DEDICATORIA

MATHEUS F. 2011

DISEÑO DE UN SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSIÓN PARA EL CULTIVO DE PAPA (Solanum tuberosum) EN UN SECTOR DE LA FINCA "ESTAPAPE", SECTOR ESTAPAPE, PARROQUIA LA QUEBRADA, MUNICIPIO URDANETA, ESTADO TRUJILLO.

Por: Freddy Matheus

Trabajo de Grado presentada ante la ilustre Universidad de Los Andes, Núcleo Universitario “Rafael Rangel” en el cumplimiento parcial de los requisitos para optar al título de Ingeniero Agrícola.

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES NÚCLEO UNIVERSITARIO “RAFAEL RANGEL” DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA TRUJILLO ESTADO TRUJILLO Trujillo, Octubre 2011 [iii]

DEDICATORIA

MATHEUS F. 2011

DISEÑO DE UN SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSIÓN PARA EL CULTIVO DE PAPA (Solanum tuberosum) EN UN SECTOR DE LA FINCA "ESTAPAPE", SECTOR ESTAPAPE, PARROQUIA LA QUEBRADA, MUNICIPIO URDANETA, ESTADO TRUJILLO.

Por: Freddy Matheus Trabajo de Grado presentada ante la ilustre Universidad de Los Andes, Núcleo Universitario “Rafael Rangel” en el cumplimiento parcial de los requisitos para optar al título de Ingeniero Agrícola.

_______________

________________

Msc. Jesús Mejías

PhD. Ricardo Trezza

Tutor Académico

Asesor Académico _________________ Prof. Aixa Núñez Asesor Académico UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

NÚCLEO UNIVERSITARIO “RAFAEL RANGEL” DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA TRUJILLO ESTADO TRUJILLO Trujillo, Octubre 2011 [iii]

DEDICATORIA

MATHEUS F. 2011

DEDICATORIA La constancia, sacrificio y perseverancia que antepuse para la realización de una de mis metas trazadas, obtener el título de Ingeniero Agrícola Mención Riego y Drenaje, finalmente se ha hecho realidad, se lo debo a quienes de una u otra manera estuvieron a mi lado en este largo trajinar y se lo dedico muy especialmente a: Dios, Todopoderoso y la Santísima Virgen, por estar siempre en mí, derramando sus dones: sabiduría, inteligencia, discernimiento y ciencia, permitiéndome continuar siempre con más optimismo y no decaer para llegar a alcanzar el éxito. A mis Padres: Fredy y Magdalena, fuente inagotable de lucha, perseverancia, honradez y amor, ejemplo infinito de vida y humildad, pilares fundamentales en mi vida, que dando lo mejor de sí, sin importar las circunstancias, me brindaron su apoyo, confianza, consejos y orientación, que día a día ayudaron a fortalecer mi fe y esperanza, para el logro de mi meta. A ustedes les debo lo que soy Que Dios Los Bendiga… Los Amo!! A mis hermanos Fernando y Nathaly por estar siempre a mi lado en los momentos difíciles, conté siempre con su apoyo incondicional, cariño y perseverancia… Los Quiero!! A mis abuelos: Nolberto(+), María De La Trinidad (+), Hipólito (+) y Ana Teresa, quienes me brindaron su amor y sabiduría, guiándome por el mejor camino… Gracias por sus bendiciones… A mis Tíos y Primos, por su apoyo en todo momento, siempre colmando mi vida de amor. Emprender un camino no es fácil, pero tampoco imposible, espero que este triunfo les sirva de estimulo y dedicación para continuar… Los Quiero

[iii]

AGRADECIMIENTOS

MATHEUS F. 2011

AGRADECIMIENTOS Al ver culminado los estudios de pregrado, quiero expresar mi sincero agradecimiento primeramente a Dios Todopoderoso por ser la fuente de mi vocación y a todas aquellas personas que contribuyeron al logro de esta meta. A la ilustre Universidad de Los Andes (ULA-NURR), por haberme brindado la formación académica para obtener el título de Ingeniero Agrícola. A mi tutor y amigo MSC. Jesús Mejías por compartir conmigo sus conocimientos y ayuda incondicional en la elaboración de este proyecto. A mi asesor PHD. Ricardo Trezza por sus orientaciones y conocimientos aportados. Al Sr. Manuel Barroeta por su colaboración prestada para culminar con éxito este trabajo. Al Sr. Francisco Vetencourt por darme la oportunidad de aplicar el diseño de este proyecto en su finca. A mis profesoras Aixa Núñez e Igle Umbría por su apoyo incondicional, trasmitirme sus conocimientos y brindarme su amistad. A mis profesores que en su mayoría supieron cultivar sus conocimientos en mi y de quienes aprendí que la inteligencia no es una utopía. A la Sra. Claret Márquez personal administrativo del departamento de Ingeniería por todo su apoyo, paciencia y amistad. A mis amigos y compañeros de estudio por su apoyo brindado.

[iv]

INDICE GENERAL

MATHEUS F. 2011

ÍNDICE GENERAL Capítulo

I

II

Contenido

Página

DEDICATORIA

iii

AGRADECIMIENTOS

iv

ÍNDICE GENERAL

v

ÍNDICE DE FIGURAS

ix

ÍNDICE DE TABLAS

x

ÍNDICE DE APÉNDICES

xii

ÍNDICE DE ANEXOS

xiii

LISTA DE SIMBOLOS

xiv

RESUMEN

xvi

INTRODUCCIÓN

1

Objetivos

3

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

4

2.1 Conceptos básicos

4

2.2. Riego por aspersión

6

2.3. Criterios de selección de un método de riego

8

2.4 Ventajas y desventajas del riego por aspersión

11

2.4.1 Ventajas

11

2.4.2 Desventajas

12

2.5 Planeación del sistema de riego por aspersión

13

2.6 Componentes que integran un equipo de riego por aspersión

14

[v]

INDICE GENERAL

MATHEUS F. 2011

2.7 Aspectos financieros III

17

CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO 3.1 Generalidades

19

3.2 Ubicación

19

3.2.1 Político administrativa

19

3.2.2 Geográfica

21

3.2.3 Hidrográfica

21

3.2.4 Práctica

21

3.3 Topografía y superficie

21

3.3.1 Topografía

21

3.3.2 Relieve

22

3.3.3 Geología

22

3.3.4 Litología

23

3.4 Climatología

IV

19

23

3.4.1 Precipitación

24

3.4.2 Temperatura

25

3.4.3 Vegetación

27

3.4.4. Suelos

27

ESTIMACIÓN DE LA OFERTA Y DEMANDA DEL RECURSO HÍDRICO

36

4.1 Oferta del recurso hídrico

36

4.1.1 Cantidad de agua

36 [vi]

INDICE GENERAL

MATHEUS F. 2011

4.1.2 Calidad del agua

V

37

4.2 Demanda del recurso hídrico

39

4.2.1 Cálculo de la evapotranspiración del cultivo de referencia (ETo).

39

4.2.2. Cálculo de la evapotranspiración del cultivo (Etv)

41

4.2.3 Precipitación efectiva

44

4.2.4. Balance hídrico

46

DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

49

5.1 Diseño agronómico

49

5.1.1 Lámina almacenable del suelo (dt)

49

5.1.2 umbral de riego (UR)

50

5.1.3 Lámina neta (dn)

50

5.1.4 Frecuencia de riego máxima (Fr max)

51

5.1.5 Frecuencia de riego (FR)

52

5.1.6 Lámina neta de riego

52

5.1.7 Lámina bruta de riego

53

5.2 Características de operación del sistema de riego

54

5.2.1 Trazado y características del sistema

54

5.2.2 Selección del aspersor

54

5.2.3 Separación entre aspersores y laterales

55

5.2.4 Intensidad de aplicación

56

5.2.5 Tiempo de riego

57 [vii]

INDICE GENERAL

5.2.6 Número de posiciones de laterales por día

57

5.2.7 Número de posiciones en los días de riego

58

5.2.8 Número de posiciones totales

59

5.3 Diseño hidráulico

VI

MATHEUS F. 2011

60

5.3.1 Diseño hidráulico del sector 01

60

Diseño de las tuberías laterales

60

Diseño de la tubería secundaria

64

5.3.2 Diseño hidráulico del sector 02

66

5.4 Calculo de la Inversión Inicial

67

5.5 Costos de producción para el cultivo

69

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

74

6.1 CONCLUSIONES

74

6.2 RECOMENDACIONES

75

BIBLIOGRAFÍA

76

APÉNDICES

78

ANEXOS

[viii]

INDICE DE FIGURAS

MATHEUS F. 2011

INDICE DE FIGURAS

Figura

Contenido

Página

3.1

Ubicación de la zona de estudio

20

3.2

Precipitación promedio mensual

25

3.3

Temperatura media mensual

26

3.4

Infiltración básica

35

4.1

Curva de coeficiente de cultivo para la papa

43

4.2

Balance hídrico de la papa (Solanum tuberosum)

47

[ix]

INDICE DE TABLAS

MATHEUS F. 2011

INDICE DE TABLAS Tabla

Contenido

Página

3.1

Precipitación promedio mensual periodo 2000-2010

24

3.2

Temperatura media mensual (°C) periodo 2000-2010

26

3.3

Resultado del análisis de suelos

28

3.4

Escala de ph para suelos agrícolas

29

3.5

Escala de salinidad

30

4.1

Aforos en la tubería que surte la unidad de producción

37

4.2

Resultados de los análisis de calidad del agua

38

4.3

Valores de temperatura,Rn,G,u2, esat, eact,Δ,γy Eto

43

4.4

Valores de Kc para la papa (Solanum tuberosum)

43

4.5

Resultados de la evapotranspiración

44

4.6

Valores de precipitación efectiva

46

4.7

Balance Hídrico para el cultivo de papa (Solanum tuberosum)

47

5.1

Resultados del diseño agronómico

53

5.2

Características del aspersor

54

5.3

Espaciamiento de laterales

55

5.4

Características de operación del sistema

59

5.5

Resumen del diseño del lateral más crítico del sector 01

64

5.6

Resumen del diseño de la tubería secundaria

66

5.7

Resumen del diseño del lateral más crítico del sector 02

67

5.8

Resumen del diseño de la tubería secundaria del sector 02

67

[x]

INDICE DE TABLAS

MATHEUS F. 2011

5.9

Costos de las tuberías de (PEAD).

68

5.10

Costos para los accesorios principales.

68

5.11

Costo de los accesorios del diseño del sistema de riego.

69

5.12

Resumen de los costos de materiales y precios

69

5.13

Costos de producción de la papa(Solanum tuberosum)

70

5.14

Costos totales del proyecto.

73

[xi]

INDICE DE APENDICES

MATHEUS F. 2011

INDICE DE APÉNDICES Apéndice

Contenido

Página

A

Zona de muestreo

79

B

Resultado análisis de suelo

81

C

Pruebas de infiltración 02-03

87

D

Registro de precipitación

92

E

Resultados calidad del agua

95

F

Modelo del aspersor

98

G

Método simplificado de KC

100

[xii]

INDICE DE ANEXOS

MATHEUS F. 2011

INDICE DE ANEXOS Anexo

Contenido

I

Plano general de la finca

II

Plano del área destinada para el diseño del sistema de riego

III

Plano con el diseño del sistema de riego

[xiii]

LISTA DE SIMBOLOS

LISTA DE SIMBOLOS SIMBOLO

DEFINICION

cm

Centímetros

cm/h

Centímetros por hora

Γ

Constante psicrométrica

Eto

Evapotranspiración potencial

Etc

Evapotranspiración real

G

Flujo de calor en el suelo

°C

Grados centígrados

gr/cm3

Gramos por centímetro cubico

ha

hectáreas

h

Horas

kPa

Kilo pascales

km

Kilómetros

km/h

Kilómetros por hora

PSI

Libras por pulgada cuadrada

l/s

Litros por segundo

m

Metro

m.c.a

Metros de columna de agua

m.s.n.m

Metros sobre el nivel del mar

mm

Milímetros

[xiv]

MATHEUS F. 2011

mm/dia

Milímetros por día

mm/h

Milímetros por hora

min

minutos

Δ

Pendiente de la curva de presión de vapor del aire

Pe

Precipitación efectiva

eact

Presión actual del vapor del aire

esat

Presión de vapor a saturación

Rn

Radiación neta

T

Temperatura

U2

Velocidad del viento

[xv]

RESUMEN

MATHEUS F. 2011

RESUMEN El método de riego por aspersión es el que más se adapta a la zona de los Andes, ya que esta se caracteriza por poseer suelos con topografías ligeramente accidentadas y suelos con alta velocidad de infiltración y erodabilidad. El consumo de agua es moderado y la eficiencia de uso bastante aceptable. En el caso específico de la Finca "Estapape" ubicada en el sector Estapape, parroquia La Quebrada, municipio Urdaneta del estado Trujillo se pretende incorporar una nueva superficie para riego. El área de estudio comprenden 5,003 ha, que por medio del levantamiento topográfico se determino que el área a utilizar para el diseño del sistema de riego es de 2,36 ha. La fuente de abastecimiento que surte la finca es la quebrada “Estapape”, se realizaron aforos a la tubería de 6” que surte al tanque de almacenamiento estimando un caudal promedio de 35,8 l/s, el agua es de muy buena calidad, de baja mineralización óptimas para el consumo humano, los suelos son de textura Franco Arenoso con un rango de pH de 4,0 – 5,8 (ácidos), con una infiltración básica de 3,50 cm/h. el balance hídrico realizado para la zona de estudio muestra dos picos de precipitación que corresponden a los meses de abril–mayo y septiembre–octubre, también muestra dos periodos secos que corresponde a los meses de junio-julio y diciembre. Para la realización del diseño se tomó en consideración el rubro papa (Solanum tuberosum), ya que este es el cultivo que prefiere el productor. Se realizó el diseño agronómico e hidráulico para el riego de la parcela; el diseño hidráulico se efectuó en dos sectores debido a la longitud de la parcela y al criterio de laterales no mayores a 100 m de longitud. La inversión inicial para la instalación del sistema es de BsF. 125.892,7 que según el cambio oficial equivalen a $29.269,33., al día 04/10/2011. Es de mencionar que se utilizaron varios software como lo son CROPWAT para determinar los requerimientos de riego y AUTOCAD para la elaboración de los planos.

