Manual técnico para cosecha de agua by Luis Medina

Cita sugerida Gobierno Regional de Cajamarca – Instituto Cuencas – PDRS-GIZ. (2011). Sistemas de riego predial regulados por microrreservorios: cosecha de agua y producción segura. Manual técnico. Lima 146 pp. ____________________________________________________________________________________________

Gobierno Regional de Cajamarca Jr. Sta. Teresa de Journet 351 – Urb. La Alameda, Cajamarca Instituto Cuencas Jr. Mateo Pumacahua N°261 – Colmena Baja, Cajamarca Con el apoyo de: Deutsche Gessellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH Programa Desarrollo Rural Sostenible – PDRS Av. Los Incas 172, piso 6 – San Isidro, Lima

Programa Promoción del Desarrollo Rural Andino - RURANDES Jr. San Ignacio de Loyola Nº 247 - Miraflores, Lima Autor Antenor Floríndez Díaz Edición Mirella Gallardo Marticorena Revisión general Jan Hendriks Colaboradores Jaime Puicón Carlos Ruíz Manuel Escalante Percy Rodríguez Juan Ravines Emerson Sánchez Álex Bonilla César Villar Samuel Osorio Tulio Santoyo Jorge Carrillo

Corrección de estilo Rosa Díaz _______________________________________________ Diseño y diagramación Ysidro Sullón, Alexis Fotografías Archivos del Gobierno Regional de Cajamarca, Municipalidad Provincial de Cajamarca, Instituto Cuencas, ASOCAM / Intercooperation y PDRS-GIZ Impresión Giacomotti Comunicación Gráfica SAC 1ra. edición, 1ra. impresión Lima – Perú, enero 2011

Hecho el depósito legal en la Biblioteca Nacional del Perú N° 2011-05124 Cooperación Alemana al Desarrollo – Agencia de la GIZ en el Perú Av. Prolongación Arenales 801, Miraflores

La presente publicación ha sido elaborada con la asistencia de la Unión Europea. El contenido de la misma es responsabilidad exclusiva de los autores y en ningún caso debe considerarse que refleja los puntos de vista de la Unión Europea

Contenido

Presentación ............................................................................................................................................................. 9 PRIMERA PARTE ................................................................................................................................................ 11 Marco conceptual Introducción ...........................................................................................................................................13 1. Manejo de recursos naturales, gestión del territorio y desarrollo rural .................................13 2. La cosecha de agua en zonas de montaña: seguridad alimentaria y mejores ingresos para las familias rurales..........................................................................15 3. Microrreservorios: diversificación, intensificación y planificación ........................................15

Antecedentes ............................................................................................................................................ 17 1. 2. 3. 4.

Hidrología .................................................................................................................................................... 22 1. 2. 3. 4.

Sistemas prediales de riego regulado en países andinos ....................................................17 La experiencia del Instituto Cuencas en Cajamarca .............................................................18 La experiencia de la Municipalidad Provincial de Cajamarca ...............................................19 Dificultades y aprendizajes ....................................................................................................20

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

Pág.

Prólogo.......................................................................................................................................................................... 7

El ciclo del agua .....................................................................................................................22 La cuenca hidrográfica ..........................................................................................................23 Zonificación hidrológica de una cuenca ................................................................................25 Balance hídrico de la cuenca.................................................................................................29

Cosecha de agua ................................................................................................................................... 31 1. General ...................................................................................................................................31 2. Métodos de cosecha de agua ...............................................................................................32 2.1. Cosecha de agua en el suelo .........................................................................................32 2.2. Cosecha de agua ampliada con embalses ...................................................................33 3. Formas de aducción de agua ................................................................................................33 4. Cálculo del volumen potencial de captación.........................................................................35 4.1. Cálculo de volúmenes de escurrimiento ........................................................................36 4.2. Cálculo del aporte hídrico de un manantial ...................................................................37 4.3. Cálculo del aporte desde turnos de canal......................................................................37

Microrreservorios .................................................................................................................................. 38 1. Tipología de reservorios .........................................................................................................38 2. Emplazamiento del microrreservorio .....................................................................................39 3. Dimensionamiento del microrreservorio ................................................................................40 3.1. Oferta de agua ................................................................................................................40 3.2. Pérdidas de agua por infiltración y evaporación ............................................................40 3.3. Demanda de agua de riego en el predio ........................................................................41 3.4. Factibilidad técnica .........................................................................................................41 4. Ejercicios de cálculo ..............................................................................................................42

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

4.1. Ejercicio 1. Captación de agua de escurrimiento ...........................................................42 4.2. Ejercicio 2. Captación de agua de un manantial ............................................................43 4.3. Ejercicio 3. Captación de agua de un canal ...................................................................44

El predio y su sistema de producción .................................................................................... 45 1. El concepto de predio ............................................................................................................45 2. Capitales concurrentes en el predio ......................................................................................47 2.1. Capital natural .................................................................................................................47 2.2. Recursos humanos o capital humano ............................................................................48 2.3. Recursos organizacionales o capital social....................................................................49 2.4. Recursos de infraestructura o capital físico ....................................................................49 3. Diagnóstico predial de la zona ..............................................................................................49 3.1. Evaluación de los recursos naturales locales (capital natural) ......................................50 3.2. Evaluación de la infraestructura rural (capital físico) ......................................................50 3.3. Evaluación de los recursos humanos (capital humano) ................................................50 3.4. Evaluación de los recursos organizacionales (capital social) ........................................51 4. Microzonificación y acondicionamiento predial.....................................................................52 5. Planificación agropecuaria a partir de microrreservorios ......................................................52 6. Seguridad agrícola y reducción de vulnerabilidad ................................................................53

Riego ............................................................................................................................................................... 55 1. Riego complementario y suplementario ................................................................................55 1.1. Riego complementario ....................................................................................................55 1.2. Riego suplementario .......................................................................................................55 2. Métodos de riego ...................................................................................................................56 2.1. Riego por gravedad ........................................................................................................56 2.2. Riego presurizado ...........................................................................................................57 3. Demanda de agua de los cultivos .........................................................................................59 4. El agua en el suelo .................................................................................................................63 4.1. Estado de saturación ......................................................................................................63 4.2. Capacidad de campo .....................................................................................................63 4.3. Punto de marchitez permanente.....................................................................................63 5. Programación del riego ..........................................................................................................65 6. Área regable con un sistema de riego predial regulado .......................................................68 7. Ejercicios de cálculo ..............................................................................................................69 7.1. Ejercicio 1 ........................................................................................................................69 7.2. Ejercicio 2 ........................................................................................................................70

Viabilidad social, organizacional e institucional............................................................. 72 1. Perfil de la familia que adopta exitosamente el sistema........................................................72 2. Organización local .................................................................................................................72 3. Marco legal e institucional .....................................................................................................73

Riesgo y beneficios ambientales ............................................................................................... 76 1. El análisis del riesgo ..............................................................................................................76

Reducir la vulnerabilidad: clave para la disminución de la pobreza .....................................76 Identificación de amenazas en un análisis del riesgo ...........................................................77 El análisis de vulnerabilidad ...................................................................................................78 Análisis y cuantificación del riesgo ........................................................................................80 Reducción del riesgo y oportunidades ambientales .............................................................81

SEGUNDA PARTE............................................................................................................................................... 83 Diseño y construcción

Diseño de un sistema de riego predial regulado ........................................................... 85 1. Componentes del sistema .....................................................................................................85 1.1.Canal de aducción ...........................................................................................................86 1.2. Desarenador ...................................................................................................................86 1.3. Canal de ingreso .............................................................................................................86 1.4. Aliviadero .........................................................................................................................86 1.5. Vaso del microrreservorio ...............................................................................................86 1.6. Tubería de salida .............................................................................................................86 1.7. Caja de válvula ................................................................................................................86 1.8. Línea fija de la tubería principal ......................................................................................86 1.9. Hidrantes .........................................................................................................................86 1.10. Línea móvil de riego ......................................................................................................87 2. Cálculo del vaso .....................................................................................................................87 2.1. Altura del dique ...............................................................................................................87 2.2. Volumen del vaso ............................................................................................................88 2.3. Ancho de coronamiento ..................................................................................................88 2.4. Taludes ............................................................................................................................89 2.5. Cuerpo del dique ............................................................................................................90 3. Diseño de obras civiles complementarias .............................................................................91 3.1. Canal de aducción ..........................................................................................................91 3.2. Desarenador ...................................................................................................................92 3.3. Canal de ingreso al reservorio ........................................................................................93 3.4. Aliviadero de demasías ...................................................................................................94 4. Red fija de la tubería matriz ...................................................................................................94 4.1. Tubería de salida .............................................................................................................95 4.2. Caja de válvula ................................................................................................................95 4.3. Línea fija de la tubería principal ......................................................................................96 4.4. Hidrantes .........................................................................................................................97 5. Línea móvil de riego por aspersión........................................................................................98 5.1. Aspersores ......................................................................................................................98 5.2. Línea móvil de riego ......................................................................................................100 6. Ejercicios de cálculo ............................................................................................................104 6.1. Ejercicio 1. Cálculo del vaso de un microrreservorio ...................................................104 6.2. Ejercicio 2. Cálculo del diámetro de una tubería ..........................................................106 6.3. Ejercicio 3. Cálculo del número de aspersores y superficie regable ..........................107

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

2. 3. 4. 5. 6.

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

10.

Construcción del sistema de riego........................................................................................ 109 1. 2. 3. 4. 5.

6. 7.

8. 9.

11.

Operación y mantenimiento del sistema de riego ...................................................... 119 1. 2. 3. 4.

12.

Coordinaciones y permisos .................................................................................................109 Trazado y replanteo ..............................................................................................................110 Limpieza del terreno para el microrreservorio .....................................................................111 Instalación de la tubería de salida .......................................................................................111 Excavación, formación y compactación del vaso ...............................................................112 5.1. Excavación ....................................................................................................................112 5.2. Formación .....................................................................................................................113 5.3. Compactación ...............................................................................................................113 Acabado del microrreservorio ..............................................................................................114 Construcción de las obras complementarias ......................................................................114 7.1. Canal de aducción ........................................................................................................114 7.2. Desarenador .................................................................................................................115 7.3. Canal de ingreso ...........................................................................................................115 7.4. Aliviadero de demasías .................................................................................................115 Impermeabilización del microrreservorio .............................................................................116 Instalación del sistema de riego por aspersión ...................................................................117 9.1. Apertura y limpieza de zanjas .......................................................................................117 9.2. Colocación de la tubería ...............................................................................................118 9.3. Colocación de las piezas de unión ...............................................................................118 9.4. Colocación de las válvulas ...........................................................................................118 9.5. Colocación de los aspersores ......................................................................................118

Consolidación del microrreservorio .....................................................................................119 Operación del sistema .........................................................................................................122 Mantenimiento de los componentes ...................................................................................125 Manejo del área de colección ..............................................................................................126

Análisis económico del sistema de riego 1. 2. 3. 4.

Costos de inversión del sistema ..........................................................................................127 Costos de operación y mantenimiento del sistema ............................................................128 Beneficios económicos del sistema para la familia.............................................................129 Modalidades de financiamiento ...........................................................................................131

Bibliografía ........................................................................................................................................................... 133 Abreviaciones .................................................................................................................................................... 136 Anexos..................................................................................................................................................................... 137 1. 2. 3. 4.

Listado de símbolos ..................................................................................................................137 Listado de cuadros....................................................................................................................138 Listado de gráficos ....................................................................................................................139 Planos ........................................................................................................................................141

Prólogo

Debido a esta realidad, el concepto de desarrollo territorial local basado en el cuidado y el uso responsable de los recursos naturales en espacios hidrográficos se torna en componente obligado de la acción de los gobiernos regionales, provinciales y distritales en pro de la mejora en la calidad de vida de las poblaciones rurales. Por esta razón, actualmente la visión sobre la conservación y el desarrollo local de los recursos hídricos no puede faltar en los Planes de Desarrollo Concertado y los Presupuestos Participativos. El Gobierno Regional Cajamarca ha buscado liderar este enfoque de desarrollo integral mediante el aliento a las iniciativas de los municipios provinciales y distritales que se orientan en esta dirección.

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l adecuado uso y gestión de recursos naturales como el suelo y el agua es de gran importancia para el desarrollo de las zonas rurales del Perú, en especial en la sierra, cuya economía es de carácter principalmente agrícola y, al mismo tiempo, concentra el porcentaje más alto de pobreza del país. Más aún cuando esta zona ecológica presenta una alta variabilidad climática y una multiplicidad de microclimas que hacen que la agricultura se desenvuelva en un contexto muy frágil y de alto riesgo.

Una de las más valiosas de estas iniciativas es la desarrollada con el apoyo del Instituto Cuencas y la GIZ (cooperación alemana al desarrollo) y Welthungerhilfe (Agro Acción Alemana) en la instalación de sistemas de riego predial regulados por microrreservorios, una técnica de riego que ha tenido un éxito reconocido en varias provincias de Cajamarca. La habilitación de estos sistemas ha permitido que muchas familias rurales mejoren sus condiciones productivas, pues favorecen su inserción en el mercado agrícola y permiten generar ingresos adicionales; además, optimizan su alimentación y reducen la necesidad de migrar. Con el fin de que esa experiencia pueda replicarse en Cajamarca y otras regiones del país surge la iniciativa de elaborar un completo manual que sistematiza las lecciones aprendidas y sirve de guía facilitadora para la ejecución de nuevas obras de este tipo. Documento que presentamos con gran satisfacción, seguros de su utilidad para el desarrollo rural del Área Andina.

Jesús Coronel Salirrosas Presidente Gobierno Regional Cajamarca

(periodo 2007-2010)

Presentación

Las principales características del sistema son su fácil construcción, su adaptabilidad a la agricultura familiar en zonas de ladera, su potencial de incrementar la seguridad alimentaria y la obtención de ventajas de mercado. Son sistemas de bajo costo, tanto en inversión como en operación y mantenimiento. Constituyen una faceta innovadora y enriquecedora para el «paisaje hídrico» y la gestión de los recursos naturales en microcuencas hidrográficas. Típicamente, el sistema es usado por familias que poseen entre 1,5 y 4 hectáreas agrícolas. Dependiendo de la capacidad del microrreservorio, el sistema permite el riego complementario en aproximadamente 1 hectárea de cultivo durante los veranillos que ocurren durante la época de lluvias y el riego suplementario de aproximadamente 0,3 a 0,5 hectáreas de cultivo en época de estiaje.

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

l presente manual ha sido elaborado a partir de la experiencia obtenida durante más de siete años en el proceso de introducción de sistemas de riego predial regulados por microrreservorios construidos en tierra en las provincias de Cajamarca, San Marcos y Cajabamba del departamento de Cajamarca en el norte del Perú. Hasta fines de 2009 se ha instalado cerca de 800 sistemas en dichas zonas, de los cuales alrededor de 90% se encuentra en funcionamiento activo.1

Los microrreservorios implementados son de distinta capacidad de almacenamiento, pero en su gran mayoría tienen un volumen útil (capacidad neta de diseño) del orden de los 800 a los 3 mil metros cúbicos (m 3) de agua, con un promedio de cerca de 1.300 m 3 . En vista de la acogida que los sistemas de riego predial regulados por microrreservorios han tenido en la experiencia de Cajamarca, surgió la idea de elaborar un manual que permitiese explicar y difundir la propuesta en forma más completa y en un lenguaje sencillo, para promover su adopción y eventual adaptación en otras zonas del país, particularmente en la sierra. El resultado de este propósito se refleja en el presente documento. El manual está estructurado en dos partes. La primera (hasta el capítulo 8) brinda una serie de elementos sobre el marco conceptual amplio dentro del cual debe ubicarse la propuesta de sistemas de riego predial regulados por microrreservorios, partiendo de las experiencias concretas en Cajamarca y otros lugares de los Andes. Se abordan aquí aspectos relacionados con la hidrología, la cosecha de agua y la necesidad de tener una visión territorial sobre el manejo de los recursos, más allá de la implantación aislada de un reservorio. La segunda parte (a partir del capítulo 9) se concentra en los aspectos prácticos del diseño y la construcción de un sistema de riego predial regulado por microrreservorios. Explica sus componentes, las bases de diseño y expone un conjunto de consideraciones para la implementación y la operación de los sistemas.

De estos sistemas, 615 corresponden a proyectos ejecutados por el Instituto Cuencas, de los cuales 95% se encuentra en uso efectivo, según un estudio de seguimiento realizado entre octubre y noviembre del año 2009 por Juan Ravines y Emerson Sánchez, tesistas de la Universidad Nacional de Cajamarca, con apoyo del Instituto Cuencas y el PDRS-GIZ (sobre una muestra de 103 sistemas construidos en las provincias de Cajabamba, San Marcos y Cajamarca).

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Evidentemente, no puede faltar aquí un análisis sobre los costos de inversión, operación y mantenimiento de los sistemas. Estos y otros aspectos de análisis económico se abordan en la parte final del manual. La publicación del presente manual ha sido posible gracias al decidido apoyo del Programa Desarrollo Rural Sostenible (PDRS) de la GIZ (cooperación alemana al desarrollo) y el Programa Rurandes. Entre otras actividades, este programa colabora desde 2003 con el Instituto Cuencas en el departamento de Cajamarca brindando asistencia técnica en el mejoramiento del bienestar, la seguridad alimentaria y el nivel de ingresos de muchas familias rurales, particularmente en torno a la implementación de sistemas de riego predial regulados por microrreservorios. Aprovechamos la oportunidad para agradecer a todas las persones, mujeres y hombres, que colaboraron en llevar adelante la introducción de esta valiosa experiencia en los distritos de las provincias de Cajamarca, Cajabamba y San Marcos. En primer lugar, las familias campesinas que creyeron en la propuesta y la adoptaron; en segundo lugar, las autoridades y los técnicos distritales, provinciales y regionales que prestaron su apoyo; en tercer lugar, todas las instituciones y los profesionales que con decidido compromiso dieron su aporte, particularmente los miembros del Instituto Cuencas, el PDRS-GIZ y las instituciones nacionales y extranjeras que aportaron financiamiento a los respectivos proyectos.

Gregorio Santos Guerrero Presidente Gobierno Regional Cajamarca

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PARTE

PRIMERA

Marco Conceptual

Introducción

La sierra del país y de manera particular el departamento de Cajamarca es eminentemente rural.2 De un total de 1.387.809 habitantes, 67% corresponde a la población rural, 933.832 personas (INEI 2008). Según los resultado del III Censo Nacional Agropecuario (Cenagro) de 1994 (INEI 1994), las tierras agrícolas son conducidas en aproximadamente 194 mil unidades agropecuarias, de las cuales 163 mil (84%) tienen una extensión menor a 10 hectáreas y ocupan 48% (300 mil hectáreas) de la superficie agrícola del departamento. El sector agropecuario es la principal fuente de ingresos y empleo para 80% de los hogares cajamarquinos (Zegarra y Calvelo 2006). Según datos de 2006, 78% de las familias agrarias de Cajamarca se encuentra en situación de pobreza, entre otras razones porque la agricultura cajamarquina no permite generar los suficientes ingresos (Zegarra y Calvelo 2006). La superación de este problema se ha convertido en uno de los retos principales para el gobierno central, el gobierno regional, los gobiernos locales y otras entidades, públicas y privadas, que debe ser enfrentado con una nueva visión del desarrollo agrario para esta región. El 97% de los suelos agrícolas del departamento están localizados en laderas caracterizadas por su poco espesor (de 15 a 20 centímetros [cm]) y alta vulnerabilidad frente a la erosión hídrica. En la sierra peruana se han reportado pérdidas de más de 20 toneladas de suelo por hectárea por año, inclusive en zonas de pendiente moderada: 25% (Felipe Morales 2002a). Además, el clima se caracteriza por su gran variabilidad y la existencia de multiplicidad de microclimas. Estos factores hacen que la agricultura 2

El Instituto Nacional de Estadística e Informática (INEI) define como ámbitos rurales aquellos que tienen menos de 100 viviendas agrupadas en forma contigua o que, con más de 100 viviendas, estas se encuentren dispersas.

de montaña, tan importante en la sierra, se desarrolle en condiciones de suma fragilidad y alto riesgo. Durante una parte del año la sierra peruana recibe un recurso valioso: el agua de lluvia. No obstante, las precipitaciones tienen un comportamiento poco regular y se ausentan casi totalmente en el resto del año, lo cual genera fuertes restricciones para la agricultura en la época de escasez (estiaje). En el caso de Cajamarca, del total de superficie agrícola, 620 mil hectáreas, 80%, se cultiva bajo régimen de secano, mientras solo 20% se encuentra bajo riego y con posibilidades de suplir en parte la escasez recurrente de agua. Esta situación cobra mayor importancia porque en el ámbito rural del departamento de Cajamarca, como sucede en extensas áreas de la sierra peruana, la agricultura tiene una enorme importancia social y económica para sus habitantes. Aquí, las condiciones de bienestar y desarrollo de los pobladores rurales dependen en gran medida de la disponibilidad, la calidad y el acceso a los recursos naturales, particularmente los recursos tierra y agua. Por lo tanto, su buen manejo es fundamental para las perspectivas de desarrollo, particularmente en la sierra donde se concentra la pobreza del país.

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1. Manejo de recursos naturales, gestión del territorio y desarrollo rural

Los espacios territoriales de las cuencas albergan actividades productivas en todos sus niveles y están cada vez más poblados, ocupando terrenos cada vez más altos. Esta característica hace que existan demandas crecientes de agua en múltiples espacios de las cuencas en toda su extensión: alta, media y baja. Sobre todo en momentos y épocas de estiaje hay insuficiencia de agua para satisfacer las distintas demandas. Debe tomarse en cuenta que los regímenes hidrológicos en la sierra peruana tienen diferencias muy pronunciadas, caracterizadas por altas descargas hídricas durante las épocas de lluvia, déficits cortos durante los denominados «veranillos» y muy bajos caudales durante época de estiaje.

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Una buena gestión del territorio y sus recursos naturales permitiría que las múltiples demandas de agua en las distintas partes de las microcuencas y durante los diferentes periodos (día, mes, temporada, año) se adecuen mejor a la fluctuante oferta natural de agua en el tiempo y su irregular distribución entre las diferentes partes de ese territorio. Las acciones de mejoramiento del acceso al agua no deberían realizarse de manera aislada sino formar parte de una visión de «desarrollo hídrico» del territorio (gráfico 1). Si bien la cosecha de agua normalmente es una actividad de índole individual o familiar, a menudo las laderas están pobladas de manera dispersa en torno a caseríos u otros núcleos poblados. Por lo tanto, el accionar conjunto puede favorecer la protección de un territorio que trasciende la propiedad familiar:

con cierto grado de planificación puede constituirse en el manejo de una ladera o inclusive de una microcuenca. En resumen, el compromiso de trabajar para el bien de las familias rurales y mejorar los ecosistemas y el hábitat de la sierra constituyen dos dimensiones de desarrollo que son inseparables. Dentro de este enfoque integrador, las tecnologías de cosecha de agua constituyen una herramienta valiosa para aumentar la disponibilidad de agua de riego, mejorar el valor productivo del predio agrícola y motivar la realización de acciones de conservación. En ello, los microrreservorios constituyen el eslabón fundamental entre la cosecha de agua y la agricultura bajo riego en predios de ladera.

