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EVALUACIÓN Y DISEÑO CON FINES DE REHABILITACIÓN DE LAS OBRAS

HIDRÁULICAS DEL SISTEMA DE RIEGO “POTRERO-LAS CURUBITAS”

UBICADO EN LAS MESITAS, PARROQUIA GENERAL RIVAS, MUNICIPIO

BOCONÓ, ESTADO TRUJILLO.

Por:

Yeffri Stefani Hidalgo Araujo

Trabajo de grado presentado a la Universidad de los Andes Nucleó Universitario

“Rafael Rangel” en el cumplimiento parcial de los requisitos para optar al título de:

INGENIERA AGRÍCOLA

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

NUCLEÓ UNIVERSITARIO “RAFAEL RANGEL”

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA

TRUJILLO-VENEZUELA

2013


HIDRÁULICAS DEL SISTEMA DE RIEGO “POTRERO-LAS CURUBITAS”

UBICADO EN LAS MESITAS, PARROQUIA GENERAL RIVAS, MUNICIPIO


Por:

Br. Yeffri Stefani Hidalgo Araujo

Trabajo de grado presentado a la Universidad de los Andes Nucleó Universitario

“Rafael Rangel” en el cumplimiento parcial de los requisitos para optar al título de:

INGENIERA AGRÍCOLA

__________________________ ________________________

Prof. Aixa Nuñez Ing. Antonio Garcia

Tutor Academico Asesor Institucional

__________________________

Prof. Jesús Mejias

Asesor Academico

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

NUCLEÓ UNIVERSITARIO “RAFAEL RANGEL”


TRUJILLO-VENEZUELA

2013

DEDICATORIA

Desde mi corazón dedico con amor, admiración y respeto este proyecto a mi

amada mamá, quien ha sido el pilar fundamental de todo lo que soy, me ha

conducido por este camino y me ha hecho descubrir una vocación escondida.

Estás líneas no bastan para expresar todo lo que me has dado a través de tus

consejos, amor y pasión. Esto es para ti, te amo Aracelis Araujo de Hidalgo.

Agradecimientos

“Cuando te inspira un objetivo importante, un proyecto extraordinario, todos tus

pensamientos rompen sus ataduras, tu mente supera los límites, tu conciencia se

expande en todas las direcciones y tú te ves en un nuevo mundo maravilloso. Las

fuerzas, facultades y talentos ocultos cobran vida y descubres que eres una

persona mejor.”

Este pensamiento, de autor anónimo, identifica ciertamente las emociones que

hoy tengo por la finalización de este proyecto.

Agradezco a Dios y la Virgen, por haberme dado mucha salud y paciencia, para

llegar a este punto, además de su infinita bondad y amor.

A mi mamá Aracelis y mi papá Norberto por haberme brindando todo su amor

absoluto y por inculcarme siempre que con motivación, convicción y determinación

se pueden alcanzar los sueños.

A mis hermanos Junior, Audrey y Ailyn por creer en mí y estar incondicionalmente

brindándome todo su apoyo y fomentando mi deseo de superación; sobre todo a

mi hermana Ailyn que cada día me alienta para seguir adelante. Así mismo, a mi

tía Maribel y mi primo Roberto por estar pendiente en cada paso que daba con la

realización de este proyecto. Los quiero mucho.

A mí amado Gian Franco Grasso Quintero, quien aparte de apoyarme con sus

conocimientos para la consolidación de este trabajo, con el amor y cariño que me

ofreces día a día esta meta se hace posible. -A ti, mi amor, también te dedico este

éxito, gracias por tenerme tanta paciencia-. Gian contigo conozco más de mil

formas de amar que me llenan de alegría para continuar formándome como

profesional.

A los profesores: Aixa Núñez, con una profunda admiración y respeto quiero

decirle -gracias profe por ser mi tutora, por confiar en mí, por orientarme y

fomentarme la dedicación y determinación que debe llevar un Ingeniero Agrícola-,

elementos que me llevaron con constancia en cada movimiento para la

culminación de este trabajo; a Ricardo Trezza, gracias por enseñarme a ver las

cosas desde una perspectiva sencilla al momento de resolver cada situación, ha

sido una guía para lograr esta meta; a Jesús Mejías, gracias por la revisión

exhaustiva del proyecto y por brindarme sus sabios consejos y sugerencias en el

diseño de cada obra que incluye este trabajo; a Libert Sánchez, gracias por toda la

colaboración en las salidas de campo, por las recomendaciones y material

académico que me diste, porque sin ti hubiera sido difícil culminar. Igualmente, al

profesor Fernando Velásquez y al Técnico Rafael Castro del Centro de Ecología

de Boconó, quienes colaboraron en la determinación de los caudales de la

respetiva quebrada en estudio.

Al Sr. Carlos Vivas, José Ramón Baptista y al señor Desiderio, habitantes del

sector Las Mesitas y usuarios del sistema de riego Potrero-Las Curubitas por la

colaboración prestada en cada visita de campo para llevar a cabo este proyecto.

Al Sr. Manuel Barroeta por su valioso aporte y colaboración durante el desarrollo

del Proyecto.

A mis compañeros y amigos, Luis Rojas, Iris Moncayo, Jorge Franco, Ronald

Torres, Lorena Peña, Alejandro José Moreno, Adanny Becerra y Yuraimy Torres

por su valiosa colaboración, no tengo palabras para agradecerles el apoyo de

verdad, saben que igualmente cuentan conmigo. Los adoro.

A mis futuros colegas, Ingenieros de la Dirección de Desarrollo Económico

adscrita a la gobernación del estado Trujillo, Ing. Blanca Peña, Ing. Zuleima

Montilla, Ing. Nathali García, Ing. Angélica Chávez, Ing. Luis Castillo, la Ing. María

Fernanda Briceño y principalmente al Ing. Antonio García que me brindó su apoyo

como tutor institucional y confianza además de sus conocimientos para la

conformación del proyecto. A todos gracias por su apoyo profesional en cada

actividad realizada.

A la ilustre Universidad de los Andes Núcleo Universitario “Rafael Rangel” por

recibirnos y darnos la oportunidad de formarnos como profesionales.

Al personal de la biblioteca Aquiles Nazoa NURR-ULA.

ÍNDICE

DEDICATORIA………………….…………………………………………………….....iv

AGRADECIMIENTO………………….………………………………………………....v

INDICE GENERAL ………………….………………………………………………….viii

INDICE DE FIGURAS………………….……………………………………………….xiv

INDICE DE TABLAS ………………….……………………………………………….xvii

SIMBOLIGIA ………………….…………………………………………………………xix

RESUMEN………………….…………………………………………………………….xxi

CAPÍTULO I

INTRODUCCION ………………….……………………………………………………1

1.1 OBJETIVOS …………….………………………………….………………………..4

1.1.1 General……..…………………………………………………………….4

1.1.2. Específicos…………………………………………….………………...4

1..2.. Justificación …………………………………………….………………………...5

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

2.1. ANTECEDENTES………………………………………….…………….....6

2.2. BASES TEORICAS ……………………………………………………..….7

2.2.1. Generalidades del riego ………..………………………………….7

2.2.2. Riego ……………………………..………………………………….8

2.2.3. Sistemas de riego ……………….………………………………….9

2.2.4. Métodos de riego ………………..…………………………………10

2.2.5. Obras hidráulicas …….. ………..…………………………………13

2.2.6. Fuente de abastecimiento ……..…………………………………15

2.2.7. Obra de captación ……. ………..…………………………………16

2.2.8. Línea de aducción…….. ………..………………………………...19

2.2.9. Tanque de almacenamiento…....…………………………………19

2.2.10. Red de distribución …… ………..……………………………….20

2.2.11. Obras complementarias ………..………………………………..21

2.2.12. Operación de los sistemas de riego..…..………………………..23

2.2.13. Elementos económicos de un sistema de riego………………..24

CAPÍTULO III

INFORMACIÓN BÁSICA DEL ÁREA DE ESTUDIO

3.1. UBICACIÓN…………….…………………………………………………...27

3.3.1. Política………………………………………………………………….27

3.3.2. Geográfica……………………………………………………………..27

3.3.3. Practica…………………………………………………………….......27

3.3.4. Hidrográfica…………………………………………………...............29

3.2. SUPERFICIE…………….…………………………………………………30

3.3. RELIEVE…………….……………………………………………………...30

3.4. GEOMORFOLOGIA …………….………………………………………...30

3.5. CLIMA …………….………………………………………………………...30

3.5.1. Precipitación…………………………………………………………31

3.5.2. Temperatura…………………………………………………………32

3.6. GEOLOGIA …………….…………………………………………………34

3.6.1. Estructura ………………………………………………………….35

3.6.2. Sismicidad ………………………………………………………....35

3.7. VEGETACION …………….…………………………………………….36

3.8. USO ACTUAL Y POTENCIA DE LOS SUELOS……………………..36

3.9. BALANCE HIDRICO DE LA ZONA …………….…………………….38

3.9.1. Precipitación efectiva ……………………………………………40

3.9.2. Lamina de almacenamiento de agua …………………………..40

3.0.3. Evapotranspiración de referencia (ETo) ……………………….43

3.10. ASPECTOS RELEVANTES DE LA INSTITUCIÓN DONDE SE

DESARROLLÓ EL TRABAJO DE PASANTÍAS. ……………………………………..47

3.0.3. Misión ……………………………………….…………………….48

3.0.3. Visión ……………………………………….…………………….48

CAPÍTULO IV

DIAGNOSTICO DE LA INFRAESTRUCTURA DEL SISTEMA DE RIEGO

4.1 . ORIGEN DEL SISTEMA DE REIGO …………………………….…………….49

4.2 . BENEFICIARIOS DEL SISTEMA DE RIEGO…………………………….…...49

4.3 . OBRAS QUE INTEGRAN EL SISTEMA DE RIEGO………………………….49

4.3.1. Captación ………………………………………………………………….51

4.3.2. Obra de limpieza……………………….………………………………….51

4.3.3. Obra de adicción y distribución …………………………………….…...51

4.3.4. Obra de almacenamiento …………………………….………….……...56

4.3.5. Obras auxiliares y/o complementarias ………..………….…………...56

CAPÍTULO V

OFERTAS Y DEMANDAS DE AGUA

5.1. OFERTA………………………….…………………………….…………….58

5.1.1.1 Cantidad de agua…………………………………………..………....59

5.1.1.2 Calidad de agua ………………………………………………………71

5.2. DEMANDA

5.2.1. Estimacion de la demanda de agua para cultivos …………………72

5.2.2. Estimación de la demanda de agua para población ………………82

CAPÍTULO VI

DISEÑO DE LAS OBRAS HIDRÁULICAS

6.1. LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO DEL SITIO DE CAPTACION ……..87

6.2. DISEÑO DE LA OBRA DE CAPTACION…………………………………….89

6.2.1. Diseño hidráulico………………………………………….89

6.2.2. Diseño de la rejilla………………………………..……….91

6.2.3. Conexión de la tubería de salida y limpieza…………...98

6.2.4. Análisis de estabilidad……….………………………….100

6.3. DISEÑO DEL DESARENADOR……………………………………………..107

6.4. DISEÑO DE LA LINEA DE ADUCCION ……………………………………108

6.4.1. Trazado ……………………………………………………………….…108

6.5. TANQUES DE ALMACENAMIENTO ……………………………………….114

6.6. DISEÑO DE LAS OBRAS AUXILIARES Y/O COMPLEMENTARIAS…..115

6.6.1. Tanquilla rompecarga………………………………………………..…115

6.7. VENTOSA Y VALVULA DE LIMPIEZA……………………………………..116

CAPÍTULO VII

INVERSION DEL PROYECTO……………………………………………………….117

CAPÍTULO VIII

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

8.1. CONCLUSIONES ……………………………………………………..118

8.2. RECOMENDACIONES ………………………………………...……..119

BIBLIOGRAFÍA……………………………………………..………………..………...121

APENDICES……………………………………………………….………………...….127

LISTA DE FIGURAS

FIG. CONTENIDO PAG.

2.1 Croquis de las obras hidráulicas de un sistema de

abastecimiento de agua.

15

2.2 Dibujo esquemático de un dique- toma. 18

3.1 Ubicación política de la zona de estudio. 28

3.2 Ubicación relativa de la zona de estudio. 29

3.3 Precipitación promedio mensual. Estación las mesitas. 32

3.4 Temperaturas medias mensuales (1987-1998). Sector las

mesitas.

34

3.5 Principales estados del suelo con respecto al contenido de

agua.

42

3.6 Evapotranspiración del cultivo de referencia sector las mesitas. 45

3.7 Balance hídrico del sector las mesitas. 46

4.1 Tanque usado como desarenado del sistema de riego actual

potrero-las curubitas.

50

4.2 Interior del tanque usado como desarenador del sistema de

riego actual potrero-las curubitas.

52

4.3 Tubería de aducción y distribución en buen estado del sistema

de riego el potrero-las curubitas.

53

4.4 Tubería de aducción y distribución en mal estado del sistema

de riego el potrero-las curubitas

53

4.5 Sito de aforo antes de las primeras 4 conexiones en la tubería

de aducción y distribución.

54

4.6 Sito de aforo después de las primeras 4 conexiones en la

tubería de aducción y distribución

55

5.1 Sección del aforo quebrada escufrini. 61

5.2 Delimitación de la sección a aforar. Quebrada Escufrini. 61

5.3 Aplicación del método sección velocidad. Quebrada Escufrini. 62

5.4 coeficiente de escorrentía 66

5.5 curva profundidad duración frecuencia (p-d-f) 69

5.6 Curva generalizada del coeficiente del cultivo kc de la papa. 75

5.7 Curva generalizada del coeficiente del cultivo kc de la

zanahoria

75

5.8 Curva generalizada del coeficiente del cultivo kc de la fresa 75

5.9 Balance hídrico utilizando el ETc del cultivo de la papa. 77

5.10 balance hídrico utilizando el ETc del cultivo de la zanahoria 78

5.11 Balance hídrico utilizando el ETc del cultivo de la fresa. 79

6.1 Levantamiento topográfico 87

6.2 Vista panorámica de la ubicación de la quebrada Escufrini. 88

6.3 Sección del sitio de captación en la quebrada Escufrini. 88

6.4 Valores aproximados del coeficiente c en la expresión. 90

6.5 coeficientes para el diseño de rejilla 92

6.6 sección transversal del dique-toma 93

6.7 detalle de la rejilla 96

6.8 Galería de captación – profundidad del flujo de agua en la

galería.

98

6.9 detalle de tuberías de la sección transversal dique -toma 99

6.10 vista frontal del dique- toma 100

6.11 vista planta del dique- toma 100

6.12 Diagrama de cuerpo libre de la sección trasversal del dique

toma.

