante el proce-dimiento
gráfico, se han determinado que los diámetros adecuados para garantizar la
pérdida de carga deseada de 11 mca son 2” – 100 PSI y 1½“ – 100 PSI, cuyas pérdidas
de carga porcentuales son, respectivamente, 1.20% (Jg) y 3.56% (Jp).
La distancia d, aplicando la ecuación (12.2), será:
100 11 1.20 433
= =
d
246 m
3.56 - 1.20

Paso 9 Colocación de reguladores
de presión
Supongamos una situación como la mos-trada
en la Figura 59. Como podemos, ver,
existe una toma en el fondo del punto en U
con una necesidad de presión dinámica de
43 m. La línea piezométrica no puede en
este caso “tocar la punta de la flecha”, dado
que de hacerlo no podría después remontar
para pasar encima del punto alto. Se da por
lo tanto en esa toma un exceso de presión
dinámica, y tampoco existe la posibilidad de
seleccionar un aspersor especial dado que
ningún aspersor va a funcionar a una presión
dinámica de 73.5 + 43 = 116.5 mca.
Figura 58 Determinación analítica del punto de cambio de diámetro.
d
L
Jp hf req
Jg

157
Este tipo de situaciones, que no sólo se da
en puntos en U, se resuelve utilizando lo que
se denominan reguladores de presión. Estos
reguladores son unos dispositivos que pro-vocan
altas pérdidas por fricción, es decir,
altas pérdidas de carga singular, de modo
que se ajuste la presión dinámica existente
a la deseada.
Remitimos al lector al Anexo M para una
completa explicación sobre la selección o
fabricación del regulador adecuado.
Paso 10 Comprobación ante el golpe
de ariete y la sobrepresión
Esta comprobación se limitará a seguir el
procedimiento suficientemente explicado en
la sección 11.5 del módulo anterior.
Paso 11 Válvulas de aire y de limpieza
Cuando una tubería o manguera se llena o
rellena al abrir una llave, el aire que contie-ne
queda atrapado en los puntos altos del
sistema. Según estas bolsas de aire se com-primen
conforme entra más agua a la tubería
se empieza a absorber la presión estática del
sistema, pudiéndose llegar a un punto en el
cual el flujo de agua se detiene totalmente.
Para evitarlo, se deben colocar válvulas de
aire en todos los puntos altos del sistema.
Por otra parte, las partículas e impurezas di-sueltas
en el agua tienden a depositarse en
los puntos bajos del sistema (los puntos en
U). Pese a que el establecer una velocidad
mínima del agua (ver Tabla 29) reduce en
gran medida el problema, es conveniente co-locar
una válvula de limpieza en todos y cada
uno de los puntos en U.
Paso 12 Plano final
Como colofón al diseño hidráulico se debe-rá
elaborar una copia del plano altimétrico
con toda la información necesaria para la
correcta instalación del sistema diseñado.
Dicho plano deberá contener la siguiente
información:
Niveles estáticos y línea piezométri-ca
del sistema, considerando todos los
ramales.
•
Figura 59 Exceso de presión dinámica.
73.5 m
43 m
1,000 m
950 m
900 m
850 m

Situación de captaciones, tanques, CRP
y otro tipo de cajas, reguladores de pre-sión,
válvulas de aire, válvulas de limpieza
•
y tomas.
Escalas de dibujo, vertical y horizontal.
En la parte inferior del perfil se situará la si-guiente
información:
Puntos topográficos, puntos de situación
de tanques, de cajas, de válvulas de aire
y limpieza, de pérdidas de carga singular,
de salida de ramales, y de cambio de diá-metro
o timbraje.
•
•
Para cada uno de estos puntos:
– Distancias acumuladas de tubería o
manguera (m)
– Elevación (m)
– Presión estática (mca)
– Caudal de diseño (L/s)
– Tubería o manguera utilizada, diámetro
(nominal) y timbraje.
– Presión dinámica (mca).
•

159
Figura 60 Ejemplo de plano altimétrico final.

161
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