Gráfico 1. La gestión del agua requiere la gestión del territorio. Cosecha de agua con enfoque territorial que muestra varias estrategias tecnológicas para mejorar la disponibilidad de agua en zonas montañosas: reforestación, reservorios de diferentes tamaños y abastecidos por distintas fuentes de agua (manantiales, torrentes, arroyos, cunetas, etc.) y diversas prácticas de conservación de suelos (terrazas, acequias, etc.).

En zonas montañosas donde no existen glaciares la oferta principal de agua para los ecosistemas proviene de las precipitaciones, aunque estas se presentan sobre todo durante un corto periodo del año. Estas aguas humedecen el suelo y también escurren superficialmente. Parte del agua infiltrada es aprovechada directamente por las plantas y la fauna presente en el suelo y otro tanto da origen a fuentes pequeñas localizadas en la propia zona, como lagunas, manantiales, filtraciones, humedales, arroyos y ríos. Otra parte del agua infiltrada discurre a mayor profundidad y recarga los acuíferos subterráneos. Como se ha señalado, una buena gestión del territorio permite que las demandas de agua en las distintas partes de las microcuencas y los diferentes periodos se adapten mejor a la irregular oferta de agua. En este sentido, una tecnología de comprobado éxito en generar una disponibilidad más oportuna de agua para responder a estas demandas es la cosecha de agua que permite captar, almacenar y regular volúmenes de agua en medios localizados en toda la cuenca, especialmente en las zonas altas y medias. Los principales medios para realizarla son el suelo y los embalses superficiales. Las tecnologías para la captación del agua en el suelo están destinadas a facilitar su infiltración y almacenamiento. Las más conocidas están relacionadas con el establecimiento de cobertura vegetal, principalmente especies arbustivas y herbáceas de bajo consumo de agua, la construcción de zanjas de infiltración, lomos diagonales de tierra, terrazas y diques, entre otras obras. En cambio, los sistemas de reservorio (embalses superficiales) están destinados a captar, almacenar y regular el agua procedente de la escorrentía superficial y subsuperficial (manantiales, arroyos, etc.)

que no se aprovecha aguas arriba y discurre en los periodos de abundancia (lluvias). Las tecnologías de construcción de embalses o reservorios pueden variar enormemente en su complejidad y tamaño y sus dimensiones deben adaptarse bien a las características fisiográficas y sociográficas de los espacios, lo cual implica para la sierra en particular que los medios de almacenamiento sean normalmente de menor magnitud que aquellos localizados en las zonas de llano o costa. Si bien, en principio, las estrategias de cosecha de agua con embalses deberían responder a un ordenamiento territorial (OT) que configure múltiples reservorios de tamaño variable a lo largo y lo ancho de una cuenca, para así responder a las particularidades del territorio y las distintas características de las demandas de agua, el presente manual aborda específicamente la experiencia de pequeños embalses o microrreservorios de localización predial, como parte o último eslabón de cosecha de agua para su uso con fines de desarrollo agrícola y pecuario.

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2. La cosecha de agua en zonas de montaña: seguridad alimentaria y mejores ingresos para las familias rurales

La acción combinada de las tecnologías de cosecha de agua en el suelo y la construcción de pequeños embalses permite a los agricultores disponer de mayores volúmenes de agua no solamente para consumo humano sino también para el riego de sus parcelas, afianzando así la producción agrícola y pecuaria. Todo ello en beneficio de la seguridad alimentaria de la familia y de la obtención de mayores ingresos en la producción agrícola para el mercado.

3. Microrreservorios: diversificación, intensificación y planificación En el caso de la agricultura en secano, y también en áreas que cuentan con turno de riego, a menudo el agua no llega con la frecuencia (oportunidad) que se requiere para asegurar una buena productividad de los cultivos. En cambio, en un sistema de riego

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predial regulado por microrreservorios es el agricultor quien decide cuándo y cuánto regar. Este hecho ha permitido una gran diversificación de cultivos en zonas como la sierra de Cajamarca y también en otros lugares dentro y fuera del Perú.

de cultivo. Por lo tanto, el argumento que alude a que la construcción de un microrreservorio «quita terreno al cultivo» no es válido, pues el terreno ocupado se compensa largamente por la ampliación del área regada y la mayor intensidad de uso de las tierras cultivadas.

La diversificación con este tipo de cultivos resulta tan apropiada para las familias campesinas con poca área agrícola justamente porque se trata de cultivos sensibles a la falta de humedad como las hortalizas, las flores, determinadas frutas y hierbas aromáticas, que normalmente requieren mayor intensidad de mano de obra y tienen una alta rentabilidad; por lo tanto, son muy atractivos para su explotación en pequeños predios. Por ello, tal diversificación resulta tan apropiada para las familias campesinas con poca área agrícola.

La disponibilidad oportuna del agua de riego permite una producción más estable y aumenta la productividad de las cosechas. La disminución del riesgo de pérdidas de la producción agrícola por sequía motiva a los agricultores a incrementar su inversión en el campo. Esta seguridad hace que los sistemas de riego predial regulados por microrreservorios también puedan incrementar la intensidad económica de la actividad agrícola a favor de la familia rural.

Normalmente, la diversificación va a la par con la intensificación de los cultivos, no solo en términos de la mano de obra requerida sino de intensidad de uso de la tierra. Pequeños predios dotados con microrreservorios y riego por aspersión pueden incrementar su área cultivada hasta en cuatro veces, en comparación con prácticas de riego por gravedad. Cuando el reservorio se recarga con agua de escorrentía durante la época de lluvias se puede almacenar esta agua para regar cultivos durante un periodo adicional y así obtener dos cosechas al año. En el caso de recarga con agua proveniente de fuentes permanentes (manantiales, turnos de canal) inclusive se puede alcanzar más de dos cosechas al año, o regar un área mayor, según el tipo

Sin riego la producción es estacional y dependiente de la variabilidad de las lluvias. En cambio, al disponer de agua de riego en forma oportuna y cantidades conocidas se puede realizar una mejor planificación de la producción familiar con fines de seguridad y calidad alimentaria; pues se incrementa el número de cultivos y crianzas (frutas, hortalizas y animales de carne). Los sistemas de riego regulados por microrreservorios son un medio en la lucha contra las deficiencias nutricionales de las familias pobres. De igual manera, el riego regulado permite la planificación para la producción continua de productos con demanda de mercado; muchas veces se obtiene así mejores precios al poder cosechar y vender en épocas de estiaje.

1. Antecedentes Gráfico 2. Un «atajado» en Bolivia.

El uso de reservorios prediales para almacenar aguas para el riego de cultivos en temporadas de escasez de lluvias tiene ya una larga historia y está difundido no solamente en los países andinos sino en otros lugares del mundo de características semiáridas. En el pasado, los terratenientes construían grandes reservorios estacionales en sus fundos. Hoy en día varios de estos embalses todavía funcionan como estanques comunales o multifamiliares; entre otros, en varias zonas altoandinas del departamento de Cusco. Sin embargo, últimamente se encuentran más difundidos los microrreservorios familiares.

Gráfico 3. Lagunas multipropósito en Bolivia Municipio de Mojocoya, departamento de Chuquisaca.

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1. Sistemas prediales de riego regulado en países andinos

Así por ejemplo, en el caso de Bolivia se han construido hace aproximadamente una década más de 600 estanques prediales conocidos como «atajados» (gráfico 2), entre otros, en convenio con la cooperación alemana (Tammes et al. 2000). Otra experiencia reciente (1998-2007) en Bolivia es la de las «lagunas multipropósito» en el ámbito del Municipio de Mojocoya (gráfico 3), donde se han construido 264 de estos microrreservorios en 19 comunidades de Redención Pampa, departamento de Chuquisaca (Doornbos 2009).

Gráfico 4. Estanque predial en Chile Valle de Azapa, región Arica.

En el norte de Chile se han masificado desde hace cerca de dos décadas los denominados «estanques prediales» (gráfico 4). Son pequeños reservorios de entre 100 y 600 m 3 que normalmente reciben el turno de agua desde un canal de riego. La flexibilización de la disponibilidad de agua en sus predios así obtenida ha permitido a los pequeños agricultores optimizar sus técnicas de riego, inclusive con métodos de fertirrigación (uso de abonos químicos en el riego por goteo), y alcanzar una productividad sorprendente en sus cultivos.

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

2. La experiencia del Instituto Cuencas en Cajamarca

como económicamente no era recomendable construirla manualmente.

El Instituto para la Conservación y el Desarrollo Sostenible Cuencas (Instituto Cuencas) es una organización no gubernamental (ONG) con sede en Cajamarca que tiene por objetivo promover iniciativas de desarrollo rural con enfoque de cuencas hidrográficas. Su experiencia en el tema ha transitado por varias etapas. Las primeras experiencias fueron en torno a la puesta en práctica de técnicas para el almacenamiento de agua en pequeños pozos multifamiliares, de 60 a 100 m 3 , de diversas formas y dimensiones. Estos fueron construidos manualmente en terrenos arcillosos o de otra clase de suelo. El Instituto Cuencas apoyó incorporando redes de tuberías para riego presurizado. Luego, en convenio con la Agencia Adventista para el Desarrollo y Recursos Asistenciales (ADRA)-Obra Filantrópica y de Asistencia Social Adventista (Ofasa), se construyeron alrededor de 60 pequeños sistemas de riego multifamiliares, para 3 o 4 familias cada uno, que fueron dotados con un microrreservorio de excavación manual. Estos sistemas se construyeron en los caseríos de Ogosgón, Vista Alegre y Huañimba, con una capacidad de 45 a 70 m 3 y revestidos con geomembrana (lámina de plástico). Esto ocasionó un serio incremento en los costos de inversión y también el surgimiento de conflictos entre los usuarios del sistema debido a la poca disponibilidad de agua y los problemas en su distribución.

La construcción de microrreservorios del tamaño señalado o superior requiere la utilización de máquinas. Se dio la coincidencia de que los municipios de la zona contaban con maquinaria para la ejecución de carreteras. Así, en 2003, en convenio entre dos municipios distritales, el apoyo financiero de Agro Acción Alemana y las respectivas familias de agricultores, el Instituto Cuencas logró construir dos microrreservorios, uno en el predio del agricultor Juan Crisólogo Polo (La Esperanza, distrito de Condebamba, de 800 m 3 ) y otro en el del agricultor Pedro Calderón Silva (Chupicaloma, distrito de Baños del Inca, de 1.200 m 3 ).

Dadas estas limitaciones, la institución y los productores identificaron la necesidad de contar con una mayor disponibilidad de agua para incrementar las áreas bajo riego mediante microrreservorios prediales cuya capacidad estuviera en el orden de los 1.000 m 3; como un volumen mínimo para poder potenciar una agricultura con riego orientada al mercado y no solo mejorar el autoconsumo. Sin embargo, la magnitud de la infraestructura requería un elevado número de jornales, cuyo pago escapaba a las posibilidades económicas del agricultor; tanto técnica

Los reservorios instalados sirvieron como áreas demostrativas para otros beneficiarios, quienes a través de pasantías conocieron y se convencieron de la propuesta tecnológica. Con el apoyo de los municipios, en el año 2003 se dio inicio a la construcción de 16 sistemas en Baños del Inca, 12 en Condebamba (2004), y posteriormente 8 más, y 15 en San Marcos. Gracias al éxito de la propuesta se impulsó el proyecto Sistemas de Riego Predial Regulados por Microrreservorios 2005-2008, financiado por Fondoempleo y Agro Acción Alemana (Welthungerhilfe), el que inicialmente instaló 247 sistemas, en alianza con los municipios de Pedro Gálvez, Gregorio Pita, Ichocán y Condebamba y los productores en dichas zonas. Posteriormente se construyeron 337 sistemas en el distrito de Baños del Inca, en alianza con su municipio y Minera Yanacocha. Entre los años 2007 y 2010, con el Programa Rurandes se consolidaron los sistemas de riego. A partir de esta experiencia, algunas municipalidades han imitado esta tecnología, tanto en Cajamarca como en otros departamentos. Actualmente se han instalado aproximadamente 800 sistemas de riego predial regulados por microrreservorios en las provincias de Cajabamba, San Marcos y Cajamarca, de los cuales 615 se ejecutaron mediante proyectos con el Instituto Cuencas.

Durante los años 2007 y 2008 la Municipalidad Provincial de Cajamarca ejecutó el proyecto Manejo Silvopastoril de la Cuenca del Cajamarquino (que incluía las microcuencas San Lucas, Porcón, Mashcón, Río Grande, Quinua, Chonta, Azufre y La Encañada), con el propósito de controlar la escorrentía superficial mediante la construcción de zanjas de infiltración y sistemas de riego por aspersión y la instalación y el mejoramiento de pasturas. El enfoque de los sistemas de riego regulado introducidos mediante esta experiencia ha sido distinto, particularmente en los siguientes aspectos: • Los sistemas implementados son de carácter multifamiliar. • Los reservorios tienen una capacidad menor, pues su función no es el almacenamiento interestacional sino concentrar volúmenes de agua a partir de pequeños caudales y por turno de riego entre familias. • Los sistemas atienden áreas de cultivo relativamente pequeñas. • Se alimentan de agua proveniente de fuentes permanentes (manantes y canales de riego). • Los reservorios se construyen con mampostería o ladrillo revestido. Como parte del proyecto se instalaron 23 sistemas de riego por aspersión en 8 microcuencas: 21 sistemas nuevos y 2 sistemas mejorados, tanto los microrreservorios como la red hidráulica. Participaron 129 familias y se introdujo el riego por aspersión en un total de 85 hectáreas agrícolas. La mayoría (17) de los sistemas se alimenta con agua de manantial y un menor número (6) con agua de canal. Todos son de fuente permanente (gráfico 5). Los sistemas multifamiliares instalados por la Municipalidad Provincial de Cajamarca tienen como mínimo dos familias como socias usuarias; por ejemplo, Los Ojitos en la microcuenca Chonta, y un

máximo de 18 familias, por ejemplo, Uñigan en la microcuenca San Lucas, organizadas en comités de riego en torno a la fuente de agua que comparten. Las familias socias aportaron la mano de obra en la construcción de los sistemas. Además, cooperan para las actividades de mantenimiento del sistema y la compra de accesorios deteriorados por medio de cuotas mensuales. Todos los reservorios instalados, también denominados «reservorios de cabecera», son de regulación diaria y, por lo tanto, pueden ser de menores dimensiones: la mayoría tiene entre 30 y 45 m3 de capacidad de almacenamiento. Aparte de guardar este volumen de agua, cumplen la función de cámara de carga para el sistema de aspersión: los reservorios se llenan por las noches para ser vaciados durante el día en el riego; cada «llenada» constituye un turno de riego para una de las familias participantes. La frecuencia de riego es de cada 18 días, o antes, dependiendo del número de aspersores de salida para el riego.

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

3. La experiencia de la Municipalidad Provincial de Cajamarca

Constructivamente, los microrreservorios son de ladrillo revestido (con columnas y vigas de amarre) o mampostería. El primer tipo de reservorio tiene un costo de entre 5 y 7 mil nuevos soles (en adelante, soles), y el segundo se ubica alrededor de 3 mil soles. Si se considera además el costo de los implementos para el riego por aspersión, entre 4 y 5 mil soles, el costo total de cada sistema oscila entre 7.500 y 11.000 soles.3 La eficiencia del riego por aspersión es considerablemente mayor a aquella de los métodos de riego tradicionales, sea por surcos, inundación, etc. En consecuencia, el ahorro en agua es un factor muy importante a la hora de valorar este sistema pues permite a todos los beneficiarios incorporar más área de cultivo. Antes se regaban pequeñas áreas de menos de 2 mil metros cuadrados (m 2), mientras

A diciembre de 2009, la tasa de cambio entre 1 nuevo sol y 1 dólar estadounidense era de 2,85 soles por dólar.

En el marco del proyecto, el conjunto de las actividades de forestación, mejoramiento de pastos e introducción del riego por aspersión se promueve desde una óptica de manejo integrado de los microespacios territoriales. La aplicación de este enfoque se ve facilitado por el hecho que históricamente los agricultores tienen parcelas en zonas altas destinadas a la protección y la producción forestal, en zonas medias con pastos y cultivos de secano y en zonas bajas dedicada a cultivos de panllevar y hortalizas, donde se concentran las prácticas de riego.

4. Dificultades y aprendizajes

Hoy en día la propuesta de sistemas de riego regulados por microrreservorios puede contar con un alto grado de confianza en los distritos y las provincias donde se introdujeron gracias a las excursiones y los intercambios que se hicieron con agricultores interesados, quienes pudieron constatar el buen funcionamiento de los sistemas y sus beneficios.

Gráfico 6. Duración del proceso de impermeabilización natural en microrreservorios construidos en tierra. Fuente: Estudio citado de Ravines y Sánchez. Tiempo de impermeabilización 25 23

Reservorios evaluados (n°)

20 16

< de 1 año

1a 2 años

> de 2 años

5 2 0

1 0

2 2 1

0 0

C on de ba m ba Pe dr o G ál ve z G re go rio Pi ta Ba ño s de lI nc La a En ca ña da

Evidentemente, como toda innovación, la introducción y la difusión de los sistemas de riego regulados por microrreservorios han tenido que enfrentar algunos cuellos de botella. Al inicio, hace unos diez años, el mayor freno fue la poca confianza de las familias y los técnicos de las instituciones en que la propuesta pudiese funcionar. Se pensaba que los reservorios construidos en tierra no retendrían el agua. Este supuesto se veía reforzado porque el proceso de impermeabilización natural del fondo y los taludes de un reservorio en tierra normalmente toma hasta un año hidrológico antes de que desaparezcan las mayores filtraciones (gráfico 6); debido a que se requiere del aporte de sedimentos en suspensión provenientes de las aguas de recarga, las cuales básicamente entran al reservorio durante la temporada de lluvias.

Gráfico 5. Sistema de riego predial regulado por microrreservorio. Sistema de riego Uñigan, microcuenca San Lucas.

C aj ab am ba

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

ahora con el riego por aspersión se logra regar hasta 2.800 m 2 por familia.

Distrito municipal

Un segundo cuello de botella guarda relación con las necesidades de asistencia y asesoramiento agrícola y pecuario para que las familias pudieran aprender a realizar un uso óptimo de su sistema; pues la innovación no solo atañe al sistema de almacenamiento

El tercer y más decisivo cuello de botella es de orden legal y de política nacional y repercute sobre las posibilidades de financiamiento. Consiste en que, hasta el momento, el sistema de inversión pública del Estado peruano no permite subsidiar o apoyar acciones en propiedad privada que no sean de beneficio colectivo. No se conocen instrumentos públicos de fomento a la actividad privada como los hay en otros países (bonificaciones, etc.) o, en todo caso, hay políticas y criterios muy ambiguos al respecto. Este problema ha restringido mucho las posibilidades formales de apoyo por parte de los municipios, al tener que aplicarse esa limitación al momento de proporcionar maquinaria para la construcción de los sistemas de microrreservorios. En este sentido, la convicción, la valentía y la decisión de las autoridades locales han sido factores importantes en el apoyo brindado a la puesta en marcha de estos sistemas, a pesar de las dificultades legales. A partir de las experiencias obtenidas en la introducción de sistemas de riego regulados por microrreservorios en zonas de ladera de las provincias de Cajamarca, San Marcos y Cajabamba se puede afirmar que se trata de una propuesta promisoria para muchas familias rurales y cuyo funcionamiento ha sido debidamente comprobado. Los principales aprendizajes han sido: • El modelo de cooperación (alianza pública-privada) entre familias beneficiarias, municipios locales y entidades privadas de apoyo ha demostrado no solamente su viabilidad, sino lo provechoso que es integrar la especificidad de cada uno en un accionar conjunto, en concordancia con el tipo de recurso que cada parte pueda aportar. • Los viajes de intercambio de familias provenientes de distintos ámbitos territoriales (caseríos,

•

distritos, provincias) para conocer sistemas de riego regulado en otros lugares han sido un factor clave para la promoción de la propuesta entre la población rural y, en general, para cultivar la confianza en los beneficios del sistema. La oportuna disponibilidad local de maquinaria de excavación (tractor de oruga o retroexcavadora) a bajo costo constituye una condición esencial para la construcción de los microrreservorios familiares. Ha quedado demostrado que los municipios distritales y provinciales desempeñan un papel elemental en brindar esta facilidad, como parte de su aporte en la lucha contra la pobreza. La innovación requiere de un soporte técnico e institucional sostenido para el asesoramiento y la asistencia técnica a las familias en la introducción, la operación y el mantenimiento del sistema de riego regulado, así como para la introducción de nuevos cultivos que demandan prácticas agrícolas mejoradas y distintas. La propuesta puede ser reproducida en muchos departamentos de la sierra y, en este sentido, sería oportuno que los gobiernos regionales promuevan programas de financiamiento de largo aliento para estos fines, de manera que la propuesta pueda difundirse ampliamente en el país. Lo anterior no será posible si no se flexibilizan o se modifican el marco legal y las políticas nacionales en torno al actual sistema de inversión pública para que el apoyo del Estado pueda ejecutarse abiertamente al interior de la propiedad de las familias interesadas, más allá de la convicción personal y la capacidad de decisión de las autoridades locales. Las entidades académicas y las instituciones técnicas otorgan poca importancia al desarrollo de investigaciones y la formación de profesionales en materia de gestión del agua, particularmente a las tecnologías de cosecha de agua comprobadas en la zona. Esto repercute sobre la predisposición y la capacidad profesional disponible para la implementación de estas tecnologías.

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

de agua y el método de riego, sino que se refiere sobre todo a la introducción de nuevos cultivos que demandan prácticas agrícolas mejoradas y distintas. Considerando los pocos recursos financieros disponibles, el Instituto Cuencas y sus técnicos han realizado grandes esfuerzos en este campo.

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2. Hidrología 1. El ciclo del agua El ciclo hidrológico o ciclo de agua es el proceso de circulación del agua entre los distintos compartimentos de la hidrósfera: continentes, mares, atmósfera (gráfico 7). El ser humano puede intervenir de distinta manera en este ciclo, positiva o negativamente. En este sentido, los sistemas de riego predial regulados por microrreservorios implican una forma de intervención que combina beneficios ambientales y humanos y, por lo tanto, tienen un efecto regulador positivo en una escala micro. Los principales procesos implicados en el ciclo del agua son: • Evaporación: es el fenómeno físico que consiste en el paso del agua del estado líquido al estado gaseoso, se produce por efecto de la radiación solar y es influido por la velocidad del viento y otros factores climáticos. La evaporación se mide

en altura de agua evaporada; por ejemplo, milímetros (mm) por día.4 La evaporación se produce desde la superficie oceánica, la superficie terrestre y también en los organismos, a través de la transpiración en plantas y animales (sudoración). La evapotranspiración es un concepto que resulta de la combinación de la evaporación de la superficie del suelo y la transpiración de las plantas. • Condensación: el agua evaporada incrementa la humedad del aire en la atmósfera hasta llegar a una densidad (presión de vapor) en la cual esta humedad invisible se condensa en un estado de vapor (líquido microscópico) y forma las nubes. Son el clima y las barreras orográficas (del territorio) las que determinan la cantidad de humedad presente en el aire y, por ende, la intensidad y las 4

Por ejemplo, mediante un tanque de evaporación tipo A.