Palabras claves: diseño, aspersión, rubro, infiltración básica, laterales.

[xvi]

CAPITULO I: CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO

MATHEUS F. 2011

CAPITULO I INTRODUCCION En Latinoamérica la agricultura se manifiesta como el más importante consumidor de agua, el promedio es similar al mundial con variaciones entre países y regiones. La disponibilidad de agua para el ser humano siempre ha sido vital porque además del sustento que obtiene en el cultivo de la tierra, creaba riquezas y con ella conseguía poder. El dominio del agua ha originado en la historia de la humanidad disputas y confrontaciones. Con el dominio de las técnicas de riego se inicia la agricultura de regadío al mismo tiempo que aparecen los primeros poblados con casas de adobe. El dominio de las técnicas de riego impulso una nueva forma de vida más segura y con menos riesgo que la vida errante del cazador, ya que desde ahora podría disponer de alimentos sin tener que desplazarse de un sitio a otro, ya no era necesario el continuo traslado para buscar sustento. Existen tres métodos de riego para cultivos, los cuales son el riego por aspersión, el de superficie y el goteo. El riego por aspersión es un método mediante el cual el agua se aplica sobre la totalidad de la superficie del suelo en forma de lluvia. Utilizando para ello una red de riego que permite conducir el agua con la presión adecuada hasta los elementos encargados de aplicarla, los aspersores. Para conseguir un buen riego por aspersión son necesarios: presión en el agua, una estudiada red de tuberías adecuadas a la presión del agua, aspersores adecuados capaces de esparcir el agua a la presión que les llega por la red de distribución y un depósito de agua que conecte a la red de tuberías. [1]

CAPITULO I: CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO

MATHEUS F. 2011

En los sistemas de riego por aspersión la red de distribución del agua está formada por conducciones cerradas que llevan el agua a presión hasta los aspersores, el agua sale a través de ellos a gran velocidad y caen en forma de lluvia sobre el terreno donde se infiltra pasando desde la superficie del suelo hasta capas cada vez más profundas, quedando así a disposición del cultivo. La cantidad de agua que se infiltra será más o menos homogénea según sean las características físicas del suelo y las propias características de funcionamiento de los aspersores. En un sistema de riego por aspersión bien diseñado no se debe producir escorrentía, es decir que cada gota de agua debe infiltrarse en el mismo punto donde cae. Además el tamaño de las gotas producidas por los aspersores debe ser tal que no provoque erosión al caer al suelo. Sin embargo, la aplicación del agua en forma de lluvia está bastante condicionada a las condiciones climáticas que se produzcan, en particular al viento y a la aridez del clima (las gotas podrían desaparecer antes de tocar el suelo por la evaporación). Estos sistemas son especialmente útiles para aplicar riegos relativamente ligeros con los que se pretende aportar algo de humedad al suelo en el período de nascencia o para aplicar riego de socorro. Los sistemas de riego por aspersión son el método que más se adapta a la zona de los Andes, ya que esta se caracteriza por poseer suelos con topografías ligeramente accidentadas y suelos con alta velocidad de infiltración y erodabilidad, tanto con las tradicionales redes de tuberías como con las maquinas de riego. El consumo de agua es moderado y la eficiencia de uso bastante aceptable. En el caso específico de la Finca "Estapape" ubicada en el sector Estapape, parroquia La Quebrada, municipio Urdaneta del estado Trujillo se pretende incorporar una nueva superficie para riego. El problema objeto de estudio se deriva de la posibilidad de obtener agua suficiente para garantizar el riego por [2]

CAPITULO I: CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO

MATHEUS F. 2011

aspersión, para ello se debe confrontar la demanda de agua de los rubros potenciales a desarrollar contra la disponibilidad en el almacenamiento y en la fuente o quebrada que alimenta la unidad de producción. La superficie estimada que se agregaría para riego es de 2,4 ha. El cultivo a sembrar es Papa (Solanum tuberosum), la cual es una planta tuberífera originaria de América. En Venezuela, el Estado Trujillo se caracteriza por sus tres pisos altitudinales, y la papa es uno de los rubros que se cosechan sobre todo en los pisos medios y altos de la región. En cada piso altitudinal se utilizan los tres métodos de riego mencionados anteriormente. En la Finca “Estapape” se usa el riego por aspersión y goteo, sin embargo, las cotas que presentan algunas áreas de la hacienda no permiten la aplicación de este último u otro método debido a sus altas pendientes.

Objetivo General Diseñar un sistema de riego por aspersión para el cultivo de Papa (Solanum tuberosum) en la Finca " Estapape ", sector Estapape, parroquia La Quebrada, municipio Urdaneta, estado Trujillo.

Objetivos Específicos 

Elaborar el diagnostico físico natural del área objeto de estudio.



Realizar el estudio de caracterización de las variables edafológica e hídrica.



Determinar la demanda de agua para el rubro papa (Solanum tuberosum) en la zona de estudio.



Realizar el diseño agronómico e hidráulico del sistema de riego.



Calcular la inversión inicial.

[3]

CAPITULO II: REVISION BIBLIOGRAFICA

MATHEUS F. 2011

CAPITULO II REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

2.1. CONCEPTOS BASICOS El riego según Israelsen y Hansen (1962) definen el riego como “la aplicación artificial de agua a la tierra, con el fin de suministrar a las especies vegetales la humedad necesaria para su desarrollo”. De igual forma, asignan al riego los siguientes objetivos:  Proporcionar la humedad necesaria para que los cultivos puedan desarrollarse.  Asegurar las cosechas contra sequías de corta duración.  Enfriar el suelo y la atmósfera para, de esta forma, mejorar las condiciones ambientales en bien del desarrollo vegetal.  Llevar o diluir sales contenidas en el suelo.  Reducir el peligro de erosión por la formación de cauces naturales de drenaje.  Ablandar los terrones de tierra. Nugteren (1970) amplia dicha definición al considerar que el riego comprende “las provisiones, medidas o actividades, de naturaleza temporaria o permanente, con el propósito de suministrar agua, en algunos casos conjuntamente con otras materias, al suelo y por consiguiente a la planta, con el fin de mantener o promover su crecimiento”. En base a las definiciones que anteceden, los objetivos del riego se agrupan siguiendo a Nugteren (1970) en las siguientes tres categorías: (a) compensar [4]

CAPITULO II: REVISION BIBLIOGRAFICA

MATHEUS F. 2011

deficiencias de humedad en el suelo; (b) mejorar las condiciones ambientales del suelo y del cultivo; (c) aplicar nutrientes y medios protectores.

Gurovich (1985) define el riego agrícola como una práctica o practica de producción con la aplicación oportuna y uniforme de agua a un perfil del suelo para reponer en este el agua consumida por los cultivos. Castañón (2000) plantea que existen diferentes métodos de riego entre los más empleados se tienen: riego por gravedad, aspersión y localizado. Según Israelsen (1962) los métodos de riego pueden clasificarse en:

 Métodos superficiales.  Métodos subsuperficiales.  Métodos por aspersión. En el método de riego por superficie y riego por aspersión el agua penetra desde la superficie y se repone a intervalos de tiempo, generalmente de varios días, toda vez que la lámina de agua consumida alcanza un espesor adecuado para su manejo eficiente. En el método por sub-irrigación el agua asciende por capilaridad desde un plano freático controlado, que se ubica próxima a la base del sistema radical a medida que es consumida por los cultivos. La diferencia entre los métodos de riego por superficie y aspersión radica en que, en el primer caso, el agua penetra en el suelo a medida que escurre sobre el terreno, mientras que en el segundo caso el agua se aplica asperjada, o sea fraccionando el caudal en innumerables cantidades de pequeñas gotas de agua, que penetran en el suelo al tiempo que se aplica.

[5]

CAPITULO II: REVISION BIBLIOGRAFICA

MATHEUS F. 2011

El Manual para Educación Agropecuaria Riego y Drenaje (2006) plantea que a diferencia de los sistemas de riego por inundación y por surcos el riego por aspersión no incluye un acondicionamiento del terreno. El suministro del agua no depende de la gravedad, pues su aplicación se realiza en forma de lluvia por presión hidráulica. La instalación consta de una bomba, una o más líneas principales y laterales con aspersores. 2.2. RIEGO POR ASPERSION El sistema de irrigación por aspersión no requiere más que la eliminación de las irregularidades del terreno, solo en el caso de una pendiente fuerte, se deben establecer cultivos en terrazas. La máxima pendiente tolerable para aplicar el riego por aspersión será hasta el 20%. Los sistemas de aspersión suelen clasificarse según el grado de movilidad de los diversos componentes que integran el sistema. De esta manera se facilita la comprensión de su funcionamiento y además se ofrece una mejor idea acerca de los costos necesarios e inversiones a realizar. De esta forma general los costes de inversión se incrementan y los requerimientos de mano de obra disminuyen a medida que aumenta el número de elementos fijos del sistema. Los sistemas de aspersión se clasifican en dos grupos: sistemas estacionarios y sistemas de desplazamiento continuo. Los sistemas estacionarios son aquellos que permanecen fijos mientras riegan y a su vez pueden clasificarse en móviles, semifijos y fijos. Según el Manual de Riego Agrícola (2006) el riego por aspersión consiste en la distribución del agua o los cultivos en forma de lluvia, mediante la presión

[6]

CAPITULO II: REVISION BIBLIOGRAFICA

MATHEUS F. 2011

hidráulica de una bomba, una o más líneas de tuberías y un conjunto de boquillas o aspersores que la rocían. Según Grassi (1996) mediante el riego por aspersión, el agua se aplica al suelo asperjada, o sea, fraccionando el caudal en innumerable cantidad de gotas que se infiltran en el terreno al tiempo que alcanza la superficie del mismo. Se trata de un sistema de riego mecanizado, que asegura un preciso control de la lámina de agua aplicada y ajuste a las condiciones edafoclimaticas y de cultivo y además permite una adecuada tecnificación de la práctica del riego. Condiciones que favorecen la instalación del método: El riego por aspersión se emplea en una gran diversidad de cultivos y condiciones naturales; y en determinados casos compite incluso con ventaja con el riego por superficie, en las condiciones que hacen aconsejable este método. Sin embargo, es insustituible en las siguientes condiciones: a) Terrenos de topografía irregular, ondulados y de pendientes fuerte, en cuyo caso la conducción del agua por tuberías resuelve los inconvenientes del trazado de acequias en terrenos irregulares. b) Suelos poco profundos en las cuales no pueden realizarse trabajos de nivelación y deben aplicarse reducidas láminas de agua en cada riego. También en los de alta velocidad de infiltración con grandes pérdidas por percolación de agua en la cabecera. c) Suelos de alta erodabilidad, donde el escurrimiento de agua en superficie puede acarrear efectos perjudiciales para su conservación.

[7]

CAPITULO II: REVISION BIBLIOGRAFICA

MATHEUS F. 2011

d) Disponibilidad de agua en causales pequeños y largos horarios de riego, ya que un diseño económico se logra con un equipo que permanezca en actividad durante un elevado número de horas al año. Se puede instalar en buenas condiciones, cuando la fuente de provisión de agua subterráneas ó manantiales propios, o de los predios donde resulta factible regularizar el caudal recibido mediante embalses. Dado que este sistema cubre íntegramente el área imaginada, se presta especialmente para cultivos sembrados “al voleo” tales como forrajeras y cereales, y para cultivos hortícolas, su empleo en cultivos permanente, tales como caña de azúcar y frutales es menos factible por el patrón de humedecimiento del suelo en algunos casos; y por la altura y características del cultivo que dificultan notablemente los trabajos de movimiento de las tuberías en otras.

2.3. CRITERIOS DE SELECCIÓN DE UN METODO DE RIEGO Criterios de selección de un método de riego: La selección del método de riego se basa en criterios que tienen relación con el cultivo, el suelo, la topografía, la economía, el clima, la disponibilidad de mano de obra así, como las labores vinculadas al desarrollo físico, manejo del riego y administración de la finca en general. Seleccionar el método de riego, implica al mismo tiempo tomar decisiones con respecto al planteamiento integral del predio y grado de sistematización del terreno. A continuación se mencionan varios de los criterios de selección de métodos de riego:

[8]

CAPITULO II: REVISION BIBLIOGRAFICA

MATHEUS F. 2011

Cultivos: Sin duda este es un criterio importante, ya que en algunos casos el cultivo prácticamente determina el método de riego. Por ejemplo el arroz se riega en la casi generalidad de los casos por melgas en contorno o por grandes secciones de inundación. La papa (Solanum tuberosum) es una planta perteneciente a la familia de las solanáceas, originaria de América del Sur y cultivada en todo el mundo por sus tubérculos comestibles. Domesticada en el altiplano andino por sus habitantes hace unos 7.000 años fue llevada a Europa por los conquistadores españoles más como una curiosidad botánica que como una planta alimenticia. Con el tiempo su consumo fue creciendo y su cultivo se expandió a todo el mundo hasta posicionarse como uno de los principales alimentos para el ser humano. Topografía: Si tenemos en cuenta la gran subdivisión al tratar los métodos de riego, diríamos que el riego por superficie puede realizarse con relieve plano a ondulado; el riego sub-superficial solo en terrenos muy planos; y la aspersión en terrenos desde llanos hasta fuertemente ondulados. El riego por aspersión se adapta a una amplia gama de condiciones topográficas. Si bien pueden emplearse exitosamente en terrenos llanos, constituyen generalmente la única posibilidad de riego eficiente en terrenos fuertemente ondulados, en cuyo caso no hay alternativas. La aspersión posibilita el riego de tierras clasificadas incluso como no aptas para la agricultura por sus condiciones topográficas. Entre los métodos por superficie, la topografía y el valor de la pendiente, permite una mayor especificación del método de riego. Así una topografía llana, con pendiente de 0,2% en la dirección del riego y pendiente nula en dirección normal a la del riego, es ideal a la del riego por melgas rectangulares.

