Diseño de Sistemas de Riego: Fundamentos

Apuntes de Riegos I

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Abstract

Apuntes de la asignatura Riegos I para Ingeniería Agrícola

GENERALIDADES

Definición :

Fotografía de un canal de riego.
Fotografía de NotMicroButSoft, Flickr

Se define Riego como la aplicación artificial de agua al terreno con el fin de suministrar a las especies vegetales la humedad necesaria para su desarrollo.

Importancia del Riego:

El riego es importante en aquellas zonas en la cual la distribución de lluvias es mala o en la siguientes situaciones:

  1. Poca lluvia anual
  2. Mala distribución de la lluvia, o lluvia mal repartida a lo largo del año

De acuerdo con la precipitación de una zona, se puede determinar el clima que allí se presenta, tal y como se muestra en la siguiente tabla:
  

Clima Precipitación (mm/año )
Árida <250
Semi-Árida 250-510
Semi-Húmeda 510-1020
Húmeda 1020-1520
Muy Húmeda 1520-2030
Lluviosa >2030

La Aplicación del riego depende entonces del suelo, la frecuencia de precipitación y del tipo de planta.

Importancia del agua para en las plantas:

El agua cumple dos funciones principales en las plantas:

  1. Se encuentra formando parte de los tejidos de las celulas vegetales, aquí se denomina agua de constitución y corresponde a un 60-90% del peso de la sustancia vegetal.
  2. Sirve como disolvente y transporte para las sustancias minerales (nutrientes) que son importantes para el desarrollo vegetal y se conoce como agua de vegetación.

Objetivos del Riego:

Con el riego se pretenden los siguientes objetivos:
 
  1. Suministrar la humedad necesaria para que los cultivos se desarrollen normalmente.
  2. Asegurar los cultivos contra sequías de corta duración.
  3. Disolver y lavar las sales en los suelos con este tipo de problema [Suelos Salinos (con sales solubles) en comparación con los suelos sódicos que tienen sales insolubles, para este tipo de suelos es necesario aplicar compuestos de calcio, como el carbonato de calcio o caliza que remplazan el sodio y forman entonces compuestos solubles; Se consideran suelos salinos cuando su conductividad eléctrica supera los 4 milimohs o tiene un P.S.I. superior al 15% ].
  4. Preparar el suelo de forma adecuada para que se puedan hacer labores de labranza.
  5. Facilitar algunas labores culturales como el control de malezas, fertilización del suelo y labores de labranzas.
  6. Refrigerar el suelo y la atmósfera para que las especies vegetales se desarrollen mejor. 


HISTORIA DEL RIEGO

  • 6000-5000 AC: Primeros regadíos en Egipto y Mesopotamia.
  • 5000-2000 AC: Construcción de canales de regadío en las montañas de los Andes en Perú.
  • 3000-2000 AC: Sofisticados sistemas de canales en Pakistan y el Norte de la India.
  • 1800 AC: El Faraón Amenemhet III construye un embalse con el agua del lago del Oasis Faiyum para utilizarlo durante la época seca, el lago se recargaba anualmente con la inundación del Nilo.
  • 800 AC: Se desarrolan los primeros qanats en la antigua Persia.
  • 200 AC: Los romanos utilizan norias en el norte de Africa  y para 150 AC son mejoradas con la adición de valvulas.
  • Sri Lanka: Desde 300 AC, desde el reino del rey Pandukabhaya se inició la construcción de complejo sistema de regadío que se siguió mejorando por unos 1000 años más, teniendo una compleja red de canales subterraneos y es problabe que fueran los primeros en construir embalses artificiales para almacenar agua.
  • China: Desde 500 AC, China ha contado con Ingenieros Hidraulicos trabajando en grandes proyectos de irrigación como Sunshu Ao y Ximen Bao. En la región de Szechwan en 256 AC, se inicio la construcción del Sistema de Riego Dujiangyan. Durante la Dinastia Han, los chinos empezaron a utilizar bombas de cadena que elevan el agua de bajas a altas elevaciones, estas funcionan con pedales manuales, ruedas hidraulicas o son activadas por bueyes.
  • Corea: En el siglo 15 se inventó el primer contador de agua por Jang Young Sil, un ingeniero coreano de la dinastía Choson.
  • Tiempos Modernos: A mediados del siglo veinte se empiezan a utilizar las bombas propulsadas con diesel y motores eléctricos, lo cual ha permitido extraer agua de ciertos lugares para llevarlos a sitios con necesidad. Esto junta a la construcción de embalses ha permitido un desarrollo extraordinario en las técnicas y los diseños de los distintos sistemas de riego.


INFILTRACIÓN:

Es el proceso a través del cual el agua que está en la superficie del suelo entra en el, esto hace relación mas que todo al movimiento vertical del agua, se expresa como infiltración acumulada (Pt). Si se grafica en papel milimétrico obtenemos una gráfica como la que sigue:

Grafíca de la Fao

Donde el eje X representa el tiempo y el eje y la infiltración, si se gráfica estos mismo datos en un papel logarítmico la curva parecería como una linea recta.
Cuando se pretende diseñar sistemas de riego es importante conocer el comportamiento del suelo, respecto a la infiltración del agua, ya que conociendo este dato se puede calcular la rata de agua adecuada para cada tipo de suelo, lo cual es una información valiosa para seleccionar aspersores y para calcular tiempos de riego. Este dato también es importante para calcular las perdidas de agua en un embalse.
La Infiltración se clasifica de la siguiente manera según el USDA[1]

Clase Denominación Rango (mm/hr)
1 Muy Rápida >254
2 Rápida 127-254
3 Moderadamente Rápida 63-127
4 Moderadamente  20-63
5 Moderadamente Lenta 5-20
6 Lenta 1-5
7 Muy Lenta <1

Con base en los limites para riego, se tiene que cuando la infiltración es mayor de 180 mm/hr y menor de 3.6 mm/hr, este suelo no es apto para algunos sistemas de riego, por ser muy permeable o por ser demasiado impermeable, respectivamente.

Capacidad de Infiltración:

Se denomina capacidad de infiltración a la tasa máxima a la cual puede penetrar el agua al suelo, se expresa en mm/hr o en cm/hr. El valor de la capacidad de infiltración varía desde el máximo hasta alcanzar un valor constante con el tiempo, dependiendo del tipo de suelo y del contenido de humedad, este valor constante se denomina  Infiltración Básica.

La infiltración básica es el punto en el cual la infiltración tiende a ser constante o cuando para un delta de tiempo los delta de infiltración o delta Pt no son significativos. Entre los factores que alteran la infiltración están:

1. Textura del Suelo[2]
2. Estructura del Suelo
3. Contenido Inicial de Agua
4. Compactación del Suelo
5. Contenido de Sales.

La Infiltración de un suelo se puede calcular mediante el método de los anillos concentricos y luego se cálcula la ecuación, para eso existen dos métodos: el gráfico y el analítico.