Gráfico 7. El ciclo hidrológico. Fuente: Elavoración Propia.

Precipitación Infiltración Precipitación Evaporación

Evaporación Flujo subterráneo

Evapotranspiración Escorrentía superficial

Laguna Río Infiltración Nivel freático

Mar

•

formar parte de los acuíferos y la parte que circula en superficie (escorrentía) depende de la permeabilidad del suelo y las rocas, la pendiente superficial y la cobertura vegetal. Las prácticas de conservación (vegetativas y mecánico-estructurales) tienen por finalidad mejorar la infiltración del agua en el suelo. • Circulación subterránea: es la escorrentía de agua dentro de los poros de estratos geológicos, fisuras de las rocas, etc. Este flujo se produce por la fuerza de la gravedad, al igual que la escorrentía superficial. Se presenta en dos modalidades: libre o confinada. En la primera, la circulación es siempre cuesta abajo; en la segunda, el agua puede inclusive subir (agua surgente, también llamada artesiana) por efectos de diferencias de presión. Igualmente, como en el caso de la escorrentía subsuperficial, las aguas de circulación subterránea profunda pueden aflorar hacia la superficie, vía manantiales o en forma de afloramientos más difusos; por ejemplo, bofedales, pantanos y otras zonas húmedas. Existen varias técnicas que permitan mejorar la recarga de acuíferos y, por ende, el rendimiento de los puntos de afloramiento de agua.

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

•

características de los procesos de condensación en una región. Precipitación: al enfriarse las nubes presentes en la atmósfera, el vapor se concentra en agua líquida, granizo o nieve que cae sobre los continentes y los océanos, proceso llamado precipitación. La precipitación se mide en altura de agua expresada en milímetros, mediante dispositivos especiales llamados pluviómetros y pluviógrafos. Las principales características de la precipitación son la intensidad (cantidad de agua caída por unidad de tiempo), la duración (el tiempo que transcurre entre el comienzo y el fin de la precipitación) y la frecuencia (número de veces que se repite una precipitación o una «tormenta» con determinada intensidad y duración en un periodo de tiempo más o menos largo, años). Cuando la precipitación alcanza la superficie terrestre el agua puede recorrer varios caminos: escorrentía, infiltración o circulación subterránea. Escorrentía: este término se refiere a las diversas maneras por las cuales el agua líquida se desliza cuesta abajo por la (sub)superficie del terreno hacia las quebradas y los ríos. El agua de escorrentía superficial es aquella porción que fluye en forma de corriente superficial, es decir, por encima del terreno. El mantenimiento, la conservación y la regeneración de la vegetación, eventualmente combinados con medidas mecánicas de conservación (zanjas de infiltración, etc.), constituyen prácticas importantes para controlar la intensidad de la escorrentía superficial. El agua de escorrentía subsuperficial es la parte que se infiltra y escurre paralela a la superficie del suelo, para luego reaparecer aguas abajo. Esta aflorará cuando encuentre una capa de suelo impermeable que la concentre y haga drenar hacia la zona de afloramiento: manantiales o puquios que en la sierra constituyen fuentes de agua de mucha importancia. Infiltración: ocurre cuando el agua que alcanza el suelo penetra a través de sus poros y pasa a ser subsuperficial o subterránea. La proporción entre el agua que se infiltra a la profundidad para

En su paso por el ciclo hidrológico el agua puede adoptar los tres estados en los que se encuentra en la naturaleza: sólido (hielo, granizo, escarcha), líquido (agua, vapor) o gaseoso (humedad atmosférica). El cambio del estado sólido al estado líquido del agua se llama fusión. El cambio del estado líquido o gaseoso al estado de congelamiento se llama solidificación. La diferencia entre humedad atmosférica y vapor es que la primera implica realmente un estado gaseoso (gas) invisible, mientras que el vapor consiste en una nube visible de ínfimas partículas líquidas.

2. La cuenca hidrográfica Una cuenca hidrográfica es el área de un territorio cuyas aguas escurren o drenan a un mismo cauce

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o río. Este drenaje puede ser a través de uno o más cursos de agua, confluyendo todos en un río principal. Cada cuenca está separada de las vecinas por líneas divisorias de aguas, constituidas por elevaciones intermedias o líneas de cumbres de montañas, llamadas también divortium aquarium. El gráfico 8 ilustra estos conceptos. La microcuenca hidrográfica es el espacio más apropiado para intervenir en el ciclo hidrológico para beneficio humano y de la naturaleza (no para destruirla). Constituye una especie de «chacra hidrológica» que debe manejarse en sus distintos niveles de gestión y con diferentes prácticas. Estos distintos niveles de gestión se presentan en el gráfico 9. La gestión intersectorial del agua, entre todos los sectores y los actores de uso, debe realizarse en toda la cuenca. Es principalmente en este ámbito donde las distintas instituciones públicas y privadas, empresas, organizaciones de base y, en particular, los usuarios de agua de estos estamentos y sectores tienen que interactuar en beneficio de la cuenca y sus habitantes. Por lo tanto, es la escala más compleja de manejar y a menudo la más politizada. Las instancias de gestión sectorial y, al interior de estas, la gestión de cada uno de los sistemas (colectivos) de uso, se localiza en determinadas partes de la cuenca. Así, por ejemplo, una comisión de usuarios o un comité de usuarios5 funcionan territorialmente en torno a las aguas de una quebrada, una ladera, un pueblo, etc. La gestión del agua a escala individual o familiar se circunscribe al predio agrícola. Es el ámbito más práctico desde el cual se realiza el manejo de los recursos naturales y se pueden impulsar y apoyar más fácilmente las iniciativas de cosecha de agua en beneficio de las familias rurales. Este ha sido el 5

Gráfico 8. Delimitación de la cuenca del río Tambillo, Huánuco.

Estas son las denominaciones usadas en la Ley de Recursos Hídricos (Ley 29338) promulgada en marzo de 2009; en la práctica, en muchos casos se mantiene el nombre de «comisión de regantes» o «comité de regantes».

Leyenda

Divortium aquarium Cauce principal

Gráfico 9. Niveles de gestión del agua en el espacio de una cuenca hidrográfica.

Espacio de la cuenca hidrográfica GesƟón intersectorial del agua (entre todos los sectores y los actores de uso)

GesƟón sectorial del agua (entre los usuarios de un mismo sector de uso)

GesƟón de cada sistema de uso (entre los usuarios que comparten un mismo sistema de uso)

GesƟón del predio de cada usuario (nivel individual o familiar)

principal motivo por el cual el Instituto Cuencas ha priorizado su apoyo a la instalación de sistemas de riego predial regulados por microrreservorios. En resumen, la cuenca hidrográfica constituye una unidad territorial en la cual se desarrollan relaciones

Al intervenir en el ecosistema cuenca es necesario analizar el papel que cumple cada uno de estos elementos para realizar una explotación racional, con el fin de no producir alteraciones o desequilibrios que generen degradación o extinción de estos. La suerte de cada uno de sus elementos está relacionada con lo que ocurra con los otros: • La disminución importante de la cubierta vegetal de la cuenca favorece la escorrentía superficial del agua, produce erosión de suelos, disminuye la infiltración y la recarga de acuíferos, y altera el caudal de las fuentes de agua. • La erosión de los suelos agrícolas disminuye la fertilidad y la capacidad de almacenamiento de agua, mermando considerablemente su productividad. • Las quemas de pastos naturales, frecuentes en las jalcas, pueden producir la disminución o la extinción de la diversidad de flora y fauna existente. • Una agricultura basada en monocultivos propicia la aparición de plagas y enfermedades. Una intervención inadecuada puede producir la disminución progresiva de la capacidad de regulación del agua en las cuencas, degradación de los suelos, pérdida de la diversidad biológica, pérdida de la fertilidad de las tierras de cultivo y cambios en el hábitat de la fauna, entre otros fenómenos: el proceso conocido globalmente como desertificación. Los procesos de desertificación se están generalizando en las cuencas andinas y para corregirlos es necesario realizar una adecuada gestión mediante la zonificación de territorios en áreas de similares características y la aplicación de medidas

de conservación especializadas para cada zona. Esto a su vez requiere de información, capacitación y organización de la población, mejoramiento de la calidad educativa y otras medidas. La desertificación genera secuelas sociales en términos de pobreza, emigración, desnutrición, etc. El Programa Nacional de Manejo de Cuencas Hidrográficas y Conservación de Suelos (Pronamachcs, hoy Agrorural) determinó en 1988 algunos criterios para la clasificación de cuencas o unidades hidrográficas. Definió las microcuencas como áreas en que se ubican cursos de agua de primer, segundo o tercer orden, con superficies de entre 10 a 100 kilómetros cuadrados (km 2). En nuestro medio, las microcuencas son espacios territoriales que albergan a una o más comunidades o caseríos, constituyendo desde el punto de vista social una escala adecuada para la planificación y el manejo de los recursos naturales (Coordinadora de Ciencia y Tecnología en los Andes [CCTA] et al. 1999).

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

complejas e interdependientes entre los seres vivos y su entorno físico o hábitat. Por lo tanto, las cuencas constituyen unidades ecosistémicas resultantes de la interacción de suelos, clima, plantas, animales y seres humanos. Lo que ocurra con el manejo de los recursos naturales en una zona afecta todo el espacio y a quienes habitan en él.

Desde 2008 la delimitación y la codificación oficial de las unidades hidrográficas en el Perú6 ha sido establecida conforme al estándar internacional Sistema de Codificación Pfafstetter, el cual considera tres clases de unidades de drenaje: cuenca, intercuenca y cuenca interna («cuenca endorreica»). Aunque formalmente los términos «subcuenca» y «microcuenca» no se usan en este sistema de clasificación, en este manual se los emplea por razones prácticas por el carácter eminentemente local de los métodos de cosecha de agua y los sistemas de riego regulados por microrreservorios propuestos.

3. Zonificación hidrológica de una cuenca Por sus características geomorfológicas, con independencia de su tamaño, las partes al interior de

Resolución Ministerial 033-2008-AG. Mayor información se encuentra en la Autoridad Nacional del Agua (ANA).

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una cuenca, una subcuenca o una microcuenca pueden dividirse en zonas diferenciadas que cumplen distintas funciones hidrológicas (cuadro 1). Cuadro 1. Zonas de una cuenca. Partes

Nombres que reciben

Zona de recepción

Área colectora

Cuenca de captación

Cuenca alta

Zona de contracción

Canal de desagüe

Zona de escurrimiento

Cuenca media

Zona de deposición

Cono de deyección

Lecho de escurrimiento

Cuenca baja

4. Fuente: CCTA et al. 1999.

La parte alta de la cuenca, cuenca alta o zona de captación de agua, es generalmente de relieve suave, con una topografía poco escarpada, característica fisiográfica que contribuye al almacenamiento del agua en la cuenca. Debido a su altitud, es una zona de menor temperatura y mayor precipitación que las zonas media y baja. La cobertura vegetal (herbácea y arbustiva) y los suelos con gran acumulación de materia orgánica permiten que estas zonas cumplan la función de captar, retener, infiltrar y regular el flujo del agua proveniente de las precipitaciones. Estas zonas altas constituyen verdaderos ecosistemas de montaña. Se las denomina también como páramo o jalca. En los Andes se ubican normalmente a altitudes que van desde los 2 900 metros sobre el nivel del mar (m. s. n. m.) hasta la línea de nieves perpetuas a aproximadamente 5 mil m. s. n. m. La parte media, cuenca media o zona de escurrimiento, es generalmente aquella en la que el cauce se hace más escarpado, se relaciona fundamentalmente con el escurrimiento del agua y su drenaje hacia la zona baja. Es la zona de mayor afloramiento de manantiales (cuadro 2), por ello es frecuente en ella la presencia de asentamientos humanos y áreas de producción agropecuaria.

Cono de dispersión

La parte baja de la cuenca concentra los flujos de agua hacia un solo cauce, ríos mayores, lago o mar. Normalmente, en las zonas interandinas esta parte de la cuenca constituye un área de poca extensión y estrecha («valle interandino»). Por su baja pendiente es depósito natural de sedimentos formadores de suelos fértiles. En la cuenca baja se desarrolla una intensa actividad agropecuaria, generalmente dispone de mayores inversiones en infraestructura de riego para el aprovechamiento del agua superficial y subterránea. Allí se concentran las ciudades medianas y grandes, que absorben cada vez más el reducido espacio rural de estos valles andinos. Un buen ejemplo de lo diferenciado de las características entre las zonas alta, media y baja se presenta en la microcuenca del río Muyoc, que cubre los ámbitos de los distritos de Namora, provincia de Cajamarca, y Gregorio Pita y Pedro Gálvez, provincia de San Marcos (gráfico 10).

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Gráfico 10. Microcuenca del río Muyoc. Elaboración propia.

Cuenca alta Cuenca media Cuenca baja

En el cuadro 2 se presentan algunos parámetros geofísicos y biofísicos de la microcuenca Muyoc. Se observa gran número de afloramientos de manantiales en la parte media, los cuales triplican a los de la cuenca alta y son cerca de diez veces más que los que afloran en la cuenca baja. Las isolíneas de precipitación («isoyetas») muestran variaciones de hasta 50 milímetros (mm) anuales entre las diferentes partes de la microcuenca. La mayor cantidad de lluvia se produce en la parte alta. En cuanto a temperatura, cada parte de la cuenca baja tiene promedios distintos y también rangos diferentes entre temperatura mínima y máxima; así, por ejemplo, en la parte baja ese rango va de 7,6 a 25,9 grados centígrados (°C).

4200 4000 3800 Altitud (m.s.n.m.)

En el gráfico 12 se presentan los cortes transversales de las partes alta, media y baja, respectivamente. Se observa que la cuenca media es mucho más escarpada que la alta y la baja.

Gráfico 11. Perfil longitudinal del río Muyoc . Fuente: elaboración propia

Cuenca media

3600

Cuenca alta

3400 3200

Cuenca baja

3000 2800 2600 2400

5000

10000

15000 20000 Distancia(m)

25000

30000

Gráfico 12. Corte transversal de la cuenca del río Muyoc. Fuente: elaboración propia 4400

4100 Cuenca alta

Altitud (m.s.n.m.)

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En este caso, el piso de la cuenca baja y la cima de la cuenca alta se encuentran a una distancia de 30 mil metros (m) o 30 kilómetros (km). En el gráfico 11 se observan las diferencias en pendiente longitudinal de cada una de las partes de la microcuenca Muyoc, se nota el declive más pronunciado de la parte media.

3800 3500 Cuenca media

3200 2900 2600 2300

Cuenca baja

2000

Cuadro 2. Parámetros zonales de la microcuenca del río Muyoc.

4000

6000

8000

10000

Distancia (m)

Microcuenca Muyoc Partes

Altitud (m. s. n. m.)

Precipitación (mm/año)

Temperatura mínima-máxima (°C)

Pendiente (%)

Manantiales (N.º)

Alta

3 600-4 000

780-890

2,0-16,8

2,3

113

Pastos naturales, cultivos andinos de secano, quinual. Ecorregión páramo o jalca.

Media

2 800-3 600

730-780

3,8-21,1

16,2

334

Pastos cultivados, cultivos en limpio de secano y riego; eucalipto, aliso, sauco, etc.Ecorregión quechua.

Baja

2 200-2 800

690-730

7,6-25,9

4,6

Pastos cultivados, forrajes, cultivos permanentes, frutales, árboles exóticos. Ecorregión yunga o valle.

Elaboración propia a partir de Instituto Cuencas et al. 2005.

Vegetación

El balance hídrico de una unidad hidrográfica (cuenca, subcuenca, microcuenca) es el «saldo de ingresos y egresos» entre la oferta de agua que producen las precipitaciones y el consiguiente escurrimiento de agua (superficial, subsuperficial y subterráneo) y las demandas de agua por parte de los distintos usuarios, sistemas de uso y el ecosistema en general. Se debe aclarar que las lagunas, los embalses, los acuíferos y otros medios de almacenamiento de por sí no constituyen una oferta de agua adicional, sino que cumplen una función de «caja de ahorro» de agua. La oferta de agua es bastante fluctuante, lo cual se refleja en el régimen hidrológico de una cuenca, y así lo es también la demanda de agua (turnos de riego, horas «punta» de consumo de agua potable, etc.). Por lo tanto, el balance hídrico no es un concepto estático; por el contrario, se caracteriza normalmente por ser dinámico y fluctuante en el tiempo. En la sierra del Perú la oferta de agua permanente durante gran parte del año está dada por el caudal base (base flow) de algunas quebradas y manantiales, las cuales se alimentan del agua acumulada en lagunas altoandinas o acuíferos subterráneos que se recargan anualmente en época de lluvias. Por este motivo, las zonas de almacenamiento de agua en superficie (lagunas) y la recarga de acuíferos cumplen en esta zona un papel fundamental. Los manantiales son fuentes de agua de gran importancia en las microcuencas andinas porque son abundantes, de distribución dispersa y mejor calidad de agua. Se usan con propósitos múltiples: abastecer los sistemas de agua potable, en actividades agrícolas y pecuarias. El agua de ríos, quebradas o arroyos permanentes se conduce hacia los lugares de uso a través de canales, que son de diferente caudal (Q), longitud (L) y material de construcción. Aunque generalmente se construyen para el riego, los canales son fuentes de

uso múltiple: agropecuario, doméstico, hidroenergético, etc. Existen además fuentes de agua no permanente, alimentadas por las lluvias estacionales. Esta porción de agua, por ser muy abundante en la época de lluvias, generalmente no puede ser aprovechada en su totalidad. Constituye un componente importante en el balance hídrico y es preciso utilizarla. El recuadro 1 ilustra sobre el volumen de oferta de agua en el caso de la microcuenca Muyoc.

Recuadro 1 Oferta de agua en la microcuenca Muyoc • Precipitación total media anual (P) = 800 milímetros (mm) • Área total (A)= 23.000 hectáreas (ha) • Volumen bruto anual de precipitaciones (Vp,a) = 184 millones de m3 (MMC) • Coeficiente de escorrentía (Ce) superficial promedio = 0,40 (40%) • Volumen anual de escorrentía superficial (Vp,a x Ce) = 74 MMC • Caudal medio total (Qm, t) de aguas de manantial = 380 litros por segundo (l/s) • Volumen total anual de afloramiento por manantiales (Qm,t) x 3.600 x 24 x 365/1.000 = 12 MMC • Volumen anual disponible para satisfacer las demandas de agua en la microcuenca Muyoc = 74 MMC + 12 MMC = 86 MMC.

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4. Balance hídrico de la cuenca

La demanda de agua es la cantidad requerida para abastecer las necesidades sociales, económicas y ambientales de un determinado territorio. La demanda de agua para uso ambiental es la que se necesita para sostener los ecosistemas en el largo plazo: regeneración natural, reproducción de flora y fauna silvestre, formación de capa orgánica del suelo y mantenimiento de los sistemas acuáticos, entre otros. La conservación de los ecosistemas es

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fundamental para que también la actividad humana pueda desarrollarse en un ambiente saludable y productivo. En ello debe considerarse no solo la cantidad sino la calidad y el régimen de variación del flujo de agua que necesitan los ecosistemas.7 Un término muy utilizado en relación con los flujos permanentes de agua es el «caudal ecológico», definido como el caudal mínimo necesario para que un curso de agua mantenga sus ecosistemas acuáticos originales, lo que condiciona la cantidad de agua que puede desviarse de un determinado cauce para otros usos. La demanda de agua para uso social es la que se necesita para uso doméstico y para mantener la calidad del hábitat. Se usa en el consumo doméstico (agua para consumo humano, sanidad, preparación de alimentos, lavado de ropa, etc.), evacuación de desechos, recreación (natación, deportes, pesca, etc.), consumo público (limpieza de calles, abastecimiento de fuentes públicas, ornamentación, riego de parques y jardines, otros usos de interés comunitario, etc.). La demanda de agua para uso productivo y económico es la que se requiere para producir bienes y servicios mediante la realización de actividades económicas como agricultura, ganadería, forestación, generación de hidroelectricidad, minería, industria, navegación, turismo, piscicultura o construcción de infraestructura. Cuando el balance hídrico entre oferta y demanda arroja un margen reducido de agua disponible, o peor, en caso de déficit de agua, no es recomendable gestionar proyectos «de desarrollo» cuyo efecto fuese el incremento de la demanda de agua (por ejemplo, ampliación de áreas regadas por gravedad). Lo que sin duda generaría tensiones y conflictos sociales entre grupos de usuarios, sea porque el proyecto crearía nuevos privilegios para algunos o

River Symposium, Australia, septiembre de 2007.

porque afectaría la disponibilidad de agua de otros que ya tienen derechos formales o consuetudinarios sobre el recurso. En caso de detectar balances hídricos muy ajustados, particularmente en épocas de estiaje, que es la situación predominante en muchos territorios hoy en día, quedan básicamente cuatro caminos de desarrollo hídrico: • La opción de incrementar la oferta territorial-ambiental de agua. • La opción de construir obras de regulación que permitan ajustar mejor los volúmenes y los momentos de oferta, en relación con las demandas fluctuantes de agua. • La opción de desarrollar proyectos que permitan un uso más eficiente del agua disponible. • El reciclaje de aguas servidas. El incremento de la oferta territorial-ambiental de agua (zanjas de infiltración, cobertura vegetal, etc.) debe tener una proyección de mediano a largo plazo; no obstante, prácticas de esta índole ofrecen perspectivas interesantes. Las obras de regulación pueden traer beneficios más inmediatos al aprovechar «márgenes escondidos» en el balance hídrico. Por ejemplo, en muchas zonas del país se utiliza bastante menos agua durante horas de la noche y la madrugada que durante el día, lo que genera un superávit de agua en los ríos y los cauces que literalmente no se ve. En vez de perderse, estas aguas nocturnas podrían ser captadas en reservorios nocturnos y luego utilizadas durante el día para incrementar el caudal circulante hacia un determinado sistema de uso. Otro tipo de regulación son los reservorios estacionales (conservan el agua en el periodo de lluvia para la época de estiaje). Se puede distinguir entre microrreservorios ubicados en las parcelas familiares y represas mayores. Evidentemente, este manual se concentra en la primera opción: los microrreservorios prediales.

3. Cosecha de agua

temas de agua potable. Aquí existen amplias posibilidades de mejora, a través de una variedad de soluciones, tanto tecnológicas como, sobre todo, ¡de gestión!

Gráfico 13. Una de las múltiples formas de cosecha de agua: el sistema negarim.

«Cosecha de agua» (water harvesting, en inglés) es la recolección y el almacenamiento de agua para el abastecimiento doméstico, el riego de cultivos u otra actividad que necesita el recurso. La fuente de agua siempre es de origen local, como puede ser la escorrentía superficial de las lluvias en una ladera, el caudal de un pequeño arroyo, un canal, un manantial, o una combinación de estos tipos de fuente. Como sea, en gran medida todas estas fuentes dependen, directa o indirectamente, de un mismo proceso: la escorrentía y la concentración de aguas de lluvia desde un área de captación, también llamada área de impluvio o área colectora. La captación de aguas es una tecnología probada para aumentar la seguridad agroproductiva y alimentaria en zonas propensas a la sequía y la variabilidad climática. El control de la erosión y la recarga de agua subterránea son ventajas adicionales de esta práctica. El método de cosecha de agua puede ser extremadamente localizado, por ejemplo, mediante pequeños lomitos de tierra en forma de rombo, en dirección diagonal a la pendiente del terreno, que guíen la escorrentía hacia un hoyo de infiltración al lado de una planta, arbusto o árbol. Este sistema lleva el nombre de «negarim» (gráfico 13).