[9]

CAPITULO II: REVISION BIBLIOGRAFICA

MATHEUS F. 2011

Sin duda el criterio topográfico está íntimamente unido a las posibilidades de nivelación. Aunque es este un factor que puede modificarse. Suelo: Comprende las características internas del perfil del suelo: profundidad, textura, drenabilidad, contenido de fragmentos gruesos y en particular los aspectos de relación agua – suelo, vinculados al riego, tales como la capacidad de almacenamiento de agua e igual que en el caso de una topografía muy irregular, este criterio puede determinar que el riego por aspersión constituye la única posibilidad en tales condiciones. Recursos de agua: El recurso agua a disposición del predio en cuanto a caudal, tiempo e intervalo de entregas, es sin duda un criterio de peso tal, que puede prácticamente determinar el Método de Riego a utilizar, la disponibilidad en el predio de un gran caudal en tiempo reducido y con grandes intervalos entre entregas sucesivas, señala la convivencia de un método que se ajusta a tales condiciones, como ocurre con todas las variantes de riego por inundación; salvo que económicamente sea posible la construcción de un reservorio regulador en cuyo caso se pueden considerar otras alternativas. Costos: Con respecto a los costos, debemos subdividir su incidencia en: (i) costos de construcción y operación de las obras generales del sistema; (ii) costos de desarrollo y de operación del riego en el predio. El costo de construcción y operación se atiende mediante un canon de amortización de obras y un canon de operación y conservación de las mismas. Ya sea que estos servicios la administración de riego los perciba por volumen de agua entregado al predio, por unidad de superficie servida, o por sistema mixto, el costo de los mismos debe incidir en los criterios de selección del método de riego y en los trabajos a realizar para acondicionar las tierras.

[10]

CAPITULO II: REVISION BIBLIOGRAFICA

MATHEUS F. 2011

Los costos de desarrollo y operación del riego a nivel predial afectan también en forma directa la escogencia del método de riego. En general una inversión mayor en el desarrollo físico de las tierras, se traduce posteriormente en menores costos de operación y conservación. Otros criterios: En determinados casos, un solo factor adicional puede tener una importancia decisiva en la selección del método de riego. Un clima con vientos predominantes de alta velocidad puede ser suficiente para proscribir el riego por aspersión. Las labores mecanizadas y el empleo de determinado equipo agrícola resulta un factor tan importante, como para cambiar ideas preconcebidas con respecto a un determinado método. (Métodos de riego, 1984).

2.4 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL RIEGO POR ASPERSION 2.4.1 Ventajas Las ventajas del riego por aspersión se fundamentan principalmente en dos aspectos: uno el control del riego solo está limitado por las condiciones climáticas; y dos, la uniformidad de aplicación del agua es independiente de las características del suelo. Permite regar terrenos ondulados ó poco uniformes sin necesidad de una nivelación o preparación previa del mismo, al contrario de lo que ocurre en riego por superficie. Se aprovecha más la superficie de cultivo, ya que no hay que destinar parte del suelo a canales y acequias. Además el riego por aspersión puede ser utilizado en una gran variedad de suelos, incluso aquellos muy ligeros o de textura arenosa que exigen riegos cortos y frecuentes. [11]

CAPITULO II: REVISION BIBLIOGRAFICA

MATHEUS F. 2011

Es un método de riego que se adapta muy bien a las primeras fases de desarrollo de los cultivos, sobre todo durante la germinación de las semillas, donde son necesarios riegos ligeros pero frecuentes. Esto ocurre en algunos cultivos tales como zanahoria, remolacha, etc. También es un método muy útil para dar riegos de socorro y especialmente eficaz en la lucha contra heladas. Es el método de riego ideal para realizar lavado de sales, ya que tiende a desplazarse junto con el agua hasta capas más profundas del suelo quedando fuera del alcance de las raíces. Hay una mayor posibilidad de mecanización de los cultivos, ya que se eliminan los obstáculos propios del riego por superficie. Únicamente en el caso de sistemas con tuberías en superficie durante la campaña de riegos dificultaría esta mecanización. Posibilita la aplicación junto con el agua de riego de sustancias fertilizantes y algunos tratamientos químicos y permite cierto grado de automatización. Se adapta a la rotación de cultivos, siempre y cuando el diseño de la red de distribución se realice para el cultivo que tenga mayores necesidades de agua. 2.4.2 Desventajas El principal inconveniente del riego por aspersión es de carácter económico. Dependiendo del tipo de sistema que se implante podrá hacer falta una gran inversión inicial y/o de mantenimiento. A esto hay que añadirle el alto costo energético que supone el funcionamiento de la instalación, al necesitar importantes sistemas de bombeo para dotar a la red de la presión adecuada.

[12]

CAPITULO II: REVISION BIBLIOGRAFICA

MATHEUS F. 2011

El aporte de agua en forma de lluvia puede tener efectos negativos sobre algunos cultivos, ya que al humedecerse la parte aérea del cultivo aumenta el riesgo de desarrollo de enfermedades. El viento dificulta el reparto uniforme del agua haciendo disminuir la uniformidad de aplicación y la eficiencia del sistema de riego. Algunos cultivos pueden sufrir quemaduras en las hojas en mayor o menor grado dependiendo de la sensibilidad del cultivo y de la calidad del agua de riego, puesto que al evaporarse las sales pueden quedar concentradas en exceso (CIDIAT, 2005).

2.5 PLANEACIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSIÓN Un sistema de riego por aspersión requiere de una planeación cuidadosa y profesional hecha con base en un estudio para determinar qué sistema es el más apropiado de acuerdo con sus capacidades y las características de las bombas, tuberías, accesorios y boquillas. Esta planeación debe tomar en cuenta la relación de hasta 60% del costo – beneficio entre el rendimiento de los cultivos y los gastos de instalación del sistema, la disponibilidad de mano de obra capacitada para manejar los equipos y su costo, así como el método apropiado para impulsar las bombas, ya sea que se disponga de energía eléctrica o no. Sin embargo, el énfasis de la planeación debe estar en armonía y equilibrio en la elección de la bomba y su potencia, en el diseño de las tuberías principales y sus ramales y en la selección de las boquillas.

[13]

CAPITULO II: REVISION BIBLIOGRAFICA

MATHEUS F. 2011

La elección errónea del equipo, las velocidades inadecuadas de aplicación de las cargas a los aspersores y la equivocada selección de las boquillas, de su presión de trabajo a su velocidad, traen como consecuencias un riego deficiente y una mala inversión (Manual del Riego Agrícola 2006).

2.6 COMPONENTES QUE

INTEGRAN UN EQUIPO

DE

RIEGO

POR

ASPERSIÓN Según la Sprinkler Irrigation Asociation (1969) un sistema de riego por aspersión es una red de tuberías con aspersores unidos al mismo y cuyo objetivo es aplicar agua pulverizada sobre el terreno. Un sistema de riego por aspersión puede abarcar todo un proyecto con tuberías fijas de alta presión que conducen y distribuyen agua a cada predio ó secciones del proyecto, de donde el agua a equipos individuales ó comunitarios, o también equipos individuales con la fuente de agua en el mismo predio y que cubre la totalidad a una parte del mismo. Un equipo de riego por aspersión está integrado por: 1. El equipo motobomba. 2. Las tuberías. 3. Los aspersores o rociadores. 4. Los accesorios. Equipo motobomba: El equipo motobomba tiene por fin aspirar el agua desde la fuente de provisión e impulsarla a través del sistema. Dado que para el funcionamiento de los aspersores se requieren carga la bomba crea la presión

[14]

CAPITULO II: REVISION BIBLIOGRAFICA

MATHEUS F. 2011

necesaria para ello, como así también para compensar las pérdidas de energía en las tuberías. Se emplean para riego por aspersión bombas centrifugas de eje horizontal y bombas turbinas. El motor puede ser eléctrico o a combustión interna; conjuntamente con la bomba, el motor integra el equipo motobomba que puede ser fijo o móvil. La motobomba fija se emplea cuando se eleva agua del subsuelo o de una estación de bombeo de un cauce superficial. En tal caso al calcular la potencia necesaria, se debe tener en cuenta no solo el desnivel geométrico sino también la presión de ejercicio de los aspersores y las pérdidas de carga en el sistema. La motobomba móvil cambia de ubicación en cada posición de riego, esta se monta sobre ruedas de hierro o neumáticas, pudiendo ser traccionada a sangre o con tractor, se monta también sobre un trineo o acoplando la bomba a la toma de fuerza de un tractor. Tuberías: Las tuberías de un sistema de riego por aspersión, la integran los conductos circulares que conducen el agua desde la bomba a los aspersores. Dichas tuberías pueden ser todas fijas, en cuyo caso el equipo es fijo y van enterradas; pueden ser semifijas, equipos semifijo, con parte de tubería fija y parte móvil, y pueden ser móviles equipo móvil, con todas las tuberías transportables. Las tuberías fijas son comúnmente metálicas, de plástico, de asbesto, cemento o de concreto reforzado con junta especial. Las tuberías móviles en cambio, son de aluminio o de acero zincado a fuego. Se caracterizan por reducido peso a fin de que se puedan trasladar con facilidad y con el mínimo esfuerzo y se integran por tramos de 6 -9 ó 12 m de largo y diámetro variable entre 2¨y 8¨.

[15]

CAPITULO II: REVISION BIBLIOGRAFICA

MATHEUS F. 2011

Cada tramo se une por medio de un sistema especial de rápido acoplamiento. El acoplamiento al ser angulable, 30º en algunos tipos y 12º en otros, permite adaptar la tubería a las irregularidades del terreno. Se emplean diferentes sistemas de acoplamiento: unos a palanca (Sistema Europeo) y otro hidráulico automático (Sistema Americano). Aspersores o regadores: Los aspersores se contribuyen de tipo estacionario y de tipo rotario. La mayor parte de los aspersores existente en la actualidad en el comercio para uso en la agricultura son giratorios; produciéndose dicha rotación, ya sea por efecto del impacto, por acción del chorro de agua sobre una rueda o por reacción. El giro puede ser total o puede ser regulable para cubrir un sector circular y los aspersores pueden asimismo tener una o dos tuberías o boquillas. Las casas fabricantes publican especificaciones de diferentes marcas y tipos de aspersores, donde se detallan las condiciones de trabajo de los mismos. Ello permite elegir el aspersor más adecuado para la intensidad de precipitación propuesta e intervalo en el cual debe cubrirse un área determinada de terreno. El Manual de AMES (1962) clasifica los aspersores en los tipos siguientes: 1. Aspersores de baja presión entre 1 y 2 atm. Especialmente diseñados para riego de los árboles frutales debajo de la copa; o para cultivos anuales o permanentes, en los casos en que se cuenta con reducida presión. Estos aspersores tienen un limitado radio de influencia. 2. Aspersores de presión intermedia entre 2 y 4 atm. Comúnmente se diseñan con una o dos toberas y se adaptan a todos los tipos de suelo y cultivos. Diámetro del círculo humedecido entre 21 m y 39 m.

[16]

CAPITULO II: REVISION BIBLIOGRAFICA

MATHEUS F. 2011

3. Aspersores de alta presión, entre 4 y 7 atm. Aspersores “gigantes” especialmente adaptados para cultivos de elevado tamaño, tales como maíz y caña de azúcar. El diámetro del círculo humedecido varía entre 60 y 150 m. Según la altura del cultivo, los regadores pueden estar aplicados directamente en la tubería, caso de los cultivos forrajeros y algunas hortalizas; o sobre tubo portaregador en frutales, caña de azúcar, algunas hortícolas e industriales. Para frutales se construyen aspersores con reducido ángulo de salida de las toberas, que permiten regar debajo de la copa de los mismos. Una variante del sistema clásico de riego por aspersión lo constituye la tubería perforada. En tal caso no se instalan aspersores; sino que la tubería tiene una sucesión de perforaciones a través de las cuales fluye el agua.

2.7 ASPECTOS FINANCIEROS Withers y Vipond (1978) un proyecto debe atender a liquidarse por sí mismo, pero hay pocos proyectos que podrían considerarse como viables si esta regla es inflexible. Los autores apuntan que es preciso responder en lo que se refiere a financiamiento de un proyecto, si los beneficios, financieros y sociales lo pueden justificar o no. Gittinger, P. (1973) plantea que para el proceso de toma de decisiones con respecto a las asignaciones de inversión sobre la pertinencia de llenar adelante el proyecto se hace necesario evaluarlo a la luz de algunos criterios que permita decidir lo mas racionalmente posible sobre la convivencia de aceptar el proyecto. [17]

CAPITULO II: REVISION BIBLIOGRAFICA

MATHEUS F. 2011

Dentro de estos criterios podemos mencionar el uso de algunas equivalencias financieras como lo son: VAN, TIR, RELACION BENEFICIO-COSTO (B/C). Costos en un sistema de riego: los costos significan un importante criterio en términos de rehabilitación de un sistema de riego. Entre estos costos se pueden considerar:  Costos anuales de operación: personal e insumos, energía.  Costos anuales de mantenimiento  Costos anuales de reposición (Chile-riego) 2004

[18]

CAPITULO III: CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO

MATHEUS F. 2011

CAPITULO III CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO

3.1 GENERALIDADES En la ejecución de cualquier plan para el desarrollo de un determinado sector es de vital importancia estudiar las variables físico naturales que nos permitan conocer las dificultades de la zona o región, así como también la viabilidad de los recursos naturales que ahí se encuentren. Estas variables nos suministran los instrumentos indispensables para el establecimiento de normas destinadas a lograr un aprovechamiento justo de los recursos del área.

3.2

UBICACIÓN

3.2.1 Político administrativa El área de estudio se localiza en la República Bolivariana de Venezuela, formando parte de los andes venezolanos, dentro del estado Trujillo, municipio Urdaneta, parroquia La Quebrada, sector Estapapes. (Ver Figura 3.1)

[19]

CAPITULO III: CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO

Figura 3.1. Ubicación de la zona de estudio

[20]

MATHEUS F. 2011

CAPITULO III: CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO

MATHEUS F. 2011

3.2.2 Geográfica El sector Estapapes se encuentra localizado en la coordenada de referencia UTM: CL21 UTM: CL21, Coordenadas geográficas en grados decimales (WGS84) Latitud: 9.145 Longitud: 70.574 Coordenadas

geográficas

en

grados,

minutos

y

segundos

(WGS84)

Latitud: 9 08 '43'' Longitud: 70 34 '28''

3.2.3 Hidrográfica Hidrológicamente se encuentra ubicada en la Hoya Hidrográfica del Lago de Maracaibo, en la margen derecha de la parte alta de la cuenca del rio Motatan, siendo su principal afluente la quebrada “Estapapes”.