103

6.13 resultante en la sección transversal del dique-toma 106

6.14 coeficiente “c” según el tipo de tubería 113

6.15 croquis de la línea de aducción 109

LISTA DE TABLAS

TABLA CONTENIDO PAG.

3.1 Precipitación promedio mensual entre los años 1964 al

2012. Estación Las Mesitas.

31

3.2 Temperaturas máximas, mínimas y medias mensuales

(1987-1998). Sector Las Mesitas.

33

3.3 Propiedades físicas del suelo de la finca modelo. 37

3.4 Propiedades de fertilidad del suelo de la finca modelo. 37

3.5 Capacidad de campo y punto de marchites permanente

del suelo.

44

3.6 Evapotranspiración del cultivo de referencia. sector las

mesitas.

45

3.7 Balance hídrico del sector las mesitas. 46

4.1 Beneficiarios del sistema de riego el Potrero - Las

Curubitas

49

4.2 Aforo volumétrico en la tubería principal 55

5.1 Características quebradas Escufrini y quebrada Escudun. 63

5.2 Área, longitud y pendiente media de la quebrada

Escufrini.

67

5.3 Intensidades máximas de precipitaciones. estación las

mesitas.

68

5.4 Días de desarrollo de los cultivos. 74

5.5 Valores de Kc para cada etapa del cultivo. 74

5.6 Profundidad Radicular de los cultivos. 76

5.7 Resultados de ETc para la papa, zanahoria y fresa. 77

5.8 Balance hídrico utilizando el ETc del cultivo de la papa. 78

5.9 Balance hídrico utilizando el ETc del cultivo de la

zanahoria

79

5.10 Balance hídrico utilizando el ETc del cultivo de la fresa. 87

5.11 Caudal para riego por sector. 82

5.12 Censos 2001 y 2013. Paramo El Potrero – Las curubitas. 83

5.13 Población de diseño futura 84

5.14 Caudal necesario para el sector El Potrero y Las

Curubitas

85

5.15 Caudal de diseño 85

6.1 Galería de captación. Metodo de Zamarin 97

6.2 Fuerzas y momentos actuantes en la sección transversal 104

6.3 Diámetros comerciales de tuberías. Normas ISO 110

6.4 Trazado Línea de aducción Tramo C-13 111

6.5 Trazado de la Línea de aducción Tramo 13 -16 112

6.6 Trazado de la Línea de aducción Tramo 13 - 13.9 112

7.1 Invesion del proyecto 118

Simbología

Símbolos Definición

m2 Metros cuadrados

Atm Atmosfera

CE Conductividad eléctrica

cm Centímetros

F Franco

Fa Franco arenoso

F.A.a Franco Arcillo arenoso

gr/cm3 Gramos por centímetros cúbicos

ha Hectáreas

L/h Litros por hora

L/s/ha Litros por segundo por hectárea

mm Milímetros

mm/día Milímetros/ día

Mm/mes Milímetros mes

mS/cm Micro siemens por centímetro

msnm Metros sobre nivel del mar

ºC Grado Celsius

PEAD Polietileno de alta densidad

PMP Punto de marchitez permanente

CC Capacidad de campo

s Segundos

UTM Universal Transversal Mercator

DDE Dirección de Desarrollo Económico

MPPA Ministerio del Poder Popular para el Ambiente

CEB Centro de Ecología de Boconó

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES NÚCLEO UNIVERSITARIO RAFAEL RANGEL



HIDRÁULICAS DEL SISTEMA DE RIEGO “POTRERO-LAS CURUBITAS” UBICADO EN LAS MESITAS, PARROQUIA GENERAL RIVAS, MUNICIPIO


Autor: Yeffri Hidalgo Tutor: Aixa Núñez

Fecha: octubre 2013

RESUMEN

El objeto de estudio fue evaluar y diseñar con fines de rehabilitar las obras hidráulicas del sistema de riego “Potrero-Las Curubitas” ubicado en Las Mesitas, parroquia General Rivas, municipio Boconó, estado Trujillo. Al finalizar la evaluación del sistema de riego actual se determinó que ambos sectores (El Potrero y Las Curubitas) se están viendo afectados por la antigüedad del sistema y la falta de agua no les permite surgir económicamente y abarcar toda la superficie en producción por lo que deben cultivar en invierno, por lo tanto, se decidió diseñar una obra de capación ubicada aguas arriba del sitio establecido actualmente, darle un nuevo trazado a la línea de aducción que permita llevar agua hacia los dos sectores y que en cada uno exista un tanque de almacenamiento; esta rehabilitación comprende las obras complementarias como el desarenador y la tanquillas rompecargas. Los beneficiarios son 34 productores que conforman 76 familias, que explotan una superficie de 63 ha, a través de cultivos como la papa, la zanahoria y la fresa. El caudal de diseño es de 47,7 l/s, dicho valor se obtuvo calculando la dotación diaria por persona proyectando la población a 25 años más el caudal necesario para abastecer todas las 63 ha calculado a través de la fórmula del caudal modulo. Se estimó un caudal mínimo de 195,38 l/s del cual se dispone solo 171,93 l/s considerando el caudal ecológico. El trazado de la línea de aducción comprende 2536 km incluyendo a través de la línea de aducción un desarenador, tres tanquillas rompecargas, 2 tanques de almacenamiento y 1 ventosa. Se recomienda realizar mediciones periódicas de caudales por 5 años para construir la curva de duración de caudales. La rehabilitación considera un costo de 1.969.794,41bsf, valor que incluye un 15% de ajuste por cualquier eventualidad que se pueda presentar en la ejecución del proyecto. Palabras claves: evaluación, diseño, riego.

CAPITULO I

INTRODUCCIÓN

Los elementos del clima (precipitación, temperatura, evaporación y otros

fenómenos); permiten definir de una manera muy general la situación hidrológica

de una región y su potencial de desarrollo. Así mismo el grado de intervención del

hombre requerido para corregir cualquier irregularidad como déficits y excesos de

agua en los cultivos.

Desde la creación del mundo el hombre ha buscado múltiples medios para

solventar estos déficits del vital líquido; los primeros pobladores de la tierra

comenzaron a implementar sistemas de presas en los ríos, usando cualquier

material, ya fuera troncos, rocas y pastos entre otras cosas, para conducir el agua

a través de canales que llevaran el recurso a los suelos cultivados, es así como el

hombre se establece y comienza una vida sedentaria garantizando de una manera

u otra su alimento gracias al manejo del agua.

Este sistema implementado garantizaba que se pudiera sembrar en épocas de

estiaje (sequia) y consecuentemente tener alimento proveniente de la tierra todo el

año, solventado aquellos déficits y dando los primeros pasos para la creación del

sistema de riego artificial.

Un informe de La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y

la Agricultura FAO (2002), resalta la importancia de los sistemas de riego

artificiales en el suministro mundial de alimentos; explican que las estructuras

garantizan la subsistencia de la población y por ejemplo en Venezuela la

producción agrícola ha demandado la ampliación de áreas de riego para alcanzar

un desarrollo agrícola sostenido y satisfacer la necesidad alimentaria.

Retomando a La FAO (2002), (citado por Núñez, Lahoud y Trezza, 2009, p.73)

mencionan que los primeros proyectos modernos de riego público en Venezuela

se comenzaron a desarrollar a partir de 1950 con la creación de la Dirección de

Obras de Riego en el Ministerio de Obras Públicas (MOP); donde el gobierno solo

había desarrollado 13.700 ha. Esta cifra no aumento sino hasta la década de los

70 y 80 cuando se regaban alrededor de 180.000 ha. Para el año 1998 gracias a

la ejecución del documento "Política y Plan Nacional de Riego y Saneamiento de

Tierras", desarrollado por la Dirección General Sectorial de Infraestructura del

MAC y el Consejo Nacional de Riego y Saneamiento de Tierras (CONARSAT)

existía un el área de 228.699 ha con infraestructura de riego en el sector público y

unas 341.520 ha en el sector privado.

Hoy en día gracias a la gestión de entes públicos y privados hay alrededor de

570.000 ha potenciales son sistemas de riego a lo largo de todo el país.

Según un Esquema De Contenido De Los Dossier De Las Entidades Federales

Estado Trujillo, realizado por CORPOANDES (2007), Trujillo estado de Venezuela

que forma parte de los Andes Venezolanos, cuenta con abundantes recursos

hídricos y condiciones edafoclimáticas que permiten la implementación de

sistemas de riego para una producción agrícola muy variada, destacándose la

producción de hortalizas en la zona alta.

Debido a las condiciones topográficas de la zona alta del estado; las

posibilidades de desarrollo de embalses son limitadas, por tal motivo es usual la

derivación directa de los volúmenes de agua de los ríos y quebradas para atender

la demanda. La mayoría de las estructuras hidráulicas que se han implementado

en la zona, fueron hechas por La Corporación de lo Andes (COORPOANDES),

hace más de 30 años, ello significa que la vida útil de los sistemas ya esta

caducando, teniendo en cuenta que esos sistemas de riego que se construyen en

el campo tienen una vida útil de 25 años según Arocha (1980).

Esta situación justifica la importancia de la realización continua de evaluaciones

a los sistemas de riego de la zona alta, para tratar de mejorar y rehabilitar dichas

estructuras del campo garantizando el buen uso y manejo del agua.

En el municipio Boconó del estado Trujillo, parroquia General Rivas, sector Las

Mesitas, existe un sistema de riego que actualmente presenta problemas con la

distribución del agua, no cuenta con tanques de almacenamiento y los elementos

que lo conforman se encuentran deteriorados y en mal estado.

En el presente, el sistema de riego abarca una superficie de 38 ha

aproximadamente y de este se benefician 24 agricultores. Es importante destacar

que existen 25 ha puestas en producción por 10 agricultores que solo tienen la

oportunidad de regar en invierno, es decir que no disfrutan del sistema de riego

debido a la localización geográfica dentro de la zona.

Dada esta situación surge la idea de realizar una evaluación para rehabilitar y

rediseñar el sistema de riego, de esta manera darle cabida a la mayor cantidad

posible de agricultores de aprovechar dicho sistema.

OBJETIVOS

General

Evaluar y diseñar con fines de rehabilitar las obras hidráulicas del sistema de riego

“Potrero-Las Curubitas” ubicado en las mesitas, parroquia General Rivas,

municipio Boconó, Estado Trujillo.

Específicos

1. Diagnosticar la situación actual de los elementos que forman el sistema

de riego de la comunidad.

2. Determinar las características edafoclimáticas de la zona con fines de

estimar oferta y demanda hídrica para los principales cultivos de la zona.

3. Diseñar las obras hidráulicas pertinentes de acuerdo a los resultados de

la evaluación.

4. Calcular la inversión del proyecto.

JUSTIFICACIÓN

La evolución de la tecnología permite que el desarrollo en la agricultura sea

menos duro y complejo; los sistemas de regadío cada vez son más permitiendo la

optimización del recurso agua que actualmente está sufriendo una escasez

importante.

Dichos sistemas de riego tienen un tiempo estimado de uso y cuando este

tiempo ha pasado es necesario rehabilitar las estructuras hidráulicas del sistema e

incorporar otras tratando de hacerlo más eficiente.

A través de este proyecto se presenta un claro ejemplo de lo planteado donde

la comunidad se beneficiara en varios aspectos.

A nivel social, todas las fincas del sector podrían surtirse de agua y regar el

tiempo necesario según las necesidades del rubro que estén cultivando,

incluyendo a aquellas fincas que no gozaban del servicio y debían cultivar solo en

periodos de lluvia.

Se establecerán normas de uso y manejo del sistema de riego, así los

productores tendrán una mejor relación de trabajo dejando atrás las disputas

creando un ambiente de armonía.

El beneficio anterior trae como consecuencia un aumento en la economía de

los agricultores, porque al haber un sistema de riego habrá una buena producción

y el ingreso será mayor, afianzando de la misma manera la seguridad alimentaria

no solo del sector sino de todo el estado Trujillo y por ende del país; también se

destacará aún más a nivel nacional el sector de Las Mesitas por la calidad y

abundancia de sus productos.

CAPITULO II

REVISIÓN DE LITERATURA

2.1. ANTECEDENTES

La rehabilitación y el diseño de sistemas de riego a lo largo de los años es un

oficio que ha tomado fuerza debido a las grandes ventajas que proporciona a los

agricultores.

En el trabajo de Barreto (2012), se muestra el procedimiento por el cual se

debe realizar la estimación del recurso hídrico disponible de la zona en estudio y a

su vez el procedimiento lógico para estimar demandas de agua de cultivos,

cuestión que se tomara en cuenta para la realización del proyecto, ya que sirve

como referencia para el cumplimiento de uno de los objetivos específicos.

Por su parte Sánchez (2011), se centra en la evaluación y diseño de obras

hidráulicas que conforman la captación, conducción y almacenamiento del recurso

hídrico para dicha comunidad; entonces se permite tomar como base dicha

información, porque aporta las técnicas exactas para el diseño de la obra de

captación en aguas superficiales en una zona de montaña. Es así como se puede

abrir paso a la solución de la problemática planteada en este proyecto.

Se tiene en cuenta el proyecto de Márquez y Gudiño (2009), donde tuvieron

como objetivo principal la evaluación de toda la red de aducción y distribución

agua, incluyendo también la obra de toma igualmente realizan el análisis

presupuestario de todas las obras hidráulicas para su rehabilitación y mejoría.

Todo lo mencionado se tomara como guía para la evaluación de las obras

hidráulicas y para la preparación del presupuesto.

Barroeta (1995) presenta un estudio de pre factibilidad de un sistema de riego

cuyos objetivos engloban la ubicación, clima, topografía y situación de la parroquia

General Rivas que es la jurisdicción donde se está llevando a cabo el proyecto y

de alguna manera u otra permite tener información básica de la zona.

Gracias a la recolección de información de trabajos relacionados con el

proyecto planteado, se permite realizar un análisis más factible en cuanto a su

posibilidad de ejecución, igualmente permite crear posibilidades de solución para

solventar la problemática presentada en este proyecto.

2.2. BASES TEÓRICAS

2.2.1. Generalidades del riego

Cañizales et al. (2006) indica que Venezuela se encuentra de cuarto lugar en el

ranking de los países de Sudamérica con más recurso hídricos, por este privilegio

de la naturaleza, el país puede desarrollar prioritariamente sus recursos hídricos

incorporando esta riqueza en su economía haciendo buen uso y aprovechamiento

de las aguas.

Este planteamiento conlleva al desarrollo de obras hidráulicas que tenga fines

de energía eléctrica, abastecimiento doméstico y adecuación de tierras que es el

caso principal de nuestra investigación, es decir que el país invierte en el riego,

drenaje, nivelación de tierras, obras de protección contra inundaciones, obras de

control de erosión entre otros. Todo esto para que el recurso prevalezca dándole

el mejor uso y manejo posible.