Pendiente del terreno

1. General

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Es importante reconocer que en muchos casos la «falta de agua» esconde un problema de tremenda ineficiencia de los sistemas de uso de agua. Es común encontrar una eficiencia total menor de 30% en los sistemas de riego y menor de 40% en los sis-

Sin embargo, los sistemas de cosecha de agua pueden asumir magnitudes que involucren gran parte o la totalidad del territorio de una microcuenca, una subcuenca o inclusive una cuenca hidrográfica, al emplazar embalses de mayor tamaño en estos espacios territoriales. Lamentablemente, en la práctica la construcción de grandes embalses raras veces se ve acompañada por medidas aguas arriba respecto del control y la conducción de las escorrentías

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superficiales, por lo cual en estos casos el término «cosecha de agua» no resulta pertinente.

2. Métodos de cosecha de agua Las tecnologías de cosecha de agua se agrupan en dos tipos: las que utilizan el suelo como medio de captación y almacenamiento, y las que utilizan además un tipo de embalse para incrementar el volumen almacenado y facilitar el acceso a este. Entre las principales técnicas para la cosecha de agua están la cosecha de agua en el suelo y la cosecha de agua ampliada con embalses.

2.1. Cosecha de agua en el suelo Las técnicas de esta índole son las más promocionadas por las instituciones, tanto públicas como privadas, que desarrollan actividades relacionadas con el manejo de cuencas hidrográficas. Entre otras, se aplican prácticas vegetativas y mecánicoestructurales.

Prácticas vegetativas • Protección de bosques y praderas naturales localizadas en zonas estratégicas de la cuenca para incrementar la retención de agua. De ser posible, esta protección debe contar con respaldo legal, mediante ordenanza del gobierno regional o local, previo acuerdo con los usuarios. • Plantaciones forestales en zonas montañosas de suelos superficiales para favorecer la formación del suelo y el almacenamiento de agua en este. Las especies forestales deben ser formadoras de suelo, acumuladoras de materia orgánica y de bajos requerimientos hídricos. Aparte de las mencionadas funciones ecosistémicas, este tipo de forestería puede resultar como una actividad económicamente atractiva. • Plantación de cercos vivos: divisiones perimetrales entre predios o chacras constituidas por determinados arbustos u otro tipo de vegetación plantada en línea; cumplen igual función que las

terrazas o los bancales (ver prácticas mecánicoestructurales) y, además, sirven de rompevientos. • Instalación de pastos cultivados. Estas especies deben ser perennes y de bajo requerimiento hídrico. En general, en cualquier tipo de pastos debe evitarse el sobrepastoreo, pues esta práctica nociva contribuye a la denudación y compactación del suelo e incide negativamente en la infiltración del agua. El sobrepastoreo es una de las causas de la desertificación.

Prácticas mecánico-estructurales Estas prácticas sirven para detener, almacenar o drenar el agua de escorrentía de manera segura, reduciendo la erosión al mínimo. Se trata de medidas muy relacionadas con el manejo de los predios de conducción familiar y comunal. Se pueden presentar como complementarias a las prácticas vegetativas pero han demostrado ser muy efectivas. Entre otras, se han comprobado las siguientes prácticas: • Instalación de terrazas o bancales. Son estructuras que dividen la ladera en plataformas con sentido perpendicular a la pendiente, trazadas en dirección de las curvas de nivel. La distancia entre los bordos está en función de la pendiente, la profundidad del suelo, la precipitación, el tipo de labranza y de cultivo. • Una variación de lo anterior son los ya mencionados negarim: pequeños lomitos de tierra en forma de rombo, diagonales a la pendiente, que guían la escorrentía hacia un hoyo de infiltración al lado de una planta, un arbusto o un árbol. • Construcción de acequias o zanjas de infiltración. Se excavan en suelos con aptitud forestal y pasturas. Son acequias de sección trapezoidal trazadas en forma perpendicular a la pendiente para captar el agua de las precipitaciones. Su función es dividir la longitud de la pendiente para interceptar la escorrentía superficial y favorecer la infiltración del agua en el suelo. • Habilitación de las denominadas «amunas». Se trata de un conjunto de acequias que capta las

2.2. Cosecha de agua ampliada con embalses La cosecha de agua en el suelo es beneficiosa para el crecimiento de las plantas, la recarga de acuíferos y el mejoramiento de manantiales y humedales. Pero para poder tener acceso directo a un volumen almacenado de agua, y regular los flujos de salida, se requiere además la existencia de estructuras de almacenamiento de agua: embalses. Los embalses son estructuras, naturales o artificiales, en las que se almacena el agua de escurrimiento o aquella proveniente de otro curso de agua (quebrada, canal de drenaje, etc.). Los embalses medianos y grandes se construyen aprovechando vasos naturales y los pequeños pueden excavarse en el suelo con maquinaria. Los embalses pueden ser construidos dentro del mismo lecho de una quebrada, río, etc. o en una zona fuera del curso natural de agua. En inglés se denominan on stream reservoir, en el primer caso, y, en el segundo, off stream reservoir (en castellano, reservorio dentro o fuera del cauce). Normalmen-

te, los del segundo tipo son de menor tamaño 8 y menos vulnerables a la fuerza destructiva de las crecidas que se producen en la fuente aportante (quebrada o río). Para ser llenado, un reservorio «fuera de cauce» requiere un canal o una tubería de aducción que transporte las aguas desde la fuente de captación. En el caso de un canal de aducción, este puede cumplir a la vez la función de interceptor de aguas de escorrentía de la ladera que atraviesa o, inclusive, captar filtraciones que aparezcan en determinados puntos de su recorrido. Al almacenar volúmenes de agua, los reservorios permiten la regulación y la dosificación de los caudales salientes en función de las demandas de agua por parte de los usuarios que se producen en forma fluctuante durante determinados momentos o periodos. Además, cumplen una función de «cámara de carga», pues el nivel de agua en el reservorio acumula presión hidráulica. En represas hidroeléctricas esta presión es convertida, mediante turbinas, en energía hidromecánica y luego en energía eléctrica. En el caso de pequeños reservorios para la agricultura, la mayor altura o la presión del agua en el reservorio respecto de la ubicación de los cultivos son importantes para la utilización de métodos de riego presurizado (principalmente aspersión y riego por goteo).

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aguas de escorrentía y los flujos excedentes de las quebradas y las conduce hacia superficies de gran permeabilidad del suelo, donde el agua se esparce y se infiltra hacia los acuíferos, los que alimentan manantiales aguas abajo. Este sistema funciona bien en zonas con formación geológica particular (exposición de roca calcárea, etc.), por lo cual su aplicación no puede ser generalizada. Son conocidas las que existen en la provincia de Huarochirí, departamento de Lima. • Control de cárcavas. Son estructuras («diques») construidas en forma escalonada en las cárcavas profundas o torrenteras que se hayan producido en la ladera. Tienen como función retener el agua y el material erosionado procedentes de la escorrentía, al disminuir la fuerza erosiva del agua y facilitar su infiltración en el cauce del lecho erosionado.

3. Formas de aducción de agua La aducción de agua es el transporte de este fluido desde el lugar o el área de captación hacia el punto donde se quiere concentrarlo, normalmente un reservorio. Existen variadas formas de aducción para llenar un microrreservorio, las más usadas son: • Escorrentía superficial directa hacia la depresión de terreno donde se concentran y se almacenan los volúmenes de agua (gráfico 14). En este 8

No obstante, también se conocen off stream reservoirs de gran tamaño, como es el caso de la represa Tinajones en la cuenca del río Chancay-Lambayeque, departamento de Lambayeque, con una capacidad de embalse de 320 MMC.

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•

caso, las aguas discurren en forma difusa por la ladera y su recorrido lo determinada la morfología (forma) de la ladera, inclusive la existencia de drenes o quebradas naturales. Son a menudo las pequeñas lagunas naturales las que se alimentan de agua de esta manera. Construcción de zanjas o canales colectores que interceptan las aguas de escurrimiento de la ladera y las conducen a los reservorios. Dependiendo del tamaño el área de captación, las características del terreno y la capacidad de conducción del canal, muchas veces pocos aguaceros de alta intensidad durante el periodo de lluvias permiten colectar suficiente agua para la recarga de los reservorios. Una variante de lo anterior es el aprovechamiento de las aguas de drenaje que fluyen por la cuneta de un camino afirmado, trocha carrozable, etc. (gráfico 15). Es importante reconocer que la ampliación de la red de caminos de penetración en zonas rurales puede alterar significativamente el régimen hidrológico de una microcuenca por el incremento de la intercepción y el consiguiente drenaje momentáneo de aguas de escurrimiento superficial. Captación y conducción de aguas provenientes de filtraciones y manantiales hacia un recipiente (reservorio) cercano. Si bien estas filtraciones y manantiales a menudo producen solo un pequeño caudal, normalmente son de flujo permanente; debidamente encauzadas pueden aportar volúmenes significativos para dotar de agua potable a centros poblados y a la producción agrícola bajo riego. Derivación de turnos desde canales de riego. Dentro de un sistema de riego, cada usuario tiene normalmente asignado un determinado tiempo y volumen de agua, a través de su turno de riego. En vez de regar de inmediato su chacra con estas aguas, el usuario puede derivarlas hacia un reservorio, y determinar él mismo cuándo y cuánto regar. Sobre todo cuando los caudales son pequeños, los momentos y los tiempos de dotación son restringidos y los intervalos entre uno y otro riego

Gráfico 14. Escorrentía superficial directa hacia una depresión en el terreno.

Gráfico 15. Aguas de drenaje que fluyen por la cuneta de un camino afirmado.

son largos (15 días o más), la aducción de las aguas recibidas hacia un reservorio propio puede ser muy ventajosa para que el agricultor consiga aplicar riegos oportunos, casi con independencia de los turnos de riego fijados para el canal; sobre todo cuando el productor está en la posibilidad de usar métodos de riego presurizado que son de alta eficiencia en el uso del agua. • Formas mixtas de aducción. En este caso los microrreservorios pueden ser recargados alter-

Gráfico 17. Régimen pluvial en las zonas de Cajamarca y Cusco. Elaboración propia con datos de las estaciones meteorológicas A. Weberbauer, Cajamarca, y Granja K´ ayra, Cusco, del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrografía (Senamhi). Precipitación media mensual en Cajamarca y Cusco

400

Fuentes de captación de agua

338

Fuentes de captación de agua

0 TO

Canal Escorrentía / Escorrentía / Manantial Escorrentía/ Manantial / de riego canal / canal canal manantial propio manantial

40 50

Escorrentía

EM BR E OC TU BR NO E VI EM BR DI E CI EM BR E

JU LI O

Cusco estación Granja K´ayra, 1931 - 1990)

107 100

100

AY O

150

Cajamarca estación A. Weberbauer, 1933-2008

120

JU NI O

200

140

AB RI L

250

300

Precipitación media mensual (mm)

140

EN ER O FE BR ER O M AR ZO

Sistemas instalados (n°)

350

Mes

nativamente con agua de escorrentía (directa o mediante uno o más colectores), pequeños manantiales o filtraciones y aprovechando el turno de riego de un canal. En la realidad de Cajamarca (provincias de Cajabamba, San Marcos y Cajamarca) estas combinaciones de captación existen, aunque no son las más comunes (gráfico 16).

4. Cálculo del volumen potencial de captación En la sierra norte del Perú la época de lluvias se presenta entre los meses de octubre y mayo, periodo en el cual se producen precipitaciones abundantes y el consiguiente escurrimiento por los cauces naturales hacia las zonas bajas. En el caso de Cajamarca, más de 85% del total anual de precipitaciones (700 mm) cae en este periodo; lo que equivale a casi 600 litros de agua por metro cuadrado de superficie. Como se aprecia en el gráfico 17, el régimen pluvial en la sierra sur (zona del Cusco) presenta una situación similar, aunque tiene una época de estiaje algo más acentuada y prolongada.

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Gráfico 16. Tipo de captación de agua usado en los sistemas instalados en las provincias de Cajabamba, San Marcos y Cajamarca. Fuente: Estudio citado de Ravines y Sánchez.

El volumen de la escorrentía depende de la intensidad de las precipitaciones, la pendiente, el tipo de suelo, la cobertura vegetal y, por supuesto, el tamaño del área colectora. Precipitaciones de igual intensidad y duración producirán mayores volúmenes de agua de escorrentía en suelos desnudos y compactados que en aquellos cultivados y con cobertura vegetal densa. El agua de escorrentía puede arrastrar mayor volumen de sedimentos en suelos que están sueltos y sin cobertura vegetal, ocasionando la colmatación de las obras de infraestructura y la disminución de la capacidad productiva de los suelos. Para captar el agua se requiere disponer de un área de colección, o superficie de escurrimiento, y de acequias que concentren el flujo y lo conduzcan al reservorio. Las áreas de colección pueden ser de dos tipos: 1. Las que tienen una configuración hidrográfica natural definida, por lo general cuencas de pequeña extensión cuyas aguas se concentran en colectores o torrenteras naturales definidas. 2. Las que no tienen una configuración hidrográfica definida y, por lo tanto, producen escurrimientos

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dispersos («erráticos») sobre la superficie. Se trata de terrenos en laderas que no tienen una morfología aparente de cursos de drenaje. En estos casos se requiere la construcción de zanjas o canales de aducción, el aprovechamiento de cunetas de carreteras o canales de irrigación que atraviesen las laderas. En áreas con hidrografía definida la aducción del agua hacia los reservorios se realiza mediante bocatomas y canales que captan y conducen el agua de escurrimiento de las torrenteras. Su diseño corresponde a secciones para captar escorrentías máximas en periodos cortos. En áreas sin hidrografía definida, como laderas cortas, la aducción del agua se realiza mediante canales colectores. Las dimensiones de los canales colectores se diseñan en función de la extensión del área de escorrentía del terreno y la intensidad de las precipitaciones. En un ciclo hidrológico, generalmente pocos aguaceros tienen la capacidad de producir escurrimientos para recargar los reservorios, por lo tanto, los canales de aducción deben tener la capacidad para captar los escurrimientos máximos.

4.1. Cálculo de volúmenes de escurrimiento El volumen de escurrimiento puede calcularse mediante el método empírico,9 aplicable a zonas con poca disponibilidad de datos y superficies menores a 50 hectáreas. Estos cálculos permiten conocer de manera aproximada el volumen potencial de escurrimiento de agua, en función del cual luego se puede calcular la capacidad que debe tener el reservorio y pronosticar la disponibilidad de agua con fines de planificación de los cultivos. Se sabe que una parte de la precipitación infiltra y humedece el suelo y otra parte se evapora; el resto se convierte en escurrimiento superficial que discurre por la ladera. Por lo tanto, el método de cálculo plantea que el volumen de agua mensual escurrido de una superficie determinada es igual a la superficie, multiplicada por la precipitación mensual y por el coeficiente de escorrentía (Ce) que está en función al tipo de suelo, su topografía y su cobertura vegetal (cuadro 3). 9

Fórmula racional mejorada por el Soil Conservation Service de Estados Unidos 1974.

Cuadro 3. Valores del coeficiente de escorrentía (Ce). Franco arenoso

Franco arcilloso Franco limoso

Arcilloso

Bosque Plano (m = 0-5%) Ondulado (m = 5-10%) Montañoso (m = 10-30%)

0,10 0,25 0,30

0,30 0,35 0,50

0,40 0,50 0,60

Pasto Plano (m = 0-5%) Ondulado (m = 5-10%) Montañoso (m = 10-30%)

0,10 0,16 0,22

0,30 0,36 0,42

0,40 0,50 0,60

Tierra agrícola Plano (m = 0-5%) Ondulado (m = 5-10%) Montañoso (m = 10-30%)

0,30 0,40 0,53

0,50 0,60 0,72

0,60 0,70 0,82

Topografía y vegetación

Fuente: Schwab, Frevert y Barner 1996, citados por Villegas 2006. m = pendiente del suelo.

medido en minutos (min) u horas (h). El cálculo del volumen aportado se realiza así:

Vm = Ce x A x Pm x 10 Vm = Qt x Tt x Fr x 0,06 Donde: Vm = Volumen potencial promedio de captación (m3/mes), respecto de determinado mes Ce = Coeficiente de escorrentía A = Área de colección (ha) Pm = Precipitación media mensual (mm/mes) En las condiciones pluviométricas de Cajamarca se ha encontrado que para embalses entre 2 y 3 mil m 3 de capacidad el área de colección sin configuración hidrográfica definida puede variar de 1 a 5 hectáreas.

4.2. Cálculo del aporte hídrico de un manantial

Donde: Vm = Volumen mensual de aporte desde el canal (m 3/mes) Qt = Caudal circulante en el canal de riego durante el turno (l/s) Tt = Tiempo de duración del turno de riego (min) Fr = Frecuencia de riego (turnos/mes)

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La fórmula aplicable es:

En el caso de manantiales, el volumen potencial de captación debe calcularse para el periodo más crítico; es decir, para el periodo de estiaje, cuando el caudal del manante es el más bajo (base flow). El volumen mensual de aporte se calcula mediante la siguiente fórmula:10

Vm = Qm x 3,6 x 24 x 30 Donde: Vm = Volumen mensual de captación (m 3/mes) Qm = Caudal del manante (l/s)

4.3. Cálculo del aporte desde turnos de canal En el caso del llenado de un reservorio mediante los turnos que recibe un usuario desde un canal de riego es necesario conocer el caudal del canal de riego y el tiempo de duración del turno, este último 10 En esta fórmula se asume que el mes cuenta con 30 días en promedio. Si bien esto no es totalmente exacto, el margen de error producido por esta inexactitud no es significativo.

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4. Microrreservorios 1. Tipología de reservorios Existen varias maneras de clasificar los distintos tipos de represas, embalses, estanques o reservorios.11 Los criterios más usados son: • Según su propósito (multipropósito o para un solo sector de uso). • Según los materiales de construcción usados (tierra, geomembrana, enrocado, concreto, etc.). • Según la estructura de su represa (presa de gravedad, presa de arco o de bóveda). • Según su tamaño (embalses o represas grandes, pequeños reservorios, microrreservorios). • Según el número de usuarios (familiar, multifamiliar, poblacional). • Según su ubicación (on stream reservoir u off stream reservoir). • Según las características de su función. Para nuestro caso, el criterio más importante es el de las distintas funciones que puede cumplir un reservorio o un embalse, razón por la cual se presenta aquí la siguiente tipología: • Reservorios (multi)estacionales: almacenan volúmenes de agua durante la(s) época(s) de lluvias, de tal manera que estas reservas puedan ser utilizadas posteriormente durante la otra estación del año, es decir, durante la época de estiaje. Existen ejemplos de reservorios estacionales cuya operación se hace en función de pronósticos multianuales respecto de la oferta y la demanda de agua. • Reservorios intraestacionales: almacenan volúmenes de agua para poder atender demandas de agua durante cortos periodos de escasez que puedan ocurrir dentro de una misma estación del

11 Los términos «embalse», «presa» o «represa» no necesariamente responden al mismo concepto que la palabra «reservorio». Por ejemplo, «embalse» se puede referir al volumen de agua almacenada. A menudo se entiende por «presa» o «represa» la barrera (muro o dique) de contención detrás de la cual se represan las aguas. El uso de los términos puede variar entre países; por ejemplo, en Chile los reservorios a menudo son denominados «estanques».

año (por ejemplo, durante los veranillos). • Reservorios nocturnos: almacenan agua de noche (cuando es difícil regar) para su uso durante el día. Son una forma de incrementar significativamente la eficiencia de distribución y aplicación del agua. • Reservorios de regulación diaria: con una función de regulación nocturna, pero no limitados a este lapso de tiempo. Sirven para almacenar agua durante cualquier parte del día o la noche, y soltarla en la misma fecha o el día después. Normalmente, la capacidad máxima de este tipo de reservorios equivale al volumen de agua que se acumula dentro de las 24 horas con el caudal promedio disponible. • Reservorios de regulación momentánea: aquellos que tienen una limitada pero suficiente capacidad para responder al instante a fluctuaciones súbitas en la demanda de agua; por ejemplo, en las horas punta de producción energética en una central hidroeléctrica. • Reservorios que incrementan el caudal: sirven principalmente para almacenar caudales que son demasiado pequeños para ser manejados o usados en forma directa; por lo tanto, se almacena el pequeño flujo en el reservorio durante algunas horas o días para luego soltar dichas aguas con un caudal significativamente mayor, de tal manera que produzca el suficiente «golpe de agua». Este principio se aplica, entre otros, en sistemas de riego cuya fuente dispone de muy poco caudal. • Reservorios de turno: para almacenar el que el usuario recibe durante su turno de riego en vez de tener que regar al instante. Al contar con este tipo de reservorio, el agricultor es mucho más libre de escoger el momento más oportuno para regar sus cultivos. • Reservorios de tipo cámara de carga: aquellos cuya principal función es establecer y mantener el suficiente nivel (altura de presión) de agua en la cabecera del sistema; por ejemplo, para contar con la suficiente presión de agua en sistemas de riego por aspersión.

•

2. Emplazamiento del microrreservorio Al escoger el sitio más apropiado para emplazar un microrreservorio debe tomarse en cuenta una serie de factores. En primer lugar, cuáles son las condiciones de cosecha de agua, sean aquellas por escurrimiento superficial o las posibilidades de aporte hídrico que brinden una torrentera, un manantial, un canal de riego cercano, etc. En caso de fuentes compartidas con otros usuarios es de primera importancia ponerse de acuerdo con dichos vecinos sobre el sistema de reparto del agua y, en todo caso, reafirmar con ellos las reglas eventualmente ya existentes al respecto. Como es obvio, deben considerarse las posibilidades de hacer un mejor manejo de la ladera adyacente superior al sitio propuesto para el microrreservorio; en términos de cobertura vegetal, en cuanto a la construcción de zanjas de infiltración y aducción, mejoramiento del suelo, reducción de la intensidad de la erosión, etc. Por otro lado, debe tomarse en cuenta que una reforestación de alto consumo de agua y la construcción de acequias de infiltración pueden reducir demasiado el escurrimiento de agua y, por lo tanto, afectar negativamente el volumen de escurrimiento disponible para el microrreservorio. El microrreservorio debe construirse de preferencia en la cabecera más alta del predio o la chacra que se quiere dotar con sistema de riego por aspersión (gráfico 18). Específicamente, el lugar debe reunir las siguientes características: • Elevación del nivel de agua en el microrreservorio respecto de la ubicación del área de cultivo: se

•

debe generar la suficiente presión hidráulica en la tubería, las mangueras y los aspersores. Los implementos para riego por goteo requieren de una presión mínima de 6 m de altura piezométrica y en el caso de riego por aspersión deben ser 12 m o más, dependiendo del tipo de aspersores que se empleará. Estabilidad de área: suelos geológicamente estables, sin huellas de deslizamientos, sin demasiada saturación de humedad (evitar suelos pantanosos) o afloramientos de agua en arena suelta que pudieran desestabilizar el lugar. Pendiente del terreno de preferencia menor a 15% para lograr un vaso semienterrado; las pendientes en el orden de 5 a 10 % son óptimas. La ventaja de un microrreservorio semienterrado es que requiere menor movimiento de tierra y por eso es menos costoso. Además, tiene mayor estabilidad estructural que aquellos cuyos taludes estén formados en gran parte como terraplenes (material de relleno). Extensión suficiente del área para el emplazamiento del vaso: ya existe la equivalencia entre el volumen de diseño y el área, en metros cuadrados (m2) necesaria (cuadro 4). Profundidad de suelo suficiente antes de llegar a estratos más rocosos. De preferencia, la profundidad de la parte no rocosa (suelo, sedimentos, material desintegrado, etc.) en el sitio debe ser no menor de 1,5 m para lograr un microrreservorio que tenga vaso semienterrado, con las ventajas ya mencionadas. Textura de suelo adecuada: técnicamente, los microrreservorios en tierra se pueden construir en todo tipo de suelos, pues siempre es posible impermeabilizar el vaso con arcilla. De todas maneras, conviene que el microrreservorio se emplace en suelos de textura arcillosa para reducir riesgos de filtraciones o mayores gastos de impermeabilización. Distancia: inmediatamente aguas abajo de los vasos no deben existir construcciones (edificaciones, establos, residencias, etc.) y preferiblemente tampoco otro microrreservorio muy cercano. En

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Evidentemente, en muchos casos un reservorio puede combinar varias funciones. Esto también ocurre en los sistemas de riego predial regulados por microrreservorios, en cuyo caso la función reguladora puede referirse a un almacenamiento de tipo estacional, intraestacional (veranillos), diario, interturno, aumentador de caudal y cámara de carga.