3.2.4 Practica El área objeto de estudio se sitúa a 1,50 km de la población de La Quebrada.

3.3 TOPOGRAFIA Y SUPERFICIE 3.3.1 Topografía El área objeto de estudio comprende aproximadamente 5 ha, para la realización del levantamiento topográfico se utilizo un teodolito, dos miras y dos niveles trazando poligonales cerradas.

[21]

CAPITULO III: CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO

MATHEUS F. 2011

3.3.2 Relieve Los andes venezolanos conforman una cadena montañosa caracterizada por laderas escarpadas, gran masividad y altitud. El relieve es irregular con fuertes pendientes y donde se encuentran pocas áreas que presentan una topografía plana. Desde el punto de vista fisiográfico, el área está conformada por un sistema de relieve montañoso muy abrupto, prolongación de la Sierra de La Culata y La Serranía de Trujillo, caracterizado por laderas pronunciadas con fuertes problemas de erosión y muy intervenidas; alternándose con un complejo sistema deposicional de valles intramontanos, conformados por terrazas y conos de deyección muy disectados. Las pendientes son muy fuertes y aumentan considerablemente de Quebrada de Cuevas hasta la población de La Quebrada, donde caen casi verticalmente hasta el fondo del valle, oscilando entre el 40 y 70%. (M.A.R.N.R. ZONA 7, Estado Trujillo).

3.3.3 Geología Geológicamente la zona de estudio presenta gran homogeneidad, debido a que en la misma existe una sola unidad litoestratigrafica, la cual corresponde al Grupo Iglesias del Precámbrico por las formaciones geológicas de Sierra Nevada. Estratigráficamente los relieves más elevados están constituidos por rocas que van desde las más antiguas en los andes venezolanos pertenecientes al precámbrico, hasta los sedimentos más recientes depositados durante el cuaternario reciente. En sectores donde no se presentan afloramientos, están cubiertos por mantos de depósitos Cuaternarios del Pleistoceno o por mantos de materiales del Cuaternario reciente. (M.A.R.N.R. Zona 7, Trujillo).

[22]

CAPITULO III: CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO

MATHEUS F. 2011

3.3.4 Litología Litológicamente las rocas del Grupo Iglesias que se encuentran están metamorfisadas y la componen fundamentalmente los granitos y los gneis, pocos y muy meteorizados. Estos materiales bajo la influencia de los agentes climáticos y antropicos, han alterado su condición general, dando origen a un paisaje de mayor estabilidad como terrazas y pequeños valles. El tipo de granitos y gneis pocos meteorizados corresponden a rocas duras coherentes, expuestos débilmente a la meteorización y ocupan la parte superior de las vertientes por sobre los 3.400 msnm. Granitos y Gneis muy meteorizados se localizan a partir del contacto de las vertientes con el valle. Está representado por rocas sometidas a meteorización química y se caracteriza por la profundidad de los mantos de alteración que en algunos casos alcanzan los 10 y 20 m, estos afloramientos son muy friables y propensos a la erosión, especialmente cuando la pendiente es fuerte y están provistos de poca vegetación.

3.4 CLIMATOLOGIA Según Pabon (1970) el clima constituye un factor primordial en el uso de la tierra. Los elementos climáticos más importantes a considerar son las temperaturas y las precipitaciones. Dentro del estudio climatológico se hace referencia a tres variables que influyen en las actividades propias del área siendo estas la precipitación, temperatura y la evaporación, así como el balance hídrico que se elabora conociendo las variables antes mencionadas.

[23]

CAPITULO III: CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO

MATHEUS F. 2011

3.4.1 Precipitación La precipitación representa casi todo el aporte hídrico natural al sistema sueloplanta. La cantidad de agua retenida en la capa radical con relación al total de la lluvia depende de las características del suelo para recibir agua: condiciones físicas y contenido de humedad, cobertura, pendiente, y de las características de la lluvia: espesor, intensidad, duración y frecuencia. De los elementos climáticos la precipitación constituye uno de los de mayor importancia los registros obtenidos son de la estación de La Quebrada entre el periodo 2000 – 2010. Por ser esta la estación más próxima a la zona de estudio; estos registros pluviométricos indican que la zona tiene un régimen de lluviosidad bimodal: uno principal durante los meses de marzo a mayo y otro de agosto a octubre (Ver Tabla 3.1 y Figura 3.2).

Tabla 3.1. Precipitación promedio mensual (mm). Estación: La Quebrada. Periodo: 2000 - 2010

MESES Ene

Feb.

23.9 18.0

Mar

Abr.

May. Jun.

51.3 81.3 89.3

Jul.

Ago. Sep. Oct.

45.1 47.4 88.8

Fuente: M.A.R.N.R Zona 7. Estado Trujillo.

[24]

88.0

Total anual 20.6 724.3

Nov. Dic.

102.3 68.3

CAPITULO III: CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO

MATHEUS F. 2011

PRECIPITACION PROMEDIO MENSUAL

PRECIPITACION

120 100 80 60 40 20 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

MESES

Figura 3.2 Precipitación promedio mensual

3.4.2 Temperatura Para obtener los datos de temperatura, estos se extrapolaron de los datos de la estación Valera a través del gradiente altotermico, según la Ecuación 4.2. Ver en la Tabla 3.2 los valores de temperatura extrapolados para el sector Estapapes. T= Tconocida - (0.65/100) x (Altura ZONA – Altura

VALERA)

Donde: Altura

ZONA:

1.677 msnm

Altura VALERA: 628 msnm Tconocida: Temperatura máxima y mínima de Valera mensual.

[25]

(4.2)

CAPITULO III: CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO

MATHEUS F. 2011

Tabla 3.2. Valores de temperatura extrapolados para la zona de estudio. Finca “Estapapes”, Parroquia La Quebrada, Municipio Urdaneta. ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

Tmedia 17.18 17.32 17.78 17.88 18.48 18.38 18.68 18.88 18.28 17.98 17.58 17.48 Fuente: Datos obtenidos a través del gradiente altotermico

Temperatura °C

Temperatura media mensual

19

18 17 16 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Meses

Figura 3.3 Temperatura media mensual (°C)

Donde se aprecia que los meses más fríos son enero y diciembre donde se alcanzan temperaturas de 17,2°C y 17,5 °C, respectivamente y siendo los meses más cálidos julio y agosto donde las temperaturas alcanzan 18,7°C y 18,9°C.

[26]

CAPITULO III: CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO

MATHEUS F. 2011

3.4.3 Vegetación La vegetación existente va desde bosque seco montano bajo a bosque húmedo montano y vegetación de páramo en las zonas más altas. Presenta un alto grado de intervención por sustitución de especies por otras de aprovechamiento agrícola. Las superficies con pendientes más suaves en su mayoría son destinadas a la producción hortícola y las zonas con mayor pendiente al cultivo de hortalizas en terrazas y pastos para ganadería. De acuerdo a los sistemas Ambientales Venezolanos (M.A.R.N.R., 1984) la vegetación de la zona se caracteriza principalmente por páramo moderadamente intervenido, pequeñas extensiones de bosques siempre verde, matorral semideciduo fuertemente intervenido y matorral de páramo.

3.4.4. Suelos El análisis físico químico de las muestras de suelo tomadas en la finca “Estapapes” se realizó en el Laboratorio de Servicio de Análisis de Suelos de La Universidad de Los Andes Núcleo Trujillo (ULA – NURR). Para la toma de las muestras se tomo en cuenta las distintas pendientes con que cuenta la zona. Las muestras fueron tomadas por medio del método del Barreno, que consiste en tomar muestras de suelo con profundidad de 0-30 cm, tomando un kilogramo de cada muestra. Las distintas zonas de muestreo se pueden observar en el Apéndice A. En el laboratorio de suelos se hicieron los análisis de textura, pH y conductividad eléctrica, materia orgánica, fosforo, potasio, calcio y magnesio, utilizando los métodos de Bouyoucos, Potenciometrico; conductimetrico, Walkey and Black, Bray – Olsen, Bray – 1, Complexometrico (Acetato de Amonio), respectivamente, los resultados obtenidos se muestran resumidos en la Tabla 3.3 y completos en el Apéndice B. [27]

CAPITULO III: CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO

MATHEUS F. 2011

Tabla 3.3 Resultados del Laboratorio. Finca “Estapapes”. Parroquia La Quebrada, Municipio Urdaneta. IDENT. DE LA

PROF. DE LA MUESTRA

CLASE

p

C.E

Da

MUESTRA

(cm).

TEXTURAL

H

LOTE: N°. 1

0 – 30

F.a

4.8

0.28

1.40

LOTE N°. 2

0 – 30

F.a

4.0

0.27

1.40

LOTE N°. 3

0 – 30

F.a

5.0

0.23

1.40

LOTE N°. 4

0 – 30

F.a

5.8

0.21

1.40

 Textura La textura del suelo es un medio de describir el tamaño de las partículas presentes en el mismo, tiene mucho que ver con el tránsito del aíre, agua y raíces a través del suelo. La textura obtenida y como se observa en la Tabla 3.3 es liviana franco arenoso, por tener este tipo de textura son suelos donde su capacidad de retención de humedad es de media a baja y baja capacidad de almacenamiento de nutrientes, muy permeables al aíre, al agua, y a las raíces, son suelos bastantes sueltos los que los hace susceptibles a problemas de erosión. La textura, es un buen indicativo para la interpretación del valor, uso y manejo de un suelo. Los suelos francos (los más importantes desde el punto de vista agrícola) y franco arenoso se caracterizan por ser: 1. Usualmente fértiles 2. Fáciles de preparar 3. Buena aireación y capacidad de drenaje.

[28]

CAPITULO III: CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO

MATHEUS F. 2011

 pH La escala de pH se utiliza como un indicador de la concentración de los iones de hidrógeno en el suelo, sirve para medir la acidez y la alcalinidad de un suelo. El pH del suelo influye en la tasa de liberación de nutrientes por meteorización, en la solubilidad de todos los materiales del suelo y en la cantidad de iones nutritivos almacenados en los sitios de intercambio cationico. La solución del suelo puede ser neutra a un pH de 7, donde la concentración de iones ( H+) es igual a la concentración de iones (OH-); puede ser ácida cuando la concentración de (H+) es mayor que la concentración de (OH-) y alcalina cuando (OH-) > (H+). El pH es uno de los mejores indicadores del nivel de saturación de bases que posee el suelo y por lo tanto su índice de fertilidad. La interpretación de los valores de pH se muestra en la Tabla 3.4 Tabla 3.4. Escala de pH para suelos agrícolas Reacción

Ph

Fuertemente Acido

Menor de 5

Moderadamente ácido

5.1 – 6.5

Neutro

6.6 – 7.3

Moderadamente Alcalino

7.4 – 8.5

Fuertemente Alcalino (suelos sódicos)

Mayor de 8.5

En los resultados obtenidos en la Tabla 3.3 se puede apreciar que predomina el pH fuertemente ácido lo cual impide la mineralización, con la constante disminución del nitrógeno en el suelo trayendo como consecuencia un descenso en la fertilidad y un medio poco adecuado para el crecimiento de las plantas produciendo alteraciones morfológicas tales como raíces raquíticas, las hojas con un aspecto purpureo y rígido, no se desarrolla el tallo, entre otras características, los suelos ácidos favorecen el desarrollo de las malas hierbas que pueden tolerarlo, en cambio, no pueden soportar la competencia que brinda un cultivo bien [29]

CAPITULO III: CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO

MATHEUS F. 2011

nutrido; también se puede apreciar la Deficiencia de: Ca, K, N, Mg, Mo, N. Suelos sin carbonato cálcico. Actividad bacteriana escasa.

 Conductividad Eléctrica (CE) La medida de la conductividad eléctrica (CE) del los suelos y de las aguas de riego permite apreciar de una forma cuantitativa la cantidad de sales que contiene el suelo. El análisis de conductividad eléctrica se realiza en los suelos para determinar si las sales solubles se encuentran en cantidades suficientes que puedan afectar la germinación normal de las semillas, el crecimiento normal de las plantas o la absorción de agua por parte de las mismas. Tabla 3.5 Escala de salinidad CE en dS/m a 25 �C 0 – 2 No salino 2 – 4 Ligeramente salino 4 – 8 Moderadamente salinos

8 – 16 Fuertemente salinos > 16

Muy fuertemente salinos

Efectos Despreciable en su mayoría Se restringen los rendimientos de cultivos muy sensibles Disminuyen los rendimientos de la mayoría de los cultivos. Entre los que toleran están: alfalfa, remolacha, cereales y los sorgos para grano. Sólo dan rendimientos satisfactorios los cultivos tolerantes. Sólo dan rendimientos satisfactorios algunos cultivos muy tolerantes.

Fuente: http://mct.dgf.uchile.cl/AREAS/medio_mod1.1.htm

Los valores de Conductividad Eléctrica (CE) obtenidos en las diferentes muestras tomadas en los suelos de la finca en estudio (Tabla 3.3) muestran que no se corre ningún riesgo de salinidad en los suelos que pueda ser perjudicial para los cultivos arrojando como resultado que la (CE) en dicho suelo es normal.

[30]

CAPITULO III: CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO

MATHEUS F. 2011

 Capacidad de Campo La capacidad de campo (CC) establece el límite entre el agua capilar y gravitacional, esta se define como la cantidad de agua que un suelo bien drenado puede retener contra las fuerzas de la gravedad, y representa el límite superior de agua que puede estar disponible para las plantas. Para los fines de diseño de riego se permite como valor de equilibrio el que se alcanza entre las 24 y 48 horas después del riego. En los suelos arenosos estas condiciones ocurren a las 24 horas después del riego y en los suelos arcillosos ocurre varios días después de aplicado el riego.

 Punto de marchitez permanente Cantidad de agua en el suelo con una retención de 15 atm y en el cual las hojas de las plantas muestran síntomas de marchitamiento esto debido a que las raíces de las plantas no pueden absorber el agua que esta retenida en el suelo.