Retomando las afirmaciones de cañizales et al. (2006), puede apreciarse que

para el año 2002, alrededor del 47% del total del agua extraída en Venezuela era

dedicado al sector agrícola. Así mismo, puede observarse, según estos datos que

para el 2002 se contaba con un área potencial regable de 1.700.000ha, equipadas

para riego 570.000ha y de estas solo 307.900ha eran regadas. Esto evidencia una

subutilización de la infraestructura construida con fines de riego. Ha de destacarse

que para la implementación de esos sistemas de riego es necesario llevar una

especie de pasos para el diseño de cada obra hidráulica con la que contara el

sistema, a continuación se presenta la definición de cada elemento.

2.2.2. Riego

El riego es una actividad que resulta de las acciones del hombre para mejorar

su calidad de vida, (Israelsen y Hansen, 1965, citados por Grassi, 1998) define 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” (p.09), es decir

que es la aplicación de la ingeniería práctica para evaluar la eficiencia del agua y

la productividad de la tierra, con el cual se regulariza el reservorio del agua según

las exigencias de los cultivos.

Complementariamente gracias al riego se repone el agua al suelo, para cubrir

la cantidad de agua que las plantas pierden por evapotranspiración y que las

precipitaciones no cubren, igualmente el riego tiene las siguientes funciones:

Asegurar las cosechas contra sequias de corta duración.

Proporcionar la humedad necesaria para que los cultivos puedan

desarrollarse.

Favorece el proceso de lixiviación de sales y mantiene el equilibrio salino en

el suelo.

Reducir el peligro de erosión por la formación de cauces naturales de

drenaje.

Ablandar los terrones de la tierra, permitiendo mejores condiciones físicas

para el laboreo.

En la agricultura hay que tener en cuenta dos factores fundamentales como lo

son el agua y el suelo, estos dos recursos que sustentan a todo los seres vivos es

necesario manejarlos teniendo en cuenta criterios que permitan la sustentabilidad

del recurso en el tiempo, ya que si el agua no se usa eficientemente sobre el suelo

no va a servir que el suelo se maneje eficientemente.

2.2.3. Sistemas de riego

Un sistema, es un conjunto de elementos relacionados entre sí, compuesto por

un conjunto de elementos físicos, personas y modos de actuar que obran en este

caso sobre el agua, la tierra, diversos insumos, para producir bienes bajo

determinadas restricciones y sin generar efectos adversos. Grassi (1998). (p. 15).

Según Olivares y De León (1985), desde el punto de vista de la ingeniería un

sistema de riego es el formado por un conjunto de estructuras necesarias para

captar, conducir y distribuir las aguas a los suelos, aplicando una lámina que supla

las deficiencias de humedad exigidas por las plantas durante su periodo de

desarrollo. Comprende también todas aquellas obras de que ayudan y mejoran el

drenaje superficial o interno de los suelos, cuando es necesario, y aquellas obras

como las de vialidad interna que permiten el transporte de los productos a los

mercados consumidores.

2.2.4. Métodos de riego

Según Castañón (2000) los métodos de riego son tres:

Riego por gravedad. Este método es el más antiguo utilizado para cubrir

las necesidades de agua de las plantas y consiste en conducir el agua a

través del terreno con ligera pendiente (0.1 y 0.3 %) a través de los surcos

para cultivos en hilera y en melgas para cultivos densos como el arroz.

Grassi (1981).

El agua se aplica en la superficie por gravedad, es decir se vierte y

discurre libremente, este método se aplica a todo tipo de cultivos ya sean

anuales, leñosos, con distintos sistemas de siembra o plantación, arbórea

de distintitos marcos, entre otros.

Las desventajas o limitaciones de este tipo de método según Grassi

(1981), es que se requiere tener disponible niveles de agua muy superiores

al riego por aspersión y localizado, el terreno debe ser prácticamente llano

para que el riego sea eficiente, se pierde espacio para la construcción de

los canales de riego y por la acumulación de agua se puede llegar a tener

problemas de drenaje.

El nivel de eficiencia de este método es de un 50-70% y la inversión

inicial es baja en comparación con los otros métodos.

Riego por aspersión. Fernández et al. (1999) es el método mediante el

cual el agua se aplica sobre la totalidad de la superficie del suelo en forma

de lluvia.

Para que el agua se disperse en gotas de distinto tamaño debe

conducirse a presión hasta las boquillas de los aspersores, por ello también

el sistema genéricamente se denomina riego presurizado.

La ventaja principal de este método es que se adapta a todo tipo de

terrenos, es decir, que pueden ser aplicados a terrenos ondulados con

pendiente hasta el 25%, con respecto al riego superficial el riego por

aspersión tiene mayor control del agua aplicada y mayor eficiencia (60-

80%) en la aplicación de la misma, así mismo disminuye la mano de obra

ocupada.

Entre las limitaciones se puede decir que la inversión inicial es mayor y

que en lugares donde hay fuertes vientos, existen problemas para distribuir

uniformemente el agua en toda la superficie.

Riego localizado. Consiste en la aplicación de agua al terreno gota a gota

en la masa radicular de la planta, para mantener un nivel adecuado y

constante de humedad en el suelo. Fernández et al. (1999), define el riego

localizado como la aplicación de agua sobre la superficie del suelo o bajo

este, utilizando para ello tuberías a presión o emisores de diversas formas,

de manera que solo se moje una parte del suelo a la que se le da el nombre

de bulbo húmedo.

Al ser poco el volumen de suelo mojado, la capacidad de

almacenamiento es baja y por tanto obliga a aplicar pequeñas dosis de

riego, con alta frecuencia.

Es una innovación que revoluciona las prácticas que normalmente rigen

a los restantes sistemas. Así, más que una variante de riego, es una técnica

nueva de riego, que exige conocimiento tanto del sistema de riego en sí,

como de cuestiones agronómicas.

Los riegos localizados se pueden agrupar según el caudal del emisor en:

Riego por goteo, bajo caudal: hasta 16 l/h (emisores denominados goteros,

tuberías gateadoras y tuberías exudantés); riego por difusión o

microaspersión, de alto caudal (16-300 l/h).

Dentro de las ventajas de este método, se puede mencionar que la

eficiencia de aplicación del agua es de 85-90% ya que las pérdidas son

nulas, estorba poco la realización de labores de cultivo, al no mojarse la

superficie foliar disminuye el riesgo de determinados problemas sanitarios,

mantiene las sales del suelo alejadas de las raíces, a pesar de que la

inversión inicial es mayor en comparación con los 2 métodos anteriores la

mano de obra se reduce.

Se ha mostrado a través de la historia que existe diversidad de métodos de

riego por la necesidad de hacer más eficiente en el uso del agua. Un buen diseño

y operación del riego requiere de la optimización del recurso agua y

consecuentemente una gran eficiencia de aplicación de la misma. Esta diversidad

de riegos ha incrementado el interés por el conocimiento sobre el tema, sobre todo

para los agricultores que trabajan con ello en su día a día.

Para diseñar un sistema de riego a nivel de un predio se deben tener en

cuenta, Grassi (1981):

El parcelamiento del predio, es decir definir los límites del área a cultivar.

EL dimensionamiento y trazado de la red de riego y drenaje.

La selección del método de riego para cada área en que se ha dividido el

predio.

Las dimensiones de las parcelas a regar

La nivelación y conformación de las tierras.

El programa de riego del predio, es decir laminas, caudales de agua a

aplicar y frecuencias de riego y un balance hídrico de la zona.

Sumado a lo antes mencionado hay que tener presente ciertos criterios al

momento de seleccionar un método de riego, retomando a Grassi (1981), puede

decirse que estos criterios están basados en el tipo de cultivo, el suelo, la

topografía, la economía, el clima, disponibilidad de mano de obra, así como las

labores vinculadas al desarrollo físico, manejo del riego y administración de la

finca en general.

2.2.5. Obras hidráulicas

Constituyen un conjunto de estructuras construidas con el objeto de manejar el

agua, cualquiera que sea su origen, con fines de aprovechamiento o defensa.

Torres (1980).

Las obras hidráulicas de un sistema de riego son aquellas que tiene por

finalidad captar el agua de las fuentes de abastecimiento, almacenándolas en su

caso, para regularizar su escurrimiento y aprovechamiento, derivarlas a las redes

de conducción y distribución y entregar a las parcelas o a un grupo de parcelas en

que determinan la red menor. Grassi (1981).

Retomando a Torres (1980) las obras hidráulicas se clasifican de acuerdo con

las intenciones de aprovechamiento:

Abastecimiento de agua a poblaciones.

Riego de terrenos.

Producción de fuerza motriz.

Navegación fluvial.

Recreación.

De manera específica en el caso de abastecimiento de agua a poblaciones y

riego de terrenos, los elementos físicos de construcción que forman parte del

aprovechamiento hidráulico son:

Fuente de abastecimiento.

Obra de captación.

Línea de aducción.

Tanque de almacenamiento.

Redes de distribución.

Obras complementarias:

o Taquillas rompecargas

o Desarenadores.

o Válvulas de supresión de golpe de ariete.

Se exceptuó de esta lista la estación de bombeo, la línea de bombeo y la planta

de tratamiento ya que son elementos que forman parte de un sistema de

abastecimiento de agua que se instala según sean las condiciones, cada uno de

estos elementos se muestra en la Figura 2.1.

Figura 2.1. Croquis de las obras hidráulicas de un sistema de abastecimiento de

agua. Fuente: Arocha (1980, p. 33)

Mediante el planteamiento de todas las obras hidráulicas de un sistema de

abastecimiento de agua se pueden definir las siguientes:

2.2.6. Fuente de abastecimiento

En todo proyecto de abastecimiento de agua ya sea para riego o para consumo

humano es imprescindible una fuente de abastecimiento ya que sin su presencia

simplemente el proyecto es inconcebible. La fuente de abastecimiento según

Arocha (1980), constituye la parte más importante de un sistema de

abastecimiento, y en la selección de dichas fuentes se deben tener en cuenta los

datos o registros hidrológicos disponibles, las determinaciones estadísticas y para

poder garantizar un servicio continúo y eficiente es necesario que el proyecto

contemple una fuente capaz de suplir el agua requerida para el día más crítico (día

de máximo consumo). Entre las fuentes de abastecimiento encontramos:

Aguas Superficiales.

o Ríos.

o Arroyos.

o Lagos.

o Presas.

Aguas Subterráneas.

o De manantial.

o De pozos someros, noria o profundos.

o De galería filtrante horizontales o verticales.

2.2.7. Obra de captación

Una obra de captación es una estructura destinada a extraer una determinada

cantidad de agua de una corriente. Materón (1997), es decir es aquella que

permite captar el gasto deseado y llevarlo a la red de aducción correspondiente.

Por otro lado Olivares y De León (1982) definen una obra de captación como

aquellos pasajes o conductos a través de los cuales se extrae el agua, de acuerdo

con una ley determinada. Forman un conjunto de estructuras y sus auxiliares que

permiten condiciones satisfactorias de flujo, eficiente control y regulación de las

extracciones en cualesquiera circunstancias.

La proyección de una obra de captación depende naturalmente del tipo de uso

y de las características hidrológicas e hidráulicas de la corriente de agua (rio o

quebradas) que se quiere aprovechar con el fin de asegurar de manera continua la

captación del caudal a derivar.

Dependiendo de la fuente de abastecimiento, se pueden mencionar los tipos de

obras de captación:

Para fuentes superficiales sin regulación. Aquí se debe suponer que el

rio o quebrada de donde se extraerá el agua debe ser de un caudal superior

al gasto máximo diario para cualquier época. Entre las obras de captación

podemos mencionar:

o Toma directa

o Toma con presa de derivación (dique- toma)

o Toma de fondo

o Estaciones de bombeo.

Bajo el punto de vista estructural la obra de toma debe proveer seguridad a la

acción destructiva del rio: deslizamiento, volcamiento, erosión, sedimentación

entre otros.

Por otro lado Arocha (1980) sugiere que un dispositivo que intercepte el rio está

expuesto a una serie de factores negativos por lo cual recomienda tener en cuenta

las siguientes condiciones:

o El nivel de entrada del agua debe quedar a la máxima altura posible

para evitar alcanzar los sedimentos.

o El área de captación debe protegerse contra el paso del material grueso.

o La velocidad de la corriente en las cercanías de la estructura debe ser

tal que no provoque excesiva sedimentación.

o Debe ofrecen seguridad al volcamiento, por lo tanto se recomienda

anclajes firmes entre 1-1.50 m de profundidad.

El autor sugiere que para la captación de aguas superficiales en ríos de poco

caudal, lo más práctico es diseñar un Dique Toma, sugerencia que se toma en

cuenta para el desarrollo de este proyecto debido a las características de la

Quebrada Escufrini. En la práctica se diseña un vertedero central para permitir el

paso del gasto medio de la fuente superficial y un vertedero de crecida para

permitir el paso de un gasto máximo y así evitar la socavación de las laderas. En

la Figura 2.2 se muestra un dibujo esquemático que hace referencia a las partes

mencionadas.

Figura 2.2. Dibujo esquemático de un dique- toma. Fuente: Arocha (1980, p. 259)

Para fuentes superficiales con la regulación de sus caudales. La

regulación de un rio para compensar sus variaciones de caudal durante

épocas de crecidas con las de estiaje, supone el diseño y construcción de

un dique o represa, pero su utilización amerita una obra de captación

adecuada para los diferentes niveles, como:

o Torre toma.

o Toma directa de un embalse.

Además de las obras de captación antes mencionadas también se encuentra,

la captación de fuentes subterráneas.

2.2.8. Línea de aducción

Es el conjunto de tuberías, instalaciones y accesorios destinados para conducir

el agua requerida para una población determinada desde la obra de captación

hasta el depósito regulador o estanque de almacenamiento, Arocha (1980).

La cantidad de agua conducida debe satisfacer condiciones de servicio para el

día de máximo consumo, garantizando de esta manera la eficiencia del sistema.

La función principal es transportar el agua de un lugar a otro. Torres (1980).

La línea de aducción puede verse afectada según las condiciones topográficas

que permitan una conducción por gravedad o que por el contrario necesiten un

sistema de bombeo.

2.2.9. Tanque de almacenamiento

El tanque de almacenamiento debe proporcionar un servicio eficiente,

cumpliendo con las normas de higiene y seguridad. El tanque se dimensiona en

base al gasto máximo diario.

Un tanque de almacenamiento cumple tres propósitos fundamentales, según,

Arocha (1980).

Compensar las variaciones de los consumos que se producen durante el

día.

Mantener las presiones de servicio en la red de distribución.

Mantener almacenada cierta cantidad de agua para atender situaciones de

emergencia tales como incendios e interrupciones por daños de tuberías de

aducción o de estaciones de bombeo.