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general, es preferible que el microrreservorio se ubique a distancia prudencial de lugares de mayor concurrencia de personas, particularmente niños, para minimizar el riesgo de accidentes. Es necesario también apartar a los animales del área del reservorio. Cuadro 4. Área requerida para el emplazamiento del microrreservorio. Volumen de diseño del microrreservorio (m 3)

Área de emplazamiento (m 2)

1.000

1.300

1.525

1.500

1.675

2.000

2.050

2.500

2.400

3.000

2.750

Elaboración propia con datos de referencia del Instituto Cuencas para microrreservorios con altura máxima de 3 m, ancho de coronamiento de 1,5 m y pendiente del terreno de 15%. Gráfico 18. Emplazamiento del microrreservorio en el predio. Microrreservorio en cabecera de predio, caserío La Colmena, distrito de Gregorio Pita.

3. Dimensionamiento del microrreservorio Para el dimensionamiento de un sistema de riego predial regulado por microrreservorio se requiere tomar en consideración varios aspectos, entre los cuales los más importantes son: • El potencial de agua disponible en el lugar (oferta de agua). • Las pérdidas de agua por infiltración y evaporación. • La demanda de agua de riego en el predio. • La factibilidad técnica del sistema para el sitio. • La capacidad de financiamiento y emprendimiento de la familia. • Las condiciones agroproductivas y de mercado.

3.1. Oferta de agua Tal como fue explicado antes, la oferta de agua para microrreservorios puede estar constituida por aguas de escorrentía directa, manantiales o filtraciones propias del predio, las dotaciones de canales o la combinación de estas fuentes. En este sentido, debe calcularse la posible oferta de agua de cada una de estas y luego sumarlas, mes a mes, para tener una idea del volumen total disponible para un determinado predio. Este cálculo de la oferta se debe realizar a través de la medición del caudal (aforos) de las distintas fuentes de agua, en diferentes momentos del año. El ejercicio permite obtener una referencia para establecer la dimensión específica del vaso del microrreservorio.

3.2. Pérdidas de agua por infiltración y evaporación En microrreservorios construidos en tierra se producen ciertas pérdidas de agua por infiltración en el lecho y a través de los taludes, y por evaporación desde el espejo de agua. Taludes bien compactados presentarán menos pérdidas de agua, sobre todo cuando los sucesivos llenados del vaso con agua de escorrentía (u otra fuente) traen partículas en suspensión que se sedimentan y, por lo tanto, cum-

Debe tomarse en cuenta, además, que las familias pueden tener requerimientos de agua para otras actividades; por ejemplo, elaboración de ladrillos, tejas, piscicultura, etc.

Las pérdidas por evaporación desde el espejo de agua de un microrreservorio constituyen un factor de merma considerable. Se estima que durante la época de estiaje se puede perder fácilmente hasta 1 m de altura de agua por esta razón. No se cuenta con información concluyente al respecto y se requiere de mayor investigación, y buscar medidas para ayudar a reducir estas pérdidas.

En función de esta variación en la oferta y la demanda de agua se realiza el cálculo de balance hídrico del predio, tanto para la producción durante la campaña grande como en la campaña chica, para cultivos permanentes o mixtos. Mayores detalles sobre este cálculo se presentan en el capítulo 6.

3.3. Demanda de agua de riego en el predio La demanda de agua del predio está determinada principalmente por cuatro factores: la extensión del área regada, el tipo de (combinación de) cultivos, el método de riego y la época de producción. Es evidente que un área agrícola de mayor tamaño demanda proporcionalmente más agua que una superficie pequeña. Por otro lado, no todos los cultivos tienen similares requerimientos hídricos; por ejemplo, el cultivo de papa tiene mayores requerimientos que la alverja. La implementación del riego por aspersión, aspecto clave en la propuesta del sistema predial de riego regulado, es de fundamental importancia, ya que es un método mucho más eficiente que el riego por gravedad. Durante la época de campaña grande los cultivos aprovechan la mayor ocurrencia de lluvias, por lo cual el déficit de agua para las plantas se limita a los periodos de veranillos; por lo tanto, la demanda de agua de riego tiene un carácter complementario. Distinta es la situación durante la campaña chica, en plena época de estiaje, cuando casi todo requerimiento de agua en el cultivo debe suplirse con agua de riego, sin aportes de lluvia; en esta época el riego tiene un carácter totalmente suplementario, por lo cual una misma cantidad de agua almacenada alcanza para menos área agrícola que dentro o alrededor de la época de lluvias.

3.4. Factibilidad técnica Los sistemas de riego predial regulados por microrreservorio se pueden construir en cualquier predio en zonas planas o en ladera; en este último caso, el terreno en el cual se emplaza el microrreservorio debe tener una pendiente no mayor de 15%, aproximadamente. En términos generales, casi siempre es factible encontrar un sitio adecuado para el emplazamiento del vaso y posibles fuentes de agua cercanas (cunetas, torrenteras, drenaje de laderas, filtraciones, manantiales, etc.). Los diseños son modulares y simples. Las excavaciones se pueden realizar con tractor de oruga, excavadora, mano de obra o de manera mixta. La red de riego puede ser de tubería de policloruro de vinilo (PVC) y mangueras. Cada vez hay mayor disponibilidad en el mercado de implementos y accesorios de riego (aspersores, cintas de goteo, etc.).

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plen una función selladora. Por esta razón, al cabo de aproximadamente un año después de construido el reservorio las filtraciones desaparecen en la gran mayoría de los casos (gráfico 2).

La experiencia en Cajamarca indica que en condiciones de ladera moderada la dimensión máxima del vaso excavado en tierra (microrreservorio) no debe superar un volumen de 3 mil m3 , para que sea técnica y económicamente viable para una pequeña explotación agrícola. En caso de disponer de recursos económicos y capacidad familiar suficiente para aspirar a un mayor volumen de almacenamiento se recomienda la construcción de un reservorio adicional, en lugar de ampliar la capacidad de un solo reservorio. Estos dos vasos pueden emplazarse cerca o dentro del predio, en sitios separados

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pero cercanos, para funcionar de manera interconectada o independiente.

Pregunta

4. Ejercicios de cálculo

Solución El volumen mensual de agua captado por escorrentía se calcula aplicando la fórmula racional:

4.1. Ejercicio 1. Captación de agua de escurrimiento

Vm = Ce x A x Pm x 10 Un agricultor tiene un predio de 2 hectáreas al que quiere dotar de riego por aspersión, para lo cual ha pensado construir un microrreservorio de tierra compactada en la parte superior de su predio, el cual captará aguas de escorrentía provenientes de un área de colección de 3 hectáreas de pastos naturales y 2 hectáreas de bosques. Las características del área y la precipitación promedio en la zona se indican en las siguientes hojas de cálculo.

Tipo de vegetación

Área (ha)

Textura del suelo

Pastos

Arcilloso

Bosques

Arcilloso

Pendiente (%)

Enero

Promedio de precipitación (mm/mes) 83,5

Febrero

102,0

Marzo

121,1

Abril

80,3

Mayo

33,3

Junio

11,7

Julio

5,7

Meses

Agosto

7,7

Septiembre

30,9

Octubre

69,7

Noviembre

61,1

Diciembre

75,3

Fuente: Estación meteorológica A. Weberbauer, Senamhi-Cajamarca, 1933-2008.

¿Qué volumen de agua de escorrentía total podrá captar durante los meses de lluvias?

El agua escurrirá de dos terrenos distintos, para lo cual se requiere establecer el Ce promedio del terreno: • El primer terreno tiene cobertura de pastos, la pendiente es de 8% y la textura del suelo es arcillosa; entonces, según el cuadro 3 el coeficiente Ce = 0,50. • El segundo terreno tiene cobertura de bosque, la pendiente es de 20% y la textura del suelo es arcillosa; según el cuadro 3 el coeficiente Ce = 0,60. • Atendiendo a la diferencia de superficie entre pastos (2 ha) y bosque (3 ha), se pondera el factor Ce : Ce = 0,50 x 2 + 0,60 x 3 = 0,56 (2 + 3) En la hoja de cálculo se muestran los datos de área, precipitación mensual, coeficiente de escorrentía y consiguiente volumen de agua superficial que puede ser captada. Se toma los meses en que las precipitaciones son mayores a 70 mm (diciembre a abril), considerando que en los meses de menor abundancia de lluvia la baja intensidad de precipitación, combinada con suelos más secos, producirá poco escurrimiento.

Área de captación (ha)

Promedio de precipitación (mm/mes)

Factor de conversión

Volumen captable (m 3)

Enero

83,5

0,56

2.338

Febrero

102,0

0,56

2.856

Marzo

121,1

0,56

3.391

Abril

80,3

0,56

2.248

0,56

2.108

Mayo

33,3

Junio

11,7

Julio

5,7

Agosto

7,7

Septiembre

30,9

Octubre

69,7

Noviembre

61,1

Diciembre

75,3

Total

12.941

Respuesta

Preguntas

Durante los cinco meses de mayor precipitación el volumen potencial de agua que se podrá captar por escorrentía es de 12.941 m 3. De modo práctico podemos recomendar la construcción de un reservorio de un volumen de 3 mil m 3 o algo inferior, para almacenar agua en dos y hasta cuatro recargas destinadas al riego complementario en los veranillos de la campaña grande y al riego suplementario en la campaña chica, ello con las aguas de la última recarga efectuada en época de lluvias. Alternativamente, el volumen potencialmente captable podría usarse para llenar al menos unos tres reservorios que se empleen exclusivamente para el riego suplementario en época de estiaje.

¿Qué volumen anual de agua podrá producir esta fuente? Si el manantial solamente se usa para riego durante el estiaje, ¿cuánta agua regresa al sistema natural en la época de lluvia? ¿Qué capacidad debería tener el reservorio en caso de regar cada 15 días con las aguas del manante?

4.2. Ejercicio 2. Captación de agua de un manantial

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Meses

Solución El volumen de agua que produce la fuente mensualmente se calcula mediante la siguiente expresión:

Vm = Qm x 3,6 x 24 x 30 Donde: Qm = 0,40 l/s

Respuestas Un agricultor posee un predio de 3 ha de extensión en el que nace un manantial de un caudal promedio anual de 0,40 litros por segundo (l/s).

El volumen de agua que produce el manantial cada mes teóricamente es Vm = 0,40 x 3,6 x 24 x 30 = 1.040 m 3 aproximadamente. Por lo

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tanto, la producción anual está en el orden de los 1.040 x 12 meses = 12.480 m 3 . Si la época de lluvias dura alrededor de 5 meses al año, y no se usa el manantial en este periodo, entonces se perdería para uso de riego la cantidad de 5 x 1.040 = 5.200 m 3 (aguas que revertirían al sistema natural). En un lapso de 15 días el manante aporta el equivalente a la mitad de un mes, es decir, ½ x 1.040 = 520 m 3. Un reservorio de aproximadamente 600 m 3 de capacidad sería suficiente para regar una vez cada 15 días con las aguas del manante, sin pérdida de agua de la fuente.

Un agricultor tiene un microrreservorio de 2 mil m 3. Recibe un turno de riego con un caudal de 12 l/s por un lapso de 2 h cada 10 días.

Preguntas

2. 3.

¿Cuál es el volumen de almacenamiento que se requiere para guardar las aguas provenientes de cada turno de riego? ¿Cuántos turnos de riego necesita el agricultor para llenar su reservorio? ¿En caso de regar durante cada intervalo con toda el agua recibida por el turno de riego, qué volumen adicional en forma de aguas de escurrimiento debería procurar captar el agricultor para aprovechar al máximo la capacidad total del reservorio?

Solución En el caso del llenado de un reservorio con aguas del turno que recibe un usuario desde un canal de riego, el cálculo del volumen mensual asignado se realiza de la siguiente manera:

Vm = Qt x Tt x Fr x 0,06 Los datos por usar en este caso son: Qt = 12 l/s

= 2 h = 120 min = Cada 10 días = 3 x por mes

Respuestas 1.

4.3. Ejercicio 3. Captación de agua de un canal

Tt Fr

El volumen de almacenamiento requerido para cada turno de riego es: 12 x 120 x 3 x 0,06 = 260 m 3 aproximadamente, es decir, una muy pequeña parte de la capacidad total disponible en el reservorio (2 mil m 3 ). Por lo tanto, el agricultor necesitará 2.000 / 260 = casi 8 turnos de riego, en el caso de no usarlos en el entretanto, para llenar su reservorio, es decir, demorará casi 3 meses. Evidentemente, el almacenamiento de los respectivos turnos de riego no justifica tener un reservorio de 2 mil m 3 de capacidad. Se sugiere que el agricultor procure implementar prácticas de aducción de aguas de escurrimiento superficial que le permiten captar un adicional de, al menos, 1.700 m 3 durante el periodo de lluvias. Así, podrá usar el agua proveniente de los turnos de riego para cubrir los déficits durante los veranillos y guardar la mayor parte del volumen del agua almacenada para el riego durante la época de estiaje. Todo ello permitirá al agricultor alcanzar una mayor seguridad y productividad en los cultivos y, además, ampliar el área agrícola regada.

5. El predio y su sistema de producción En el contexto de este manual se entiende por «predio» una finca administrada de manera familiar, caracterizada por el desarrollo combinado e interrelacionado de actividades agrícolas, pecuarias, acuícolas, forestales, artesanales y otras. En este sentido, un predio agrícola constituye una «explotación rural familiar», por lo que es un concepto inclusive más amplio que «explotación agropecuaria» o «unidad agrícola».12 En este contexto, se entiende que no necesariamente es sinónimo de «chacra», pues el predio familiar puede incluir varias chacras separadas en distintas partes del territorio aledaño a la casa familiar. En este último caso, de ubicarse estas chacras a altitudes distintas, la familia podrá realizar un manejo ecológicamente zonificado, diversificar la producción y reducir la vulnerabilidad de la economía familiar ante adversidades climáticas y otros riesgos. En la sierra, los predios son a menudo unidades de producción con fuerte orientación al autoconsumo. Para las familias rurales que se encuentran en esta situación este hecho plantea retos particulares en cuanto a las perspectivas de incremento de la productividad y la especialización para lograr articulaciones rentables con el mercado. En las condiciones actuales de las cuencas del país, muy parceladas y densamente ocupadas, los predios se convierten en unidades básicas para el manejo de los recursos naturales (suelo, agua, vegetación). El tipo de manejo que se realice en un conjunto de predios genera una transformación positiva o negativa del territorio. Es positiva cuando a través de este manejo se conserva y potencia el espacio natural, al mejorar la calidad del suelo, retener e infiltrar el agua, etc.; en cambio, es negativa cuando lo degrada al provocar erosión, deforestación y pérdida de la biodiversidad.

12 El Diccionario de la lengua española de la Real Academia Española (RAE) define la palabra «predio» como «heredad, hacienda, tierra o posesión inmueble» (edición 22.ª).

El agua constituye el elemento central, articulador, del manejo de los ecosistemas y la conservación de los otros recursos naturales. Desde esta perspectiva, los predios configuran unidades de fundamental importancia en términos hidrológicos, particularmente en términos de conservación, regulación y consumo de agua en muchos espacios de la microcuenca. El ordenamiento territorial y el ordenamiento predial son conceptos estrechamente relacionados (gráfico 19), pues un ordenamiento territorial local no podrá ser muy efectivo cuando las prácticas y las medidas de acondicionamiento en los distintos predios difieren de los criterios y los lineamientos establecidos para un ordenamiento mayor. Por ejemplo, si un plan de ordenamiento dispone que los suelos ligeros por sobre, por ejemplo, el 45% de pendiente deben considerarse como áreas de protección con cobertura vegetal permanente, sería muy nocivo que en este espacio algún agricultor continuase arando sus tierras en dirección de la pendiente. La erosión que este agricultor provocaría no solo afectaría su propio terreno, sino también las áreas colindantes donde los vecinos sí cumplieron la pauta del plan de ordenamiento.

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1. El concepto de predio

Gráfico 19. Relación entre ordenamiento predial y ordenamiento territorial en el espacio de una cuenca hidrográfica.

Espacio en la cuenca hidrográfica Ordenamiento territorial

Ordenamiento predial

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Este ejemplo refleja que los predios deben considerarse como unidades básicas cuyas delimitaciones y particularidades internas determinan significativamente el tipo de medidas que demanda el ordenamiento territorial y sus efectos sobre el medio rural. Por esta razón, las características de los predios y de sus sistemas productivos deben ser tomadas en cuenta en los estudios y los procesos de Zonificación Ecológico-Económica (ZEE) de los territorios en que se localizan. En el ordenamiento a escala micro, las propuestas de acondicionamiento se conocen también como «diseño predial»; entendido como el proceso mediante el cual se analizan y optimizan sistemas e interrelaciones entre los recursos naturales (capital natural), los miembros de la familia (capital humano), las organizaciones (capital social) y la infraestructura (capital físico) para el desarrollo sostenible de los predios, la zona y la comunidad. Los predios se pueden clasificar en función de varios parámetros: • Por su tamaño de superficie: en pequeños, medianos y grandes 1. Pequeños: entre 0,5 y 5 ha 2. Medianos: entre 6 y 10 ha 3. Grandes: más de 10 ha • Por el objetivo de su producción: orientado al autoconsumo, el mercado o mixto. Los predios pequeños y los alejados de los mercados orientan su producción principalmente al autoconsumo y los predios con especialización productiva destinan una mayor parte de su producción al mercado. Asimismo, los predios que combinan

•

la producción para el autoconsumo con aquella para el mercado se denominan de régimen mixto. Por el tipo de producción: agrícola, pecuario, forestal o mixto, esta diferenciación productiva depende de la zona agroecológica y de la aptitud y el potencial de los recursos naturales presentes en el predio. Por su localización en los pisos ecológicos de la cuenca se diferencian predios cuyas tierras se ubican mayormente en zonas de puna, jalca o páramo, quechua, yunga o valle, respectivamente. Cada una de estas zonas confiere a los predios características diferentes, principalmente relacionadas con el predominio de especies o tipos de producción. En la puna y la jalca tienden a predominar pastos naturales y tubérculos andinos; en las laderas de zonas quechua y yunga, cereales, maíz, menestras y tubérculos; y en los valles, pastos cultivados, frutales, maíz, etc. Por la disponibilidad de agua en el predio: régimen de secano, bajo riego o mixto. Los predios son de secano cuando los cultivos son conducidos solamente en la época de precipitaciones; bajo riego cuando la producción agrícola del predio no depende exclusivamente de las lluvias sino que se surten con agua de otras fuentes (manantiales, quebradas, canales). Son de régimen mixto cuando una parte del predio es de conducción en secano y otra parte bajo riego.

En su definición coloquial, el capital es el conjunto de factores de producción constituido por inmuebles, maquinaria o instalaciones de cualquier género los cuales, en colaboración con otros factores, principalmente el trabajo, se destinan a la producción de bienes.13 Sin embargo, en la ciencia económica contemporánea se reconoce cada vez más también como capital los factores no físicos que inciden en la generación de riqueza y bienestar, por ejemplo, las capacidades humanas, sociales y organizacionales. Por lo tanto, en este manual se denomina capital a todo tipo de potencialidades existentes en los territorios prediales capaces de producir bienes y servicios para satisfacer las necesidades socioeconómicas de las familias. A continuación se presentan los principales factores de capital.

2.1. Capital natural Este concepto tiene una connotación más amplia que solo los recursos naturales, pues está constituido por todos los recursos de la naturaleza disponibles en el predio que las familias pueden convertir en útiles para satisfacer sus necesidades. Esto incluye los siguientes elementos: clima, suelo, agua, flora (cultivada y silvestre), fauna y paisaje.

El clima Desde el punto de vista del manejo predial es importante entender la ocurrencia de fenómenos microclimáticos, es decir, las interacciones entre atmósfera y superficie terrestre; la temperatura, la humedad relativa y la velocidad de la capa de aire más cercana a la superficie son producto de esta interacción. La superficie del suelo y la cobertura vegetal son elementos intermediarios en la transferencia de energía entre el aire y la tierra; el microclima a uno o dos metros por encima del suelo varía según la 13 Adaptado a partir de la definición dada por la RAE.

temperatura local, la humedad y otras variables. Por ejemplo, una temperatura de 3 °C registrada a 1,5 m de altura sobre el terreno horas antes del amanecer puede indicar helada al nivel del suelo o al nivel de las hojas de las plantas. Las heladas son fenómenos microclimáticos característicos en la sierra, sobre todo en periodos de estiaje cuando la nubosidad es escasa. Según Earls (2006), los ambientes andinos están sujetos a bruscas fluctuaciones climáticas que se presentan en el corto y el largo plazo. Así, la intensidad de la radiación solar aumenta con la altitud, mientras que la presión atmosférica y la tensión de vapor (punto de ebullición del agua) disminuyen con esta. Diferentes características de la superficie del terreno, como la cobertura del suelo, su color y textura, humedad, tipo y tamaño de roca, exposición al sol y los vientos, entre otros, dan lugar a una gama de microclimas con zonas de transición, en cortas distancias y en forma abrupta.

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2. Capitales concurrentes en el predio

Por la naturaleza heterogénea de la región andina es extremadamente difícil influir en el clima en grandes extensiones, básicamente por la gran diversidad ecoclimática existente que se manifiesta incluso en pequeñas extensiones de terreno. El manejo de determinadas condiciones prediales da cierta posibilidad de alcanzar mayor estabilidad ambiental para el desarrollo de actividades productivas y otras: cercos vivos contra el viento; humo y humedad contra las heladas nocturnas, etc.