 Densidad aparente La densidad aparente se define como la relación que hay entre el peso seco de una muestra de suelo y el volumen que ocupó dicha muestra en el campo. Los factores que afectan la densidad aparente son: la textura, la estructura y la presencia de materia orgánica, el resultado de la relación (peso/volumen) se obtiene en gramos por centímetros cúbicos (gr/cm3). Los suelos con textura arenosa presentan una mayor densidad aparente que los suelos con texturas finas, al igual que los suelos bien estructurados los valores de densidad aparente son menores, la densidad aparente es un buen indicador de las características del suelo tales como la porosidad, el grado de aireación que posee el suelo y la capacidad de infiltración. [31]

CAPITULO III: CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO

MATHEUS F. 2011

 Infiltración Según Grassi (1998) la infiltración del agua en el suelo constituye un proceso de directo interés en la ingeniería de riego y drenaje. En drenaje porque sustenta los procedimientos para calcular la escorrentía y en riego porque constituye un parámetro esencial en planificación, diseño y operación de los sistemas en la parcela. La infiltración es el proceso mediante el cual el agua penetra desde la superficie del terreno hacia el suelo. De similar modo señala que el método más común para determinar la infiltración en el suelo es el infiltrometro estandarizado por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, el cual fue empleado en el presente estudio, los equipos utilizados para la prueba fueron los siguientes:  Tres cilindros infiltrometros de metal, de 22 a 30 cm. De diámetro (Ø) y de 30 cm de altura.  Tres cilindros amortiguadores de metal, de 50 cm de diámetro (Ø) y 20 cm de altura.  Gancho calibrador.  Escalimetro.  Papel periódico.  Nivel de carpintero.  Listón de madera.  Mandarria.  Cronometro.  Un recipiente de 120 l de capacidad (pipa). El método se aplico de la siguiente manera: con la ayuda del plano topográfico del área en estudio se procedió a seleccionar las zonas donde las características geomorfológicas fuesen semejantes, con el propósito de aplicar en dichas zonas

[32]

CAPITULO III: CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO

MATHEUS F. 2011

las pruebas de infiltración, ya seleccionadas las zonas, se determinó el lugar exacto para colocar los cilindros eliminando toda la maleza presente en el sitio de instalación de los cilindros los cuales se ubicaron de forma triangular en el área de estudio. Luego, se procedió a enterrar los cilindros con la ayuda de la mandarria y el listón de madera a una profundidad aproximadamente de 15 cm. Con el nivel de carpintero se verifico su verticalidad, alrededor de estos se colocaron los cilindros amortiguadores enterrándolos a una profundidad de 10 cm. Ya colocados y nivelados se procedió a añadir agua al cilindro amortiguador y al infiltrometro hasta la altura marcada, la cual representó la lectura inicial, de esta manera procedió a infiltrarse el agua en el terreno, al principio con una velocidad mayor y un tiempo corto, luego los intervalos de medición fueron más largos y las velocidades de infiltración más lentas, este procedimiento se realizó varias veces, añadiendo en cada medida agua al cilindro para reponer la lectura inicial, para la realización de las lecturas se utilizó el gancho y el Escalimetro. Para garantizar que la infiltración sea vertical y no se escape agua horizontalmente se mantuvo un nivel de agua constante en el cilindro amortiguador durante toda la prueba. En la Figura 3.4 se publican los valores de la prueba de infiltración 01, destacando que la misma proviene de la hoja de cálculo Excel, la cual facilitó el procesamiento de los datos y la obtención de resultados. En el Apéndice C se muestran los resultados obtenidos en las pruebas 02 y 03. Para efectos del diseño se tomó la mayor infiltración básica que corresponde a la prueba 01 de una magnitud igual 3,5 cm ∕ h.

[33]

CAPITULO III: CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO Determinación de

MATHEUS F. 2011

Icum = A t B

Hora

Tiempo acum (min)

Icum(mm)

Log T

Log Icum

11:44

0

0

---------

-----------

11:45

1

21

0.00

1.32

11:46

2

27

0.30

1.43

11:47

3

34

0.48

1.53

11:48

4

38

0.60

1.58

I=atb

11:49

5

42

0.70

1.62

a

11:50

6

46

0.78

1.66

b

11:51

7

48

0.85

1.68

11:52

8

52

0.90

1.72

11:53

9

56

0.95

1.75

11:54

10

60

1.00

1.78

11:59

15

72

1.18

1.86

12:04

20

86

1.30

1.93

12:09

25

96

1.40

1.98

12:14

30

105

1.48

2.02

12:19

35

112

1.54

2.05

12:24

40

126

1.60

2.10

12:29

45

140

1.65

2.15

12:34

50

151

1.70

2.18

12:39

55

161

1.740362689

2.206825876

12:44

60

168

1.77815125

2.225309282

12:54

70

178

1.84509804

2.250420002

01:04

80

186

1.903089987

2.269512944

01:14

90

192

1.954242509

2.283301229

01:24

100

194

2

2.28780173

01:34

110

198

2.041392685

2.29666519

01:49

125

207

2.096910013

2.315970345

02:04

140

218

2.146128036

2.338456494

02:19

155

220

2.190331698

2.342422681

02:34

170

226

2.243038049

2.354108439

02:49

185

232

2.255272505

2.365487985

[34]

Icum = A t A B

B

18.97 8 0.507

9.624 0.493

Infiltración Básica 295.7 Tb (min) 4 Ib (mm/min)

0.58

Ib(cm/h)

3.50

CAPITULO III: CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO

MATHEUS F. 2011

1000

Icum (mm)

100

10

1 1

10 Tiempo (min)

100

160 y = 18,978x 0,5071 R² = 0,9939

140 120

Icum (mm)

100 80 60 40

20 0 0

10

20

30 Tiempo (min)

Figura 3.4. Resultados de la prueba de infiltración 01 [35]

40

50

60

CAPITULO IV: DEMANDA DEL RECURSO HIDRICO

MATHEUS F. 2011

CAPITULO IV ESTIMACION DE LA OFERTA Y DEMANDA DEL RECURSO HIDRICO

4.1 OFERTA DEL RECURSO HIDRICO

4.1.1 Cantidad de agua La fuente de agua que surte a la finca es la quebrada Estapape. En conocimiento de que en dicha fuente no se llevan registros de caudales diarios se decidió realizar un aforo puntual en época de estiaje, en la cota donde se localiza la captación a objeto de adquirir un valor de referencia del caudal que por dicha fuente circula en la época crítica del año. No se realizó el aforo de la quebrada Estapape porque en reiteradas ocasiones el propietario hizo la solicitud al Ministerio del Ambiente y no se pudo concretar el aforo, en vista de eso se decidió hacer aforos uno (01) por semana por tres (03) semanas consecutivas durante la finalización del periodo de estiaje del año 2010, el cual finalizó en el mes de Febrero para la zona en estudio; esto se puede ver en los registros de precipitación para la estación de La Quebrada que se muestra en el Apéndice D. Los aforos se realizaron en la tubería de 06” pulgadas que alimenta el tanque de almacenamiento que surte a la finca por el método de la trayectoria los días viernes 05, 12 y 19 del mencionado mes en horas de la mañana. Los resultados se muestran en las Tablas 5.1.

[36]

CAPITULO IV: DEMANDA DEL RECURSO HIDRICO

MATHEUS F. 2011

Tabla 4.1 Aforos en la tubería que surte al tanque de almacenamiento Fuente Tubería Promedio

Caudal (l/s) 32 39.5 35.9 35.8

Fecha del aforo 05/02/2010 12/02/2010 19/02/2010

4.1.2 Calidad del agua La calidad de agua para el riego está establecida en gran parte a la concentración y composición de sales disueltas. Las consecuencias nocivas de las sales sobre los cultivos principalmente se den a la presión osmótica que provoca, la cual está estrechamente relacionada con la concentración total de las sales. Usualmente la concentración de las sales disueltas se determina mediante la conductividad eléctrica (CE). El agua pura es mal conductora de electricidad, mientras que cuando contiene sales, la conduce en proporción a la cantidad de las mismas en solución. El análisis de la calidad del agua de la quebrada Estapape se llevó a cabo en el Laboratorio de Química Ambiental de la Universidad de Los Andes Núcleo Universitario Rafael Rangel. Esta se realizó en dos etapas, la primera siguiendo las instrucciones suministradas por el personal técnico del laboratorio. Toma de la muestra de agua La toma de la muestra de agua se debe realizar con el mayor cuidado y bajo condiciones de higiene ya que un mal manejo en la toma de la muestra condiciona los resultados del análisis y la interpretación de los resultados.

[37]

CAPITULO IV: DEMANDA DEL RECURSO HIDRICO

MATHEUS F. 2011

Para la toma de la muestra se utilizó una botella de agua mineral con capacidad de almacenamiento de 1litro debidamente esterilizada, esta se lleno con el agua de la quebrada y se cerró herméticamente con tirro, unido a la toma de la muestra también se realizó la medición de la temperatura del agua la cual arrojo 17.5°C a las 08:15am del día 29/11/10. Los resultados se pueden observar en la Tabla 4.2 y en el Apéndice E copia del resultado emanado por el Laboratorio. Tabla 4.2. Resultados del análisis de calidad del agua Parámetros Ph

Método

Muestra

Unidades

Potenciometrico

7.96

U/pH

Valores Máximos (M.A) 6–9

Conductimetrico

60.00

S/cm

2000

Termométrico

20.00

°C

-

Titulación

25.00

mg/L

500

Titulación

18.00

mg/L

200

Titulación

6.00

mg/L

70

Colorímetro

0.05

mg/L

10

Kjeldahl

0.10

mg/L

20

Colorímetro

0.50

mg/L

20

Titulación

1.00

mg/L

300

Colorimétrico

10.00

mg/L

500

Titulación

14.00

mg/L

500

Secado – Evaporación

60.00

mg/L

1500

Filtración – Secado

15.00

mg/L

60

Filtración – Secado

8.00

mg/L

60

Conductividad eléctrica (C.E). Temperatura (°C) Dureza total Calcio total Magnesio total Fósforo total Nitrógeno total Potasio total Cloruros Sulfatos Alcalinidad total Sólidos totales Sólidos suspendidos Sólidos disueltos

[38]

CAPITULO IV: DEMANDA DEL RECURSO HIDRICO

MATHEUS F. 2011

De los análisis fisicoquímicos realizados en muestra de agua de la quebrada Estapape, ubicada en el municipio Urdaneta, parroquia La Quebrada, sector Estapape se puede deducir lo siguiente: Todos los valores obtenidos en los parámetros fisicoquímicos se encuentran por debajo de los valores permitidos por el Ministerio del Ambiente, en la Gaceta Oficial N° 37.563, para aguas del tipo 1. Es decir, que estas aguas pueden utilizarse para consumo humano con un mínimo tratamiento. Son aguas de baja mineralización y tienen un contenido bajo en los nutrientes Fosforo (P), Nitrógeno (N) y Potasio (K), lo que la hacen poco recomendable para riego, sin la fertilización correspondiente.

4.2 DEMANDA DEL RECURSO HIDRICO 4.2.1 Calculo de la evapotranspiración del cultivo de referencia (ETo). Allen (2006) expresa que la evapotranspiración de los cultivos de referencia puede definirse como la tasa de evapotranspiración de una superficie extensa de gramíneas de 12 cm de altura, con un valor fijo de resistencia de la superficie de 70 sm-1 y un albedo de 0,23. El cultivo es asumido como uniforme, en crecimiento activo y sin limitaciones de agua. Para calcular la ETo se utilizo el método de Hargreaves y el de Penmman-Monteit. Se utilizaron los datos obtenidos por Penman-Monteith y tomar en consideración la alta humedad que hay en la zona esto debido a las lluvias. De igual forma se necesitan de los datos de temperatura media, máxima y mínima del aíre y valores de precipitación. Y se fundamenta en la ecuación 5.1

[39]

CAPITULO IV: DEMANDA DEL RECURSO HIDRICO

MATHEUS F. 2011

Donde: Eto: es la evapotranspiración del cultivo de referencia en (mm/día) Rn: Es la radiación neta en la superficie del cultivo en (MJ/m2 *día) G: es el flujo de calor en el suelo en (MJ/m2 *día) T: temperatura media del aíre, medida a 2 m de altura (m/s) esat: presión de vapor a saturación (kPa), correspondiente a la temperatura del aire (T) eact: presión actual del vapor del aíre (kPa) Δ: pendiente de la curva de presión de vapor Del aíre (kPa/°C) γ: constante psicrometrica (kPa/°C).

Para calcular las variables presentes en la Ecuación 4.1 se realizó mediante una hoja de cálculo del programa Excel elaborado por Trezza (2007). En la Tabla 4.3 se pueden apreciar los resultados obtenidos, en los cuales destaca la Eto diaria para la zona en estudio. El mayor valor de Eto se presenta en el mes de Agosto con un valor de 3.11mm/día y el menor valor para el mes de Diciembre con 2.33 mm/día. 4.2.2 Calculo de la Evapotranspiración del cultivo (Etv) Allen (2006) define que las diferencias entre Eto y la evapotranspiración de un cultivo en particular (Etc) están relacionadas con las diferencias fisiológicas entre el cultivo de referencia y el cultivo a estudiar, así como diferencias en resistencia aerodinámicas del cultivo a la evapotranspiración. Entre las principales características que diferencian a un cultivo dado del cultivo de referencia están: 1. Altura del cultivo: este parámetro afecta la resistencia aerodinámica del cultivo a la transferencia de vapor de agua a la atmosfera.