Al estudiar las redes de distribución vimos como dependiendo de la topografía

se hace indispensable separar la zona (alta, media, baja) para mantener las

presiones en cada red, dentro de los Limites admisibles. Esta separación de redes

puede hacerse mediante estanques o mediante válvulas reguladoras de presión.

Tomando en cuenta los criterios expuestos del tanque de almacenamiento de

agua, las consideraciones más importantes que se deben tener en cuenta, son:

Capacidad.

Ubicación.

Tipos de estanque.

2.2.10. Red de distribución

Es un sistema formado por tuberías conectadas entre si que permiten llevar

hasta la vivienda de los habitantes de una ciudad, pueblo o área rural

relativamente densa, el agua potable. Materon (1997).

De la misma manera se puede mencionar que una red de distribución de agua, es

aquella línea de tubería que sale desde el lugar de almacenamiento hasta cada

hogar o cada predio a donde debe llegar en el caso de abastecimiento de agua

para consumo humano y en el caso de abastecimiento de agua para riego

respectivamente.

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_potable

2.2.11. Obras complementarias

Taquillas rompecargas. En sistemas de aducción por gravedad, cuando

existen presiones elevadas, se deben colocar tuberías muy resistentes lo

que hace que el costo tanto de la tubería como de los accesorios y de los

anclajes se eleve, entonces para evitar esto se colocan válvulas reductoras

de presión o tranquillas rompecargas en lugares cuidadosamente

seleccionados.

Igualmente cuando se producen presiones superiores a la presión

máxima que soporta un tipo de tubería es inevitablemente colocar una

tanquilla rompecarga. Torres (1980).

La función principal es la de reducir la presión a cero., para ello el agua

en su interior se encuentra en contacto con la atmosfera. Es un tanque

rectangular, pequeño de concreto armado, dividido en dos cámaras

mediante un tabique a media altura, sobre el cual se desborda el gasto de

entrada. Las cámaras de acuerdo a la función que desempeña son de

turbulencia, disipación o de salida.

Desarenador. Es un elemento determinante y obligatorio para realmente

hacer eficiente un proyecto de sistema de riego. Arocha (1980) define un

desarenador como un dispositivo que permite la retención del agua de

manera tal que las partículas de arena y materia orgánica se puedan

decantar, como resultado de la fuerza de gravedad; este fenómeno se

produce en función del tamaño, peso, forma de las partículas y la

viscosidad del líquido.

Los desarenadores son en general de flujos horizontales, es decir que

se mantiene la entrada del agua al mismo nivel que la salida., generando un

flujo continuo.

En las líneas de aducción por gravedad debe considerarse como

obligatorio el diseño de una tanquilla desarenadora, ya que generalmente la

captación de una fuente superficial permite el paso de materiales de cierto

tamaño, esto ocurre sobre todo en tiempos de lluvia, lo cual perjudica de

manera severa el funcionamiento del sistema de riego, ya que puede

provocar ciertos desajustes por obstrucciones.

Válvulas de expulsión de aire. La acumulación de aire en los puntos altos

de la red de distribución de agua provoca una reducción del área de flujo

del agua, y consecuentemente se produce un aumento de las perdidas y

una disminución del gasto.

Para evitar dichos problemas, se han creado las válvulas llamadas

Ventosas, Arocha (1980) las define como válvulas automáticas que

ubicadas en todos los puntos altos de la red de distribución, permitan la

expulsión del aire acumulado.

La colocación de ventosas o válvulas de expulsión de aire en tales

puntos constituirá un factor de seguridad que garantizara la sección útil

para la circulación del gasto deseado y sobre todo evita que se produzcan

golpes de aire en las tuberías (golpes de ariete).

Purgas o válvulas de limpieza .En los puntos bajos de la red de

distribución se acumulan los sedimentos que arrastra el agua, por lo tanto,

es obligatorio colocar válvulas de limpiezas, para que periódicamente se

puedan desalojar estos tramos de la tubería.

Arocha (1980) define las válvulas de limpieza como en una derivación de

la tubería, provista de llave de paso.

Válvulas reductoras de presión y válvulas reguladoras de presión.

Estas válvulas automáticas de alivio, tienen la función de proteger a las

tuberías de sobrepresiones. Hay dos tipos:

o Válvulas reductoras de presión, produce en su interior una pérdida de

carga constante, cualquier que sea la presión de entrada y el gasto. Son

instaladas sin mayores inconvenientes en líneas de aducción, ya que el

régimen hidráulico puede considerarse permanente, no hay

requerimientos de mantener presiones limitadas por razones de servicio,

como lo sería en tuberías de distribución.

o Válvulas reguladoras de presión, se usan para mantener una presión

constante en la descarga, aunque en la entrada varié el flujo o la

presión.

2.2.12. Operación de los sistemas de riego

Para grassi (1998), la operación de un sistema de riego “es el proceso que se

inicia con la captación, distribución y entrega de la dotación de riego en el punto

optimo de la unidad de explotación, en el momento y cantidad suficiente para el

logro de las cosechas y concluye con la evaluación de los excedentes de riego de

lluvias” todo ello a modo de mantener a través de todo el proceso, el equilibrio

deseable en la interacción de los recursos agua-suelo-planta. Entre los objetivos

de la operación y sistemas de riego, encontramos:

Hacer entregas de aguas a los usuarios de forma equitativa y oportuna, en

cantidades suficientes para satisfacer los requerimientos de los cultivos, la

lixiviación de sales y las perdidas razonables de agua.

Mantener las estructuras, instalaciones y equipos del sistema, funcionando

eficientemente a través de la vida económica del mismo.

Lograr un uso prudente de los recursos aguas y tierras asignadas al

proyecto.

Obtener los beneficios más favorables de todos los fondos adjudicados a la

operación y mantenimiento del proyecto.

Adiestrar los recursos humanos que dependen del proyecto y hacer posible

que las personas puedan efectuar debidamente sus funciones en el

desarrollo del proyecto.

Proteger los derechos de agua en aquellos casos donde estos son

mantenidos por los proyectos para beneficio del sistema y de los usuarios

del mismo.

2.2.13. Elementos económicos de un sistema de riego

Para llevar a cabo un sistema de riego es fundamental considerar los recursos

económicos ya que la construcción de un proyecto amerita una inversión, es decir

que la realización de todo este trabajo tiene un costo. El costo es aquel

desembolso que es transferido al inventario de productos terminados listos para la

venta o producción del trabajo. Manzanilla (2006); es decir que la magnitud del

costo depende de la cantidad de recursos que se utilice en la construcción.

Tomando en cuenta una publicación acerca de la operación y mantenimiento

de los sistemas de riego Bart (1997). En ingeniería existen factores de orden

económico, que deben considerarse, como: los costos de inversión, costos de

operación y mantenimiento y los costos de reposición.

Costos de inversión. Dependen de una serie de factores como la distancia

de la fuente de agua, suministro de agua por gravedad o por bombeo,

estructuras de captación y almacenaje requerido, tipos de materiales

utilizados, condiciones de mercado de equipos y materiales distancia entre

los sitios de riego y los mercados de quipos entre otros. Tomando en

cuenta que a medida que los tipos de sistemas de riego se tecnifican se

hacen más costosos.

Costos directos. Comprenden los materiales básicos que participan

directamente en el proceso, estos costos engloban: materias primas y mano

de obra, el primero se refiere a materiales necesarios para la construcción

en este caso sería el cemento, cabillas, tuberías entre otros; el segundo se

refiere al personal que proporcionara la fuerza que origina el trabajo que se

utiliza en la operatividad y/o manejo del sistema de riego.

Costos de operación y mantenimiento. También llamado costos

ordinarios, no son más que los gastos hechos por concepto de

funcionamiento, mantenimiento y administración del sistema. Estos gastos

se aplican todos los años siempre y cuando el sistema esté en

funcionamiento. Se debe tener en cuenta que dichos gastos son pagados

por los usuarios del sistema.

Costos de reposición. Son aquellos gastos que surgen solamente cuando

se ha deteriorado, averiado o se haya culminado la vida útil de algún

componente del sistema de riego. Es importante que el comité de riego esté

al tanto de los costos de los materiales para suscitar cualquier

inconveniente y aún más importante que posean una caja de ahorro que

solvente el gasto.

Por último se debe mencionar que Bart (1997) indica que la experiencia

recogida en todo el mundo, demuestra que los sistemas de riego funcionan

mejor cuando los servicios que proporcionan los sistemas son financiados

con los derechos de servicios cobrados a los agricultores.

CAPITULO III

INFORMACIÓN BÁSICA DEL ÁREA DE ESTUDIO

3.1. UBICACIÓN

3.1.1. Política

El área bajo estudio se ubica en un territorio Venezolano, específicamente en la

región andina del estado Trujillo, sector Las Mesitas, Paramo El Potrero-Las

Curubitas, que se destaca por ser casi en su totalidad productor de hortalizas,

pertenece a la parroquia General Ribas, jurisdicción del municipio Boconó. (Ver

Figura 3.1 y 3.2).

3.1.2. Geográfica

La ubicación geográfica de la zona en estudio se localiza entre las

coordenadas:

Latitud norte: 9º 3’ 11,129’’

Longitud oeste: 70º 26’ 9,003’’

2720 msnm

Y



2430 msnm

3.1.3. Practica

La zona en estudio se encuentra al pie de las serranías de Túñame, a 42 km de

Boconó, luego de Niquitao y presenta los siguientes límites:

Ubicación Nacional

Ubicación Regional

Ubicación Relativa o Local

Mapa de Venezuela

Mapa del Estado Trujillo

Figura 3.1. Ubicación política de la zona en estudio.

Norte: parroquia Monseñor Jauregui del municipio Boconó y el municipio

Urdaneta.

Sur: estado Mérida y el estado Barinas

Este: parroquia Monseñor Jauregui y estado Portuguesa

Oeste: municipio Urdaneta.

Figura 3.2. Ubicación relativa de la zona de estudio

3.1.4. Hidrográfica

La quebrada Escufrini es la fuente superficial de agua en donde se construirá la

obra de captación, es afluente de la Sub-Cuenca del Río Burate que nace al norte

del pico Chorote (3.452 m.). Comprende un área de influencia de 701,25 ha.

Entonces, se tiene:

Micro cuenca: quebrada Escufrini.

Subcuenca: rio Burate

Cuenca: rio Boconó

Hoya hidrográfica: rio Orinoco.

3.2. SUPERFICIE

El área aproximada que se beneficiará con el sistema de riego es de 63ha;

18ha que pertenecen al sector El Potrero, y 45 ha al sector Las Curubitas.

3.3. RELIEVE.

Predominantemente accidentado con pendientes comprendidas entre 35% y

65%.

3.4. GEOMORFOLOGÍA

Estudiando la topografía de la zona de estudio, la geomorfología se caracteriza

por tener medios de ablación de montañas altas y abruptas, caracterizada por

vertientes cortas y crestas alargadas y ligeramente planas. Cadena de

geosinclinales con formas predominantes de cuestas.

Medios morfodinámicamente activos con problemas de escurrimiento

moderado a concentrado y movimientos en masa en forma de deslizamientos.

La pendiente y la alta humedad pueden ser factores desestabilizadores.

Existen medios activos con actividad generalizada a manera de una erosión

hídrica en surcos y de arrastre de material grande.

3.5. CLIMA

El clima es aquel factor que me permite tener valores estadísticos de

precipitación, temperatura, viento, humedad, radiación entre otros, al momento de

realizar un diseño de infraestructura orientado a la agricultura de la zona. En el

lugar de estudio existen pisos templados que van desde 1650-2500msnm y con

una temperatura media anual de 15°C.

A través de la estación meteorológica “Las Mesitas” serial 2196, ubicada a una

altura de 2200 msnm entre las coordenadas Latitud Norte 9º3’37’’ y Longitud Este

70º27’58’’ se pudo obtener solo valores de precipitaciones.

3.5.1. Precipitación

Los registros que se consideraron fueron proporcionados por El Ministerio del

Poder Popular para el Ambiente (MPPA) (ver Apéndice A.1) para los periodos

comprendidos desde 1964 al 2012.

A continuación se presenta en la Tabla 3.1, un promedio de las precipitaciones

de todos los años mencionados anteriormente y una gráfica representativa de

estos valores (ver Figura 3.2); donde se observa claramente que las

precipitaciones más altas se dan en el mes de julio y las más bajas en el mes de

enero. Este comportamiento representa un régimen modal es decir que en todo el

año hay un solo periodo de lluvias máximas, cuestión que no quiere decir que no

llueva en todo el año, sino que en julio se producen precipitaciones con mayor

intensidad.

Tabla 3.1. Precipitación promedio mensual entre los años 1964 al 2012. Estación

Las Mesitas

Nota: P = Precipitación promedio mensual

Figura. 3.3. Precipitación promedio mensual. Estación Las Mesitas.

Es por esta razón que los agricultores de la zona que no posee riego artificial

solo pueden sembrar en el mes de mayo para cosechar en el mes de septiembre

es decir producen solo cultivos de ciclo corto.

3.5.2. Temperatura.

Los datos de temperatura son muy importantes al instante de realizar una

planificación de riego o en todo caso, para determinar los requerimientos de agua

de los cultivos. Este elemento climático es susceptible a los desniveles del terreno,

es decir, que es cambiante cuando se asciende o desciende cada 100 m.

Mes E F M A M J J A S O N D Total

P

(mm)

12,6

17,8

39,5

99,6

110,2

148

121,9

114,4

90

71,2

45,6

24,1

894,9

La estación de Las Mesitas no cuenta con el equipo necesario para medir

temperaturas, por tal motivo se hizo necesario estimar las mismas tomando como

base, los datos de dos estaciones meteorológicas ubicadas en Boconó; San

Giusto, Serial 714 a 1478 msnm y Boconó Aeropuerto, Serial 7146 a 1560 msnm.

La estimación se hizo utilizando el gradiente vertical medio de temperatura (GVM),

el cual se obtiene a partir de la Ecuación 3.1.

( )

Donde:

T = Temperatura a estimar en ºC a una altura dada

T’= Temperatura conocida una altura dada

= altura mayor - altura menor

Gradiente= 0,0057 °C

Es importante saber que el signo positivo (+) se usa cuando el valor a estimar

está más bajo que el valor de comparación y se usa el signo negativo (-) cuando el

valor a estimar está más alto que el valor de comparación.

Aplicando la formula a valores mensuales de temperaturas máximas y mínimas

a nivel mensual desde los años 1987 a 1998, promediando los 11 años, se

obtuvieron resultados especificados en la Tabla 3.2 y representados gráficamente

en la Figura 3.4.

Tabla.3.2. Temperaturas máximas, mínimas y medias mensuales (1987-1998).

Sector Las Mesitas.