El agua El agua es un factor de producción, parte del capital natural, de gran importancia; sin ella no existiría vida ni crecimiento de cultivos. Es importante tener una visión amplia sobre la presencia de recursos hídricos, más allá de los cursos superficiales de agua que destacan a primera vista (ríos, canales). Pues existe una gran gama de fuentes hídricas que permite el riego de predios localizados en laderas: agua de escorrentía, vertientes temporales de que-

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bradas, manantiales, lagunas, etc. Las fuentes de flujo permanente son generalmente de bajo caudal y atienden a un mayor número de usuarios, por lo cual es muy importancia que todos ellos, individual y colectivamente, sigan buenas prácticas de manejo y gestión organizacional en torno a este recurso. La herramienta más importante para dar estabilidad hídrica a predios y cuencas es la regulación del agua mediante la construcción de embalses de diferentes tamaños: multicomunal (grandes), comunal (medianos) y familiar (pequeños).

El suelo Junto con el agua, el suelo constituye el capital natural más importante para la producción agropecuaria. Los suelos en la región andina presentan frecuentemente pedregosidad y rocosidad, tanto en la superficie como en la profundidad de su perfil, características que se derivan de las condiciones geológicas y geomorfológicas típicas de la región y que a menudo dificultan las prácticas agrícolas. En la sierra predominan los suelos de vertiente, los cuales tienen pendientes de medianas a fuertes, y son escasas las áreas de suelos profundos o de relieve plano. Los suelos de vertiente tienen pendientes mayores a 15%, generalmente son pedregosos, con drenaje interno y escurrimiento superficial muy rápido, y variados niveles de erosión. En el departamento de Cajamarca el 93% de los suelos explotados por predios agrícolas está localizado en terrenos de vertiente, con pendientes de diferente magnitud. Los suelos de valle son planos, generalmente poco pedregosos, tienen buen drenaje interno y escurrimiento superficial moderadamente rápido.

En la sierra se encuentra una gran diversidad de fauna terrestre y acuática, silvestre y doméstica. Muchas de estas especies están en riesgo debido a la fragmentación o la destrucción de los ecosistemas que son su hábitat natural, particularmente la pérdida de vegetación natural. Los predios, de manera aislada o en conjunto, conservan aún espacios que son parte del hábitat de la fauna nativa; un manejo adecuado con perspectiva de biodiversidad puede contribuir a la conservación de este capital natural.

2.2. Recursos humanos o capital humano El capital humano consiste en el conjunto de conocimientos, habilidades o destrezas y actitudes que tienen o adquieren las personas para crear, producir, organizar y transmitir información, entre otros aspectos. El capital humano en el medio rural lo constituyen los campesinos y las campesinas agricultores, los promotores de desarrollo rural de las instituciones públicas y privadas, los funcionarios públicos, los trabajadores de las empresas rurales, etc.

El país presenta vegetación natural de gran variabilidad, adaptada a condiciones de temperatura, precipitación, suelos y otros factores externos.

Los agricultores deben encontrar medios para conducir adecuadamente sus fundos o chacras, disminuir los riesgos ambientales, aumentar la productividad y abastecer la demanda (autoconsumo y mercado) con productos de calidad; por lo tanto, necesitan mejorar o desarrollar permanentemente sus capacidades de acuerdo con los avances tecnológicos, las oportunidades de mercado, etc.

En la sierra existe abundante vegetación de porte arbustivo, además de otras formaciones de tipo bos-

Los procesos relacionados con la gestión del capital humano tienen que ver básicamente con la capa-

La flora

coso, natural y artificial; esta vegetación se utiliza como madera, leña y para la protección de determinadas zonas (cuencas y otras). Parte de ella se puede encontrar en los predios como rodales, sistemas de producción agroforestal y relictos, entre otros. Los predios constituyen espacios menores para el manejo y la conservación de estas especies. La fauna

Las competencias se ejercen a través de roles de trabajo. Cada rol, puesto o función tiene sus objetivos dentro del sistema de producción y de la organización, los cuales deben ser explicitados en el perfil de competencias. Un perfil de competencias es una descripción de conocimientos, destrezas y otras características requeridas para desempeñar un puesto o una actividad en el máximo nivel de rendimiento. El perfil de un líder se define basado en tres criterios: saber, saber hacer y ser. El saber está referido a los conocimientos teóricos o prácticos que los miembros de la familia, promotores de desarrollo y otros deben manejar, en este caso, para conducir el predio y gestionar los recursos de capital, dentro los cuales se encuentra el agua. El saber hacer se refiere a las habilidades o las destrezas que las personas responsables deben poseer o desarrollar para efectuar bien las prácticas de manejo predial. El ser se refiere a las características personales positivas que deben tener quienes lideran las acciones de manejo predial y los espacios y los recursos naturales en general.

2.3. Recursos organizacionales o capital social El capital social está constituido por el conjunto de normas y vínculos que permiten la acción social co-

lectiva. Por lo tanto, según señala el Banco Mundial, el capital social no es solo la suma de personas e instituciones que apuntala una sociedad, sino sobre todo los valores, los criterios y las reglas que las mantienen unidas con base en objetivos y jerarquías establecidos. El capital social aborda una amplia variedad de condiciones y beneficios que van desde la confianza, la reciprocidad y la información hasta la cooperación en comunidad, generando valor para la gente que está asociada a él y para quienes están en su entorno.14 Actualmente el capital social del medio rural lo constituyen la familia nuclear y ampliada, las rondas campesinas, las asociaciones de productores, las empresas, las instituciones privadas de desarrollo, etc.

2.4. Recursos de infraestructura o capital físico

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citación y el desarrollo personal, y con una permanente evaluación del desempeño. Los especialistas consideran que el modelo apropiado para la gestión del capital humano es la denominada «gestión por competencias», definida como el factor clave que permite a las personas desempeñarse con éxito en sus labores. Ernst y Young, citado por Hoshi (2003), define la competencia como «la característica de una persona, ya sea innata o adquirida que está relacionada con una actuación orientada al éxito en el trabajo».

El capital físico es la masa de recursos materiales existentes y utilizados como insumos para la producción de bienes y servicios. Las principales categorías de capital físico son: edificaciones (casa, establo, almacén, etc.), infraestructura productiva (caminos, canales de riego, etc.), equipos, maquinaria, etc.

3. Diagnóstico predial de la zona Para entender las potencialidades y las limitaciones de desarrollo de los predios es necesario realizar un diagnóstico de los sistemas prediales y los respectivos capitales concurrentes en una determinada zona (caserío, comunidad, microcuenca, etc.). Este diagnóstico debe entenderse como un proceso participativo, reflexivo y analítico basado en información cuantitativa y cualitativa de suficiente cantidad y calidad. Para tal efecto se requiere seguir los pasos que se señalan a continuación, para establecer una línea base de conocimiento:

14 Véase < www.bowlingalone.com> y < www.worldbank.org/ poverty/scapital> .

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1. 2. 3.

Evaluar los recursos naturales presentes en la zona (capital natural). Evaluar la infraestructura rural existente (capital físico). Evaluar el potencial de las familias en cuanto a su disposición y capacidad para un mayor desarrollo de sus predios (capital humano). Evaluar las capacidades de fortalecimiento organizacional de las redes sociales y las instituciones locales (públicas y privadas) en cuanto a su disposición y potencial para una mayor planificación y el ordenamiento territorial en la zona, particularmente en términos de acondicionamiento de los predios (capital social).

3.1. Evaluación de los recursos naturales locales (capital natural) Esta tarea se realiza mediante las siguientes acciones: • Preparación de instrumentos (formularios, etc.) para el levantamiento de información sobre suelo, agua, clima, flora y fauna. • Elaboración de un croquis catastral de los respectivos predios acerca de ubicación, altitud, orientación (respecto del sol), tamaño, forma, vías de acceso. • Recorrido por la zona para: • Mapear e inventariar los distintos tipos de uso del espacio predial según áreas agrícolas, forestales, suelos eriazos, etc. • Mapear e inventariar el potencial de agua (escorrentía, flujo permanente) y demanda para diversos usos (doméstico, riego, recreación). • Mapear e inventariar los tipos de suelos por su relieve, profundidad, material madre (material parental), textura, especificidad productiva; todo ello considerando que los suelos de los predios no son homogéneos. • Registrar e inventariar zonas de riesgo por erosión, heladas, inundaciones, deslizamientos. • Mapear e inventariar sitios para la construc-

•

ción de pequeños embalses (para riego, uso doméstico, etc.). • Mapear e inventariar las principales especies vegetales, cultivadas y silvestres, para tener una aproximación a la diversidad de la flora. • Mapear e inventariar animales silvestres que tienen particular valor ambiental, ornamental o alimenticio. Registrar rendimientos promedio de los cultivos e inventariar el número y la productividad de especies de animales domésticos (carne, leche).

Basado en la información así obtenida y ordenada se realiza un análisis integrado de las principales limitaciones y potencialidades de los recursos en la zona, a partir de los elementos diagnosticados.

3.2. Evaluación de la infraestructura rural (capital físico) Los principales elementos a ser mapeados e inventariados son: • Edificaciones, tanto en los predios como aquellas que tienen un carácter más urbano (centros poblados) dentro del medio rural: ubicación, número, área ocupada, tipo de material de construcción, estado de conservación. • Infraestructura productiva: canales de riego, caminos de penetración, etc. • Equipos agrícolas y otros: tractores, yuntas, equipos de fumigación, vehículos de transporte, presencia y calidad de instalaciones de telecomunicaciones (teléfono, Internet, etc.).

3.3. Evaluación de los recursos humanos (capital humano) Este análisis permite tener una apreciación respecto de los conocimientos, las habilidades o las destrezas y las actitudes que los miembros de las familias poseen o deben obtener para emprender acertadamente el desarrollo de sus fincas. Para ello se debe elaborar un perfil de las competencias requeridas para la planificación y la implementación del desa-

Saber Conocimiento de las personas sobre: • Estructura, funcionamiento y potencial de sistemas productivos. • Tipificación de predios por capacidad productiva. • Factores de degradación de recursos naturales: • Erosión de suelos • Deforestación • Agotamiento y contaminación de las aguas • Economía agrícola y comercial, mercados. • Vulnerabilidad y riesgos.

Saber hacer Habilidades o destrezas de las personas respecto de: • Acciones de acondicionamiento territorial. • Técnicas de manejo y conservación de suelos. • Propagación de plantas y plantaciones forestales. • Gestión del agua en zonas de montaña. • Tecnologías de riego predial. • Gestión agrocomercial.

Ser Actitudes de las personas como: • Facilitador de procesos de crecimiento individual y social. • Flexibilidad en la gestión y el liderazgo. • Alta motivación frente al trabajo y la capacidad para estimular a otros. En función de esta u otra matriz similar de competencias se podrá evaluar participativamente la disposición y el estado actual de capacidad de las personas y las familias en relación con las perspectivas de desarrollo predial en la zona. A partir de este

análisis es posible delinear de manera participativa un plan de desarrollo de capacidades adecuado a las necesidades detectadas y que tome en cuenta el calendario agrícola y festivo de cada localidad.

3.4. Evaluación de los recursos organizacionales (capital social) Uno de los ejercicios más difíciles es obtener una apreciación acertada sobre las capacidades organizacionales e institucionales. Plantea un reto metodológico y además involucra valoraciones que resultan a veces aún más sensibles que las evaluaciones de carácter personal. Las siguientes pautas pueden ayudar a diseñar la evaluación del capital social: • Mapeo de las organizaciones que son oriundas de la zona y cumplen una misión social, de servicios productivos o de comercialización, gremial, etc. • Mapeo de las instituciones ligadas a la ejecución y la promoción de acciones de desarrollo rural en la zona y apreciación sobre la medida en que cada una incorpora enfoques y acciones de conservación de recursos naturales, ordenamiento territorial y gestión del agua con enfoque de cuenca. • Análisis de las fortalezas y las debilidades que caracterizan las relaciones y los espacios de encuentro entre organizaciones, entre instituciones de apoyo al desarrollo y entre estos dos estamentos. • Análisis de las funciones organizacionales e institucionales que son débilmente ejercidas en la zona, en particular en relación con el desarrollo predial y la conservación de los recursos naturales.

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

rrollo predial en las tres competencias generales. Por ejemplo:

A partir de estos análisis, los distintos actores podrán acordar un programa acertado de acompañamiento, capacitación e intercambio para el fortalecimiento de las organizaciones y las instituciones que realizan acciones de desarrollo en la zona, con particular énfasis en aquellas funciones organizacionales e institucionales que son importantes para el desa-

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

rrollo predial, el ordenamiento territorial y la gestión de recursos hídricos con enfoque de cuenca.

4. Microzonificación y acondicionamiento predial La microzonificación es la identificación y la delimitación de las distintas áreas específicas al interior de un predio, a partir del análisis técnico-participativo de los recursos naturales y las aptitudes detectadas; incluye la adecuada localización de nuevas obras de infraestructura predial y la eventual modificación de las existentes. De esta manera se puede proyectar un mejor acondicionamiento del predio para conservar y aprovechar los recursos naturales, reducir en forma focalizada determinadas limitaciones del medio (por ejemplo, «limpiar» la pedregosidad del suelo) y ubicar y dimensionar adecuadamente los espacios productivos dentro del predio. En función de la información generada en el diagnóstico se delimitan gráficamente las microzonas existentes en el predio, de acuerdo con las características de uso: áreas de riego y en secano, áreas de pastoreo, cultivos menores, frutales, bosques, áreas de protección, etc. Por cada microzona predial se analiza el tipo de manejo realizado, los problemas que ha tenido y los resultados alcanzados (erosión del suelo, productividad de cultivos, etc.). A partir de este análisis se elaboran las pautas para un mejor acondicionamiento de cada microzona dentro del predio, considerando las perspectivas y las limitaciones de la familia, sus conocimientos y actitudes, posibilidades de inversión, fuerza de trabajo, etc. Una vez que se haya identificado y evaluado las técnicas que maneja la familia en su espacio predial y con sus recursos (particularmente suelo y agua), se debe confeccionar una matriz en la que se describe el diseño global y las características de cada una de las intervenciones y las prácticas de manejo que

deben efectuarse para fines de conservación y desarrollo del predio. Las propuestas de acondicionamiento se dibujan en un croquis o un mapa descriptivo, en el cual se muestra la visión de futuro para el desarrollo predial a través del acondicionamiento de cada una de las microzonas. Posteriormente se elabora una programación para la ejecución de las intervenciones y la introducción de prácticas mejoradas de acondicionamiento para el corto, el mediano y el largo plazo, y se da inicio a su puesta en práctica de acuerdo con la disponibilidad de recursos de la familia y de las instituciones de apoyo. Tal como se ha indicado, a partir de este ordenamiento y acondicionamiento de cada predio se puede proyectar el ordenamiento de un espacio mayor, como una ladera, un caserío o una microcuenca; mediante acciones colectivas a ser realizadas a través de organizaciones locales y en estrecha coordinación con las autoridades locales y las instituciones de apoyo.

5. Planificación agropecuaria a partir de microrreservorios Los sistemas de riego predial regulados por microrreservorio generan la posibilidad de programar mejor la cédula de cultivos que se instale en el predio y flexibilizar los momentos de siembra y cosecha, entre otros aspectos, tomando en cuenta la demanda de productos agrícolas en el mercado y la posibilidad de obtener mejores precios. De no ocurrir heladas nocturnas, permite además cultivar tanto durante de la campaña grande como durante la campaña chica (fuera de la época de lluvias) y obtener más de una cosecha al año en un mismo terreno. Durante la campaña grande, en época de lluvias, conviene poder disponer de facilidades para el riego complementario. Esto permite cubrir el déficit de agua en los cultivos en los periodos de inte-

Durante la campaña chica, en plena época de estiaje cuando el aporte de las precipitaciones es mínimo, el principal sustento hídrico de los cultivos es el agua proveniente de los sistemas de riego. En estas condiciones, el riego no es complementario a las lluvias sino que tiene un carácter casi absolutamente suplementario, es decir, suple a las lluvias. Si en época de estiaje los sistemas de riego regulado son abastecidos con agua de escorrentía es preferible programar un cultivo de corto periodo vegetativo y baja demanda de agua. En caso de disponer de una fuente permanente se debe hacer un cálculo para cada caso, porque los reservorios pueden tener más de una recarga. Los cultivos permanentes ya instalados requieren solo de riego de mantenimiento fuera de la época de lluvias. En la planificación agrícola debe descontarse la correspondiente demanda permanente de agua de estos cultivos del volumen almacenado en el microrreservorio, para tener una apreciación correcta de la cantidad neta de agua de riego con que se puede programar los otros cultivos. Los pasos básicos para la planificación de los cultivos regados son los siguientes: 1. Calcular el potencial de almacenamiento y régimen de recarga de los reservorios en función de su fuente de abastecimiento: escorrentía o fuente permanente. 2. Realizar una primera aproximación de la posible

combinación de cultivos a ser regados dentro del predio, en función de la disponibilidad de recursos económicos, mano de obra, conocimiento de las prácticas de cultivo, posibles rangos de rendimiento, seguridad alimentaria, perspectivas de mercado, etc. Determinar la superficie por sembrar de cada cultivo en función del régimen de oferta de agua y los requerimientos hídricos de los cultivos propuestos. Efectuar posibles ajustes en las superficies por sembrar en cada tipo de cultivo y en los momentos de siembra en función de los recursos disponibles (agua, dinero, mano de obra, etc.) y analizando nuevamente las condiciones de mercado.

El riego, especialmente en los sistemas abastecidos con flujos de agua permanente, permite a los pequeños agricultores conducir cultivos de pastos permanentes, como el rye grass con trébol y la alfalfa, así como otros forrajes de corto ciclo vegetativo (avena vicia, etc.). A partir de estos cultivos se dispone de alimentos para la crianza de vacunos de leche y carne, pero también de animales menores como cuyes. Con media hectárea de rye grass con trébol puede sostenerse la alimentación de hasta dos vacas productoras de leche, o con media hectárea de alfalfa se alimentan 750 cuyes de manera permanente.

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

rrupción de lluvias. Estos veranillos pueden prolongarse hasta inclusive por un mes o más. Generalmente no se presentan más de dos veranillos fuertes por campaña, lo cual demanda hasta un máximo de cuatro riegos complementarios durante la campaña grande. Esta demanda puntual y poco sostenida hace que en sistemas regulados por microrreservorio con capacidad de almacenamiento del orden de los 2 mil m 3 el área potencial de riego pueda ser superior a dos hectáreas durante toda la campaña grande.

6. Seguridad agrícola y reducción de vulnerabilidad Los sistemas prediales de riego regulado por microrreservorio aumentan considerablemente la seguridad con que la familia puede conducir su predio agrícola, mejorar sus ingresos económicos y condiciones de trabajo y, en general, gozar de bienestar, fortalecer sus medios de vida y reducir su nivel de vulnerabilidad ante adversidades climáticas y de mercado. En seguida se presenta un resumen de sus principales ventajas:

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

Disminución de pérdidas por sequías y heladas: El riego oportuno y las acciones de acondicionamiento de los predios mejoran las condiciones para el crecimiento de los cultivos, tanto por razones microclimáticas como por otros factores. Permite que la humedad en el suelo sea más constante y que la temperatura y la humedad relativa del aire sean localmente más estables en comparación con el ambiente externo. El riego disminuye los cambios extremos y bruscos de estos parámetros, lo que reduce la probabilidad de daños y pérdidas en la producción y la productividad por efecto de sequías y heladas. Mejores posibilidades de recuperación de la inversión: El riego y el acondicionamiento predial, al disminuir el riesgo ante fenómenos climáticos, incrementar la productividad de los cultivos y cosechar en periodos de mejores precios de mercado, permite a los agricultores mayores ingresos y oportunidades y, por lo tanto, aumentar sus inversiones en semillas de mejor calidad, insumos y labores culturales adecuadas. Todo esto con la confianza de poder recuperar su inversión al contar con condiciones de mayor seguridad en la producción y la venta. Posibilidades de encadenamiento comercial: El aumento en la productividad agrícola y la producción relativamente continua, como consecuencia del riego oportuno, permiten un abastecimiento más sostenido a los mercados. Esto abre posibilidades de mejores condiciones de negociación y menores costos de transacción, inicialmente en relación con el mercado local y posteriormente mediante el desarrollo de for-

mas asociativas de comercialización entre productores para ofrecer volúmenes y calidades en función de la demanda de mercados mayores. Mejores condiciones para ser sujeto de crédito: La estabilización y el aumento de la producción, la productividad y los ingresos, así como la asociatividad de las familias conductoras de predios con riego regulado, garantizan seguridad y sostenibilidad de su medio de vida que las convierte en sujeto de crédito, tanto para la banca de promoción como para la banca comercial. Incremento de la biodiversidad agrícola y pecuaria: El riego, el acondicionamiento predial y el mejoramiento de la fertilidad de los suelos generan condiciones adecuadas para que el predio albergue nuevas especies y variedades de cultivo para el consumo humano y de crianzas, permitiendo mejorar la alimentación y la nutrición de las familias, lo que significa mayor bienestar social. En la experiencia de los sistemas de riego regulados por microrreservorio en Cajamarca debe mencionarse en particular el incremento en la producción y el consumo de hortalizas en forma general y con mayor variedad. Incremento del empleo: El riego y el acondicionamiento predial generan condiciones para el desarrollo de actividades agrícolas y pecuarias dinámicas de conducción intensiva, que a menudo incrementan la demanda por mano de obra mayor a la disponible en las familias. En el caso de Cajamarca, la implementación de múltiples sistemas de riego regulados por microrreservorio ha tenido como efecto un incremento del empleo rural, tanto temporal como permanente.

6. Riego

Existen numerosas formas de cálculo para responder estas preguntas, desde lo más científico y complejo hasta métodos y pautas muy sencillos. En este capítulo trataremos de abordar los distintos conceptos y aproximaciones de cálculo de la manera más simple posible.

1. Riego complementario y suplementario Ya hemos indicado que la sierra peruana presenta dos estaciones de clima muy diferenciadas: una época lluviosa y una estación seca, de estiaje, con escasas precipitaciones. Este comportamiento climático determina una periodicidad agrícola en la cual durante la época húmeda se desarrolla la denominada «campaña grande» y en la época de estiaje, la «campaña chica». Teniendo en cuenta estas dos campañas agrícolas se distinguen dos tipos de riego según sus épocas de aplicación: el riego complementario y el suplementario.

1.1. Riego complementario Es el riego que se aplica en la campaña grande, entre octubre y abril, cuando en medio de una mayor presencia de lluvias aparecen periodos intermitentes de sequía o veranillos. Este tipo de riego se realiza

con la finalidad de complementar el agua que aportan las lluvias, de tal manera que el cultivo en ningún momento sufra de escasez de agua. Normalmente, los riegos complementarios en lo posible deben ser ligeros y frecuentes. En la campaña grande los principales cultivos estacionales para la zona de la sierra norte son papa, oca, olluco, maíz, trigo, cebada, habas, chocho, lenteja, avena y hortalizas.