[40]

CAPITULO IV: DEMANDA DEL RECURSO HIDRICO

MATHEUS F. 2011

2. Albedo: el albedo afecta la cantidad de radiación que es reflejada, lo que modifica el valor de radiación neta, la cual es la principal fuente de energía para el proceso evapotranspiratorio. 3. Resistencia del cultivo: cada cultivo tiene un particular número de estomas (relacionado con su área foliar) y resistencia de los mismos a la transferencia de vapor de agua hacia la atmósfera. Evapotranspiración del agua a partir de la superficie del suelo: cada cultivo cubre una determinada porción de suelo con respecto a su área total de influencia. Esto produce cambios en la cantidad de agua que es evaporada a partir de las superficies húmedas del suelo. La determinación de Etc a partir de Eto comprende los siguientes pasos: 1. Identificar las diferentes etapas del ciclo del cultivo a estudiar y determinar el número de días correspondientes a cada una de ellas Las etapas de desarrollo del cultivo consideradas en el trabajo de la FAO-56 (2006) son las siguientes: Etapa Inicial: esta etapa comprende el período de tiempo entre la fecha de siembra y la fecha en que el cultivo cubre aproximadamente un 10% del área cultivada. Etapa del desarrollo del cultivo: esta etapa comprende desde la fecha en que el cultivo cubre el 10% de área, hasta que llega a su máximo porcentaje de cobertura. En la práctica, para la mayoría de los cultivos la máxima cobertura coincide con los inicios de la floración. Etapa intermedia o de mediados de temporada: esta etapa comienza al producirse el área máxima de cobertura y finaliza al comenzar la madurez del cultivo. Esta maduración del cultivo es indicada por la maduración del fruto y caída de las hojas. [41]

CAPITULO IV: DEMANDA DEL RECURSO HIDRICO

MATHEUS F. 2011

Etapa final, la etapa comprendida entre el comienzo de la madurez y el final de la cosecha o total senescencia de la planta. 2. Seleccionar el valor de Kc correspondiente a cada etapa del cultivo, ajustando el valor de Kc inicial para condiciones de humedecimiento frecuentes en el suelo. Para la determinación del valor de Kc, se utilizó el método simplificado que consiste en asumir el valor de Kc obtenido de la Tabla mostrada en el Apéndice F para el cultivo a estudiar. El cultivo a desarrollar en la unidad de producción es papa (Solanum tuberosum) Los resultados del valor de Kc para cada etapa del cultivo de la papa se muestra en la Tabla 4.4 1. Construir la curva del cultivo a partir de los valores de Kc obtenidos y la longitud de cada etapa del cultivo. Esta curva permite obtener los valores medios de Kc En la Figura 4.1 se muestra la curva construida para el cultivo de papa. 2. Calcular Etc El cálculo del valor de Etc está basado en la Ecuación 5.2

Donde: ETc: evapotranspiración del cultivo (mm/día) ETo: evapotranspiración del cultivo de referencia (mm/día) Kc: coeficiente del cultivo (adimensional). [42]

CAPITULO IV: DEMANDA DEL RECURSO HIDRICO

MATHEUS F. 2011

En la Tabla 4.5 se muestra los cálculos de la Etc (mm/día) para el cultivo de papa.

Tabla 4.3 Valores de temperatura,Rn,G,u2, esat, eact,Δ,γy Eto para la zona de estudio. Finca “Estapape” parroquia La Quebrada, municipio Urdaneta Edo Trujillo. Ene

Feb.

Mar

Abr.

May

Jun. Jul.

Ago. Sep. Oct.

Nov. Dic.

Rn

9.06

10.25

11.10

11.21

10.85

10.77

11.12

11.38

10.98

10.02

8.79

8.45

G

-0.03

0.04

0.06

0.05

0.04

0.02

0.00

0.050

-0.07

0.01

-0.12

-0.05

T

17.18

17.32

17.78

17.88

18.48

18.38

18.68

18.88

18.28

17.98

17.58

17.48

U2 e sat eact Δ γ

2 1.18 0.84 0.08 0.047

2 1.20 0.85 0.08 0.047

2 1.23 0.88 0.08 0.047

2 1.27 0.92 0.08 0.047

2 1.29 0.96 0.09 0.047

2 1.30 0.96 0.09 0.047

2 1.30 0.93 0.09 0.047

2 1.33 0.95 0.09 0.047

2 1.29 0.94 0.09 0.047

2 1.30 0.96 0.09 0.047

2 1.22 0.92 0.08 0.047

2 1.20 0.89 0.08 0.047

2.77

2.96

2.98

2.89

2.91

3.03

3.11

2.98

2.74

2.41

2.33

Eto 2.49

Fuente: Hoja de cálculo en Excel

Tabla 4.4. Valores de Kc para la papa (solanum tuberosum) Etapas

Inicio

Desarrollo

Intermedia

Final

Longitud (días)

25

30

35

30

Tiempo desde el día de

25

55

90

120

0,5

0,5

1,15

0,75

siembra Kc

[43]

CAPITULO IV: DEMANDA DEL RECURSO HIDRICO

MATHEUS F. 2011

(Papa) 1,4 1,2 1

Kc

0,8 0,6 0,4 0,2

0 0

25 55 90 Tiempo desde el dia de siembra (Dias)

120

Figura 4.1. Curva Kc para el cultivo papa

Tabla 4.5. Resultado de la evapotranspiración del cultivo papa en la zona de estudio. Finca “Estapape” parroquia La Quebrada Municipio Urdaneta Edo Trujillo. Ene Feb. Mar Eto 2.49 2.77 2.96 Kc 0 0 0 ETc 0 0 0

Abr. 2.98 0.53 1.57

May Jun. Jul. Ago. 2.89 2.91 3.03 3.11 1.01 1.15 0.90 0.16 2.91 3.34 2.72 0.49

Sep. 2.98 0.66 1.96

Oct. Nov. 2.74 2.41 0.99 1.11 2.71 2.67

Dic. 2.33 0.87 2.02

2.2.3 Precipitación Efectiva El contenido de humedad del suelo antes de la lluvia es de vital importancia para determinar su efectividad, su aprovechamiento es parcial, a menos que la percolación se requiera para lixiviar las sales. Además en determinados períodos del ciclo vegetativo, cuando declina el consumo de agua, la lluvia no es efectiva, tal como ocurre en la maduración.

[44]

CAPITULO IV: DEMANDA DEL RECURSO HIDRICO

MATHEUS F. 2011

La relación entre la lámina retenida de la zona radicular del suelo y la que totaliza la precipitación caída, es una medida de la eficiencia de la misma. En los cálculos sobre demanda de agua se debe tomar en consideración la precipitación efectiva (pe), que es igual a una fracción de (p), que puede ser desde igual a la unidad hasta prácticamente insignificante. La fracción de (p) usada es del 80%, según el método del Servicio de Conservación de Suelos de Estados Unidos (2008) citado por Trezza (2008). Este parámetro se emplea para el cálculo de los requerimientos de agua del cultivo en la zona de estudio, se cálculo mediante un programa de computación desarrollado por la División de Aguas y Tierras de la FAO, el cual lleva por nombre CROPWAT versión 4.3, a partir de los valores de precipitación (ver Tabla 3.2), de la estación de La Quebrada. Los resultados se muestran en la Tabla 4.6. 4.2.4. Balance hídrico El balance hídrico del suelo en equilibrio con el clima es una forma de cuantificar la condición hídrica de un área determinada para un intervalo de tiempo dado. Se realiza con fines de planificación agrícola e hidráulica a nivel nacional, regional o zonal y también con fines de diseño y funcionamiento de un sistema de riego. Una vez calculados los parámetros necesarios (Etc, Pe) se procede a elaborar el balance hídrico por medio de la hoja de cálculo de Excel de un trabajo de ascenso del profesor Trezza (2007) para el cultivo. El periodo de déficit marca el lapso en el cual los cultivos dependerán del riego artificial, y permite conocer la lamina de agua que representa la necesidad de riego. El periodo de exceso, por el contrario, da una indicación de la existencia de potenciales problemas de drenaje, si es que no existen condiciones naturales favorables para la evacuación de los excedentes.

[45]

CAPITULO IV: DEMANDA DEL RECURSO HIDRICO

MATHEUS F. 2011

En la Tabla 4.7 y Figura 4.2 se muestra el balance hídrico obtenido para el cultivo de la papa (Solanum tuberosum). Tabla 4.6 Valores de precipitación efectiva en la zona de estudio, Finca “Estapape”, sector Estapape, Parroquia La Quebrada, Municipio Urdaneta, Estado Trujillo. Mes Enero

Precipitación total Precipitación efectiva (mm/mes) (mm/mes) 23.9 19.12

Febrero

18.0

14.4

Marzo

51.3

41.04

Abril

81.3

65.04

Mayo

89.3

71.44

Junio

45.1

36.08

Julio

47.4

37.92

Agosto

88.8

71.04

Septiembre

88.0

70.4

102.3

81.84

Noviembre

68.3

54.64

Diciembre

20.6

16.48

724.3

579.44

Octubre

Total

Fuente: Programa CROPWAT versión 4.3

Tabla 4.7. Balance Hídrico para el cultivo de papa (Solanum tuberosum) en la zona de estudio, finca “Estapape”, sector Estapape, parroquia La Quebrada, municipio Urdaneta, estado Trujillo

[46]

CAPITULO IV: DEMANDA DEL RECURSO HIDRICO

Pe (mm) Etc (mm) B Alm. (mm) ET real (mm) Exc (mm) Def (mm)

MATHEUS F. 2011

E

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D

19.1

14.4

41

65

71.4

36.1

37.9

71

70.4

81.8

54.6

16.5

0

0

0

47.1

90.2

100.2

84.3

15.2

58.8

84.4

80.1

62.5

19.1 0

33.5 2

70 29

46.9 35.7

16.9 16.9

-47.2 0

-46.4 0

55.9 31

42.6 37.3

35.2 35.2

9.7 9.7

-36.4 0

0

0

0

47.1

90.2

53

37.9

15.2

58.8

84.0

80.1

26.2

0

4.5

41

11.3

0

0

0

24.8

5.3

0

0

0

0

0

0

0

0

47.2

46.4

0

0

0

0

36.4

7

8

9

10

11

Pe, ETc, Alm. (mm)

Fuente: Hoja de cálculo en Excel.

100 80

60 40 20 0

Deficit

-20

-40 -60

1

2

3

4

5

6

Mes del Año Precipitación Efectiva (mm) Almacenamiento Humedad en el Suelo

[47]

ETo(mm) Deficit

12

CAPITULO IV: DEMANDA DEL RECURSO HIDRICO

MATHEUS F. 2011

Analizando los resultados obtenidos en el Balance Hídrico se puede apreciar que el área presenta dos períodos secos durante el año; el primer periodo que comprende los meses desde Junio y Julio y el segundo período que comprende al mes de Diciembre. Estos períodos de déficit indican los lapsos en los cuales el cultivo dependerá del riego artificial. La demanda a satisfacer es de 47,2mm para el mes de Junio, 46.4mm para el mes de Julio y 36.4mm para el mes de Diciembre,

siendo

la

lámina

[48]

almacenable

37.3mm

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

MATHEUS F. 2011

CAPITULO V DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

Concluidas las etapas precedentes que produjeron la información básica para los fines de riego, se procede a diseñar el sistema de riego por aspersión, el diseño se fundamenta en garantizar el suministro de agua en la parcela, para condiciones de máxima demanda, con el objetivo principal de obtener un apropiado desarrollo de los cultivos y maximizar su rendimiento. El diseño del sistema de riego comprende el diseño agronómico e hidráulico, los cuales se detallan a continuación.

5.1 DISEÑO AGRONOMICO El diseño agronómico de un sistema de riego constituye una de las partes más importantes, ya que determina el régimen de riego del cultivo, en función de características edáficas, meteorológicas y de la operación del sistema de riego. En el diseño agronómico se determina la frecuencia, lámina y tiempo de riego.

5.1.1 Lámina almacenable del suelo (dt) Corresponde a la parte de la lámina total de agua en la capa del suelo que exploran las raíces de los cultivos. La lámina almacenable viene dada en función de las características físicas del suelo, que determinan su capacidad de almacenamiento hasta la profundidad radicular de las plantas. Para el cálculo de la lámina de almacenamiento se utiliza la Ecuación 5.1 [49]

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

MATHEUS F. 2011

Donde: dt: lámina almacenable en el suelo, en cm Wcc: capacidad de campo, en % Wpmp: punto de marchitez permanente, en % Da: Densidad Aparente en gr/cm3 Zr: profundidad radicular del cultivo, en cm

Los valores a utilizar en la Ecuación 5.1 se obtienen de la Tabla 3.3.La lámina almacenable, en la profundidad considerada: Dt0-30 = 4,3512 cm

5.1.2 umbral de riego (UR) Es el porcentaje de agua almacenable que se permite agotar antes de aplicar el riego. El umbral de riego depende de la sensibilidad del cultivo al estrés hídrico y del valor económico del cultivo. En nuestro caso se utiliza un umbral de riego del 40%, recomendado para cultivos hortícolas.

5.1.3 Lámina neta (dn) Es la lámina de agua a reponer en cada riego, considerando el manejo del agua en el suelo a través del umbral de riego y se calcula por la Ecuación 5.2.

[50]

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

MATHEUS F. 2011

Donde: dn: lámina neta, en cm dt: lámina total almacenable, en cm UR: umbral de riego (40% para hortalizas)

Dn= 17,4048 = 174,05 mm

5.1.4 Frecuencia de riego máxima (Frmax) Representa el máximo intervalo entre dos riegos consecutivos, considerando la lámina neta y la demanda evapotrasnspiratoria para el periodo de máxima demanda. Se calcula a través de la Ecuación 5.3.

Donde: Frmax: frecuencia de riego máxima, en días dn: lámina neta, en mm ETc: evapotranspiración real máxima, en mm/día. Se toma la evapotranspiración máxima que en este caso es la del mes de Junio que es de 3.34mm ∕ día (Ver Tabla 4.5)

[51]

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

MATHEUS F. 2011

Frmax=5.20= 5 días

5.1.5 Frecuencia de riego (FR) Es el valor de frecuencia de riego que se asume dependiendo del método de riego y la preferencia de riego de los agricultores. La frecuencia de riego que se asume para el diseño deberá ser menor o igual a la frecuencia máxima. En nuestro caso asumo una frecuencia de riego de 5 días, es decir: Fr= 5 días

5.1.6 Lámina neta de riego Es la lámina neta de agua que se va aplicar en cada riego, para satisfacer la demanda de agua de los cultivos durante la frecuencia de riego. Se expresa mediante la Ecuación 5.4. (5.4) Donde: Etc: lámina a aplicar en mm Fr=frecuencia de riego en días Etc= evapotranspiración real del cultivo, expresada en mm/día Para nuestro caso, tomando en cuenta la frecuencia de riego asumida de 4 días (Fr = 4 días) y con el fin de suministrar el agua necesaria para el periodo máximo de demanda, es decir el mes de Junio donde existe mayor Evapotranspiración. (Ver Tabla 4.5) la lámina neta de riego es: Dnr = 5 días*3,34 mm/día = 16,7mm [52]

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

MATHEUS F. 2011

5.1.7 Lámina bruta de riego Es la cantidad de agua que realmente se va aplicar considerando la eficiencia del sistema de riego. La lámina bruta de riego se calcula por la Ecuación 5.5

Donde: db: Lámina bruta de riego en mm dn: Lámina neta de riego en mm Ef: Eficiencia de la aplicación del riego La eficiencia de riego se obtuvo en función del viento, la lámina de agua a aplicar y el valor de evapotranspiración, obteniendo un valor de eficiencia del 68% por lo que la lámina bruta es: db = 24.55mm En la Tabla 5.1 se muestra un resumen de los valores obtenidos en el diseño agronómico. Tabla 5.1 Resultados del diseño agronómico Lámina almacenable (mm) 43,52 Umbral de riego (%) 40 Lámina neta (mm) 17,40 Frecuencia de riego (días) 5 Evapotranspiración máxima (mm/d) 3,34 Lámina neta de riego (mm) 16,7 Eficiencia de riego (%) 68 Lámina bruta (mm) 24,55

[53]

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

MATHEUS F. 2011

5.2 CARACTERISTICAS DE OPERACIONES DEL SISTEMA DE RIEGO

5.2.1 Trazado y características del sistema El trazado del sistema se aprecia en el plano (Anexo III), el cual contiene la aducción y el sistema de riego de la parcela seleccionada. El sistema de riego seleccionado es del tipo fijo, con tuberías laterales, secundarias y principales todas de polietileno. La tubería secundaria se trazó en el sentido de la pendiente del terreno permitiendo de esta manera localizar las tuberías laterales a lo largo de las curvas de nivel.