Mes E F M A M J J A S O N D

Max (ºC) 21,4 21,8 21,7 20,8 20,4 19,7 19,4 20,2 21,0 21,1 20,2 21,2

Tmed(ºC) 14,0 14,9 16,0 15,7 15,5 15,1 14,3 15,0 15,1 15,9 15,2 14,8

Tmin(ºC) 6,7 8,0 10,3 10,5 10,6 10,5 9,3 9,9 9,1 10,6 10,1 8,3

Nota: Max= Temperatura máxima

Tmed= Temperatura media.

(3.1)

Tmin= Temperatura mínima.

Figura 3.4. Temperaturas medias mensuales (1987-1998). Sector Las Mesitas.

3.6. GEOLOGÍA

A través de la descripción física de la geología se puede identificar la

composición y estructura interna del área y aquellos procesos por los cuales ha

ido evolucionando el área (ver Apéndice B.1), así mismo se puede mencionar

según Hernández et al, (1980) que el área de estudio está compuesta

litológicamente por una secuencia de pizarras limosas y filitas con buen clivaje de

color verde a gris verdoso, características de la asociación mucuchachí. Hay dos

tipos de formaciones.

Formación cerro azul: descrita por Schubert (1968) (citado por Gonzales;

et al, 2001, p.121), afirma que consiste en una secuencia filitica de color

verdoso predominante, que aflora en la serranía del mismo nombre en el

flanco suroeste de los Andes, algunos autores lo consideran como un gran

bloque fallado. Las rocas de esta formación están intensamente plegadas y

falladas por el cual es difícil determinar los espesores.

Se distinguen dos tipos litológicos distintos: filitas bandeadas de grano

muy fino en colores gris azulado, verdoso y plateado que contienen clorita y

sericita, con intercalaciones de cuarcita y otra secuencia de filitas con

cuarzo, moscovita y cantidades menores de epidoto y grafito.

Edad: Paleozoico Inferior; la unidad está intrusionada por cuerpos

graníticos del Paleozoico (Devónico a Carbonífero).

Formación rio negro: retomando a Schubert (1968) (citado por Gonzales

et al, 2001, p.125), la formación rio Negro se caracteriza unas veces por

sedimentos de origen fluvial con areniscas conglomeraticas y otras, por

arcosas de grano grueso, con acanaladuras y lentes de conglomerados,

frecuentemente con estratificación cruzada e intercalaciones de lutitas todo

ello de olores predominantemente claros, grises y amarillos.

Edad: Cretácico (Barremiense - Aptiense).

3.6.1. Estructura

Es masiva conformando un extenso sinclinal en sentido Noreste - Suroeste.

Edad. Permo – carbonífero – paleozoico.

3.6.2. Sismicidad

Altos riesgos sísmicos.

3.7. VEGETACIÓN

La vegetación es arbustiva matorral y espinar igualmente se encuentran

cultivos y agropecuaria extensiva. Existen siempre verdes moderadamente

intervenidos. Dentro del uso potencial se encuentran bosques naturales

protectores (reservas hídricas). (Ver Apéndice B.2)

3.8. USO ACTUAL Y POTENCIAL DE LOS SUELOS

Suelos residuales de escaso desarrollo pedogenético, alternando con áreas de

afloramiento rocoso, de textura limo gravosas, con pendiente clase D (16 - 32%)

alto riesgo a la erosión, baja fertilidad natural y poca profundidad efectiva.

Taxonomía

Haplohumults

Humitropepts

Capacidad de uso agrologico

Clase VII, subclase VII st

Se practican simultáneamente la agricultura migratoria o conuco, el suelo

labrado para cultivos limpios o de escarda y la siembra de tubérculos y hortalizas.

Para una descripción más detallada del suelo se realizo un muestreo de suelo

a una finca modelo de 3ha de las 63ha a beneficiar, la muestra se proceso en el

Laboratorio de Servicios de Análisis de Suelos de la Universidad de Los Andes

Núcleo Universitario Rafael Rangel (ULA-NURR). (Ver Apéndice B.3)

Para determinar las propiedades físicas del suelo (textura y densidad aparente

se aplico el método de Bouyoucos y terrón parafinado respectivamente

obteniéndose así los resultados mostrados en la Tabla 3.3.

Tabla 3.3. Propiedades físicas del suelo de la finca modelo

Profundidad de la

Muestra

Muestra

de 0 -20 cm

Muestra

de 20 -40 cm

% Arena (a) 56 56

% Limos (L) 34 40

% Arcilla (A) 10 4

Clase Textural F.a F.a

Densidad Aparente

(Da) (gr/cm3)

1,5 1,5

Nota: Fa = Franco arenoso

Para estimar las propiedades químicas del suelo, es decir el pH, la

conductividad eléctrica y los nutrientes, se aplicaron los métodos siguientes: para

el pH, el potenciométrico, la conductividad eléctrica el conductimétrico, él % de

materia orgánica el Walkley and Black, la cantidad de Fosforo el Bray, el Potasio el

Bray-1 y el calcio y magnesio el complexmétrico (acetato de amonio). A

continuación los resultados en la Tabla 3.4.

Tabla 3.4. Propiedades de fertilidad del suelo de la finca modelo

Profundidad de la

Muestra

Muestra

de

0 -20 cm

Muestra

de

20 -40 cm

pH 1:2,5 en agua 3,5 E-a 3,3 E-a

C.E. 1:2,5(dS/m) 0,25 N 0,26 N

% Materia orgánica 1,60 B 0,20 B

% Carbono Orgánico 0,81 MB 0,08 MB

% Nitrógeno 0,07 MB 0,008 MB

Fosforo (ppm) 25 M 34 A

Potasio (ppm) 6 MB 58 B

Calcio (ppm) 400 B 240 B

Magnesio (ppm) 264 M 100 B

Nota: CE = conductividad eléctrica

E-a = excesivamente acido

N = Normal

B= Bajo

MB = Muy bajo

M = Medio

A = Alto

De estos resultados se puede deducir que el suelo es medianamente bueno ya

que hay equilibrio en la cantidad de limos y arenas con una mínima presencia de

arcillas y una densidad aparente promedio (1,5 gr/cm3) que indican que el suelo

tiene buen drenaje y buena aireación.

Desde el punto de vista de las propiedades químicas la conductividad electica,

revela la cantidad de sales que hay en el agua la cual se encuentra en un rango

normal y controlable, pero el pH es muy bajo, es decir que el suelo es muy acido

por lo tanto se recomendara encalar un mes antes de sembrar, los nutrientes son

muy pobres y a pesar de que el fosforo es alto no es asimilable por el alto grado

de acidez.

3.9. BALANCE HÍDRICO DE LA ZONA

Debido a los requerimientos actuales del hombre es necesario conocer con

exactitud el movimiento cíclico continuo del agua en la atmosfera, para aprovechar

de forma racional el recurso hídrico sin modificar de forma irreversible los

componentes que intervienen en el ciclo del agua, es entonces cuando se aplica

un balance hídrico a determinada zona con el objetivo de cuantificar los

volúmenes de agua del ciclo hidrológico.

De la misma manera el balance hídrico indica los meses de excesos y déficits

de agua durante un año y permite planificar la época de siembra y cosecha de

determinado rubro; así aprovechar el agua proveniente de las precipitaciones y

establecer en que meses es necesario usar el riego artificial.

Se calcula con la Ecuación 3.2, tomando como base las precipitaciones de la

zona, la lamina de almacenamiento del suelo y la evapotranspiración de referencia

donde se considero que el suelo está cubierto por un cultivo de referencia durante

todo el año. La superficie de referencia corresponde a un cultivo hipotético de

pasto con características específicas. Allen et al. (2006).

Donde:

B = balance de humedad del suelo (mm)

Pe = Precipitación efectiva (mm/mes)

ETo = evapotranspiración de referencia (mm/mes)

Almacenamiento = almacenamiento de humedad antecedente, disponible para el

periodo considerado.

da = aporte de agua capilar

Si el aporte de agua capilar se considera despreciable la Ecuación queda:

A continuación se definirá cada variable que afecta el resultado del balance

hídrico.

3.9.1. La precipitación efectiva

Es efectivamente el agua que se infiltra en el suelo y que es aprovechada por

las plantas, depende de múltiples factores como: la intensidad de las

precipitaciones, la aridez del clima, la inclinación del terreno, suelo y velocidad de

infiltración.

(3.2)

(3.3)

Para el cálculo de la precipitación efectiva, según FAO (1992) se multiplica la

precipitación media mensual por un porcentaje fijo entre el 70% y 90%, para el

caso particular de Las Mesitas se tomo un valor intermedio de 80% motivado a

que particularmente las precipitaciones durante el año son bajas y el suelo es

Franco arenoso, es decir que infiltra rápido, esta descripción se indica en la

Ecuación 3.4.

Donde:

Pe = precipitación efectiva (mm)

a = 0,70 y 0, 90

3.9.2. La lámina de almacenamiento de agua

Es la capacidad que tiene el suelo para retener agua en función de sus

características físicas. Para obtener dicho valor fue necesario realizar un muestreo

de suelo, donde se obtuvo la textura del mismo y su densidad aparente como se

mencionó anteriormente. Ver Tabla 3.3.

Para estimar este valor se usa la Ecuación 3.5, donde se aprecia que es

obligatorio tener en cuenta la capacidad de campo y el punto de marchites

permanente del suelo o en general la humedad disponible.

Donde:

d = almacenamiento o lamina de agua (mm)

CC = capacidad de campo (%)

PMP = punto de marchites permanente (%)

Da = densidad aparente del suelo (gr/cm3)

D= profundidad del suelo (mm)

(3.4)

(3.5)

La capacidad de campo. Es el porcentaje de humedad respecto al suelo

seco del suelo, que existe en un suelo después de un riego pesado; es

decir es la cantidad de agua que queda disponible para las plantas una vez

que el agua gravitacional ha bajado completamente. Jaramillo (2002).

Se estima a través de la Ecuación 3.6, cuando no existe a la mano un

laboratorio que nos estime estos valores. Grassi (1998).

𝐶𝐶 = (0,8 %𝐴) + (0,162 %𝐿) + (0,023 %𝑎) + 2,62

Donde:

CC = capacidad de campo (%)

A = porcentaje de arcillas

L =porcentaje de Limos

a = porcentaje de arenas

Muestra de 0-20 cm:

𝐶𝐶 = 17,416 %

Muestra de 20-40 cm:

𝐶𝐶 = 13,588%

El punto de marchites permanente. Es el porcentaje de humedad en el

suelo cuando las plantas se marchitan permanentemente, es decir es la

cantidad de agua que existe en el suelo sujeta con tanta fuerza que la

planta ya no tiene la energía necesaria para extraer humedad del suelo.

Jaramillo (2002)

Se estima a través de la Ecuación 3.7. Grassi (1998).

𝑃𝑀𝑃 = (0,302 %𝐴) + (0,102 %𝐿) + (0,0147 %𝑎)

(3.6)

(3.7)

Muestra de 0-20 cm:

𝑃𝑀𝑃 = 7,31%

Muestra de 20-40 cm:

𝑃𝑀𝑃 = 6,11%

Como resumen se expone en la Tabla 3.5 los valores estimados.

Tabla.3.5. Capacidad de campo y punto de marchites permanente del suelo.

Altura de la muestra 0 – 20 cm 20 – 40 cm

CC 13,588% 17,416 % PMP 7,31% 6,11%

Como ultimo es necesario acotar que la capacidad de campo y el punto

de marchites permanente representan la fracción de agua útil o disponible

para las plantas que dependen de la textura, estructura y el contenido de

material orgánica del suelo. Como se indica en la Figura 3.5.

Figura.

3.5. Principales estados del suelo con respecto al contenido de agua. Fuente:

Parra et al. (2002, p.28).

Con estos resultados se procede a sustituir valores en la formula de la

lámina almacenable (Ecuación 3.5), considerando cada profundidad, se

obtiene así los siguientes resultados:

Profundidad de 0-20 cm:

Profundidad de 20-40 cm:

Entonces;

3.9.3. Evapotranspiración de referencia (ETo)

Antes de definir la evapotranspiración de referencia (ETo), es necesario

recordar que la evaporación es el proceso en donde el agua pasa de estado

liquido a un estado gaseoso desde la superficie terrestre por efecto de la

temperatura y el poder secante de la atmosfera, igualmente se conoce que la

transpiración es la evaporación del agua que proviene de los seres vivos, la suma

de estos dos procesos genera la evapotranspiración.

Es entonces donde surgen variables de la evapotranspiración, entre estas la

evapotranspiración de referencia, que según Allen et al (1998) es la tasa de

evapotranspiración de una superficie de referencia, que ocurre sin restricciones de

agua y se denomina ETo. La superficie de referencia corresponde a un cultivo

hipotético de pasto con características específicas.

Existen muchos métodos para estimar la ETo, pero debido a la falta de datos

meteorológicos se aplico la ecuación de Hargreaves, definida por Hargreaves y

Samani (1985), que permite evaluar la evapotranspiración teniendo en cuenta las

temperaturas máximas, medias y mínimas de la zona, así como la radiación del

lugar. (Ver Ecuación 3.8).

( ) ( )

(3.8)

Donde:

ET0 = evapotranspiración potencial diaria, mm/día

Tmed = temperatura media diaria, °C

Ro = Radiación solar extraterrestre, en mm/día (tabulada)

Max = temperatura diaria máxima

Tmin = temperatura diaria mínima

Para simplificar los cálculos se hizo uso del software EToCalculator, versión 3.1

enero 2009. FAO (2009). A través de la Tabla 3.6 y la Figura 3.6 se aprecian que

los valores de ETo se encuentran en un rango entre los 2 y 4 mm/día con un

promedio de 3,55 mm/día.

Tabla 3.6. Evapotranspiración del cultivo de referencia, sector Las Mesitas

Meses E F M A M J J A S O N D

Eto

(mm/día)

3,7 3,9 3,8 3,7 3,5 3,3 3,4 3,6 3,8 3,5 3,1 3,4

Eto

(mm/mes)

114,7 109,2 117,8 111 108,5 99 105,4 111,6 114 108,5 93 105,4

Figura 3.6 Evapotranspiración del cultivo de referencia Sector Las Mesitas.

Software EToCalculator, versión 3.1

Habiendo definido cada variable del balance hídrico, se presenta en la Tabla

3.7 y la Figura 3.7, el resultado del balance hídrico de la zona de Las Mesitas,

páramo El Potrero- Las Curubitas.