1.2. Riego suplementario Es el riego que se aplica en la campaña chica, entre mayo y septiembre, época en la cual se presenta una fuerte escasez de agua de lluvias en la sierra. En este periodo seco el riego suple casi totalmente la ausencia de precipitaciones para satisfacer la demanda de agua de los cultivos. En otras palabras: en la estación de estiaje la producción de cultivos depende casi exclusivamente del agua de riego. La cantidad de agua a aplicar en cada riego y su frecuencia dependen mucho del tipo de suelo y su capacidad de retención de la humedad, el tipo de cultivo y la etapa de desarrollo de este.

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

El riego tiene como objetivo cubrir las necesidades de agua de las plantas en la cantidad, la calidad y el momento adecuados, de tal manera que la humedad del suelo en la zona de las raíces permita óptimas condiciones para el crecimiento del cultivo. El riego es importante cuando las lluvias son insuficientes para crear este ambiente de humedad para las plantas. Preguntas claves para dimensionar un sistema de riego son: • ¿Con cuánta agua regar? • ¿Cuándo regar? • ¿Cómo regar? (con qué método de riego)

En la campaña chica los principales cultivos estacionales para la zona de la sierra norte son papa, alverja, avena vicia y hortalizas, entre otros. Pero también los cultivos perennes (permanentes) deben mantenerse bajo riego durante toda la época seca: pastos como rye grass, trébol y alfalfa, y frutales como el tomate de árbol («berenjena»), durazno, tomatillo y manzana. Otras especies pueden ser cultivadas en cualquier estación del año, siempre y cuando el clima lo permita, por ejemplo, hortalizas como el rocoto y la cebolla de hoja; y flores como la rosa, el clavel, el gladiolo, el pompón, etc. Evidentemente, estos cultivos se benefician tanto del riego complementario como del suplementario.

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

2. Métodos de riego Existen múltiples formas, métodos, con los cuales se puede aplicar el agua de riego a las plantas. Se distinguen dos categorías en especial: riego por gravedad y riego presurizado.

1. 2. 3. 4.

2.1. Riego por gravedad

El riego por gravedad es adecuado para zonas en las que existe una abundante disponibilidad de agua, por lo cual la eficiencia de riego no constituye un factor crítico para que las plantas reciban la suficiente humedad. Normalmente, la eficiencia de aplicación en los métodos de riego por gravedad no supera el 45% (recuadro 2).

En este tipo de riego el agua fluye superficialmente y por fuerza de gravedad en dirección de la pendiente del terreno (siempre y cuando exista el suficiente desnivel topográfico). Dentro de la categoría «riego por gravedad» se conocen los siguientes métodos:

tendido, a flujo libre (wild flooding) por surcos por melgas (ver gráfico 20) por inundación

Recuadro 2 Métodos de riego por gravedad. Ventajas

Desventajas

Bajo costo de instalación (no requiere mayor equipamiento ni accesorios caros).

Requiere de mayor número y presencia permanente de mano de obra para controlar los flujos de agua. La distribución del agua no es uniforme y es difícil de regular, lo que ocasiona pérdidas considerables de agua por desigual infiltración. En zonas de ladera origina erosión y arrastre de nutrientes del suelo. Requiere caudales mayores para que el flujo de agua avance en el terreno cultivado.

Gráfico 20. Riego por melgas. Muy bien manejado

Riego Riego Riego Riego

De baja eficiencia

En este tipo de riego el agua fluye a cierta presión por conductos cerrados (tuberías, mangueras, cintas, etc.) y, por lo tanto, no necesita un terreno con un determinado desnivel topográfico. Son la presión del agua y la longitud del conducto las que determinan hasta dónde puede llegar el agua. Aunque incorrecto, a menudo se denomina esta categoría de riego como «riego tecnificado»; pues la tecnificación del riego puede (y debe) practicarse en todo tipo de método, indistintamente de si se trata de riego por gravedad o presurizado. Dentro de la categoría

«riego presurizado» se conocen los siguientes métodos: • Riego por goteo • Riego por aspersión • Riego por microaspersión • Riego por exudación En el caso del riego por goteo, el agua se conduce a través de delgadas cintas o mangueras de polietileno y se aplica por medio de goteros, únicamente en la zona de raíces del cultivo y sin humedecer toda la superficie del terreno (gráfico 21), técnica que tiene ventajas y desventajas (recuadro 3).

Recuadro 3 Métodos de riego por goteo. Ventajas

Desventajas

Considerable ahorro de agua con respecto de otros métodos de riego (alta eficiencia de riego). Se puede usar en terrenos de cultivo que tengan una mala nivelación y también en suelos pedregosos. En zonas de ladera funciona con la presión originada por el desnivel de la pendiente y, por lo tanto, no involucra costos de energía. Reduce considerablemente los problemas de malezas. Posibilita la aplicación focalizada de fertilizantes y pesticidas directamente al cultivo. Mejora la productividad y la calidad de las cosechas. Reduce la demanda de mano de obra para su operación, en comparación con el riego por gravedad. Funciona con presiones menores a las del riego por aspersión.

Elevada inversión de instalación en equipo «cabezal», matrices y accesorios. Mayores costos de mantenimiento y adquisición de repuestos. Requerimiento de personal adiestrado para su manejo. Se requiere usar agua filtrada para evitar la obstrucción de los goteros. Son frecuentes los daños ocasionados por pájaros y roedores en las tuberías y las cintas de riego. No es indicado para cultivos herbáceos sembrados al voleo.

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

2.2. Riego presurizado

Gráfico 21. Riego por goteo.

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

En el caso del riego por aspersión se conduce el agua a través de tubería de PVC o manguera plástica y se aplica a través de aspersores que simulan una lluvia natural (ver gráfico 22). De manera geneRecuadro 4 Métodos de riego por aspersión. Ventajas

Desventajas

En zonas de ladera funciona con la presión originada por el desnivel de la pendiente y, por lo tanto, no involucra costos de energía. Se adapta a una gran variedad de cultivos. Es posible aplicar pequeñas cantidades de agua en función del consumo diario del cultivo. Se puede alcanzar una eficiencia de riego de regular a alta. Menor riesgo de erosión de suelos. De fácil operación y sencillo de aprender. Esto es importante, sobre todo, para promover la participación de niños y mujeres en labores de riego. Reduce la demanda de mano de obra para su operación, en comparación con el riego por gravedad. Disminuye el daño por heladas leves en los cultivos, si se aplica a la misma hora que cae la helada. El impacto de las gotas de agua controla mecánicamente ciertas plagas (pulgones, pulga saltona, o «shipe», en el follaje de la papa).

Costo de inversión inicial elevado. Los vientos fuertes alteran la uniformidad del riego y, por lo tanto, bajan la eficiencia. Hay riesgo de caída de flores en frutales y pudrición de granos en cultivos sensibles. Puede favorecer la proliferación de hongos fitopatógenos (caso de la rancha en la papa) si se riega en horario de alta temperatura ambiental (mediodía).

Gráfico 22. Riego por aspersión.

ral, casi todos los cultivos se adaptan al riego por aspersión, siendo los pastos los que ofrecen mayores facilidades (recuadro 4).

Las plantas consumen cierta cantidad de agua para formar su materia orgánica («materia verde») y para la transpiración; además, el suelo en donde crece un cultivo pierde una cantidad de agua por evaporación. Esta cantidad de agua diariamente extraída del suelo se llama evapotranspiración. La demanda hídrica de un cultivo es la cantidad de agua necesaria para compensar el déficit de agua en el suelo durante el periodo vegetativo. Esta demanda de agua debe ser compensada por las lluvias o, en su defecto, por la aplicación de riego. Conocer la demanda de agua del cultivo es un paso previo indispensable para establecer los volúmenes de riego con que se debe complementar o suplir las lluvias. Este procedimiento forma la base para la planificación del riego y la formulación de los proyectos de riego. La evapotranspiración real de un cultivo se calcula a partir de un parámetro de referencia denominado evapotranspiración potencial (ETP). Se define como la lámina de agua (en milímetros de espesor) consumida por un campo de grass verde y sano, en crecimiento activo, de altura uniforme (8 a 15 cm) y que cubra totalmente el suelo, sin presentarse ningún déficit de agua (Doorenbos y Pruitt 1977). La intensidad de la ETP depende básicamente del clima. Existen al menos cuatro métodos generalmente aceptados para calcular la ETP a partir de determinados datos meteorológicos: los modelos de Hargreaves, Penman, Blaney-Criddle y Thornthwaite. Normalmente, las estaciones meteorológicas de cierta importancia registran y procesan datos respecto de la ETP. El cuadro 5 presenta una aproximación de esta información para el caso de Cajamarca. Existe una relación entre la intensidad de la ETP en un determinado lugar y su altitud sobre el nivel del mar. Una estimación de esta variación para el caso del departamento de Cajamarca se presenta en el cuadro 6.

Cuadro 5. Datos de referencia de la evapotranspiración potencial en Cajamarca, calculados según el método de Hargreaves, 1933-2008. Fuente: Elaboración propia, con datos de la Estación Meteorológica. Método de cálculo: Hargreaves; periodo de registro: 1933 - 2008 Elaboración propia con datos de la estación meteorológica A. Weberbauer, Senamhi-Cajamarca. Altitud 2.625 m. s. n. m. Método de cálculo: Hargreaves; periodo de registro: 1933-2008.

ETP

M es

mm/día

mm/mes

Enero

4,3

134

Febrero

4,1

115

Marzo

3,9

120

Abril

3,6

107

Mayo

3,4

105

Junio

3,3

100

Julio

3,4

107

Agosto

3,9

119

SepƟembre

4,3

129

Octubre

4,5

139

Noviembre

4,7

140

Diciembre

4,5

140

Total

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

3. Demanda de agua de los cultivos

1 456 mm/ año

Cuadro 6. Valores estimados de evapotranspiración potencial para las condiciones de Cajamarca, en función de la altitud sobre el nivel del mar. Altitud (m. s. n. m.)

ETP (mm/día)

1 500

4,5

2 500

3,5

3 500

2,5

Fuente: Anten y Willet 2000.

1,2 1,0

Frecuentes

0,8 Eventos humedecimiento

0,6

El periodo vegetativo depende de factores como la variedad cultivada, el clima, la estación, etc. El crecimiento del cultivo se puede dividir en las siguientes fases: • Fase inicial: desde la siembra hasta lograr un 10% de cobertura del suelo. • Fase de desarrollo (o de crecimiento): desde el 10% de cobertura vegetal hasta llegar a una cobertura casi total; o, en su defecto, haber alcanzado de70 a 80% del tamaño máximo de la planta. • Fase de media estación (o de floración): va desde la floración hasta el inicio de la maduración. • Fase de última estación o maduración: desde el inicio de la maduración hasta la cosecha. Estas sucesivas fases constituyen la curva de crecimiento de un cultivo, cuyos valores Kc en cada etapa se ilustran en el gráfico 23.

co Se

0,4 Infrecuentes ..25 .40 60..% cobertura del suelo

ETR = Kc x ETP Donde: ETR = Evapotranspiración real del cultivo (mm/mes) ETP = Evapotranspiración potencial (mm/mes) Kc = Coeficiente de cultivo

Caña de azúcar, algodón, maíz repollo, cebollas, manzanas

do ha o ec resc f

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

0,2

El Kc refleja las variaciones en el consumo de agua de las plantas en sus distintos estados de desarrollo, desde la siembra hasta la cosecha. Es decir, cada cultivo (especie y variedad) tiene coeficientes diferentes de consumo de agua en cada fase de su periodo vegetativo.

Gráfico 23. Rangos típicos del valor del coeficiente de cultivo para las cuatro etapas de crecimiento.

s Co

En la práctica, la evapotranspiración real (ETR) de un cultivo difiere de la ETP, entre otros, por el «estrés hídrico» en el suelo, el tipo de cultivo, su estado de crecimiento, etc. Para conocer la demanda de agua por ETR a partir de los datos de referencia sobre la ETP se utiliza un coeficiente de cultivo (Kc). Este coeficiente es un factor que ha sido establecido experimentalmente y relaciona el requerimiento de agua de un cultivo en un determinado periodo con la ETP producto del clima en la zona. En fórmula:

Inicial

Desarrollo del cultivo

(corta) Mediados de temporada

Final de temp. (larga)

Factores principales que afectan Kc en las 4 etapas Evaporación del suelo

Cobertura del suelo

Tipo de cultivo (humedad, velocidad del viento)

Tipo de cultivo (fecha de cosecha)

Fuente: Allen et al. 2006. Cuadro 7. Coeficientes de cultivo estudiados para algunas variedades. Cultivo Algodón

Fase inicial

Fase de desarrollo

Fase de media estación

Fase de última estación

0,45

0,75

1,15

0,75

Avena

0,35

0,75

1,15

0,45

Berenjena

0,45

0,75

1,15

0,80

Cacahuete

0,45

0,75

1,05

0,70

Calabaza

0,45

0,70

0,90

0,75

Cebada

0,35

0,75

1,15

0,45

Cebolla verde

0,50

0,70

1,00

Cebola seca

0,50

0,75

1,05

0,85

Col

0,45

0,75

1,05

0,90

Espinaca

0,45

0,60

1,00

0,90

Girasol

0,35

0,75

1,15

0,55

Guisante

0,45

0,80

1,15

1,05

Judía verde

0,35

0,70

1,10

0,90

Judía seca

0,35

0,70

1,10

0,30

Lechuga

0,45

0,60

1,00

0,90

Lenteja

0,45

0,75

1,10

0,50

Lino

0,45

0,75

1,15

0,75

M aíz dulce

0,40

0,80

1,15

1,00

M aíz grano

0,40

0,80

1,15

0,70

M elón

0,45

0,75

1,00

0,75

M ijo

0,35

0,70

1,10

0,65

Papa

0,45

0,75

1,15

0,85

Pepino

0,45

0,70

0,90

0,75

Pequeñas semillas

0,35

0,75

1,10

Pimiento fresco

0,35

0,70

1,05

0,90

Rábano

0,45

0,60

0,90

0,65

Remolacha azucarera

0,45

0,80

1,15

0,80

Soja

0,35

0,75

1,10

0,60

Sorgo

0,35

0,75

1,10

0,65

Tabaco

0,35

0,75

1,10

0,90

Tomate

0,45

0,75

1,15

0,80

Trigo

0,35

0,75

1,15

0,45

Zanahoria

0,45

0,75

1,05

0,90

Fuente: Fuentes Yagüe 1992, a partir de C. Brouwer y M. Heibloem.

En el caso de los pastos, estos exhiben un Kc poco variable, una vez que el cultivo ha llegado a cubrir todo el suelo. Para el periodo de pleno crecimiento se puede asumir los siguientes valores: Alfalfa Kc = 0,9 Trébol Kc = 1,0 Rye grass Kc = 1,0 Cuando ocurren lluvias, el déficit de agua en el suelo a causa de la ETR del cultivo se compensa, parcial o totalmente, por esas precipitaciones. Debe tomarse en cuenta que no toda esta lluvia infiltra al suelo, sino que una parte escurre por la superficie hacia zonas más bajas de la ladera o la cuenca. Para efectos de disponibilidad de agua para el cultivo interesa conocer lo que se denomina la precipitación efectiva (Pe). Desde el punto de vista agrícola, la Pe es aquella parte de la lluvia que se almacena en la capa del suelo a la profundidad de las raíces y es consumida por la planta en el proceso de evapotranspiración, descontando las pérdidas por escorrentía superficial, percolación y evaporación del agua de lluvia. Este almacenamiento de agua en el suelo depende de varios factores como intensidad de la precipitación, velocidad de infiltración, humedad y otras características del suelo como inclinación del terreno.

Conociendo la ETR real del cultivo y la proporción de lluvia que alivia esta demanda de agua se puede calcular la demanda neta de agua que debe ser atendida mediante la aplicación de riego. Este requerimiento neto de riego se calcula mediante la siguiente expresión:

Rn = ETR – Pe Donde: Rn = Requerimiento neto de riego (mm/mes) ETR = Evapotranspiración real del cultivo (mm/mes) Pe = Precipitación efectiva (mm/mes) En la práctica se debe regar con más agua de lo que supuestamente indica el cálculo del requerimiento neto de riego, pues nunca se riega con tanta precisión para que toda el agua llegue al cultivo. Por lo tanto, considerando las pérdidas de agua que ocurrirán en el riego, se debe calcular el requerimiento bruto de agua (Rb) dividiendo el Rn por la eficiencia de aplicación (Ea) que se puede alcanzar con el método de riego escogido. Este Rb es la lámina de agua que debe aplicarse para que en todas partes de la parcela y en toda la zona radicular del suelo llegue la suficiente cantidad de agua para que el cultivo encuentre un óptimo nivel de humedad con el fin de garantizar un buen crecimiento. Se calcula mediante la siguiente expresión:

Rb = Rn / Ea x 100

Según el método descrito por el Water and Power Resources Services (WPRS) de Estados Unidos, la precipitación efectiva se calcula mediante la siguiente expresión:

Donde: Rb = Requerimiento bruto de riego (mm/mes)15 Rn = Requerimiento neto de riego (mm/mes) Ea = Eficiencia de aplicación del riego (%)

Pe = [(1- Ce) x P75%]

La Ea del agua a los cultivos está en función del método de riego utilizado y, evidentemente, depen-

Donde: Pe = Precipitación efectiva (mm/mes) Ce = Coeficiente de escorrentía superficial P75% = Precipitación mensual al 75% de probabilidad (mm/mes)

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

El cuadro 7 presenta los Kc hallados para distintos cultivos aplicables a las cuatro fases de desarrollo mencionadas.

15 El Rb también puede expresarse en metros cúbicos por hectárea por mes (m3/ha/mes), en cuyo caso deberá aplicarse un factor de multiplicación por 10 respecto del valor Rb expresado en mm/mes.

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de también de la destreza de la persona que riega. El cuadro 8 presenta algunos datos de referencia sobre los rangos de eficiencia de aplicación. Cuadro 8. Eficiencia de aplicación según el método de riego utilizado. Método de riego

Ea (%)

Riego por goteo

75-90

Riego por microaspersión

70-90

Riego por aspersión

65-85

Riego por surcos

50-70

Riego por inundación Fuente: Fuentes Yagüe 1992.

60-80

Esta forma de expresar la demanda bruta de riego se llama módulo de riego (MR) del cultivo y se expresa en litros por segundo por hectárea en forma continua (24 horas del día).16 Para estimarla se puede usar la siguiente fórmula aproximada:

MR = Rb x 0,004 Donde: MR = Módulo de riego (l/s/ha) Rb = Requerimiento bruto de riego (mm/mes)

La demanda bruta de riego, expresada en lámina de agua por mes (mm/mes), también puede calcularse en forma del flujo permanente (caudal fijo) que necesita una hectárea del cultivo bajo consideración.

16 Una definición alternativa del concepto «módulo de riego» se refiere al volumen total de requerimiento de agua por hectárea que un cultivo demanda durante todo su ciclo vegetativo, desde la preparación del suelo y la siembra hasta la cosecha. Esta definición alternativa se usa a menudo en la costa peruana. Por ejemplo, el cultivo de algodón tiene un MR del orden de los 12 mil m 3 /ha/campaña y el maíz, de 8 mil m 3 /ha/campaña, aproximadamente.

Cuadro 9. Procedimiento de cálculo del requerimiento de riego de una superficie de cultivo.

Datos y resultados de cálculo por mes

Paso

Parámetro por determinar

Fuente de dato u operación

Mes 1

Mes 2

Mes 3

Mes 4

ETP (mm/mes)

Estación meteorológica

ETP1

ETP2

ETP3

ETP4

Experimentación (ver cuadro 7)

Kc 1

Kc 2

Kc 3

Kc 4

ETR (mm/mes)

= Kc x ETP

ETR1

ETR2

ETR3

ETR4

Estación meteorológica

Pe (mm/mes)

75%

(mm/mes)

= (1 – Ce) x P

Pe4

Rn (mm/mes)

= ETR – Pe

Rn4

Observación (ver cuadro 8)

Ea1

Ea2

Ea3

Ea4

8a.

Rb (mm/mes)

= Rn / Ea x 100

Rb1

Rb 2

Rb 3

Rb 4

8b.

Rb (m 3/ha/mes)

Multiplicar resultados del paso 8a por un factor 10

Rb 1

Rb 2

Rb 3

Rb 4

75%

MR (l/s/ha)

= Rb x 0,004

MR1

MR2

MR3

MR4

10.

A (ha)

Área de cultivo

11.

Qc (l/s)

= MR x A

Qc 1

Qc 2

Qc 3

Qc 4

Qc = MR x A Donde: Qc = Caudal continuo (l/s) MR = Módulo de riego (l/s/ha) A = Superficie del cultivo (ha) El Qc constituye solo un dato de cálculo, pues raras veces el agricultor regará continuamente día y noche; sin embargo, la ventaja de usar este parámetro es la facilidad con que puede ser convertido en un caudal de riego real al momento de calcular los turnos de riego. Basado en los conceptos y los pasos explicados en este acápite se puede realizar el procedimiento de cálculo usando el formato que se presenta en el cuadro 9.

4. El agua en el suelo El suelo constituye una especie de reservorio, el medio del cual las raíces de las plantas extraen agua con el fin de abastecerse para su crecimiento y para el proceso de evapotranspiración que implica. Por ello resulta importante conocer la capacidad de «reabastecimiento» que tiene el suelo, pues indica con cuánta agua regar y cada cuánto tiempo; es decir, con qué frecuencia. El contenido de agua en el suelo, su humedad, depende principalmente de sus propiedades físicas textura, estructura, porosidad y densidad aparente. Existen instrumentos para medir la humedad en el suelo, por ejemplo, los hidrómetros de bloques de yeso y los tensiómetros. En términos globales se

distinguen tres estados de humedad del suelo: • Estado de saturación • Estado de capacidad de campo • Estado de marchitez permanente Evidentemente, cada estado se refiere a un grado de humedad diferente, por lo cual la diferencia entre uno y otro refleja un determinado rango de cantidad de agua «de reserva» en el suelo, disponible para las plantas.

4.1. Estado de saturación En este estado el agua ocupa todos los poros del suelo (microporos y macroporos), desplazando todo el aire en estos medios. Esta situación ocurre en circunstancias de inundación permanente o inmediatamente después de un riego pesado o una lluvia intensa, cuando el contenido de humedad del suelo alcanza el 100% y el exceso de agua drena por gravedad hacia abajo, debido a que las partículas del suelo prácticamente no ejercen ninguna fuerza de retención sobre el agua. En este estado el potencial de retención del suelo sobre el agua es de una presión de 0 atmósferas.

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El módulo de riego (MR) es un caudal específico por unidad de superficie de cultivo (una hectárea). Este módulo debe multiplicarse por la cantidad de superficie de cultivo para hallar el caudal continuo (Qc), en litros por segundo, que en forma ininterrumpida debería llegar a la parcela para que el cultivo tenga siempre óptimas condiciones de humedad. En fórmula:

4.2. Capacidad de campo Este estado se produce cuando el suelo retiene todavía una máxima cantidad de agua en los microporos, a la vez de haberse recuperado espacio de aire en los macroporos. En esta situación el suelo está totalmente mojado pero no saturado. Esta condición se alcanza con un potencial de retención de 0,3 atmósferas en suelos francos, 0,5 en suelos arcillosos y 0,1 en suelos arenosos. Cuando está en capacidad de campo (CC) el agua se queda «colgada» en el suelo después de haberse drenado prácticamente todo exceso de agua gravitacional.