Gráfico: Se grafican las infiltraciones acumuladas contra tiempo en papel logarítimico, el corte de la curva lineal con Pt (eje de las y) es k’ y la pendiente es n’. Teniendo que n’ = n+1 y k = k’(n+1), dentro de la ecuación de Kostiakov  I = k(T^n) y Pt =(k’)*(T)^(n’)

Analítico: Se recomienda para trabajos de gran precisión, se utilizan los conceptos de las siguientes ecuaciones:


Determinación de la Humedad en el suelo:

Para planificar un regadío o riego, la habilidad de determinar la humedad del suelo es fundamental, y no solo en riego, sino en otros aspectos de la Ingeniería Agrícola como la mecanización de suelos. Hay dos tipos de métodos, los directos que miden la cantidad de agua en el suelo y los indirectos calculan la humedad mediante
una calibración entre la humedad del suelo y una propiedad que es más fácil de medir, por ejemplo la tensión.

Métodos Directos:

  • Gravimétrico: Consiste en sacar suelo, pesarlo cuando esta húmedo y luego cuando se encuentre seco.
  • Volumétrico: En este método se obtiene un cilindro de suelo sin modificación, se pesa se seca y se vuelve a pesar.

Estos métodos son baratos pero consumen mucho tiempo en el secado del suelo y es dispendioso realizar multiples pruebas para obtener promedios.

Métodos Indirectos:

  • Tensiómetro: Usa un vaso rígido y poroso para medir la presión del agua dentro del suelo. Hay que tener cuidado con los suelos expansivos y suelos de textura muy fina.
  • Sicrómetros: Permite la determinación de la humedad relativa en la atmósfera del suelo midiendo la temperatura en el punto de rocío. Excelente en climas secos.
  • Bloques de yeso: Mide la energía de calentamiento o la resistencia eléctrica, para luego deducir la humedad del bloque, luego calcula la presión del bloque, luego la presión del suelo y finalmente la humedad del suelo.
  • Indirecto Eléctrico: Mide la capacitancia del suelo, la cual es más alta sin hay agua en el volumen.
  • Indirecto con Radiación: Emite neutrones de alta energía y estos pierden energía con elementos como el hidrógeno y cuando los neutrones regresan, el aparato mide la diferencia y así calcula la humedad.
  • Radiación con Sonda de Gamma: Mide la absorción de energía del rayo.
  • Indirecto por Tacto: Requiere muchísima experiencia, pero si se cuenta con el personal es muy acertado y económico.


Movimiento de agua en el suelo:

El movimiento del agua en el suelo comprende 2 aspectos:

  1. La transferencia del agua de un punto al otro del suelo.
  2. La humedad que queda en el suelo luego de esa transferencia.

Es decir el movimiento del agua en el suelo se da de dos maneras, en flujo saturado y en flujo no saturado.

Flujo Saturado:

Es el que se realiza a través de los macroporos  y la velocidad está regida por dos factores:

  1. La Fuerza que actúa sobre cada porción del volumen, dentro de esta tenemos: La fuerza de gravedad: es la que el agua llegue a profundidades mayores y el suelo se considera saturado; La fuerza por diferencia de presión hídrica: hace que el agua se mueva de zonas de mayor a menor presión.
  2. La resistencia al flujo ofrecida por el espacio poroso: es la ressitencia que los poros hacen al paso del agua, si los poros son grandes la resistencia es menor que si los poros son pequeños.


Flujo No Saturado:

Es el movimiento del agua en forma ascendente de un medio acuoso (Nivel Freático) a través de los microporos del suelo. El movimiento se da en una interfase aire-ion-agua. Debido a una presión negativa a causa de la presión atmosférica, el flujo no saturado se rige por los siguientes principios:

  • El agua fluirá a través de una interfase aire-agua solo si la presión hidráulica en el suelo es mayor que la presión atmosférica.
  • El ascenso capilar dependerá de la textura, el contenido de humedad del suelo y (por supuesto) la profundidad del nivel freático; para suelos con texturas finas, el ascenso capilar logra una elevación mayor, mientras que para suelos de texturas gruesas este ascenso es menor. Así mismo entre mas seco esté el suelo mayor es el ascenso capilar.

Aporte del agua capilar (G):

 (1) G = G1 + G2

Donde G1= Aporte capilar en la época con riego y G2= Aporte capilar en la época sin riego.

G1= [(Vcc + Vmr)/2] * Tiempo de Riego;  Donde Vcc= velocidad de ascenso capilar a capacidad de campo y donde Vmr= Velocidad de ascenso en el momento del riego, su promedio (primera parte de la ecuación) se denomina velocidad media capilar y se identifica con V1.

G2= [Vmax/3]* Tiempo de Riego; La velocidad máxima se consigue cuando el suelo está seco. y se consigue en la siguiente tabla:

Profundidad radicular (cms)                                              TEXTURAS
Franco Arcilloso Franco Franco-Arenoso Arena Media
25 10 18 28 10
40 4 10 28 2,5
50 2,5 3 18 1
75 1 1 18 0,5
100 0,5 *** 10 0,2
150 0,2 *** 1-4 ***
200 *** *** 0,5-1 ***


¿Como determinar el aporte de agua capilar en un cultivo?

  1. Determinar la humedad de Capacidad de Campo; de Punto de Marchitez Permanente.
  2. Determinar la Profundidad Radicular (Distancia desde las raices hasta el nivel freático)
  3. Para lo anterior se puede utilizar una distancia promedio anual o si se necesita ser más especifico se puede utilizar la media mensual.
  4. Se determina la Humedad Disponible que es igual a la humedad de Capacidad de Campo menos la humedad del Punto de Marchitez Permanente.
  5. Se determina la humedad del suelo en el momento de riego, esto suele ser difícil, si se utilizan medios indirectos, mas facil con métodos directos. Si se cuenta con tecnología para determinar riego cuando se ha consumido cierto porcentaje de la humedad disponible, multiplicamos ese porcentaje por la humedad disponible, entonces la humedad en el momento de riego será igual a la capacidad de campo menos la humedad disponible.
  6. Se hace una regresión para determinar la velocidad de ascenso capilar teniendo en cuenta la velocidad cuando el suelo está seco (ver tabla de arriba), la humedad de capacidad de campo y la velocidad de punto de marchitez permanente.
  7. Aplicamos las ecuaciones de G1 y G2


AGUA EN EL SUELO:

Generalidades:

El suelo es un sistema complejo constituido por materiales que se encuentran en los tres estados:

  1. Fase Solida: esta constituida por material mineral y orgánico, la cual puede decirse que se encuentra estática o sea prácticamente sin cambios de volumen, constituye la matriz del suelo y se presentan con partículas que difieren química y mineralógicamente, así como en tamaño, forma y orientación.
  2. Fase Líquida: Conformada por el agua, más sustancias en solución, básicamente minerales y algunas sales.
  3. Fase Gaseosa: Constituye la atmósfera del suelo conformada por aire mas algunos gases. Esta parte así como la líquida son cuantitativamente dinámicas ya que al aumentar una disminuye la otra en relación con el volumen.