Tabla 3.7. Balance hídrico del sector las mesitas

E F M A M J J A S O N D Total

(mm)

Pe(m

m)

10,1 14,2 31,6 79,7 88,2 118,4

97,5 91,5 72,0 57,0 36,5

19,3 715,9

ETo

(mm)

114,7

109,2

117,8

111,0

108,5

99,0 105,4

111,6

114,0

108,5

93,0

105,4

1298,1

B -104,

6

-95,0

-86,2

-31,3

-20,3

19,4 11,5 -8,6 -42,0

-51,5

-56,5

-86,1

Alm

(mm)

0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 19,4 11,5 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

ETreal

(mm)

10,1 14,2 31,6 79,7 88,2 99,0 105,4

103,0

72,0 57,0 36,5

19,3 715,9

0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

Def

(mm)

104,6

95,0 86,2 31,3 20,3 0,0 0,0 8,6 42,0 51,5 56,5

86,1 582,2

Nota: Pe = precipitación efectiva

ETo = Evapotranspiración de referencia

B = balance de humedad del suelo

Alm = almacenamiento

ETreal = evapotranspiración real.

Def (mm)= déficit

Figura 3.7. Balance hídrico del sector las mesitas.

En la Figura 3.7 se observa que la ETo total anual es de 1298,1mm valor que

supera por mucho a la precipitación efectiva total anual la cual es de 715,9 mm,

sin embargo existe un periodo de mayo a agosto donde el suelo puede almacenar

agua para alimentar a las plantas, cuestión que se debe controlar, ya que si no

existe un buen drenaje se pueden crear problemas de saturación y falta de

aireación a las raíces.

El resto del año es fundamental que se aplique riego artificial controlado para

asegurar la cosecha en todo el año.

Como último punto se debe mencionar que el déficit total anual de agua es de

582,2 mm, considerando que se deben regar 100 ha el volumen de agua

disponible anual debe ser de 582.200 m3. No obstante estos resultados no

consideran las necesidades de agua mensuales de los cultivos específicos que se

producen, por ello son valores netamente aproximados.

3.10. ASPECTOS RELEVANTES DE LA INSTITUCIÓN DONDE SE DESARROLLÓ EL

TRABAJO DE PASANTÍAS.

Es a través de la Dirección de desarrollo económico (DDE) organismo adscrito

a la gobernación del estado Trujillo que se hace posible la realización de este

proyecto. La entidad presta la colaboración en el Departamento De Formulación

De Proyectos donde se permite la participación e integración en las actividades

diarias del Ingeniero Agrícola, inherentes a la institución y en las salidas de

campo.

Esta institución tiene como objetivo principal establecer la sustentabilidad de la

economía social, apoyando técnicamente la participación de las comunidades

organizadas en la toma de decisiones, para una transparente, eficiente y efectiva

gestión pública, donde se coordine la acción del estado nacional y estadal, con la

organización comunitaria, en la búsqueda de la consolidación del desarrollo

territorial y bienestar colectivo.

3.10.1. Misión

Generar propuestas de organización socio-productiva, análisis de escenarios y

opciones estratégicas para la gestión de la gobernación del estado Trujillo, en el

ámbito del desarrollo territorial, que permitan la toma de decisiones oportunas para

la ejecución de políticas, planes y proyectos participativos, eficaces, eficientes,

orientados a la preservación, conservación y uso de la diversidad biológica, en el

marco del desarrollo sustentable, bajo los principios y las líneas de planificación

nacional, impulsando la asociatividad en beneficio del colectivo.

3.10.2. Visión

Ser el órgano de referencia institucional en el diseño, seguimiento y evaluación

de estrategias que establezcan pautas para acelerar la disminución de la pobreza,

garantizar la cohesión y la equidad socio territorial, eliminar la división social y

transformar las relaciones de propiedad y producción en la búsqueda del bienestar

colectivo; bajo los parámetros de la ética socialista y en el marco de un modelo de

producción y acumulación ambientalmente sustentable, siguiendo los principios y

las líneas de la planificación nacional.

Es importante resaltar que las actividades que se realizaron en la institución

están resumidas en el Apéndice D.

CAPITULO IV

DIAGNOSTICO DE LA INFRAESTRUCTURA DEL SISTEMA DE RIEGO

4.1. ORIGEN DEL SISTEMA DE RIEGO

Según beneficiarios, el sistema de riego fue construido por la Corporación de

los Andes (CORPOANDES) en el año 1983, es decir que tiene una antigüedad de

30 años aproximadamente, con el objetivo de contribuir al desarrollo sostenible de

la comunidad de Las Mesitas, específicamente de los sectores El Potrero y Las

Curubitas; de la misma manera con la construcción de la obra se estaba apoyando

el uso eficiente y eficaz del agua.

4.2. BENEFICIARIOS DEL SISTEMA DE RIEGO

Actualmente el sistema de riego ubicado en Las Mesitas beneficia al páramo El

Potrero-Las Curubitas, en el páramo hay dos sectores como se aprecia en su

nombre.

El sector El Potrero, ubicado en la parte baja del paramo, cuenta con

aproximadamente 200 habitantes que conforman 40 familias y poseen 18 ha

regables.

El sector Las Curubitas, ubicado en la parte alta, cuenta con 180 habitantes

que conforman 36 familias y cuentas con 45 ha regables. (Ver Tabla 4.1).

Es importante resaltar que los beneficiarios del sistema de riego utilizan el

agua, no solo para regar sino también para consumo humano. Los rubros que más

se destacan en la zona son: la papa, la zanahoria y la fresa, también cultivan ajo,

cebolla, coliflor, apio, repollo y tomate de árbol.

En total el sistema de riego abarcara un área de 63 ha regables, que

beneficiara a 34 agricultores que forman 76 familias. Cabe destacar que en esta

cuenta se incluye a los agricultores que no gozan actualmente del sistema de

riego, es decir que solo siembran en época de invierno; ellos representan un 40%

de la superficie bajo riego aproximadamente 25 ha.

Tabla 4.1. Beneficiarios del sistema de riego El Potrero-Las Curubitas

Sector Habitantes Familias Superficie bajo riego

(ha)

El Potrero 200 40 18

Las Curubitas 180 36 45

Total 380 76 63

4.3. OBRAS QUE INTEGRAN EL SISTEMA DE RIEGO

4.3.1. Obra de captación

El sistema de riego no cuenta con una obra de captación, es decir que el agua

es tomada directamente del lecho de la quebrada a través de un tubo de lamina de

acero galvanizado (LAG) con un diámetro de 6 pulgadas que esta sostenido con

rocas y que transporta el agua a un tanque ubicado 10 m aguas abajo. Como se

puede observar en la Figura 4.1 está hecha de una manera artesanal con rocas de

la zona, situado al lado derecho de la quebrada mirando aguas abajo, a una altura

de 2500 msnm y entre las coordenadas:



Figura 4.1. Tanque usado como desarenador del sistema de riego actual Potrero-

Las Curubitas.

4.3.2. Obra de limpieza

El tanque mencionado anteriormente es utilizado como desarenador,

actualmente esta colmatado de sedimentos por la falta de mantenimiento y debido

a la cantidad de años que lleva desempeñando su función. (Ver Figura 4.2).

El desarenador posee las siguientes dimensiones: 2 m de ancho por 2 me de

largo y 1,60 m de alto; en su interior esta dividido en dos secciones, la primera

sección tiene la función de decantar partículas de diferentes tamaños, esta

sección esta colmatada de sedimentos.

La obra no tiene tubería de limpieza, ni de rebose, es decir cuando el agua

llega a su nivel máximo se desborda volviendo a la quebrada.

4.3.3. Obras de aducción y distribución

La tubería de aducción es la que comienza en la obra de captación y termina

en el tanque de almacenamiento, mientras que la tubería de distribución es la que

se desprende del tanque de almacenamiento; en esta sección se hace referencia

a las dos obras como un conjunto, primero que nada porque no existe ningún

tanque de almacenamiento y segundo porque los beneficiarios se conectan al libre

albedrio de la tubería principal.

Para confirmar lo dicho fue necesario realizar un recorrido, donde se pudo

constatar que el agua es conducida por gravedad a través de una la tubería de

lámina de acero galvanizado (LAG) de diámetro de 6 pulgadas y que soporta

hasta 160 PSI (100 atmosferas).

Figura 4.2. Interior del tanque usado como desarenador del sistema de riego

actual Potrero-Las Curubitas.

La línea de aducción y distribución comprende 2121,46 m que van desde el

desarenador artesanal hasta un canal. Hay que señalar que en el 2012 se

sustituyeron 600 m de tubería de las mismas propiedades y que actualmente se

encuentran en buen estado. (Ver Figura 4.3 y 4.4).

Figura 4.3. Tubería de aducción y distribución en buen estado del sistema de

riego El Potrero-Las Curubitas.

Figura 4.4. Tubería de aducción y distribución en mal estado del sistema de riego

El Potrero-Las Curubitas

Dentro del recorrido también se hizo un aforo volumétrico a la tubería para

comprobar el caudal que lleva. La medición se realizo antes y después de las

primeras 4 conexiones (de 2” cada una) que hay en la línea principal (ver Figura

4.5 y 4.6), utilizando una pipa de 220 l, se efectuaron 3 mediciones sucesivas del

tiempo, se promediaron dichos valores y se aplicó la Ecuación 4.1 consiguiendo el

resultado especificado en la Tabla 4.2.

Figura 4.5. Sitio de aforo antes de las primeras 4 conexiones en la tubería de

aducción y distribución.

Lugar del Aforo

Figura 4.6. Sitio de aforo después de las primeras 4 conexiones en la tubería de

aducción y distribución.

Donde:

Q = caudal en m3/s,

Vr = volumen del recipiente en m3

T = tiempo en segundos (s)

Tabla. 4.2. Aforo volumétrico en la tubería principal

Q l/s

(antes de las 4 conexiones)

Q l/s

(después de las 4 conexiones)

15,45 7,45

Nota: las conexiones hacen referencia a las primeras desviaciones del agua.

Estos resultados indican que la tubería esa funcionando como canal porque

una red de 6” por lo menos debe llevar 36 l/s aproximadamente para decir que

esta funcionando a sección llena, es decir que no existe espacio de aire entre la

(4.1)

Lugar del Aforo

superficie del agua y la tubería. A la par se debe mencionar que las primeras

conexiones se llevan casi la mitad del agua dejando a agricultores aguas abajo sin

gozar del recurso.

En el Apéndice G3 se presentan las coordenadas UTM que se tomaron a lo

largo de todo el recorrido y el trazado en la cartográfica respectiva; lo que

evidencia que la tubería actual va desde una cota de 2500 a 2298 msnm

sobreentendido que en la delineación de la aducción/distribución no se tomó en

cuenta ningún criterio de diseño.

4.3.4. Obra de almacenamiento

No existe y por la cantidad de agua que se conduce en el sistema de riego es

necesaria la construcción de un tanque de almacenamiento que permita tener una

mejor organización al momento de regar y así darle eficiencia al manejo del agua.

Esto permitirá que llegue agua a los agricultores que actualmente no usan el

sistema de riego.

4.3.5. Obras auxiliares y/o complementarias

Tanquilla rompecarga. El sistema de riego no cuenta con ninguna

tanquilla rompecarga. En los sistemas de conducción de agua por gravedad

es fundamental la presencia de tanquillas rompecargas para evitar la

sobrepresión e igualmente evitar someter la tubería a su máximo soporte.

Accesorios. En el recorrido no se pudo observar anclajes, puentes

colgantes ni codos.

Analizando las características de toda la infraestructura del sistema de riego,

puede deducirse que es necesario sustituir aproximadamente 1521,46 m de

tubería por su deterioro. Como solo se presta el servicio de agua a un 70% de la

superficie cultivada, es necesario que la obra de captación se ubique aguas arriba

de la quebrada Escufrini a una altura de 2720 msnm en las coordenadas: Latitud

Norte: 9º 3’ 11,17926’’, Longitud Oeste: 70º 26’ 9,55445’’ y construir dos tanques

de almacenamiento que distribuyan agua al sector Las Curubitas y al sector El

Potrero respectivamente, cubriendo de esta manera el 100% de las áreas

cultivadas que representan las 63 ha de ambos sectores.

Dándole una nueva ubicación a la obra de captación y un nuevo trazado a la

línea de aducción se pueden minimizar el diámetro de la tubería, su material e

igualmente la longitud de la misma. Equivalentemente haciendo que los usuarios

del sistema de riego se organicen y presenten planes de riego que permitan a

cada uno tener un tiempo de riego especifico acorde a la cantidad de superficie

que tengan cultivado, la problemática social cesaría dándole al mismo tiempo el

uso más eficiente al recurso hídrico.

CAPITULO V

OFERTAS Y DEMANDAS DE AGUA

En este capítulo se hace un análisis hidrológico y agroclimatológico que

permite estimar la disponibilidad (oferta) y las necesidades (demandas) de agua

en las áreas cultivadas.

Este planteamiento se hace porque el diseño de estructuras hidráulicas es

hecho teniendo como base, datos de oferta y demanda de agua, igualmente es

fundamental la información, puesto que las especies vegetales están compuestas

por un 90 % de agua y esta cantidad de humedad que se debe satisfacer.

El volumen de agua transpirada por las plantas es variable y depende de varios

factores. Así por ejemplo, los cultivos tradicionales, como las hortalizas, pueden

transpirar diariamente entre 5 y 7 l/m2 y especies arbóreas como el roble, pueden

transpirar hasta 150.000 l/año. La vegetación es abundante dependiendo de la

cantidad de agua que haya en el lugar cuestión que está ligada directamente con

las precipitaciones.

Tomando en cuenta dichas apreciaciones se estima lo siguiente:

5.1. OFERTA

La palabra oferta hace referencia a la cantidad y calidad de agua que se

encuentra disponible de las fuentes, ya sean superficiales o subterráneas.

Cuando se trabajan con fuentes superficiales de agua (lagunas, ríos o caudales

diarios o en su defecto mensuales, que permitan construir la “Curva de Duración

de Caudales” (C-D-C) confiable, para así estimar el caudal mínimo, medio y

máximo de la fuente.

Con esta información se puede determinar cuál es la disponibilidad de agua de

la fuente en épocas de sequia; tiempo donde el agricultor se ve más afectado;

igualmente se pueden llevar a cabos obras de captación de agua como ejemplo un

Dique-Toma.

5.1.1. Cantidad de agua

Debido a la falta de registros de aforos en la microcuenca: quebrada Escufrini,

para llevar a cabo la presente investigación fue necesario estimar la disponibilidad

del agua superficial a través de un aforo.

Debido a varios inconvenientes presentados que inhabilitaron la llegada a la

respectiva quebrada en los mes de sequia de la zona (marzo, abril y mayo) el

aforo se realizó el día 25 de julio del 2013 por el Técnico del Centro de Ecología

de Boconó. El método para medir el caudal de la quebrada fue el siguiente:

o Método sección velocidad

Consiste en medir la velocidad del agua en el cauce con un correntimetro o

con un flotante y luego se multiplica la velocidad por el área de la sección del

cauce para así obtener el caudal. Este método es el más utilizado en ríos

medianos y grandes debido a su confiabilidad.