5.2.2 Selección del aspersor El aspersor es el componente del sistema que aplica el agua al suelo. El tamaño del área mojada de un aspersor es función de la presión de trabajo del mismo, del tipo de aspersor y del ángulo y diámetro de las boquillas. La selección del aspersor se realizó en función de la presión de trabajo y del espaciamiento que debe existir entre los aspersores y los laterales, comprobando las especificaciones del fabricante. En la Tabla 5.2 se indican las características del aspersor seleccionado. Tabla 5.2 Características del aspersor Modelo Presión de operación Caudal Diámetro de la Boquilla Diámetro de Mojado

[54]

Costa RC 160 28,1 mca 1,6 m3/h 4,36*2,38 mm 27,6 m

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

MATHEUS F. 2011

5.2.3 Separación entre aspersores y laterales La separación entre laterales y aspersores se asume en función de obtener una uniformidad de riego adecuada. El viento modifica el comportamiento del regado, además la separación de los aspersores no debe ser mayor que la de los laterales. La separación entre laterales y aspersores se puede determinar a través de las Ecuaciones 5.6 y 5.7.

Donde: Sa= Separación entre aspersores Sl= Separación entre laterales Sa = 0,50*27,6 = 13,8 se asume 12 m Sl = 0,65*27,6 = 17,94 se asume 18 m

Los valores de Ka y Kl se presentan en la Tabla 5.3, en función del viento promedio de la zona Tabla 5.3 Espaciamiento de laterales Espaciamiento máximo Velocidad del Viento entre laterales y aspersores Km/h 0–8 8 – 11 11 – 16  16

m/s 0 – 2.2 2.2 – 3.0 3.0 – 4.4  4.4

KL 0.65 0.65 0.60 0.50

[55]

Ka 0.50 0.40 0.40 0.30

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

MATHEUS F. 2011

Para nuestro caso, asumiendo un viento moderado de 8 km/h aproximadamente, el espaciamiento máximo entre aspersores y laterales es de 65 % del diámetro de mojado del aspersor. Este se calcula mediante las Ecuaciones 5.6 y 5.7.

De acuerdo a los resultados obtenidos se decidió asumir una separación entre aspersores y laterales de .12x18 m

5.2.4 Intensidad de aplicación La intensidad de aplicación de agua por el aspersor es un parámetro importante a considerar en el diseño del riego por aspersión. En la práctica, la intensidad de aplicación del aspersor deberá ser menor a la infiltración básica del suelo, esto con el fin de evitar el escurrimiento y/o encharcamiento del agua de riego sobre la superficie del terreno. La intensidad de aplicación se calcula mediante la Ecuación 5.8.

Donde: Iap: intensidad de aplicación, en cm/h Qa: Caudal del aspersor, en m 3/h Sa: Separación entre aspersores, en m Sl: Separación entre laterales, en m

[56]

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

MATHEUS F. 2011

Para este caso: 0,74 mm/h El valor de la intensidad de aplicación obtenida es de 0,74 mm/h, el cual es menor a la infiltración básica que es de 35,0 mm/h.

5.2.5 Tiempo de riego Se refiere al tiempo que debe permanecer cada lateral regando en su posición, y este se calcula mediante la Ecuación 5.9.

Donde: Tr: Tiempo de riego en, h db: Lámina Bruta de riego Iap: Intensidad de aplicación, en mm/h

En nuestro caso:

5.2.6 Número de posiciones de laterales por día Representa el número de posiciones que un lateral puede regar durante el día, en función del tiempo de riego requerido en cada posición y el tiempo total disponible

[57]

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

MATHEUS F. 2011

diariamente para la operación en el sistema de riego. Este se calcula mediante la Ecuación 5.10.

Donde: NPLD: Número de posiciones de laterales por día To: Tiempo de operación del lateral, expresado en h Tc: Tiempo de descanso, expresado en h Tr: Tiempo de riego expresado en h Para mi caso:

5.2.7 Número de posiciones en los días de riego Estas posiciones se calculan mediante la Ecuación 5.11.

Donde: NPLDR: Numero de posiciones del lateral de riego NPLD: Numero de posiciones del lateral por día Dr: Días de riego

[58]

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

MATHEUS F. 2011

5.2.8 Número de posiciones totales Se calcula mediante la Ecuación 5.12.

En la Tabla 5.4 se muestra un resumen de las características de operación del sistema de riego. Tabla 5.4 Características de operación del sistema Tipo de sistema

Fijo

Separación entre laterales (m)

18

Separación entre aspersores (m)

12

Intensidad de aplicación (mm/h)

0.74

Tiempo de riego (horas)

3.5

Tiempo de operación (horas)

10

Número de posiciones del lateral por día

2

Días de riego

4

Número de posiciones del lateral en los días de riego

8

Número de posiciones totales Sistema 1 Sistema 2 Número de laterales (sistema fijo)

15 8 15

Número de laterales trabajando simultáneamente

[59]

2

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

MATHEUS F. 2011

5.3 DISEÑO HIDRAULICO El diseño del equipo de riego considera aspectos técnicos y económicos de manera de optimizar los costos del sistema. El diseño hidráulico consiste en la selección de diámetros de las tuberías, de los aspersores y accesorios complementarios, todo esto en función de obtener una uniformidad de riego adecuada. Todos los elementos de este sistema serán fijos (red de riego y emisores). Como se puede observar en el Anexo II la parcela tiene una pendiente muy irregular, por tanto se decidió para el diseño hidráulico dividir la misma en dos sectores, los cuales se señalan en el Anexo III.

5.3.1 Diseño hidráulico del sector 01

Diseño de las tuberías laterales Las tuberías laterales llevan el agua a los aspersores, para que estos la apliquen al suelo. El material seleccionado es el polietileno. El trazado de los laterales se hizo de manera que estos vayan orientados en dirección a las curvas de nivel, de tal manera que no existan diferencias importantes entre las cotas de los extremos de las tuberías. El procedimiento para el diseño de los laterales es el siguiente: 1. Número de aspersores: Estos se calculan mediante la Ecuación 5.13:

[60]

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

MATHEUS F. 2011

2. Longitud real del lateral: Este se calcula mediante la Ecuación 5.14:

Donde: Ll: longitud del lateral, en m Na: número de aspersores Sa: separación entre aspersores, en m Ll = 67 m 3. Caudal del lateral: Este se calcula mediante la Ecuación 5.15

Donde: ql: caudal del lateral en m3/h qa: caudal del aspersor, en m 3/h Na: número de aspersores Ql = 9,6 m3/h 4. Perdidas máximas permisibles La tubería lateral se diseña como una línea de salidas múltiples, adoptando el criterio de que la pérdida total de carga no debe exceder el 20% de la presión de operación del aspersor. La perdida máxima permisible se calcula por la Ecuación 5.16. [61]

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

MATHEUS F. 2011

Donde: hfm: perdidas máximas permisibles en el lateral, en m Po: presión de operación del aspersor, en m

Δz: diferencia de nivel en el lateral mas critico, en m En nuestro caso: hfm = 5,62 m 5. Pérdida de carga por fricción Para calcular las perdidas por fricción en los laterales, se utilizó la Ecuación de Hanzen-William, expresada mediante la Ecuación 5.17.

Donde: hf: Perdida de carga, en m L: longitud de lateral, en m Ql: caudal del lateral, en m D: diámetro del lateral, en m F: factor de salidas múltiples C: coeficiente de material de tubería Debido a que la tubería a utilizar es plástica el valor de C = 140. El valor de F para un total de 6 aspersores es de 0,387 (ver Apéndice III) asumiendo una tubería de 2” de diámetro, con un diámetro interno de 50 mm, las pérdidas de carga por fricción son: 1,09m

[62]

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

MATHEUS F. 2011

Tomando en consideración un 10% adicional de perdidas menores, en los codos, conexiones, uniones, etc., tenemos que las perdidas por fricción en el lateral son: Hf = 1,2m Debido a que las pérdidas por fricción en el lateral (hf = 1,2 m) son menores que las perdidas máximas permisibles

(hfm = 5,62 m) se admite un

diámetro de 2” para las tuberías laterales.

6. Presión de entrada al lateral Consiste en la presión que debe prevalecer en la entrada de la tubería lateral para garantizar el correcto funcionamiento de los aspersores. Esta se calcula mediante la Ecuación 5.18.

Donde: Pe: Presión de entrada al lateral, expresado en m Po: Presión de operación del aspersor expresado en m hf: Perdidas de carga por fricción en el lateral, expresado en m.

Δz: Diferencia de nivel topográfico del lateral, expresado en m Δelev: Altura del elevador expresado en m

En nuestro caso:

[63]

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

MATHEUS F. 2011

En la Tabla 5.5 se muestra un resumen del diseño de las tuberías laterales Tabla 5.5. Resumen del diseño del lateral más crítico del sector 01 Longitud Numero Q Diámetro Diámetro Hfm Hf Pe (m) Aspersores (m3/h) Nominal Interno (m) (m) (m) (Pulgadas) (mm) 67 6 9.6 2 50 5.62 1.09 30.3 Diseño de la tubería secundaria Como se puede apreciar en el plano (Anexo III) la tubería secundaria ya existe y está colocada enterrada en el terreno, en sentido de la máxima pendiente, con un desnivel a favor de 11 m dentro de la parcela (Sector 01). El material de la tubería secundaria será de Polietileno de alta densidad (PEAD) y su diámetro de 3 pulgadas. Se hará el cálculo del diámetro del mismo para comprobar que se puede usar la tubería ya existente.  Pérdidas de carga por fricción en la tubería secundaria: La tubería secundaria se calcula como una tubería sin salidas múltiples, calculándose a través de la fórmula de Hazen-Willian. Ecuación 5.19.

Donde: hfs: Perdidas en el secundario, en m Ql= Caudal del lateral en, m3/h L=Longitud del secundario, en m D: Diámetro del secundario en, mm [64]

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

MATHEUS F. 2011

C: Coeficiente de material de la tubería

En vista de que para el sistema 1 funcionaran simultáneamente dos laterales en cada turno de riego el caudal de la secundaria (Qs) es: Qs = Ql*Nl

(5.20)

Qs =1,6 m3/h * 12 = 19,2 m3/h = 0,0053 m3 /s

Para el cálculo del diámetro mínimo se realizó mediante la Ecuación (5.21) Dmin=

Dmin = 0,058 m = 58 mm, se asume tubería de75 mm = 3 pulgadas Las pérdidas de entrada en el secundario hfs se calculó por medio de la Ecuación (5.22)

Hfs = 4.36m, Asumiendo un 10 % de perdidas menores: Hfs = 1,10 x 4,36 = 4,796 m Hfs = 4,796 m

[65]

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

MATHEUS F. 2011

Presión de entrada al secundario: La presión de entrada a la secundaria es la necesaria para garantizar la presión de entrada al lateral en su posición más crítica, considerando las pérdidas de carga que se producen en el mismo secundario, así como el desnivel disponible. Inicialmente se considera que la presión mínima en el secundario se produce al final del mismo, en este caso la presión de entrada al secundario se calcula mediante la Ecuación (5.23)

Ps = 24,096 m Como la presión de entrada al secundario resulta menor que la presión de entrada al lateral entonces la posición más crítica del lateral no se encuentra al final sino al principio del secundario. Esto es debido a que las ganancias de energía por pendiente son mayores que las pérdidas por fricción, en este caso la presión mínima estará a la entrada del secundario, por lo tanto: Si Ps < Pe Ps = Pe Ps = 24,096 m Tabla 5.6 Resumen del diseño de la tubería secundaria Longitud Qs Diámetro Diámetro Velocidad Hf (m) (m3/h) Nominal Interno (m/s) (m) (pulgadas) (mm) 207

19,2

3

75

[66]

1,20

4,796

Desnivel Ps (m) (m) 11

24,096

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

MATHEUS F. 2011

5.3.2 Diseño hidráulico del sector 02 El sector 02 se puede observar en el Anexo III. Es de mencionar que para este sector solo se presentan las Tablas resumen del diseño del lateral más crítico y la tubería secundaría, debido a que el procedimiento para su cálculo es exactamente el mismo que se empleó para el sector 01. Las Tablas 5.7 y 5.8 muestran los resultados obtenidos en el diseño del lateral más crítico y la tubería secundaria, respectivamente. Tabla 5.7. Resumen del diseño del lateral más crítico del sector 02 Longitud (m)

Numero Aspersores

Q (m3/h)

Diámetro Nominal (pulgadas)

Diámetro Interno (mm)

68

6

9,6

2

50

Hfm (m)

Hf (m)

5,62 1,09

Pe (m) 30,3

Tabla 5.8. Resumen del diseño de la tubería secundaria del sector 02 Longitud Qs Diámetro Diámetro Velocidad Hf Desnivel Ps 3 (m) (m /h) Nominal interno (m/s) (m) (m) (m) (pulgadas) (mm) 84 16,3 3 75 1,02 3,177 9 24,477

5.4 CALCULO DE LA INVERSIÓN INICIAL PARA ESTABLECER EL DISENO EN LA PARCELA Para efectuar el cálculo de la inversión inicial del diseño que se va implementar en la parcela con tuberías de Polietileno de Alta Densidad (PEAD), se realizó una valoración de los costos de ciertos materiales, y de esta manera considerar la opción que asegure el optimo funcionamiento del sistema, las unidades monetarias utilizadas para estimar los costos es el Bolívar Fuerte (BsF) y el Dólar ($) al cambio oficial (1$ equivale a 4,3 BsF). Dicho presupuesto incluye el

[67]

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

MATHEUS F. 2011

impuesto al valor agregado (IVA) cuyo monto a la fecha de elaboración del proyecto es del 12%. Para posibles eventualidades que puedan surgir en la ejecución del proyecto, se considera oportuno incrementar el costo total de la inversión en un 15% de su valor, de igual modo se incluye el costo de producción por hectárea del rubro papa (Solanum tuberosum). Cabe mencionar que en dichos costos no se refleja la inversión en mano de obra para la instalación del mismo, ya que el costo de la misma se considera al momento de su instalación en campo.