Conceptos fundamentales del agua en el suelo:

Se entiende por agua en el suelo con fines prácticos aquella que puede ser extraida del suelo por calentamiento en una estufa a temperaturas entre 105 y 110ºC en un periodo de 24 horas. Cuando el suelo es sometido a estas temperaturas, el agua que sale es la que está en los poros mas grande, mientras que una parte queda retenida en los poros pequeño o más finos, cuyos diametros son menores a 0.2 micras.

  • Macroporos: Diametro mayor a 28 Micras
  • Poros medianos: 0.2 Micras<Diametro de la Párticula<28 Micras
  • Microporos: Diametro menor a 0.2 Micras.

Curva de tensión y esfuerzo de humedad del suelo:

En la gráfica que obsevamos el eje X representa la tensión, mientras que el eje Y presenta el contenido de humedad, vemos que mientras retiramos el agua del suelo la tensión del mismo aumenta, ya que las particulas de agua se adhieren con más fuerza a las particulas solidas de suelo. El trabajo que se requiere para retirar el agua del suelo se denomina Potencial de Agua en el Suelo y sus unidades estan en atmósferas o bar. El agua en el suelo se clasifica en 3 categorías:

  • Agua Higroscópica: 

Es la que está fuertemente adherida a la superficie de las partículas del suelo (con una tensión desde 31 hasta 10000 atmósferas), esta agua no es utilizable por las plantas.

  • Agua Capilar:

Es la porción de agua  sobre la cual actúa la fuerza de tensión capilar, la cual se encuentra en un rango desde 1/2; 1 1/3 o 1 1/10 (a estas tensiones el suelo se encuentra en Capacidad de campo) hasta 31 atmósferas. El valor de inicio varía según la textura del suelo:

  • 1 1/10 atm cuando el suelo es arcilloso.
  • 1 1/3 atm cuando el suelo es franco
  • 1/2 atm cuando el suelo es arenoso

Parte de esta agua es aprovechada por las plantas a partir de los valores de capacidad de campo, hasta 15 atmósferas donde se presume que el suelo se encuentra en Punto de Marchitez Permanente.

  • Agua Gravitacional:

Es el excedente de agua capilar la cual sale del suelo cuando el drenaje del mismo es normal, sobre la molecula de agua actúa la fuerza de garvedad, toda zona que tiene problemas de inundación tiene roblemas con su Hidro Apoyo (Capa Impermeable).

Tensión (atm)
0 Agua Gravitacional
1/2; 1 1/3; 1 1/10 CC
Agua Disponible
15 PMP
Agua No Utilizable
31
Agua No Utilizable
10000

Agua Gravitacional
Agua Capilar
Agua Higroscópica



Capacidad de Campo

Es el máximo contenido de humedad que puede tener el suelo debido a las fuerzas de tensión o el contenido de humedad máximo despues de que se ha drenado toda el agua gravitacional.
La capacidad de campo se puede determinar tomando una muestra de suelo saturandola y someterla a presión en una olla y se determina la curva de humedad del suelo. Tambien tenemos los métodos de campo:

  1. Método de la calicata: Consiste en separar un cubo de suelo de 1m3 del resto del suelo con una zanja, el cubo se satura durante dos dias y luego se deja secar hasta que cese la salida de agua gravitacional, se toma una muestra y se determina su humedad que sería la CC.
  2. Método de la muestra de suelo: Consiste en tomar una muestra de suelo sin disturbar luego se satura se mete en una lata.
  3. Método de la Melga: Se abre una melga que se satura durante 2 días, luego se espera que drene y en 3 días se toma una muestra de suelo cuya humedad sería la CC.


Punto de Marchitez Permanente

Es el contenido de humedad que presenta el suelo al cual las plantas presentan marchitez permanente o es el contenido de humedad para el cual las plantas después de marchitarse no se vuelven a recuperar aunque la atmósfera esté saturada. Esta situación se presenta a una presión de 15 atmósferas. Un método para determinar la humedad de PMP es sencillamente sembrar una planta y esperar a que se marchite, se toma una muestra de suelo de donde estaba sembrada y se determina la humedad de la muestra..

Ecuaciones Adicionales

  • Humedad Disponible (HD) = Capacidad de campo – punto de marchitez permanente
  • Humedad del Suelo = (Peso del Agua)*100/Peso del suelo seco
  • Humedad Volumétrica = (Volumen del Agua)*100/Volumen del suelo seco
  • Humedad Volumétrica = Humedad del Suelo* (Densidad Aparente/Densidad del Agua)

Para determinar volúmenes de muestras de suelo se utiliza el método de la parafina. Este método consiste en los siguientes pasos:

  1. Se pesa el suelo húmedo.
  2. Se impregna con Parafina de manera que cubra el suelo totalmente.
  3. Se pesa el suelo + la parafina
  4. Con la densidad de la parafina (0.9 gr/cm3), y la diferencia de pesos (masa de la parafina) obtenemos el volumen de la misma.
  5. Sumergimos la masa suelo-parafina en una probeta graduada.
  6. Se anota el volumen desplazado.
  7. El volumen del suelo humedo será entonces la diferencia entre el volumen total desplazado y el volumen calculado para la parafina.
  8. El mismo procedimiento se puede hacer para suelo seco y obtener el dato de densidad aparente.


BALANCE HÍDRICO


Esta es la ecuación de balance hídrico para suelos, para riegos eficientes el diferencial de humedad debe ser cercano a cero, siendo cero un uso ideal del agua para regadío. En esta ecuación se nos dice que el diferencial de humedad en el suelo es igual a la suma de La Precipitación Efectiva (Pe), mas la Lamina de Riego (Ln) mas Los Aporte de Agua Freática menos la Lamina de Lavado (R) y menos la Evapotranspiración (Evt).

Precipitación Efectiva

Es la precipitación (lamina) que se queda en el suelo para el posterior uso de las plantas (es el agua almacenada), esta no incluye el agua de escorrentía, ni la interceptada por la vegetación[3], construcciones o edificaciones si no la que cae en el suelo y permanece en el como reserva. Existen varios métodos para determinar la precipitación efectiva, entre los cuales tenemos:

Método del 70%:

Este método considera que la precipitación efectiva corresponde al 70% de la precipitación total es decir que el 30% de la lluvia no se llega o no se queda en el suelo.

