Universidad de Sevilla, España

Grupo TARPrograma: “Master en Ingeniería del

Agua”

La Ingeniería del Agua Ancestral hoy:

Un estudio de caso en el Valle Central de Tarija

(Bolivia)

Alberto Benítez Reynoso

Julio, 2006

1. INTRODUCCIÓN

1.1 LA PROBLEMÁTICA DEL RIEGO

HOY

• Acceso al agua limitado.

• Proyectos vida útil limitada.

• Materiales importados (pocas manos).

• Alto consumo de energía.

• Alto consumo de hormigón.

• Consumo excesivo de tuberías.

• Mano de obra especializada.

• Trabajo individual.

• No propietarios.

• Mayor costo/hectárea.

• Racionalidad.

AYER

• Acceso democrático.

• Sistemas de riego milenarios.

• Materiales locales (naturaleza).

• Bajo o ningún consumo de energía.

• Cero consumo de hormigón.

• Ausencia de tuberías.

• Mano de obra no especializada.

• Trabajo comunitario.

• Propietarios.

• Bajo costo/hectárea.

• Empirismo e intuición.

1.1 LA PROBLEMÁTICA DEL RIEGO

• Ingeniería mixta: ¿sistemas de riego eficaces, eficientesy más económicos que los desarrollados con la meraaplicación de la “Ingeniería Moderna?”.

• ¿Cómo minimizar el consumo de hormigón, tuberías yenergía en los proyectos de riego del Valle Central deTarija?.

• Carachimayo: ¿Alternativa más óptima tanto desde elpunto de vista social como económico?.

1.2 OBJETIVOS

GENERALES

• Reflexionar y proponer algunos criterios para larecuperación de la Ingeniería Prehispánica boliviana.

• Profundizar el conocimiento de la Ingeniería del Agua.

ESPECÍFICOS

• Proponer una Ingeniería del Agua Mixta (Ancestral –Moderna).

• Aplicar la Ingeniería del Agua Mixta (V.C.T.).

1.3 HIPÓTESIS

• La aplicación de una Ingeniería del Agua Mixta(Ancestral – Moderna) permite diseñar yconstruir sistemas de riego eficientes, máseconómicos y con mínimos consumos demateriales no locales.

• La alternativa más óptima, desde el punto devista social y económico es la que se sustentafundamentalmente en criterios de diseño yconstrucción ancestrales (captación, conducción,distribución y manejo del agua).

1.4 MARCO CONCEPTUAL

• Ingeniería del agua ancestral.

• Ingeniería del agua moderna.

• Ingeniería del agua mixta.

2. INGENIERÍAS DEL AGUA

PREHISPÁNICA Y MODERNA

2.1 INGENIERÍA PREHISPÁNICA

• Terrazas agrícola o andenes.

• Suka Kollu o camellones.

• Canales de mampostería de piedra.

• Galerías filtrantes.

• Acueductos.

• Diques o atajados de piedra.

• Obras de toma rústicas.

Ruinas templo Kalasasaya (Tiwanaku) – Al fondo:terrazas agrícolas y camellones (suka kollu) abandonados

Terrazas agrícolas en el Valle de Cochoni, La Paz

Terrazas agrícolas en Machu Pichu (Perú)

Restos de camellones en planicies de Alto Catacha, Lampa (Perú)Antigüedad: 1500 años

2.2 INGENIERÍAS PREHISPÁNICA Y MODERNA

• Sistemas de riego: captación, almacenamiento, conducción y

distribución. Concepción sistémica.

• Material de construcción más importante: piedra, hoy

sustento del hormigón.

• Piedra: aún vigente.

• Diques y otras estructuras: análisis estructural (estático)

gran dosis de racionalidad.

• Pendientes: criterios de erosión y no sedimentación

(experiencia).

• Secciones más eficientes: circular, trapezoidal y rectangular.

• Jerarquía de las obras de conducción.

3. METODOLOGÍA

3.1 METODOLOGÍAS GENERALES

• Método histórico: revisión y análisis crítico dedocumentos históricos.

• Método empírico: trabajo de campo (visita a ruinasprehispánicas).

• Método inductivo: análisis de casos particulares paracaracterizar la ingeniería prehispánica en general.

• Análisis y síntesis.

3.2 METODOLOGÍAS ESPECÍFICAS

• Oferta del recurso hídrico superficial: relaciones lluvia –escurrimiento.

• Demanda de agua de los cultivos: metodología PRONAR(ABRO).

• Diseño de la estructura de captación (toma directa conazud): metodologías hidráulicas y análisis estático.

• Obra de conducción (canal de mampostería de piedra): ecuación de Manning.