En las Tablas 5.9, 5.10, 5.11 se expresan los costos de las tuberías y accesorios necesarios para realizar el diseño del sistema de riego. Tabla 5.9 Costos de las tuberías de (PEAD) que se utilizaran en el diseño Tipo PEAD PEAD

Diámetro Diámetro Longitud Presentación Precio Exterior Exterior (m) (rollo de 100 Unitario (mm) (pulgadas) m) (BsF) 75 50

3 2

291 1138

3 12

2.800 1.250

Total (BsF)

Total ($)

8.400 15.000

1.953,5 3.488,4

Tabla 5.10 Costos para los accesorios principales Descripción Aspersores Costa RC-160 Válvula reguladora de presión Válvula de paso

Diámetro Cantidad Precio Total Total (pulgadas) Unitario (BsF) ($) (BsF) ¾ 3 3

97 2 2

45 845 765

4.365 1.690 1.530

692,9 393,0 355,8

A continuación se presenta un resumen de los costos de todos los materiales necesarios para la instalación del sistema de riego, el precio de mercado y la tasa de cambio oficial al día 04/10/2011. Ver Tabla 5.12 [68]

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

MATHEUS F. 2011

Tabla 5.11 Costo de los accesorios del diseño del sistema de riego Descripción Abrazaderas Abrazaderas Tapón Llave de Bola Llave de Bola Anillos Elevadores

Diámetro Exterior Cantidad Precio Unitario (pulgadas) 2” a ¾” 3” a 2” 2” 2” 3” ¾” ¾

97 22 22 22 2 97 97

25 35 60 480 1.000 5 14,4

Total (BsF)

Total ($)

2.425 770 1.320 10.560 2.000 485 1.400

564 179,1 307 2.455,8 465 112,8 325,6

Tabla 5.12 Resumen de los costos de materiales y precios de mercado al día 04/10/2011 Descripción Sub -total (BsF) Sub-total ($) Tuberías (PEAD) 23.400 5.441,9 Accesorios principales 7.585 1.763,9 Accesorios 18960 4.409,3 Sub-total 49.945 11.615,1 IVA (12%) 5.993,4 1.393,8 TOTAL 55.968,4 13.008,9

5.5 COSTOS DE PRODUCCION PARA EL CULTIVO Papa (Solanum tuberosum) Estos costos están representados por los gastos directos y mano de obra necesarias para desarrollar una hectárea de cultivo. En la Tabla 5.13 se reflejan los costos de producción para 01 ha de papa según información actualizada, suministrada por el Ministerio del Poder Popular para la Agricultura y Tierras (MPPAT) para el año 2011.

[69]

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

MATHEUS F. 2011

Tabla 5.13 Costos de producción para la papa

ESTADO: TRUJILLO RUBRO: PAPA RENDIMIENTO (kg/ha): PRECIO AL PRODUCTOR (Bs/kg):

20.000 4000

ESTRUCTURA DE COSTOS UNITARIOS. RUBRO AGRICOLA: PAPA UNIDAD DE COSTO COSTO CONCEPTO MEDIDA CANTIDAD UNITARIO TOTAL Bs/F SEMILLERO Acondicionamiento del terreno Arado Rastra Siembra Fertilización orgánica Fertilización química Desinfección PREPARACION DEL TERRENO 880,00 ARADO

YUNTAS

8

80

640,00

SURCADO NIVELACION

YUNTAS

3

80

240,00

SIEMBRA O TRANSPLANTE Adquisición de semillas Adquisición de plantas Adquisición de plántulas RIEGO Preparación de regaderas Instalación de sistemas Cuota de riego

4.375,00 kg

1.750

2,5

INSUMOS Fertilizantes: Orgánico

4.375,00

9.368,00 KG

15.000

0,30

Químico (detallar formulas)

4.500,00 -

NUTRI K13-00-46

KG

300

2,00

600,00

12-24-12

KG

250

2,40

600,00

SOLUB 13-40-13

KG

50

2,30

115,00

[70]

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO BORAX

KG

200

CAL AGRICOLA

KG

2.500

MATHEUS F. 2011 -

0,56

Foliares (detallar)

1.400,00 -

OMEX BIO 20

LT

4

22

88,00

MANVERT ZIN

LT

1

28

28,00

MANVERT SILARGON TERRA

LT

6

25

150,00

Insecticidas (detallar)

-

SISTEMIN

LT

4

24

96,00

SOFION 200SC

LT

1

200

200,00

Fungicidas (detallar)

-

KUMULUS

KG

8

20,0

160,00

ALIETTE

KG

16

82,0

1.312,00

ADHERENTE(UN-FILM-17)

LT

2

22,0

44,00

Herbicidas (detallar) KOLTAR

LT

1

75

MANO DE OBRA

75,00 2.840,00

Aplicación de Cal Acondicionamiento del terreno(DESPEDRADO)

JORNAL

10

40

400,00

JORNAL

8

40

320,00

Siembra

JORNAL

10

40

400,00

Abonamiento Orgánico

JORNAL

6

40

240,00

Riego (cantidad en el ciclo)

JORNAL

4

40

160,00

Aplicación de herbicida

JORNAL

1

40

40,00

Aplicación de insecticida

JORNAL

4

40

160,00

Aplicación de fungicida

JORNAL

4

40

160,00

Labores de cultivo (detallar)

-

Otras labores (detallar)

-

[71]

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO REGAR SEMILLA CONTROL MANUAL DE MALEZA

JORNAL

4

40

160,00

JORNAL

20

40

800,00

COSECHA Manual Mecanizada

800,00 JORNAL

20

40

OTROS MATERIALES Sacos Cabuyas Otros (detallar)

MATHEUS F. 2011

800,00 544,00

UNIDAD

400

1,2

480,00

KG

8

8

64,00

OTROS SERVICIOS

3.062,12

Flete de insumos

KG

5.101

0,12

612,12

Flete de cosecha Otros (detallar)

KG

20.000

0,12

2.400,00

MUESTRA

1

50

50,00

ANALISIS DE SUELOS TOTAL COSTOS DIRECTOS COSTOS INDIRECTOS Ciclo (días)

21.869,12 DIAS

120

Seguro Agrícola

%

0,02

437,38

Intereses financieros

%

0,04

364,49

TOTAL COSTOS INDIRECTOS

801,87

TOTAL COSTOS 22.670,99 Fuente: Ministerio del Poder Popular Para la Agricultura y Tierras (MPPAT) de fecha 04 de octubre, 2011

[72]

CAPITULO V: DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

MATHEUS F. 2011

En base a la información recabada y ajustada a la superficie a incorporar se estima una inversión inicial de 53.503,53 BsF para cubrir los costos de producción del cultivo. Los costos totales del proyecto se pueden apreciar en la Tabla 5.14 Tabla 5.14. Costos totales del proyecto

Costo de la inversión inicial para instalar el sistema de riego Costos de producción del cultivo Imprevistos (15%) TOTAL

[73]

Bolívares Fuertes (BsF) 55.968,40 53.503,53 16.420,78 125.892,70

Dólar (%) 13.008,90 12.442,68 3.817,73 29.269,33

CAPITULO VI: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

MATHEUS F. 2011

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1 CONCLUSIONES 1. Del levantamiento topográfico de la finca “Estapape” se concluye que cuenta con una superficie total de 5,003 ha, de las cuales todas son regables, la parcela seleccionada es de 2,36 ha, apta para plantar cultivos hortícolas de piso alto. 2. Los análisis de suelo de la finca presentan un textura media predominando suelos Franco-Arenosos, con unas infiltraciones básicas de 0,79 cm/h, 3,18cm/h y 3,50 cm/h, seleccionando para el diseño la de 3,5 cm/h. 3. Los suelos de la zona de estudio presentan ph en un rango de 4 a 5,8, lo que muestra que son muy ácidos. 4. El estudio de la demanda hídrica de la zona mediante el balance hídrico, se logra apreciar que para el cultivo de la papa (Solanum tuberosum) existe déficit durante los meses de junio, julio y diciembre, sin embargo, el riego se programará para todo el año debido a que la precipitación es un fenómeno variable. 5. El suministro de agua de la finca proviene de la quebrada Estapape, la cual surte sin almacenamiento, a la finca, a través de una aducción de 6”, siendo el caudal promedio en periodo de estiaje de 35, 8 l/s, según los aforos realizados 6. El agua que abastece la finca “Estapape” es de excelente calidad, de baja salinidad y puede ser usada en la mayoría de los suelos, garantizando una elevada productividad de los cultivos, usando las técnicas adecuadas de riego. 7. La fuente de abastecimiento de agua, su caudal las características físicas de las suelos, el cultivo, la topografía y la preferencia del productor, favorecieron la selección del método de riego por aspersión. 8. Se realizó el diseño agronómico para el cultivo papa (Solanum tuberosum), y el hidráulico se elaboró para la parcela dividida en dos sectores, acordes con la pendiente y la amplitud de la parcela. [74]

CAPITULO VI: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

MATHEUS F. 2011

9. El diseño agronómico se resume en el cálculo de los siguientes parámetros: lámina almacenable 43.512 mm, umbral de riego 40%, lámina neta 17,40 mm, lámina bruta 24,55 mm, frecuencia de riego 5 días, días de riego 4 días, tiempo de riego 3,5 horas. 10. El diseño hidráulico se resume en el cálculo de los siguientes parámetros: Aspersor Costa RC 160 con un diámetro de mojado de 27,6 m. Tanto para el Sector 01 como para el sector 02 la separación entre laterales es de 18 m y entre aspersores es de 12 m, el diámetro de las tuberías laterales es de 50 mm y el de las tuberías secundarias es de 75 mm. 11. La tubería que surte a la secundaria en ambos sectores ya existe en el campo, el diseño se adapto a esa condición, por tanto en ninguno de los sectores se diseño la tubería principal. 12. La inversión inicial para instalar el sistema de riego por aspersión, sumando los costos de producción del primer ciclo del cultivo es de BsF 125.892,7, que según el cambio oficial vigente equivalen a $ 29.269,33.

6.2 RECOMENDACIONES 1. Aplicar cal agrícola para corregir los problemas de acidez que presentan los suelos en el sector. 2. Aplicar apropiadamente la dosis de abono orgánico para evitar el problema de acidez. 3. El proyecto elaborado tiene un funcionamiento hidráulico adecuado por lo cual se recomienda su ejecución sin ningún tipo de riesgo. 4. La calidad del agua que surte a la Unidad de Producción “Estapape” es tal que el productor podría plantearse a futuro el envasado de la misma con fines de comercialización.

[75]

BIBLIOGRAFIA

MATHEUS F. 2011

BIBLIOGRAFIA AROCHA, S. 1980. Abastecimiento de agua. Ediciones Vega. Caracas, Venezuela. BASTIDAS, J. 2007. Nociones de Hidrografía. Consejo de Publicaciones de la Universidad de Los Andes. 1° Edición. Mérida, Venezuela. CASTAÑON, G. 2000. Ingeniería del riego. Ediciones Paraninfo. Madrid, España. DOORENBOS, J. y KASSAM, A. 1980. Efecto del agua sobre el rendimiento de los cultivos. Estudio FAO: Riego y drenaje N° 33. Roma, Italia. GARCIA, 2001. Contabilidad de costos. Editorial Mundial. D.F., México. GARCIA, I. y Briones, G. 1977. Sistema de riego: por aspersión y goteo. Editorial Trillas. México. GRASSI, C. 1977. Operación y conservación de sistemas de riego. Material de enseñanza CIDIAT. Mérida, Venezuela. __________ 1984. Métodos de Riego. CIDIAT. Mérida, Venezuela. __________ 1998. Fundamentos de Riego. CIDIAT. Mérida, Venezuela. GUROVICH, L. 1985. Fundamentos y diseño de sistema de riego. IICA. San José, Costa Rica. HARGREAVES, G. y Merkley, G. 2000. Fundamentos del riego. Wáter Resources Publications, LLC. Denver Colorado, U.S.A. HERNANDEZ, O. 1992. Manual de riego por aspersión. UCV. Caracas, Venezuela.

[76]

BIBLIOGRAFIA

MATHEUS F. 2011

KELLER; J. 1983. Manual de diseño de sistema de riego por aspersión y goteo. Utah, U.S.A. Manual de AMES, 1962 Manual de Riego Agrícola. 2006 Editorial Trillas, México Manual para la Educación Agropecuaria. 2.006, riego y Drenajes. Editorial Trillas, México PEREZ, F. 1981. Demandas de agua por los cultivos. Material de enseñanza. UCV. Maracay, Venezuela. PRICE, G. 1973. Análisis económico de proyectos agrícolas. Editorial ASBA. Lima, Perú. TREZZA, R. 2009 Apuntes tomados en clases presenciales de la materia Riego y Drenaje I. ULA – NURR. Trujillo, Venezuela. WITHERS B, Vipond S. 1978. El Riego: diseño y practica. Editorial Diana, México

BIBLIOGRAFÍA ELECTRÓNICA Conductividad eléctrica disponible en la página web: http://mct.dgf.uchile.cl/AREAS/medio_mod1.1.htm

[77]

(16 de junio de 2.011)