  • Pe = 0.7P


Método de Anderson:

Consiste en eliminar 12.5 mm de cada lluvia individual y luego multiplicar el resultado por el 80%

  • Pe = (P – 12.5)*0.8


Método de la FAO:

Este método multiplica la precipitación por un factor de corrección que se incluye en una tabla, este factor de corrección esta afectado por la evapotranspiración del cultivo y la precipitación total; en la siguiente tabla calculamos la precipitación efectiva como función de la precipitación media mensual y el uso cosumptivo mensual promedio.[4]

Con este valor nos vamos a la siguiente tabla donde hallamos el factor con el que multiplicamos la precipitación, el resultado será la precipitación efectiva.

  • Pe = P*Factor

Método de Blaney-Criddle:

Este método consiste en usar un coeficiente de eficiencia diferente por cada 25 mm de precipitación observada, este coeficiente se multiplica por cada 25 mm o por el excedente, estos valores se consignan en la siguiente tabla:

Precipitación (mm) Coeficiente Pe Pe Acumulada
25 0,85 23,7 23,7
50 0,9 22,6 46,3
75 0,82 20,7 67
100 0,65 16,5 83
125 0,45 11,5 94,5
150 0,25 7 100,5
>150 0,05 *** ***


Método de Savo:

Para obtener la precipitación efectiva por este método es necesario conocer la pendiente del terreno, características del suelo y profundidad radical, la formula es:

  • P = P*m1*m2; donde m1 y m2 son los coeficientes consignados en las siguientes tablas:


 Tablas de Norma F. Medina Martínez[5]

Método del Servicio de Conservación de Suelos:

En este método se integran 3 factores que afectan la efectividad de la lluvia, estos son:

  1. Precipitación Mensual
  2. Evapotranspiración Mensual
  3. Lamina de Riego Aplicada

No debe confundirse con el método del número de la curva que también está avalado por el servicio de conservación de suelos:

Entonces, los pasos son los siguientes:

  1. Hallamos la precipitación efectiva mensual en la tabla, teniendo en cuenta el Uso Consuntivo Mensual (Et) y la  Lluvia media mensual (P).
  2. Calculamos la lamina neta aplicada Ln = Precipitación Mensual + Uso Consuntivo (Et) -75.
  3. Con este valor vamos a hallar el factor.
  4. Multiplicamos la precipitación efectiva de la tabla por el factor y el resultado es la precipitación efectiva[4].


EVAPOTRANSPIRACIÓN

Definición

La evapotranspiración (Et) es la consideración conjunta de dos procesos diferentes, la evaporación (cambio de estado de la gua de líquido a gas desde la superficie del suelo y la vegetación inmediatamente después de la precipitación; desde las superficies de agua y desde el suelo) y la transpiración (fenómeno biológico por el que las plantas pierden agua a la atmósfera.[6] Algunos términos asociados con la evapotranspiración son: Déficit de Escorrentía y Uso Consuntivo.

La Evapotranspiración Potenciales  (ETP) la evapotranspiración que se produciría si la humedad del suelo y la cobertura vegetal estuvieran en condiciones óptima. La Evapotranspiración Real (ETR) es la que se produce realmente en las condiciones existentes en cada caso. Siempre se cumple que ETR <= ETP, esto se puede explicar por el hecho de que en sitio desértico la ETP puede ser de 4 mm/día, pero la ETR es cero debido a que no existe agua para evapotranspirar. El concepto de Evapotranspiración Potencial (ETP) generalmente es intercambiable con el de Evapotranspiración de Referencia (ETo)

La evapotranspiración de referencia (ETo) es la evapotranspiración que se produciría en un campo de gramineas de 12 cm de altura sin falta de agua y con determinadas características aerodinamecas y de radiación solar reflejada (albedo).

La evapotranspiración de un cultivo en condiciones estándar (ETc) es la evapotranspiración de un cultivo sano y en condiciones óptimas de humedad del suelo, es igual a la ETo multiplicada por un coeficiente Kc que depende del tipo de cultivo.

  • ETc = ETP*Kc = ETo*Kc

La unidad para la evapotranspiración al igual que la precipitación es generalmente mm, afectado por una unidad de tiempo, sin embargo es necesario saber trasladar este concepto a unidades de volumen por area, tal como lo indica la siguiente tabla, de la FAO:


Profundidad Volumen por unidad de area Energía por unidad de area
mm/día m3/ha/día lts/seg/ha MJ/m2/día
mm/día 1 10 0,116 2,45
m3/ha/día 0,1 1 0,012 0,245
lts/seg/ha 8,64 86,4 1 21,17
MJ/m2/día 0,408 4,082 0,047 1

Factores que influyen la Evapotranspiración


Factores Climáticos: 

Los factores climáticos que afectan la Et son la radiación, la temperatura del aire, la humedad y la velocidad del viento.

Factores del Cultivo:

El tipo de cultivo, su variedad y el estado de desarrollo deberían ser considerados cuando se evalúa la evaporación de los cultivos en campos relativamente grandes y bien manejados. Las diferencias en la resistencia a la transpiración, la altura del cultivo, la aspereza del cultivo, la reflexión y la cubierta de suelo así como las características radicales del cultivo, resultan en diferentes niveles de ET en diferentes cultivos, incluso bajo condiciones climáticas idénticas.

Factores Ambientales y de Manejo:

Factores como la salinidad del suelo, la fertilidad del suelo, la aplicación de fertilizantes, la presencia o no de horizontes impermeables de suelo, la presencia de enfermedades y pestes y malos manejos, pueden influir negativamente o positivamente en el crecimiento de las plantas y por tanto afectan la evapotranspiración. Otros factores importantes son la cubierta de suelo, la densidad vegetal y el contenido de agua en el suelo.

Calculo de la Evapotranspiración

La evapotranspiración no es facil de medir, los métodos son generalmente costosos y requieren personal altamente calificado, y equipos sofisticados entre estos tenemos los Métodos Microclimatológicos y de Balance Energético; los Métodos de Balance de Agua en el Suelo y los Lisimetros.
Otros métodos mas sencillos son aquellos que utilizan datos meteorológicos para calcular la evapotranspiración, estos consisten en ecuaciones empiricas o semi-empíricas que sin embargo son aplicables solo bajo ciertas condiciones agro-climáticas, quizas el método mas conocido dentro de este tipo de metodologías es el método de Penman-Monteith.
La ET tambien se puede estimar mediante la eaporación ocurrida en un tanque de agua, ya que este fenómeno provee un índice de el efecto conjunto de la radiación, la temperatura, la humedad del aire y el viento. Aunque la diferencia entre la evaporación en un tanque y la evaporación en un cultivo, generalmente la aplicación de coeficientes empíricos relacionan la evaporación del tanque con la ETo.

Ecuación de Penman-Montieth

Esta ecuación desarrollada por la FAO considera numerosos aspectos para determinar la evapotranspiración y se rige por la siguiente formula[7]:

Sin embargo este procedimiento es muy largo y para cálculos rápidos existen otras ecuaciones cuyo resultado puede ser menos exacto, pero suficientemente bueno.