El correntimetro es un aparato con un elemento rotatorio (hélice) que gira

alrededor de un eje horizontal, debido a la acción de una corriente fluida sobre él.

Se estima la velocidad a través de la Ecuación 5.1.

Dónde:

a = es la velocidad de arranque necesaria para superar el rozamiento.

(5.1)

b = es un coeficiente de corrección que viene dado por el fabricante.

Los valores de a y b dependen del tipo de molinete y de la velocidad de

rotación del mismo.

Habiendo delimitado la sección y aplicando el método de los trapecios para

obtener el área, se procede a estimar el caudal a través de la Ecuación 5.2.

( ) ( ) ( )

Para la estimación del caudal o gasto total de la quebrada se ubico una sección

moderadamente recta de aproximadamente 20 m de largo, donde no existen

resaltos hidráulicos y el agua baja con fluidez. La sección escogida fue

necesariamente ubicada aguas abajo de donde se va a construir la obra de

captación teniendo el debido cuidado de verificar que en este sitio no llegan otros

aportes de agua después del lugar de captación. Ver Figura 5.1.

Figura. 5.1 Sección del aforo. Quebrada Escufrini.

Sección

seleccionada

para el aforo

Flujo del

agua

(5.2)

Con la ayuda del Técnico perteneciente al Centro de Ecología (Señor Rafael

Castro) se delimito la sección con una cinta métrica como se muestra en la Figura

5.2.

Figura 5.2. Delimitación de la sección a aforar. Quebrada Escufrini.

Seguidamente se divide el canal en varias secciones verticales imaginarias y

se toman las lecturas en puntos a separación constante, es este caso la sección

total tenía una longitud de 3,9 m, la medición se realizo cada 0,40 m. Ver Figura

5.3.

Figura 5.3. Aplicación del método sección velocidad. Quebrada Escufrini.

Flujo del

agua

Como resultado se obtuvo un caudal de 998.7 l/s; el informe respectivo se

puede apreciar en el Apéndice C.1.

El mes de julio, es uno de los meses con mayores precipitaciones en el sector

de Las Mesitas por lo tanto esta situación genero que el caudal o gasto mínimo

que llevaba la quebrada fuera tan alto. Debido a esta controversia se opto por

aplicar una metodología que permite simular caudales entre quebradas vecinas.

La metodología consiste en comparar la superficie, longitud, pendiente y

vegetación entre quebradas colindantes a manera de comprobar su similitud y

estimar el caudal mínimo. CEB (1986)

Para este paso se tomó en consideración la quebrada Escudun que si tiene

información de caudales mínimos y colinda con la Quebrada Escufrini. Ver Tabla

5.1. (Ver Apéndice E)

Tabla 5.1. Características de la quebrada Escufrini y quebrada Escudun

Quebrada

Escufrini

Quebrada

Escudun

Área (ha) 632,22 830,94

Longitud (m) 4818,00 2672,34

Pendiente media (%) 26,48% 15 %

Caudal (l/s) 195,38 256,8

Aplicando la siguiente relación:

𝑎

𝑎

Entonces la quebrada Escufrini lleva un caudal mínimo aproximado de 195,38

l/s.

A este resultado se le saca el llamado caudal ecológico (Ecológico) que según

Arocha (1980) es definido como el flujo de agua mínima que necesita un cauce o

un curso de agua para preservar los valores ecológicos, tales como: Los hábitats

naturales que cobijan una riqueza de flora y fauna, la amortiguación de los

extremos climatológicos e hidrológicos y la preservación del paisaje entre otros.

Es importante resaltar que el caudal ecológico es muy significativo porque a la

hora de construir una presa, una captación, o una derivación, debe asegurar que

no se alteren las condiciones naturales del biotopo y se garantice el desarrollo de

una vida natural igual a la que existía anteriormente.

La determinación del caudal ecológico se hace a través de la Ecuación 5.3.

Entonces:

Este valor es considerado como la cantidad mínima de agua que la población

del paramo El Potrero–Las Curubitas puede disponer para consumo y riego, de

esta manera, se estará aplicando un buen manejo del recurso hídrico de la

quebrada Escufrini para conservar el medio ambiente.

Habiendo expuesto la importancia de los caudales mínimos para poder diseñar

cualquier estructura de captación de agua en fuentes superficiales, también es

significativo tener un valor del caudal máximo para evitar que la estructura se vea

afectada por crecidas en un periodo de retorno específico.

(5.3)

(5.4)

Es necesario el conocimiento del caudal máximo que pudiera ocurrir con una

cierta frecuencia. En la actualidad existe una infinidad de métodos de estimación

de caudales máximos. Entre los más comunes se pueden mencionar:

Curvas de frecuencia.

Curvas regionales de frecuencia.

Hidrógramas unitarios

Hidrógrama unitario regionalizado

Métodos empíricos: racional y el hidrógrama triangular.

Modelos de eventos.

Para estimar el caudal máximo de la quebrada Escufrini se aplicó un método

empírico, el racional, seleccionado por la simplicidad de su aplicación igualmente

por la confiabilidad.

o Método racional

(Chow, 1994, citado por Trezza, 1997) afirma que este método se ha aplicado

desde el siglo XIX ampliamente utilizado por su simplicidad aplicado en cuencas

naturales con áreas de aproximadamente de 500 ha. “El método se basa en el

supuesto de una lluvia intensa y empieza de una forma instantánea y continua en

forma indefinida, la escorrentía se aumenta hasta que se produzca el tiempo de

concentración, en el cual toda la cuenca estará contribuyendo al flujo de salida”.

(p.227).

El caudal máximo se estima a través de la siguiente Ecuación 5.5.

(5.5)

Dónde:

Qmax = caudal máximo o caudal pico (l/s)

C= coeficiente de escorrentía

i = intensidad máxima de precipitación extraída de la curva P-D-F para el periodo

de retorno seleccionado (mm/h).

A = área (ha)

A continuación se presenta una breve explicación del procedimiento a seguir

para estimar cada variable que integra la Ecuación 5.5:

Paso 1. Estimación del coeficiente de escorrentía (C)

Verificando el mapa de vegetación del área de influencia de Las Mesitas,

proporcionado por el MPPA, (ver Apéndice B.2) se estima la existencia de 40%

Bosques, 40% cultivos, 20% pastos.

Con la información del tipo de vegetación y asumiendo un tipo de suelo

semipermeable entro en la Figura 5.4. Se hace un promedio del valor de “C”

porque se tienen diferentes coberturas vegetales.

Figura 5.4. Coeficiente de escorrentía. Fuente: Trezza (1998. p.228)

(5.6)

𝐶

Paso 2. Estimación del área

Es necesario conocer el área de influencia de la quebrada desde el sector

donde nace hasta el punto donde se va a diseñar la obra de captación. Por medio

de la cartográfica digital que corresponde a la zona de Las Mesitas (carta 614343-

III-SO), que se manejo a través del software AutoCAD (2008), se pudo estimar el

área total de influencia de la quebrada, la longitud y la pendiente media de la

misma, como se muestrea en la Tabla 5.2. Igualmente en el Apéndice E se

aprecia la quebrada delimitada en la cartografía.

Tabla 5.2. Área, longitud y pendiente media de la quebrada Escufrini.

Quebrada

Escufrini

1 recorrido

Quebrada Escufrini

2 recorrido

Área (ha) 701,25 632,22

Longitud (m) 6375,00 4818,00

Pendiente media (%) 31% = 0,31 m/m 26,48% = 0,2648m/m

Nota: 1 recorrido = Recorrido desde el afloramiento de agua hasta la

desembocadura del rio Burate (3300 a 2200 msnm).

2 recorrido = Recorrido desde el afloramiento de agua hasta la obra de

captación (3500 a 2700 msnm).

Paso 3. Intensidad máxima (i)

Para encontrar esta variable se aplica la Ecuación 5.6.

Donde la Pmax (mm) equivale a la precipitación máxima para un tiempo de

concentración (Tc) (min) determinado. Es necesario entonces construir la curva

Profundidad Duración Frecuencia (P-D-F) y entrar en ella con un tiempo de

concentración (TC) especifico para un periodo de retorno (Tr) en este caso de 25

años, que es la vida útil que se le da a la estructura y encontrar el valor de

precipitación máxima.

Inicialmente se construye la curva P-D-F, entendiéndose por ella como las

curvas que resultan de unir los puntos representativos de la intensidad media de

las precipitaciones en intervalos de diferente duración, y correspondientes todos

ellos a una misma frecuencia o período de retorno. Témez (1978).

A través de valores de precipitación máxima según su tiempo de concentración

en horas (1h, 3h, 6h, 9h, 12h, 24h) registradas en la estación Las Mesitas desde el

año 2000 al 2001 y del 2006-2012, es decir 9 años de registro, proporcionados por

el MPPA, se forma la curva usando una hoja de excel preparada por Trezza (ULA-

NURR). (Ver Tabla 5.2 y Figura 5.5).

Tabla 5.2. Intensidades máximas de precipitaciones. Estación Las Mesitas

Duración (horas)

Año 1 3 6 9 12 24

2000 22,8 35,6 61,9 74 76,8 77,1

2001 18,4 35 51,7 59,7 62,2 64,2

2006 18,2 34,8 43 43,7 47,1 48,2

2007 17,8 32,2 35,3 37,8 38,2 42,2

2008 17,7 27,5 34,8 37,6 37,9 38,6

2009 17,6 22,9 32,9 33,7 34,5 38,3

2010 15 22,8 28,2 31,4 34,3 37,4

2011 15 22,5 28 30,2 31,2 37,1

2012 14,4 21,3 26,8 29,5 30,4 36,5

(5.7)

Figura 5.5. Curva profundidad duración frecuencia (P-D-F)

Antes de entrar en la curva P-D-F es imprescindible encontrar el tiempo de

concentración, considerándolo como el tiempo mínimo necesario para que todos

los puntos de una cuenca estén aportando agua de escorrentía de forma

simultánea al punto de salida, punto de desagüe o punto de cierre, es decir que es

el tiempo que tarda una gota de agua en ir desde el punto más alejado del punto

de salida donde el caudal se vuelve máximo. Gisbert. et al (2011).

A modo de parafraseo se debe mencionar para mejor comprensión que el

tiempo de concentración es el tiempo mínimo necesario para que toda la cuenca

este aportando agua al punto de salida. Se estima a través de múltiples métodos,

en este caso se aplicó la ecuación de Kirpich. (Ver Ecuación 5.7).

Donde:

Tc= tiempo de concentración (min)

L =longitud máxima a la salida (en este caso la salida es el punto donde se

construirá la obra de captación) (m)

S = pendiente media del lecho (m/m)

Como inicialmente se obtuvieron estos valores gracias a la cartografía (ver

Tabla 5.2), se sustituye en la Ecuación 5.7 y se obtiene el siguiente resultado.

Con este tiempo de concentración (Tc) entro en la curva P-D-F y estimo la

precipitación para un periodo de retorno de 25 años, obteniendo un valor de:

Precipitación (PP)= 17 mm

Entonces se dice que la intensidad máxima (i) (Ecuación 5.6) es:

A continuación se presentan en forma tabulada los resultados obtenidos:

A (ha) 632,21

C 0,48

Imax (mm/h) 44,74

Sustituyendo en la ecuación del método racional (Ecuación 5.5), se obtiene:

𝑎

Este valor contribuye a garantizar que la obra no colapse al momento de una

crecida máxima y es un valor que se toma en cuenta al realizar el cálculo del

análisis de estabilidad.

5.1.2. Calidad de agua

El estudio de la calidad del agua de la fuente es esencial al momento de decidir

si es apta o no para el riego o consumo humano; a través del mismo puede

determinarse la calidad física, química y bacteriológica de la fuente.

Intentando tomar una muestra de agua homogénea y representativa, sobretodo

tratando de que en la extracción no se modifiquen las propiedades. Se llevaron a

cabo los siguientes pasos:

1. Se ubico un lugar central en la quebrada a mediana profundidad lejos de las

orillas.

2. Se sumergió un envase de plástico limpio de 1½ l, dentro de la fuente y se

enjaguo varias veces con el agua.

3. Se tomo la muestra, llenando el envase completamente y se tapo

verificando que no quedara aire entre la tapa y la superficie del agua.

4. Se identifico el envase y se tomo la temperatura de la fuente, resultando

13°C.

Terminando el procedimiento se mantuvo refrigerada la muestra a una

temperatura adecuada para evitar que los microorganismos actuaran por efecto

del calor.

El estudio del agua se llevo a cabo en el Laboratorio de Química Ambiental de

la Universidad de los Andes (ULA-NURR), los resultados fueron muy positivos

puesto que se indica que el agua es totalmente apta para el consumo humano e

igualmente para el riego. (Ver Apéndice C.2)

La conductividad eléctrica que representa la cantidad de sales que lleva el

agua fue de 102 micro S/cm, valor que indica una salinidad menor de 0,2 g/l es

decir un valor bastante bajo, el pH fue de 7,10 es decir un valor neutro.

(5.8)

5.2. DEMANDA

La demanda de agua es la cantidad de agua que pierden los cultivos por área

al día, igualmente la palabra hace referencia a la necesidad de agua por persona

al día. Se menciona a las plantas y a los humanos porque generalmente en los

sectores rurales los sistemas de riego se utilizan con doble propósito.

5.2.1. Estimación de la demanda de agua para cultivos

El principal objetivo de esta sección es calcular el caudal de agua con fines

agrícolas, este valor depende en gran medida del conocimiento de la cantidad de

agua que consumen los cultivos y del momento oportuno para aplicarla, con el

objetivo de no perjudicar su rendimiento.

La cantidad de agua que las plantas transpiran es mucho mayor que la que

retiene. En un terreno delimitado es difícil separar la evaporación y la transpiración

cuando se habla de las necesidades de agua en los cultivos, por lo que la suma de

ambos procesos se le ha denominado como evapotranspiración del cultivo (ETc).

Según la Allen et al (2006) la ETc se refiere a la evapotranspiración de cualquier

cultivo cuando se encuentra exento de enfermedades, con buena fertilización y

que se desarrolla en parcelas amplias, bajo óptimas condiciones de suelo y agua y

que alcanza la máxima producción de acuerdo a las condiciones climáticas

reinantes. (p.36). Esta ETc se estima a través de la Ecuación 5.8.

Donde:

ETc = evapotranspiración del cultivo (mm/mes)

Kc = coeficiente del cultivo.

ETo= evapotranspiración de referencia (mm/mes) (definida en el Capítulo III)

La diferencia entre la ETo explicada en el Capítulo III y la ETc están

relacionadas con las diferencias fisiológicas del cultivo de referencia y el cultivo a

estudiar, así como diferencias en resistencias aerodinámicas del cultivo a la

evapotranspiración.