• Distribución (terrazas agrícolas): diseño en base a criterios prehispánicos y verificación con la hidráulica moderna.

4. RESULTADOS

4.1 EL ÁREA DE ESTUDIO

• Ubicación21° 20’ L.S.64° 45’ L.O.2208 msnm.

• Provincia Méndez Departamento de Tarija.• Cuenca de la quebrada Thaca Huayco Carachimayo

Guadalquivir.• 159 familias (774 habitantes); 91 familias beneficiadas.• Producción: papa y maíz (sin proyecto).• Arveja, frutales y otros (con proyecto).• Sin riego permanente.• Proyecto: Riego de 80 ha.• Área de la cuenca 5.2 km2.

Ubicación del proyecto

4.2 OFERTA – DEMANDA DE AGUA

MES OFERTA (litros/s) DEMANDA (litros/s)

Octubre 163.56 4.73

Noviembre 133.97 4.28

Diciembre 105.89 3.01

Enero 34.48 1.64

Febrero 6.71 3.99

Marzo 0.93 2.20

Abril 2.89 2.25

Mayo 5.59 1.36

Junio 10.11 0.96

Julio 35.18 1.28

Agosto 70.94 2.02

Septiembre 141.19 3.46

Anual 59.58 31.68

4.3 CAUDALES MÁXIMOS

T (años) Q (m3/s)

5 37.1

10 40.1

25 45.5

50 49.7

100 54.3

4.4 PARÁMETROS DE DISEÑO

• Caudal máximo de diseño = 37.1 m3/s

• Caudal a captar = 40 litros/s (demanda para riego).

• Caudal de diseño del canal = 40 litros/s.

• Altura del azud derivador = 1.5 m.

• Longitud azud = 8 m.

• Ancho cresta azud = 2 m.

4.5 PROYECTO PREFECTURA

Presa hormigón

Área de riego

Área de riego

Tubería PVCSifones PVC

4.5 PROYECTO PREFECTURA

4.6 PROPUESTA

Azud derivador

Canal piedra

Andenes o terrazas

4.6 PROPUESTA

4.7 DISEÑO DE LAS OBRAS (Toma-Azud)

Azud

Colchoneta (disipador de energía) Canal

Toma

B

4.8 DISEÑO DE LAS OBRAS (Toma/Azud)

3

g

q2

cyZH

3

2C

3

2 q

1

3

Lc

z

L = 5.71 m

H1 d1

yb = 0.92 m

yycb

715.0

yc=1.29 m

z

y

z

L c

0.81

30.4

(Chanson, 2002)

4.9 DISEÑO DE LAS OBRAS (Conducción)

0.15 0.150. 35 m

0.45

0.15

SR1/2

n

1 v

3/2

4.10 DISEÑO DE LAS OBRAS (Terrazas)

L = H/tanφ

H = 0.5 a 3 m

Tanφ = 13/140; (MI) Tanφ = 20/100; (MD)

L = 16 m (H=1.5 m) L = 7.5 m (H=1.5 m)

4.11 VERIFICACIÓN HIDRÁULICA (Terrazas)

L

H

H

y

H

L c

0.81

30.4

L (Diseño ancestral) > L (Diseño moderno)

4.12 EJECUCIÓN

• Materiales.

• Mano de obra.

• Equipos y herramientas.

• Capacitación.

Equipos de topografía:

• Teodolito-nivel.

4.13 COSTOS

DESCRIPCIÓN COSTO PRFECTURA COSTO PROPUESTA

Obra captación 251470.00 12500.00

Conducción 20370.00 11581.00

TOTAL 271840.00 24081.00

10873.60 US$/ha. 963.24 US$/ha

4.14 RECUPERACIÓN ING. ANCESTRAL

ESTRATEGIA• Jornadas ingeniería del agua ancestral.

• Programa de investigación: elementos técnicos, científicos, económicos y filosóficos. TAR y Universidades. Inventario.

• Relación Ingeniería Ancestral – Ingeniería Moderna: Ingeniería Mixta.

• Estudios y proyectos.

• Financiación.

• Difusión.

• Evaluación.

5. CONCLUSIONES

• Recuperación de la Ingeniería del Agua Ancestral.

• Eficiencia y duración: uso actual.

• Ingeniería del agua mixta.

• Aplicación práctica.

• Ministerio del agua.

• Valle central de Tarija: condiciones.

• Estudio de caso: economía.

• Ejecución: herramientas y equipos locales.

• Materiales: idem.

• Futuro inmediato: modelación hidráulica. Construcción cuerpo teórico.

MUCHAS GRACIAS