Ecuación de Hargreaves:

A diferencia del método anterior este método solo considera dos variables: temperatura y radiación solar, la expresión es la siguiente:

  • ETo = 0,0135 (tmed + 17,78) Rs

donde ETo es la evapotranspiración potencial diaria; tmed es la temperatura media en ºC y Rs es la radiación solar incidente convertida en mm/día. La Rs la obtenemos de la siguiente ecuación:

  • Rs = Ro * KT * (tmax – t min)^0,5

Ro lo obtenemos de las tablas de radiación extraterrestre de arriba y la multiplicamos por 0.408 para dejarlo en unidades de mm/día. Mientras que KT, que Hargreaves recomienda 0.132 para regiones de interior y un KT de 0.19 para regiones costeras.
Existe una formula simplificada de esta ecuación sin KT y es como sigue:

  • ETo = 0,0023 (tmed + 17,78) Ro * (tmax – tmin)^0,5


Método de Thornthwaite

 Este método solo se utiliza para areas de menos de 1 kilometro cuadrado.

  • ETo = 1.6 (10T/I)a

Donde T es la temperatura media mensual,
I es un indice de calor para un area en particular resultado de la suma de 12 índices mensuales i, que se derivan del valor de temperatura mensual promedio utilizando la siguiente formula

  • i= (T/5)1.514

a es un exponente empírico que es función de I,

  • a = 6.75*10-7I37.71*10-5I2 + 1.79* 10-2I + 0.49[8]


Otras Metodologías:

 Ademas de las metodologías de Penman, Hargreaves y Thornthwaite, existen otras metodologías como las de Jensen-Heise, Blanney-Criddle, Turc y Priestley/Taylor.[8]

Evapotranspiración de un Cultivo

Las formulas y metodologías señaladas arriba nos proporcionan la evapotranspiración potencial, para obtener la evaporación del cultivo, la cual es la que es util con fines de diseño, es necesario conocer el Kc del cultivo, se han realizado varias investigaciones ya que el Kc de un cultivo depende de la etapa del crecimiento del cultivo, y de la ubicación geográfica del mismo[9], la siguiente es una tabla general de las especies vegetales mas comunes, para datos mas exactos es necesario referirse a investigaciones para una especie vegetal en particular y/o para una zona geográfica en particular.

Cultivo

Kc ini1

Kc mid

 Kc end

Maximum Crop Height (h) (m)

a. Small Vegetables

0.7

1.05

0.95

Broccoli

1.05

0.95

0.3

Brussel Sprouts

1.05

0.95

0.4

Cabbage

1.05

0.95

0.4

Carrots

1.05

0.95

0.3

Cauliflower

1.05

0.95

0.4

Celery

1.05

1.00

0.6

Garlic

1.00

0.70

0.3

Lettuce

1.00

0.95

0.3

Onions, dry

1.05

0.75

0.4

Onions, green

1.00

1.00

0.3

Onions, seed

1.05

0.80

0.5

Spinach

1.00

0.95

0.3

Radishes

0.90

0.85

0.3

b. Vegetables Solanum Family (Solanaceae)

0.6

1.15

0.80

EggPlant

1.05

0.90

0.8

Sweet Peppers (bell)

1.052

0.90

0.7

Tomato

1.152

0.70-0.90

0.6

c. Vegetables Cucumber Family (Cucurbitaceae)

0.5

1.00

0.80

Cantaloupe

0.5

0.85

0.60

0.3

Cucumber – Fresh Market

0.6

1.002

0.75

0.3

– Machine harvest

0.5

1.00

0.90

0.3

Pumpkin, Winter Squash

1.00

0.80

0.4

Squash, zuchini

0.95

0.75

0.3

Sweet Melons

1.05

0.75

0.4

Watermelon

0.4

1.00

0.75

0.4

d. Roots and Tubers

0.5

1.10

0.95

Beets, table

1.05

0.95

0.4

Cassava – year 1

0.3

0.803

0.30

1.0

– year 2

0.3

1.10

0.50

1.5

Parsnip

0.5

1.05

0.95

0.4

Potato

1.15

0.754

0.6

Sweet Potato

1.15

0.65

0.4

Turnip (and Rutabaga)

1.10

0.95

0.6

Sugar Beet

0.35

1.20

0.705

0.5

 Cultivo

Kc ini1

Kc mid

Kc end

Maximum Crop Height (h) (m)

e. Lugumes (Leguminosae)

0.4

1.15

0.55

Beans, green

0.5

1.052

0.90

0.4

Beans, dry and Pulses

0.4

1.152

0.35

0.4

Chick pea

1.00

0.35

0.4

Fababean (broad bean) – Fresh

0.5

1.152

1.10

0.8

– Dry/Seed

0.5

1.152

0.30

0.8

Grabanzo

0.4

1.15

0.35

0.8

Green Gram and Cowpeas

1.05

0.60-0.356

0.4

Groundnut (Peanut)

1.15

0.60

0.4

Lentil

1.10

0.30

0.5

Peas – Fresh

0.5

1.152

1.10

0.5

– Dry/Seed

1.15

0.30

0.5

Soybeans

1.15

0.50

0.5-1.0

f. Perennial Vegetables (with winter dormancy and initially bare or mulched soil)

0.5

1.00

0.80

Artichokes

0.5

1.00

0.95

0.7

Asparagus

0.5

0.957

0.30

0.2-0.8

Mint

0.60

1.15

1.10

0.6-0.8

Strawberries

0.40

0.85

0.75

0.2

g. Fiber Crops

0.35

Cotton

1.15-1.20

0.70-0.50

1.2-1.5

Flax

1.10

0.25

1.2

Sisal8

0.4-0.7

0.4-0.7

1.5

h. Oil Crops

0.35

1.15

0.35

Castorbean (Ricinus)

1.15

0.55

0.3

Rapeseed, Canola

1.0-1.159

0.35

0.6

Safflower

1.0-1.159

0.25

0.8

Sesame

1.10

0.25

1.0

Sunflower

1.0-1.159

0.35

2.0

i. Cereals

0.3

1.15

0.4

Barley

1.15

0.25

1

Oats

1.15

0.25

1

Spring Wheat

1.15

0.25-0.410

1

Winter Wheat

0.4,0.711

1.15

0.25-0.410

1

Maize, Field (grain) (field corn)

1.20

0.60,0.3512

2

Maize, Sweet (sweet corn)