Se debe entender por Kc, como el factor que representa el resumen de las

diferencias físicas y fisiológicas entre los cultivos y la definición de cultivo de

referencia.

Para deducir la ETc es primordial conocer la duración en días de cada etapa

del crecimiento del cultivo y el coeficiente Kc para cada etapa. Particularmente se

hará referencia a tres rubros: la papa, la zanahoria y la fresa; estos rubros son los

que más abundan en el Páramo El Potrero-Las Curubitas.

A continuación se presenta en la Tabla 5.4, 5.5 y 5.6 las etapas de crecimiento,

el Kc de cada etapa y la profundidad radicular de cada rubro respectivamente.

Igualmente se aprecian en las Figuras 5.6, 5.7 y 5.8 las graficas del

comportamiento de cada Kc en cada etapa de desarrollo.

Tabla 5.4. Días de desarrollo de los cultivos

Días de Desarrollo

Cultivos Inicio Desarrollo Medio Final Total

Papa 25 30 30/45 30 115/130

Zanahoria 20 30 50/30 20 100

Fresa - 15 45 80 140

Fuente. FAO 56 (2006)

Tabla. 5.5. Valores de Kc para cada etapa del cultivo

Cultivos Kc inicial Kc media Kc Final

Papa 0,35 0,55 0,75

Zanahoria 0,30 0,50 0,80

Fresa 0,40 0,85 0,20


Tabla. 5.6. Profundidad radicular de los cultivos

Cultivos Profundidad radicular (cm)

Papa 0,40 – 0,60

Zanahoria 0,50 – 1,0

Fresa 0,20 – 0,30


Figura. 5.6. Curva generalizada del coeficiente del cultivo kc de la papa.

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

Kc

Dia del año

Valores de KC para el cultivo de Papa

Figura. 5.7. Curva generalizada del coeficiente del cultivo Kc de la zanahoria.

Figura. 5.8. Curva generalizada del coeficiente del cultivo kc de la fresa.

Considerando los valores de ETo estimados en el Capítulo III e indicando que

en el año se llevan a cabo dos periodos de cosechas para cada rubro, dejando

descansar la tierra entre cosecha y cosecha se tienen los siguientes resultados de

ETc en la Tabla 5.7.

Tabla 5.7. Resultados de ETc para la papa, zanahoria y fresa

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

Kc

Dia del año

Valores de KC para el cultivo de Zanahoria

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

Kc

Dia del año

Valores de KC para el cultivo de Fresa

Mes E F M A M J J A S O N D

Papa

Eto

(mm)

114,70 109,20 117,80 111,00 108,50 99,00 105,40 111,60 114,00 108,50 93,00 105,40

Kc 0,25 0,76 1,15 1,10 0,41 0,00 0,00 0,40 0,98 1,15 0,99 0,08

ETc

(mm)

28,59 83,36 135,5 121,73 44,28 0,00 0,00 44,34 111,85 124,78 92,44 8,05

Zanahoria

Teniendo los valores de la ETc para cada rubro, la precipitación efectiva y la

lamina de almacenamiento del suelo, estimadas en el capítulo III, se puede dar

paso a realizar un balance hídrico a cada cultivo, este permite realizar una

planificación de la siembra y definir los meses donde el cultivo va a depender de la

lluvia y del riego artificial. Los cálculos se hacen a través de una hoja de cálculo

preparada por Trezza (ULA-NURR).

Los balances hídricos utilizando la ETc de los rubros papa, zanahoria y fresa se

pueden apreciar en las Tablas 5.8, 5.9 y 5.10 respectivamente, conjuntamente se

indican las gráficas representativas que se muestran en las figuras 5.9, 5.10 y

5.11.

Tabla. 5.8. Balance hídrico utilizando el ETc del cultivo de la papa

Eto

(mm)

114,70 109,20 117,80 111,00 108,50 99,00 105,40 111,60 114,00 108,50 93,00 105,40

Kc 0,21 0,71 1,10 1,00 0,00 0,00 0,00 0,35 0,93 1,10 0,59 0,00

ETc

(mm)

24,52 77,90 129,58 110,45 0,00 0,00 0,00 38,76 106,15 119,30 55,07 0,00

Fresa

Eto

(mm)

114,70 109,20 117,80 111,00 108,50 99,00 105,40 111,60 114,00 108,50 93,00 105,40

Kc 0,49 0,85 0,84 0,81 0,74 0,00 0,00 0,73 0,85 0,83 0,79 0,46

ETc

(mm)

55,87 92,82 99,13 89,42 80,65 0,00 0,00 81,90 96,90 90,06 73,64 48,10


(mm)

Pe

(mm)

10,1 14,2 31,6 79,7 88,2 118,4 97,5 91,5 72,0 57,0 36,5 19,3 715,9

ETc

(mm)

28,6 83,4 135,5 121,7 44,3 0,0 0,0 44,3 111,8 124,8 92,4 8,0 794,9

B -7,3 -69,1 -103,9

-42,1 43,9 162,3 143,0 92,7 5,4 -62,4 -56,0

11,2

Alm

(mm)

0,0 0,0 0,0 0,0 43,9 45,5 45,5 45,3 5,4 0,0 0,0 11,2

ETreal 21,3 14,2 31,6 79,7 44,3 0,0 0,0 44,3 111,8 62,4 36,5 8,0 454,2

Figura. 5.9. Balance hídrico utilizando el ETc del cultivo de la papa.

Tabla. 5.9. Balance hídrico utilizando el ETc del cultivo de la zanahoria.

(mm)

Exceso

(mm)

0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 116,8 97,5 47,4 0,0 0,0 0,0 0,0 261,7

Def

(mm)

7,3 69,1 103,9 42,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 62,4 56,0 0,0 340,7


(mm)

Pe

(mm)

10,1 14,2 31,6 79,7 88,2 118,4 97,5 91,5 72,0 57,0 36,5 19,3 715,9

ETc

(mm)

24,5 77,9 129,6 110,4 0,0 0,0 0,0 38,8 106,1 119,3 55,1 0,0 661,7

B 4,8 -58,8 -98,0 -30,8 88,2 163,9 143,0 98,2 24,3 -38,0 -18,6

19,3

Alm

(mm)

4,8 0,0 0,0 0,0 45,5 45,5 45,5 58,4 24,3 0,0 0,0 19,3

ETreal

(mm)

24,5 19,1 31,6 79,7 0,0 0,0 0,0 38,8 106,1 81,3 36,5 0,0 417,5

Exceso

(mm)

0,0 0,0 0,0 0,0 42,7 118,4 97,5 39,8 0,0 0,0 0,0 0,0 298,4

Def

(mm)

0,0 58,8 98,0 30,8 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 38,0 18,6 0,0 244,2

Figura. 5.10. Balance hídrico utilizando el ETc del cultivo de la zanahoria.

Tabla. 5.10. Balance hídrico utilizando el ETc del cultivo de la fresa.


(mm)

Pe

(mm)

10,1 14,2 31,6 79,7 88,2 118,4 97,5 91,5 72,0 57,0 36,5 19,3 715,9

ETc

(mm)

55,9 92,8 99,1 89,4 80,7 0,0 0,0 81,9 96,9 90,1 73,6 48,1 808,5

B -45,8 -78,6 -67,5 -9,7 7,5 125,9 127,8 39,9 15,0 -18,1 -37,2

-28,8

Alm

(mm)

0,0 0,0 0,0 0,0 7,5 30,3 30,3 39,9 15,0 0,0 0,0 0,0

ETreal

(mm)

10,1 14,2 31,6 79,7 80,7 0,0 0,0 81,9 96,9 72,0 36,5 19,3 522,8

Exceso

(mm)

0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 95,6 97,5 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 193,1

Def

(mm)

45,8 78,6 67,5 9,7 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 18,1 37,2 28,8 285,7

Figura. 5.11. Balance hídrico utilizando el ETc del cultivo de la fresa.

Observando los balances hídricos de cada rubro se pude deducir que los

rubros dependen en gran parte del año del sistema de riego artificial por ello su

presencia es fundamental para garantizar los rubros durante todo el año,

igualmente se indica la cantidad de agua a aplicar mensualmente para cubrir el

déficit que las precipitaciones no cubren, en este caso la fresa es el rubro que

necesita menos agua o es aquel que tiene menos déficit del recurso, mientras que

la papa es el rubro que mas demanda agua.

Estos balances hídricos permiten hacer una planificación del riego a nivel

parcelario, pero se debe hacer énfasis en las perdidas hídricas (déficits) diarias de

cada cultivo porque aquí solo se indican mensualmente.

Caudal modulo

Es el caudal requerido para satisfacer las demandas hídricas por hectárea de

un cultivo en particular, tomando como base el valor de la ETc máxima del cultivo,

(5.9)

la eficiencia de aplicación y el tiempo de aplicación en el que se aprovecha dicho

recurso. Se estima a través de la Ecuación 5.9.

Donde:

Qm = caudal modulo (l /s)

ETc = evapotranspiración del cultivo (mm/día)

1 Ha = 10000 m2

Ef = eficiencia del riego (70%) (Riego por aspersión)

To = tiempo de operación (h)

Para calcular el caudal modulo se utilizó la ETc = 135, 5 mm/mes = 4,37

mm/día correspondiente al mes de Marzo, mes más crítico o seco del rubro papa,

es decir que se buscó cual era el mayor valor de ETc entre los tres cultivos para

escoger el que demanda mayor cantidad de agua, en este caso fue la papa.

El tiempo de operación será de 24 horas suponiendo que en todo el día se

aprovechara el caudal disponible ya sea directamente para riego o para

almacenamiento del agua disponible.

Sustituyendo la Ecuación 5.9 se consigue el siguiente resultado:

Este valor indica que se necesitan 0,72 l/s para satisfacer la demanda de agua

de una hectárea sembrada de papa, ahora si se supone que las 63 ha del sector

El Potrero - La Curubitas se sembraran de papa se necesitaran 45,36 l/s de agua

para satisfacer la demanda total, esta suposición se hace porque si hay agua para

cubrir la demanda de papa que es el rubro que necesita más agua, habrá para el

resto de los rubros.

Equivalentemente se saca la cantidad de agua para cada sector. Ver Tabla

5.11.

Tabla 5.11. Caudal para riego por sector

Sectores Superficie

(ha)

Qm

(l/s)

Qm total

(l/s)

El Potrero 18 0,72 12,96

Las Curubitas 45 0,72 32,40

Total 45,36

5.2.2. Estimación de la demanda de agua diaria de la población

Según datos proporcionados por el Instituto Nacional de Estadística (INE) del

censo realizado en el año 2001, en el sector El Potrero- Las Curubitas existían 311

habitantes aproximadamente, hoy en día según estadísticas aportadas por el

Consejo Comunal para este 2013 existen 400 habitantes, aproximadamente. A

través de la Tabla 5.12 se muestran estas cantidades de una forma mas

especifica.

Tabla. 5.12. Censos 2001 y 2013. Páramo El Potrero – Las Curubitas.

Sectores

El Potrero Las Curubitas

Año 2001 163 habitantes 148 habitantes

Año 2013 200 habitantes 180 habitantes

Gracias a estos antecedentes censales se procede a proyectar la población

existente a unos 25 años (vida útil del sistema de riego) y así obtener una

población futura que también debe tener acceso al recurso agua. Rodríguez

(2001) indica que existen varias metodologías para dicha proyección pero la más

(5.10)

(5.11)

sencilla y confiable es el método geométrico porcentaje, que se aplica usando las

Ecuaciones 5.10 y 5.11.

Donde:

Pf = población futura (población de diseño)

Pa = población actual

% Pr = porcentaje anual promedio

N = cantidad de años a lo que se desea proyectar

∑

Donde:

∑ = tasa de crecimiento poblacional en n años.

n= número de años entre el primer año y el ultimo.

Aplicando estas ecuaciones a cada sector se obtienen resultados indicados en

la Tabla 5.13.

Tabla. 5.13. Población de diseño futura

Sectores

El Potrero Las Curubitas

∑ 22,70 21,62

%Pr 1,89 1,80

Pa ( habitantes ) 200 180

N (años) 25 25

P f ( habitantes) 295 261

Población total de diseño 556 habitantes

(5.12)

(5.13)

Para efectos de diseño y teniendo la cantidad de personas en base a la vida útil

del sistema de riego se debe calcular el caudal medio diario y posteriormente el

caudal máximo diario que es necesario satisfacer.

Gasto media diario. (Qmd)

Es el consumo durante 24 horas obtenido como promedio de los consumos

diarios en un periodo de un año. Se estima a través de Ecuación 5.12. Materon

(1997).

Donde:

Qmd = caudal medio diario (l/s)

Pf = población futura (habitantes)

D = dotación (l/s/día)

Según la Ley Orgánica de Prestación de los Servicios de Agua Potable y

Saneamiento la cantidad de agua por persona es de 250 l/s/ día.

Gasto Máximo Diario (Qmaxd)

Es el consumo durante 24 hora observado en un periodo de un año, sin tener

en cuenta las demandas contra incendios que se hayan presentado. Se estima a

través de la siguiente Ecuación 5.13. Materon (1997).

Donde:

Qmd = caudal medio diario (l/s)

K = coeficiente de consumo diario 1,1<K <1,4 (para efectos de cálculo de uso

1,25)

(5.14)

Aplicando las Ecuaciones 5.12 y 5.13 a cada sector se obtienen resultados

indicados en la Tabla 5.14.

Tabla. 5.14. Caudal necesario para el sector El Potrero y Las Curubitas

Sectores

El Potrero Las Curubitas Total

Qmd ( l/s) 0,85 0,76 1,61

Q maxd (l/s) 1,06 0,95 2,01

Teniendo el caudal necesario para regar 63 ha y el caudal máximo diario para

toda la población de la zona, se calcula el caudal de diseño a través de la

Ecuación 5.14. Este resultado permitirá calcular el diámetro de la tubería de

aducción que viene desde la obra de captación y la capacidad que debe tener del

tanque de almacenamiento. A continuación, se resumen los resultados calculados

en la Tabla 5.15.

( )

Tabla 5.15. Caudal de diseño

Sectores

El Potrero Las Curubitas Total

Q maxd (l/s) 1,06 0,95 2,01

Qm(total) (l/s) 12,96 32,40 45,36

Q diseño (l/s) 14,02 33,35 47,37

Es de gran importancia verificar si la disponibilidad de agua es suficiente para

abastecer a toda la zona de El Potrero y Las Curubitas, por lo tanto se compara el

caudal mínimo disponible de la quebrada Escufrini estimado considerando la

época de estiaje, con el caudal de diseño, se debe satisfacer lo siguiente:

Q diseño < Q disponible

47,37 l/s < 171,93 l/s l/s OK

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