1.15

1.0513

1.5

Millet

1.00

0.30

1.5

Sorghum – grain

1.00-1.10

0.55

1-2

– sweet

1.20

1.05

2-4

Rice

1.05

1.20

0.90-0.60

1

 Crop

 Kc ini1

 Kc mid

 Kc end

Maximum Crop Height(h)(m)

j. Forages

Alfalfa Hay – averaged cutting effects

0.40

0.9514

0.90

0.7

– individual cutting periods

0.4015

1.2015

1.1515

0.7

– for seed

0.40

0.50

0.50

0.7

Bermuda hay – averaged cutting effects

0.55

1.0014

0.85

0.35

– Spring crop for seed

0.35

0.90

0.65

0.4

Clover hay, Berseem – averaged cutting effects

0.40

0.9014

0.85

0.6

– individual cutting periods

0.4015

1.1515

1.1015

0.6

Rye Grass hay – averaged cutting effects

0.95

1.05

1.00

0.3

Sudan Grass hay (annual) – averaged cutting effects

0.50

0.9014

0.85

1.2

– individual cutting periods

0.5015

1.1515

1.1015

1.2

Grazing Pasture, Rotated Grazing

0.40

0.85-1.05

0.85

0.15-0.30

Grazing Pasture, Extensive Grazing

0.30

0.75

0.75

0.10

Turf grass, cool season16

0.90

0.95

0.95

0.10

Turf grass, warm season16

0.80

0.85

0.85

0.10

k. Sugar Cane

0.40

1.25

0.75

3

l. Tropical Fruits and Trees

Banana – 1st year

0.50

1.10

1.00

3

– 2nd year

1.00

1.20

1.10

4

Cacao

1.00

1.05

1.05

3

Coffee – bare ground cover

0.90

0.95

0.95

2-3

– with weeds

1.05

1.10

1.10

2-3

Date Palms

0.90

0.95

0.95

8

Palm Trees

0.95

1.00

1.00

8

Pineapple17 (multiyear crop) – bare soil

0.50

0.30

0.30

0.6-1.2

– with grass cover

0.50

0.50

0.50

0.6-1.2

Rubber Trees

0.95

1.00

1.00

10

Tea – nonshaded

0.95

1.00

1.00

1.5

– shaded18

1.10

1.15

1.15

2

Crop

Kc ini1

Kc mid

 Kc end

Maximum Crop Height(h)(m)

m. Grapes and Berries

Berries (bushes)

0.30

1.05

0.50

1.5

Grapes –`Table or Raisin

0.30

0.85

0.45

2

– Wine

0.30

0.70

0.45

1.5-2

Hops

0.3

1.05

0.85

5

n. Fruit Trees

Almonds, no ground cover

0.40

0.90

0.6519

5

Apples, Cherries, Pears20

· no ground cover, killing frost

0.45

0.95

0.7019

4

· no ground cover, no frosts

0.60

0.95

0.7519

4

· active ground cover, killing frost

0.50

1.20

0.9519

4

· active ground cover, no frosts

0.80

1.20

0.8519

4

Apricots, Peaches, Stone Fruit20,21

· no ground cover, killing frost

0.45

0.90

0.6519

3

· no ground cover, no frosts

0.55

0.90

0.6519

3

· active ground cover, killing frost

0.50

1.15

0.9019

3

· active ground cover, no frosts

0.80

1.15

0.8519

3

Avocado, no ground cover

0.60

0.85

0.75

3

Citrus, no ground cover22

70% canopy

0.70

0.65

0.70

4

50% canopy

0.65

0.60

0.65

3

20% canopy

0.50

0.45

0.55

2

Citrus, with active ground cover or weeds23

70% canopy

0.75

0.70

0.75

4

50% canopy

0.80

0.80

0.80

3

20% canopy

0.85

0.85

0.85

2

Conifer Trees24

1.00

1.00

1.00

10

Kiwi

0.40

1.05

1.05

3

Olives (40 to 60% ground coverage by canopy)25

0.65

0.70

0.70

5-7

Pistachios, no ground cover

0.40

1.10

0.45

3-6

Walnut Orchard20

0.50

1.10

0.6519

4-5

o. Wetlands – temperate climate

Cattails, Bulrushes, killing frost

0.30

1.20

0.30

2

Cattails, Bulrushes, no frost

0.60

1.20

0.60

2

Short Veg., no frost

1.05

1.10

1.10

0.3

Reed Swamp, standing water

1.00

1.20

1.00

1-3

Reed Swamp, moist soil

0.90

1.20

0.70

1-3

p. Special

Open Water, < 2 m depth

or in subhumid climates or tropics

1.05

1.05

0.005

Open Water, > 5 m depth, clear of turbidity,

temperate climate

0.6526

1.2526

0.005

PLANEACIÓN DEL RIEGO

Lámina Almacenable (LA o LE)

Es la lamina de agua que se puede almacenar en la profundidad radical efectiva, ya que la planta absorbe el 40% del agua en el primer 25% de su longitud radical a partir de la superficie del suelo, consume el 30% de esta agua en el segundo 25%, el 20% del agua en el tercer 25% y solo 10% del agua almacenable en el último 25%

La ecuación que define la lamina almacenable es

  • La(mm/m) = {(CC-PMP)/100}*(Da/Dw)*Pr efectiva

Donde CC es la capacidad de campo; PMP es el punto de marchitez permanente en términos de porcentaje, Da  es la densidad aparente del suelo, Dw es la densidad del agua y Pr efectiva es la profundidad radical efectiva que se obtiene de la siguiente formula.

  • Pr efectiva = 3/4(profudidad radical total)

Lámina Neta (Ln)

La lámina neta es la lamina de agua rápidamente aprovechable por la planta a la profundidad radical efectiva, y se obtiene multiplicando la la lamina almacenable por el agotamiento de humedad permitido o porcentaje de agotamiento o como también se le conoce nivel de reposición de humedad en porcentaje y es el agotamiento de humedad que se permite antes de iniciar el próximo riego, este porcentaje se recomienda que sea mayor del 50%, ya que la salinidad potencial (SP), la cual hace relación  a las últimas sales que quedan en solución como son los cloruros y los sulfatos, pueden llegar a niveles altos cuando la humedad del suelo está por debajo de este porcentaje, ya que se incremente de manera notable el potencial osmótico del suelo. La siguiente formula define la lámina neta.

Eficiencia de Riego.

La eficiencia total de riego es la relación que existe entre el agua transpirada en la planta y el agua captada inicialmente y se obtiene multiplicando la eficiencia de conducción, la eficiencia de aplicación y la eficiencia de uso, como se observa en la siguiente ecuación.

  • Er=Ec*Ea*Eu

Eficiencia de Conducción (Ec).

En el proceso de captación y conducción del agua, se presenta perdidas en los canales de conducción representadas en evaporación e infiltración. También en las compuertas y accesorios de la operación del sistema, la eficiencia de conducción cuando se utilizan canales está entre un 60% y un 70% , mientras que cuando se utilizan tuberías este valor es cercano al 100%. Se encuentra definida por la siguiente fórmula:

  • Ec= (Agua Entregada*100)/Agua Captada

Eficiencia de Aplicación (Ea).

No toda el agua que se aplica al suelo se almacena en la zona radical, sino que parte de ella se pierde por escorrentía y percolación profunda, esta eficiencia de aplicación depende del método de riego seleccionado, la nivelación del terreno y las características del suelo, generalmente los método de aspersión y goteo presentan valores superiores al 80%, los métodos de superficie/gravedad presentan eficiencias entre el 40% y el 60%. Esta definida por la siguiente ecuación:

  • Ea = Agua Almacenada*100/Agua Aplicada

Para los distintos sistemas de riego a continuación se consignan sus eficiencias de aplicación:

  • Aspersión (75%-80%)
  • Mini-Aspersión (80%-85%)
  • Micro-Aspersión (85%-90%)
  • Goteo (85%-90%)
  • Superficie (40%-60%)

Eficiencia de Uso (Eu).

Está definida por la relación que existe entre el agua transpirada por la planta y el agua almacenada en la zona radical, la Eu es mas del 90% y se encuentra definida por la siguiente ecuación:

  • Eu = Agua Transpirada*100/Agua Almacenada

Lamina Bruta (Lb).

El suministro de agua al cultivo debe incluir adicionalmente a las necesidades netas de la planta todo el agua que se pierde por escorrentía, evaporación, arrastre del viente, etc. La lamina bruta se define entonces como la lamina neta afectada por la eficiencia de riego y por tanto su ecuación sería la siguiente:

Sin embargo otros autores prefieren incluir únicamente la eficiencia de aplicación, sin embargo para trabajos de mayor envergadura se deben analizar las variables de eficiencia antes de desarrollar el diseño final del riego; para este último caso la lamina bruta estaría definida por la siguiente ecuación:

  • Lb=Ln/Ea

Frecuencia de Riego.

Es el número de días que hay entre dos riegos sucesivos, es decir, el número de días que el cultivo a través de la evapotranspiración, demora en consumir el agua y está definido por la siguiente fórmula:

  • FR = Ln/ETc

En caso de riegos por aspersión se debe seleccionar aspersores cuya intensidad de precipitación sea menor a la velocidad de infiltración básica del suelo para evitar así encharcamientos y evitar perdidas por escorrentía.

Ciclo de Riego.

Si bien la frecuencia de riego nos determina cada cuanto se debe realizar un riego, siempre hay que realizar ajustes, primero para evitar decimales y segundo para dejar un tiempo de maniobrabilidad suficiente para responder a cualquier eventualidad que se presente en el cultivo o en el sistema de riego en sí. Por ejemplo si tenemos una frecuencia de riego de 7.5 días, es obvio que la tenemos que llevar a un número entero, y luego con ese valor recalcular la lamina neta, se recomienda que la diferencia entre la frecuencia de riego y el ciclo de riego sea entre uno y dos días. Pero esta situación lleva a que el diseño sea mas costoso pues tendria que tranportar mas agua para suplir las deficiencias por los días “colchon”, pero podría ser util para ampliar el sistema actual sin demasiados cambios en la estructura. Esto se refleja mejor en el siguiente concepto.

Area de Riego Simultaneo.

Es igual al area total divido entre el ciclo de riego, y está definido por la ecuación:

  • ARS=Area Total/Ciclo de Riego

Como vimos en la parte anterior, es recomendable dejar dias libres de riego, y por tanto a medida que disminuimos el ciclo de riego aumenta el ARS, es decir la infraestrutura debe soportar un volumen de agua mayor que el que se obtendría con el valor original de la frecuencia de riego, pero nos da en retorno un tiempo suficiente para actuar en caso de que sucedan inconvenientes.

Caudal Unitario de Aplicación.

El caudal unitario de aplicación está representado por la lamina bruta entre el tiempo de riego y se define con la siguiente ecuación:

  • Qt (Lts/(Ha*seg)) = Lamina Bruta (cms)*1000/(Tr (hrs)*36)

Caudal Para el Canal.

Es el caudal que se aplica al área de riego simultanea, y está definido por la siguiente ecuación:

  • Qs = Qt*ARS

Capacidad Total del Sistema.

Es igual al caudal para el canal sobre la eficiencia de conducción, y se define con la siguiente ecuación:

  • Qd = Qs*100/Ec

FUENTES Y CALIDAD DEL AGUA DE RIEGO

El agua en la naturaleza forma parte de un ciclo que comprende la circulación del agua en el universo (ciclo hidrológico), este ciclo permite que tengamos el agua distribuida de acuerdo a las condiciones climática e hidrológicos del sitio. De esta el agua la podemos obtener en:

  • Agua Superficial.
  • Agua Subterránea.
  • Lluvia Artificial.
  • Depuración de Aguas Salinas.
  • Aguas Residuales.

Clasificación del Agua Para Riego:

La clasificación del agua para riego depende de: Materiales en Solución y Materiales en Suspensión.

Material en Suspensión:

En cuanto al material en suspensión se establecen criterios que permiten su clasificación de acuerdo al uso que se le vaya a dar, todo este material cuando son de gran tamaño se puede evitar colocando rejillas en la obra de toma o captación y cuando son de tamaños menores (arena, limo y arcilla), se pueden decantar, precipitar y filtrar.

Material en Solución:

Se debe tener en cuenta principalmente tres (3) criterios para clasificar el agua:

  1. Contenido de sales solubles y del sodio.
  2. Contenido de elementos tóxicos especiales.
  3. Presencia de coliformes fecales y totales. Este criterio actualmente se está clasificando para agua potable, pero sabemos que esta se trasmite a través de los cultivos cuando se riega con aguas que lo contienen en altas cantidades.

Contenido de Sales Solubles y Sodio.

El contenido de sales solubles se expresa en ppm, gr/lts, meq/lts y micrmhos/cms. Se debe tener en cuenta los siguientes aspectos:

  • El contenido de sales disueltas y la peligrosidad en la salinización del suelo.
  • El contenido de sodio y su peligrosidad para afectar las caracteristicas del suelo.
  • Información sobre la tolerancia de los cultivos, caracteristicas físicas y químicas del suelo y condiciones de manejo.

Efecto de las Sales Solubles.

Las sales al llegar al suelo en el agua de riego y el agua freática desarrollan tensiones osmóticas en la solución del suelo, la cual es una fierza opuesta a las desarrolladas por las raíces de las plantas para absorber el agua, reduciendo la producción. Para medir el efecto el efecto de las sales solubles se usan los siguientes índices:

  • Conductividad Eléctrica (CE)
  • Salinidad Efectiva (SE)
  • Salinidad Potencial (SP)

CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA : Es una medida directa de la presión osmótica desarrollada por la sal disuelta, la CE del agua se expresa en micromhos/cms y se simboliza (CE*10^6), la conductividad eléctrica se clasifica de la siguiente manera:

  • Menos de 250 micromhos/cms = C1 = Peligrosidad baja.
  • Entre 250 y 750 micromohs/cms = C2 = Peligrosidad media.
  • Entre 750 y 2250 micromhos/cms = C3 = Peligrosidad alta.
  • Más de 2250 micromhos/cms = C4 = Peligrosidad muy alta.

Si la CE es mayor a 250 micromhos/cms, se tiene en cuenta la Salinidad Efectiva (SE) y la Salinidad Potencial (SP). En el agua se determinan:

  • Cationes: Calcio (Ca), Magnesio (Mg), Potasio (K) y Sodio (Na).
  • Aniones: Carbonatos (CO3), Bicarbonatos (HCO3), Cloruros (Cl), Sulfatos (SO4).
  • Otros: (pH, CE, Boro, Ion Cloruro)

SALINIDAD EFECTIVA (SE): ES un índice que permite estimar la peligrosidad que presentan las sales solubles del agua de riego al pasar a formar parte de la solución del suelo, se expresa en mili-equivalente/litros y se calcula de la siguiente manera:

  • SE = Suma de Cationes – (Ca + Mg), Cuando (Ca + Mg) < (CO3 + HCO3)
  • SE = Suma de Cationes – (CO3 + HCO3), Cuando Ca < (CO3 + HCO3), pero (Ca + Mg) > (CO3 + HCO3)
  • SE = Suma de Cationes – Ca, cuando  Ca < (CO3 + HCO3 + SO4), pero Ca > (HCO3 + CO3)
  • SE = Suma de Cationes – (CO3 + HCO3 + SO4), cuando Ca > (CO3 + HCO3 + SO4)[11]

Se clasifica de la siguiente manera:

  • SE < 3 miliequivalente / litros = Buena
  • SE entre 3 y 15 miliequivalente / litros = Condicionada
  • SE mayor a 15 miliequivalente / litros = No es recomendable.

SALINIDAD POTENCIAL: Es un índice que muestra la peligrosidad del agua de riego, al salinizar el suelo cuando se han precipitado todas las sales poco solubles y solo quedan cloruros y parte de los sulfatos, esto sucede cuando se ha consumido todo el agua facilmente utilizable por la planta o sea cuando se llega al umbral de riego, se expresa en miliequivalentes/litros y se calcula de la siguiente manera:

SP = Cl + (SO4/2), y se clasifica de la siguiente manera:

  • SP menor a 3 miliequivalentes/litros = Buena
  • Entre 3 y 15 miliequivalentes/litros = Condicionada
  • Mayor a 15 miliequivalentes/litros = No es Recomendable

Contenido de Sodio y La Peligrosidad sobre las Características del Suelo.

Cuando el Sodio (Na) se acumula en el suelo, este remplaza el Calcio (Ca) y el Magnesio (Mg) en el complejo de cambio del suelo, esto causa una defloculación y pierde su estructura disminuyendo la permeabilidad del suelo. El orden de los cationes debe ser Ca>Mg>K>Na, para estimar el efecto se usan los siguientes indices:

RELACIÓN DE ABSORCIÓN DE SODIO (RAS): Es un índice que está relacionado con el porcentaje de sodio intercambiable del suelo que está en equilibrio con el agua de riego, se calcula según la ecuación:

  • RAS = Na / Raiz Cuadrada ((Ca+Mg)/2), y se clasifica de la siguiente manera:

  • RAS < 18.87 -4.44 Log (CE*10^6) = Baja Peligrosidad = S1
  • 18.87 -4.44 Log (CE*10^6) < RAS < 31.31-6.66 Log (CE*10^6) = Baja Peligrosidad = S1
  • 31.31-6.66 Log (CE*10^6)< RAS < 43.75-8.87 Log (CE*10^6) = Mediana Peligrosidad = S2
  • RAS > 43.75 – 8.87 Log (CE*10^6) = Alta Peligrosidad = S3

Y de acuerdo al USDA:

  • S1, si RAS es menor de 10 miliequivalentes/litros
  • S2, si RAS está entre 10 y 18 miliequivalentes/litros
  • S3, si RAS está entre 18 y 26 miliequivalentes/litros
  • S4, si RAS es mayor de 26 miliequivalentes/litros

CARBONATO DE SODIO RESIDUAL (CSR): Es un índice que mide la peligrosidad relativa del sodio, cuando los carbonatos, mas los bicarbonatos son mayores que el calcio mas el magnesio, formándose carbonato de sodio, que es altamente soluble y entraría a desplazar el calcio y el magnesio del complejo de cambio del suelo, este se calcula mediante la siguiente ecuación:

  • CRS = (CO3 + HCO3) – (Ca + Mg) = miliequivalentes/litros

  • Si CRS < 1.25 miliequivalentes/litros = Buena
  • Sí CRS esta entre 1.25 y 2.5 miliequivalentes/litros = Condicionada
  • Si CRS es mayor de 2.5 miliequivalentes/litros = No es Recomendable

PORCIENTO DE SODIO DISPONIBLE (PSP): Es un índice que nos indica la peligrosidad del sodio al remplazar al calcio y al magnesio, despues que se ha precipitado parte de las sales menos solubles del agua se estima por la siguiente ecuación:

  • PSP = (Na/SE)*100
  • Sí PSP <50 El Agua es Buena
  • Sí PSP >50 El Agua es Condicionada

Sales Tóxicas Especiales:

En el agua de riego pueden estar elementos en solución en cantidades pequeñas, pero que son tóxicas para las plantas, estos elementos pueden ser el boto, el litio y el Ion Cloruro y potros mas, que están siendo vertidos a las corrientes como afluentes de las industrias, hasta el momento se tienen en cuenta en la clasificación de la siguiente manera:

BORO:

  • Menos de 0.3 ppm =buena
  • Entre 0.3 y 4 ppm = es condicionada
  • Mas de 4 ppm = No es recomendable

CLORUROS:

  • Menos de 1 miliequivalentes/litros = buena
  • Entre 1 y 5 miliequivalentes/litros = condicionada
  • Mas de 5 miliequivalentes/litros = no es recomendable

Procedimiento para Clasificar el Agua Para Riego:

Para clasificar el agua para riego se hacen los analisis químicos del agua y se determina si el agua es buena o no recomendable y si se requiere información sobre tolerancia del cultivo, características del suelo, condiciones de manejo y donde va a ser usado, conocido esto se puede decidir si se puede usar o no. El procedimiento es el siguiente:

  • Se suman por separado los Aniones y los Cationes
  • Se calcula [(CO3 + HCO3)/Suma de Aniones)]*100
  • Sí [(CO3 + HCO3)/Suma de Aniones)]*100 < 20% entonces se determinan los siguientes valores
    • CE, si es menor a 250 micromhos/cm, se utiliza Salinidad Potencial y Salinidad Efectiva.
    • RAS y CSR
    • Contenido de sales tóxicas: contenido de cloruro y de boro
  • Sí [(CO3 + HCO3)/Suma de Aniones)]*100 >20%, se determinaran los siguientes indices:
    • CE y se determina que clase de agua va a utilizar
    • SE y SP
    • RAS, CSR y PSP
    • Contenido de elementos tóxicos. Boro y Cloruro
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