4.3. Punto de marchitez permanente La humedad del suelo entra en estado de marchitez permanente cuando la cantidad de agua retenida es

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tan poca que no puede ser aprovechada por las raíces de las plantas, ocasionando un marchitamiento irreversible de las hojas y su muerte. Ocurre cuando la exigua cantidad de agua que queda en el suelo es retenida en los microporos por una fuerza de succión mayor a la capacidad de absorción que logren ejercer las raíces de la planta. La humedad en el suelo puede llegar a este punto extremo cuando el agua se va perdiendo por evapotranspiración y no es repuesta por riego o lluvia. El punto de marchitez permanente (PMP) no es un valor constante para un determinado suelo, pues varía con el tipo de cultivo y la velocidad con que este toma el agua del suelo. A menudo se usa como referencia para verificar su existencia el momento en el cual la tensión negativa del agua al interior de los microporos del suelo se ubica en el orden de las 16 atmósferas. Sin embargo, se ha podido determinar que algunos cultivos, como el trigo, pueden tomar agua del suelo en tensiones de succión que alcancen de 30 a 50 atmósferas. La gran mayoría de las plantas no pueden crecer, e inclusive se pudren, cuando el suelo está saturado de agua, sin que exista una mínima cantidad de aire alrededor de las raíces. Por otro lado, una planta también muere cuando la humedad en el suelo alcanza un déficit superior al punto de marchitez. De esto se puede deducir que las plantas se desarrollan cuando la humedad del suelo se ubica en el rango entre la capacidad de campo (CC) y el punto de marchitez permanente (PMP). Este rango se denomina humedad disponible (HD). En fórmula:

HD = CC – PMP Donde: HD = Humedad disponible (% volumétrico) CC = Capacidad de campo (% volumétrico) PMP = Punto de marchitez permanente (% volumétrico) A esta agua, humedad disponible, también se le denomina agua fácilmente aprovechable y constituye

el agua que está a disposición de las plantas. Esta disponibilidad depende también de los niveles de contenido de sales, el espesor y/o los estratos en el suelo, la relativa presencia de materia orgánica, la profundidad de las raíces, etc. El siguiente cuadro, elaborado por especialistas de la FAO, presenta algunos datos sobre los porcentajes de humedad en estado de capacidad de campo, punto de marchitez y humedad disponible para diferentes tipos de suelo. Cuadro 10. Índices de contenido de humedad en el suelo.

Tipo de suelo*

Características de la humedad del suelo CC (%)

PMP (%)

HD (%)

Arenoso

7-17

2-7

5-11

Arenoso franco

11-19

3-10

6-12

Franco arenoso

18-28

6-16

11-15

Franco

20-30

7-17

13-18

Franco limoso

22-36

9-21

13-19 16-20

Limoso

28-36

12-22

Franco arcillo limoso

30-37

17-24

13-18

Arcilloso limoso

30-42

17-29

13-19

Arcilloso

32-40

20-24

12-20

Fuente: Allen et al. 2006. * Clasificación de la textura del suelo del United States Department of Agriculture (USDA).

Es importante tomar en cuenta que el reabastecimiento del suelo con agua proveniente del riego o de las lluvias toma cierto tiempo. El agua en el suelo se mueve tanto por la fuerza de gravedad (hacia abajo) como por el fenómeno de capilaridad (desplazamiento por los poros desde abajo hacia arriba y en todas direcciones). La infiltración es el flujo vertical de agua desde la superficie hacia las capas más profundas, cuya velocidad depende de

Al regar más rápidamente, y con más agua de lo que puede infiltrar en el momento el suelo, esta se empoza o se pierde por escurrimiento superficial, lo que baja la eficiencia de riego e inclusive puede ocasionar daños a terrenos vecinos. Por lo tanto, la velocidad de infiltración condiciona el tiempo de riego, la intensidad de aplicación y, en general, constituye un importante parámetro para el diseño del sistema. La capacidad y la velocidad de infiltración dependen básicamente de la textura y la estructura del suelo, la lámina de agua aplicada y el contenido inicial de agua en el suelo al momento de empezar a regar. La velocidad de infiltración varía con el tiempo: es elevada al inicio cuando el suelo está seco y va disminuyendo a medida que se humedece, hasta saturarse. En ese punto la velocidad de infiltración se hace constante, y toma el nombre de infiltración básica. El cuadro 11 presenta algunos datos de referencia sobre la velocidad de infiltración básica en distintos tipos de suelo. Cuadro 11. Velocidad de infiltración básica según textura de los suelos.

Textura

Velocidad de infiltración básica (mm/h)

Arcilloso, arcillo limoso, arcillo arenoso

2,5-7,5

Franco arcillo arenoso, franco arcilloso, franco arcillo limoso

6,5-19

Franco arenoso fino, franco, franco limoso

12,5-38

Franco arenoso

25-75

Arenoso franco

50-100

Arenoso

> 75

Fuente: XI Curso Internacional de Ingeniería de Regadíos 1982, basado en el USDA, citado en Olarte 2003.

5. Programación del riego El riego se planifica con base en la demanda de agua de los cultivos y la cantidad de agua libre que puede retener el suelo en la zona de las raíces. En ello hay dos aspectos principales por determinar: el volumen de agua a aplicar en cada riego y la frecuencia entre las sucesivas aplicaciones. Veamos primero la cantidad de agua con que se debe «reabastecer» el suelo: la lámina neta de riego (Ln). Esta lámina se refiere al espesor de agua requerido para humedecer el suelo hasta su capacidad de campo en la zona de las raíces de las plantas. Por ello es función de la profundidad de las raíces (Pr) y el factor de agotamiento (Fa).

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la textura y la estructura del suelo. Esta velocidad de infiltración se expresa generalmente en milímetros por hora (mm/h).

No es recomendable que las raíces de la planta tengan que «exprimir» toda el agua del suelo hasta llegar al punto de marchitez. Es mucho mejor regar antes de llegar a este extremo, de tal manera que para el cultivo sea siempre fácil encontrar agua libremente disponible en el suelo. En este sentido, el Fa expresa la tolerancia del cultivo a la disminución de humedad en el suelo; es una proporción de la HD que es fácil de absorber por el cultivo antes de requerir una nueva aplicación de riego, se expresa en unidades de altura de agua (mm) y se calcula mediante la siguiente expresión:

Ln = HD x Pr x Fa x 10 Donde: Ln = Lámina neta de riego recomendada (mm) HD = Humedad disponible (CC – PMP) (% volumétrico) Pr = Profundidad de raíces (m) Fa = Factor de agotamiento La profundidad de las raíces depende del tipo de cultivo y de su estado de desarrollo. El cuadro 12 muestra los valores de Pr para algunos de los principales cultivos en estado de pleno desarrollo.

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Cuadro 12. Profundidad de raíces de algunos cultivos en pleno desarrollo. Cultivo

Profundidad de raíz (m)

Alverja

0,45-0,60

Alfalfa

0,90-1,80

Cebada

0,80-1,00

Cebolla

0,30-0,75

Zanahoria

0,45-0,60

Frijol

0,45-0,60

Lechuga

0,15-0,45

Maíz

0,75-1,60

Papa

0,30-0,75

Gramíneas y leguminosas

0,50-1,25

Pimiento

0,40-1,00

Trébol

0,80-1,20

Trigo

0,75-1,05

Es necesario tener en cuenta que el riego debe humedecer prioritariamente la zona donde se concentra el mayor porcentaje de raíces de un cultivo. De acuerdo con la distribución de las raíces en el perfil del suelo, la mitad superior de la zona radicular provee el 70% de agua para la planta y las raíces en la zona inferior únicamente el 30% (gráfico 24). Gráfico 24. Patrón de absorción de agua en la zona de raíces de un cultivo.

Volumen de raíces acƟvas y absorción de agua

Fuente: XI Curso Internacional de Ingeniería de Regadíos 1982, citado en Olarte 2003.

40%

30%

20%

10%

Zona de raíces

Mientras menos tolerante sea el cultivo a la falta de humedad, más pequeño será el factor Fa y más frecuente deberá ser el riego; por el contrario, cultivos más tolerantes a la falta de humedad tienen un factor más alto. En el cuadro 13 se presenta valores de Fa para algunos cultivos.

Cuadro 13. Factor de agotamiento de algunos cultivos. Cultivo

Cultivo

Alfalfa

0,60

Limonero

0,25

Fresa

0,10

Viñedo

0,55

Frutales de hoja caduca

0,40

Maíz grano

0,40

Palta

0,30

Zanahoria

0,40

Caña de azúcar

0,60

Naranjo

0,35

Alverja

0,50

Tomate

0,45

Cebolla

0,30

Papa

0,30

Lechuga

0,35

Pastos

0,35

Cebolla maduración

0,40

Platanera

0,30

Repollo

0,35

Brócoli

0,30

Fuente: Hidrología agrícola, XI Curso Internacional de Ingeniería de Regadíos 1982, citado por Olarte 2003.

Ir = Ln / Rn x [días del mes] Donde: Ir = Intervalo de riego (días) Ln = Lámina neta de riego recomendada (mm) Rn = Requerimiento neto de riego (mm/mes) Sin embargo, estas definiciones no tienen un carácter totalmente estático o rígido, puesto que las condiciones climáticas y las del cultivo pueden variar mucho al interior de un determinado mes. En este sentido, debe tomarse en cuenta que el intervalo de riego depende también de otros factores como la presencia momentánea de nubosidad, las precipitaciones pluviales repentinas y la ausencia de brillo solar, entre otros (Muña 1997). La frecuencia de riego (Fr) es el número de veces en que el agricultor debe regar durante un determinado periodo. Normalmente, se toma como periodo de referencia el lapso de tiempo de un mes. En fórmula:

Fr = [días del mes] / Ir Donde: Fr = Frecuencia de riego (riegos por mes) Ir = Intervalo de riego (días) Es necesario recalcar que la dotación de agua que un agricultor aplique al cultivo en cada riego debe ser mayor a la lámina neta de riego; pues debe con-

siderarse que en la práctica no existe un riego totalmente eficiente. Tomando en cuenta este hecho, la aplicación de un riego debe responder a una cantidad equivalente a la lámina bruta de riego (Lb):

Lb = Ln / Ea x 100 Donde: Lb = Lámina bruta de riego (mm) Ln = Lámina neta de riego (mm) Ea = Eficiencia de aplicación de riego (%) La Lb incluye las probables pérdidas de agua en la aplicación del riego en la parcela, por distribución desigual del agua hacia la zona de las raíces, diferencias de volumen aplicado en las distintas partes de la parcela, etc. La Lb no considera las pérdidas que se presentan al nivel del sistema global (captación, conducción y distribución del agua fuera de la parcela).

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

Ahora que se ha establecido cómo calcular la lámina neta de agua recomendada con que se debe reabastecer el suelo, y habiéndose explicado anteriormente cuál es el requerimiento neto de riego de un cultivo en el mes, se puede estimar cada cuánto tiempo se debe regar; es decir, cuál es el intervalo de riego (Ir), entendido como el tiempo que puede transcurrir entre un riego y el siguiente. El riego debe aplicarse antes de que el cultivo empiece a sufrir estrés hídrico, por este motivo se calcula en función a la lámina neta de riego recomendada. En fórmula:

Finalmente, es importante saber cuánto tiempo debe durar una aplicación de riego: el tiempo de riego (TR). En el riego por gravedad, este tiempo depende del caudal disponible en el canal, en relación con el tamaño de superficie de cultivo por regar. No obstante, a menudo este tiempo se ve condicionado por la forma en que los turnos de riego estén organizados entre el conjunto de usuarios del sistema. En el riego por aspersión el tiempo de riego se refiere al lapso en que los aspersores regarán en una sola posición para proporcionar la dotación de agua necesaria para los cultivos. Este tiempo depende de la lámina bruta de agua por regar y de la intensidad de precipitación que produce el aspersor. Este último parámetro se denomina pluviometría del aspersor (PA). En fórmula:

TR = Lb / PA Donde: TR = Tiempo de riego (h) Lb = Lámina bruta de riego por aplicar (mm) PA = Pluviometría del aspersor (mm/h)

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

6. Área regable con un sistema de riego predial regulado En sistemas de riego predial regulados por microrreservorio el área regable está en función del método de riego utilizado, el volumen neto del microrreservorio y la demanda de agua de los cultivos que se siembren en cada campaña agrícola. Tal como se mencionó al inicio de este capítulo, la campaña grande requiere únicamente de riego complementario: riegos ligeros y frecuentes durante los veranillos. En cambio, en la campaña chica (periodo de estiaje) el riego suplementario implica proveer artificialmente, mediante riego, toda el agua que necesita el cultivo; razón por la cual durante ese periodo el sistema podrá abastecer de riego un área mucho más reducida que en el caso del riego complementario en campaña grande.

El cuadro 14 muestra los requerimientos de agua de algunos cultivos que se siembran en la sierra de Cajamarca durante la época de estiaje.17 En el caso del riego por aspersión esta demanda fluctúa entre 4 y 7 mil m 3 de agua por hectárea, dependiendo del cultivo que se siembre en campaña chica. De las cifras presentadas se puede deducir que con un reservorio de 2 mil m 3 de capacidad, llenado por aguas de escorrentía durante el periodo de lluvias, puede regarse en el orden de 0,3 a 0,5 hectáreas durante la época de estiaje. Si además el predio cuenta con agua de turno proveniente de un canal o un manantial, se podrá incrementar el volumen de reabastecimiento del reservorio, lo cual hace posible el riego de por los menos una hectárea o más de los cultivos mencionados.

17 Debe considerarse que estos requerimientos de agua de riego pueden ser sustancialmente mayores en condiciones climáticas más cálidas, menor altitud, etc.

Cuadro 14. Requerimiento hídrico estimado de algunos cultivos en época de estiaje para las condiciones de la sierra de Cajamarca.

Cultivo

Requerimiento neto de agua en campaña chica (m 3 /ha)

Requerimiento bruto de agua (m 3 /ha) de riego externo, aparte de la humedad remanente en el suelo, en campaña chica. Goteo (Ea= 0,90)

Microaspiración (Ea= 0,85)

Asperción (Ea= 0,75)

Inundación (Ea= 0,60)

Papa

3 247

3 608

3 820

4 329

5 412

Arveja verde

2 895

3 216

3 405

3 859

4 824

Avena forrajera

2 895

3 159

3 345

3 791

4 730

Cebola china

3 268

3 631

3 844

4 357

5 446

Zanahoria

3 199

3 555

3 764

4 266

5 332

Alfalfa

4 710

5 233

5 541

6 280

7 849

Rye grass - trébol

5 270

5 856

6 200

7 027

8 784

Elaboración propia con datos de la estación meteorológica A. Weberbauer, Senamhi-Cajarmarca. Periodo considerado: mayo-agosto.

7.1. Ejercicio 1 Pregunta Calcule la demanda de agua de riego (por aspersión) del cultivo de alverja (Pisum sativum L.) en un predio de la comunidad de Luichupucro Bajo, cuenca del río Chonta, distrito de Baños del Inca, Cajamarca, que tiene las siguientes características: • Cultivo: alverja • Variedad: usuy • Periodo vegetativo: 120 días • Fecha de siembra: 1 de mayo • Superficie sembrada: 0,25 hectáreas • Altitud: 2.850 m. s. n. m.

Solución En primer lugar, se necesita los datos sobre el clima de una estación meteorológica cercana, en este

caso, la estación Augusto Weberbauer en el valle de Cajamarca. Si bien está a menor altitud (2.625 m. s. n. m.) que la comunidad de Luichupucro, se usarán los datos del cuadro 5 y el gráfico 17 respecto de la evapotranspiración potencial y la precipitación, para el periodo vegetativo de cultivo de la alverja (120 días, de mayo a agosto). Como se registra en la hoja de cálculo: Rubros

Mayo

Junio

Julio

Agosto

ETP diaria (mm)

3,4

3,3

3,4

3,9

ETP mensual (mm/mes)

105

100

107

119

P promedio mensual (mm/mes)*

* Nota. No se consiguió datos sobre la precipitación al 75% de probabilidad (P75%), por lo cual se utilizará los datos de precipitación promedio mensual.

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

7. Ejercicios de cálculo

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

Luego se empleará el cuadro 9 del presente manual para elaborar la siguiente hoja de cálculo («Procedimiento de cálculo del requerimiento de riego de una superficie de cultivo»). Parámetro por determinar

Fuente de dato u operación

Paso

Junio

Julio

Agosto

ETP (mm/mes)

Estación meteorológica A. Weberbauer

105

100

107

119

Cuadro 7, bajo el nombre «guisante» (alverja = Pisum sativum L.)

0,45

0,80

1,15

1,05

ETR (mm/mes)

= Kc x ETP

123

125

P (mm/mes)

Estación meteorológica A. Weberbauer

Pe (mm/mes)

= (1 – Ce) x P Ce = 0,5 aproximadamente.

Rn (mm/mes)

= ETR – Pe

120

121

Cuadro 8 (promedio entre 65 y 85%)

8a.

Rb (mm/mes)

= Rn / Ea x 100

160

161

8b.

Rb (m3/ha/mes)

Multiplicar resultados del paso 8a por un factor 10

410

990

1.600

1.610

MR (l/s/ha)

= Rb x 0,004 (ver paso 8a)

0,16

0,40

0,64

10.

A (ha)

Área de cultivo

0,25

11.

Qc (l/s)

= MR x A

0,04

0,10

0,16

Tal como se puede apreciar en los resultados encontrados en la hoja de cálculo, la demanda bruta de agua de 0,25 hectáreas de cultivo de alverja en campaña chica en este lugar de la sierra peruana es de (410 + 990 + 1.600 + 1.610) x 0,25 = 1.150 m3 .

ferente. Asuma una profundidad promedio de las raíces de 0,35 m y un factor de agotamiento de 0,40. El cultivo se regará por aspersión, con una eficiencia de 75%. Los aspersores utilizados son de ½ pulgada (”) y arrojan una pluviometría de 5,9 mm/h (caudal de 850 l/h). Están a una distancia de 12 x 12 m.

7.2. Ejercicio 2

Solución

Respuesta

Pregunta Realice la programación del riego del cultivo de alverja del ejercicio anterior para el mismo periodo, entre mayo y agosto, pero en suelos de textura di-

Datos y resultados del cálculo por mes Mayo

Se debe realizar el siguiente procedimiento de cálculo de la lámina neta y la lámina bruta de riego: se vuelcan los datos de humedad disponible, profundidad de raíces, factor de agotamiento y eficiencia de aplicación en la siguiente hoja de cálculo.

HD promedio (%)

Rango de HD (%)

Ln = HD x Pr x Fa x 10 (mm)

Lb recomendada (mm)

Arcilloso

12-20

0,75

Franco arcilloso

13-19

0,75

Franco

13-18

0,75

Franco arenoso

11-15

0,75

Arenoso

5-11

0,75

Cálculo del intervalo de riego: se usa la fórmula para determinar los intervalos de riego. Rubro

Mayo

Junio

Julio

Agosto

Rn (mm/mes)

120

121

Número de días del mes

Tipo de suelo

Ln (mm)

Ir (días)

Ln (mm)

Ir (días)

Ln (mm)

Ir (días)

Ln (mm)

Ir (días)

Arcilloso

Franco arcilloso

Franco

Franco arenoso

Arenoso

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

Tipo de suelo

Cálculo del tiempo de riego: tal como se ha visto, el tiempo que se debe regar es determinado por la lámina bruta de riego recomendada dividida por la intensidad de precipitación (pluviometría) que produce el aspersor: TR = Lb / PA. Nuevamente se usa una hoja de cálculo para presentar los resultados.

Respuesta Lb recomendada (mm)

PA (mm/hora)

TR (horas)

Arcilloso

5,9

5 (casi)

Franco arcilloso

5,9

5 (casi)

Franco

5,9

5 (casi)

Franco arenoso

5,9

Arenoso

5,9

2½

Tipo de suelo

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

7. Viabilidad social, organizacional e institucional La experiencia obtenida en Cajamarca con la instalación de sistemas de riego predial regulados por microrreservorios ha demostrado que varios factores sociales, organizacionales e institucionales resultan de mucha importancia para facilitar la difusión de esta propuesta tecnológica, así como para asegurar su sostenibilidad en el largo plazo. En el presente capítulo se analizarán algunos de estos aspectos.

1. Perfil de la familia que adopta exitosamente el sistema La propuesta de sistemas de riego predial regulados por microrreservorio ha despertado mucho interés en un gran número de pobladores de las provincias de Cajamarca, Cajabamba y San Marcos en el departamento de Cajamarca, donde hasta el año 2009 se han implementado cerca de 800 sistemas de este tipo. Sin embargo, no todas las familias reúnen las condiciones óptimas para poder instalar y aprovechar la propuesta en beneficio de su economía y su bienestar. Las familias que operan con éxito los sistemas de riego prediales regulados por microrreservorio tienen ciertas características que favorecen la rentabilidad y la sostenibilidad de su proyecto. Entre las principales se puede mencionar las siguientes: • La familia debe tener como actividad económica principal la agricultura. Sus integrantes deben conocer bien las prácticas agrícolas y trabajar activamente en ellas. • La familia vive en la misma zona donde se instala el sistema. En lo ideal, las familias que conducen los sistemas de riego tienen residencia en el predio o cercana a este, lo cual facilita el trabajo y el cuidado de los cultivos y la infraestructura, así como la operación y el mantenimiento del sistema de riego. • La extensión mínima del predio familiar es al menos de una hectárea. Extensiones menores no producen los beneficios suficientes para motivar una adecuada dedicación de la familia a

•

los sistemas productivos regulados por microrreservorio. La familia está dispuesta a invertir en el cofinanciamiento del sistema con dinero en efectivo, además de la mano de obra requerida. La voluntad y la capacidad de cofinanciamiento es un indicador de sostenibilidad del sistema. La familia cuenta con miembros emprendedores, motivados a mejorar la producción y la productividad del predio, con un espíritu de innovación. Las personas involucradas actúan con suficiente criterio económico, gozan de cierta vocación empresarial, con orientación al mercado. En la práctica, estas características han motivado que las familias en la zona hayan podido detectar con mayor claridad nuevos y mejores nichos de mercado (cuyes, ganado, flores, hortalizas, etc.). Los miembros de la familia tienen capacidad de trabajar asociadamente, entre ellos y en buena relación con los vecinos. El trabajo en asociación y/o de ayuda entre vecinos facilita la implementación de los sistemas y potencia con volúmenes apreciables la oferta de productos agrícolas al mercado. La familia pertenece a una o más organizaciones sociales o políticas, con lo cual pueden ejercer mayor influencia o presión para lograr el apoyo de autoridades e instituciones (gobiernos locales y otras entidades).

2. Organización local La organización local para el funcionamiento de los sistemas de riego predial regulados por microrreservorio es básicamente familiar; en este sentido, las capacidades de organización al interior de la familia, entre madre, padre e hijos, determinan en gran medida la calidad de conducción del predio. Sin embargo, esta organización local en torno a la instalación y la conducción de uno o más sistemas puede adquirir rasgos de organización multifamiliar

Por lo tanto, si bien cada sistema es instalado en el predio de una familia en forma particular, aparentemente esta propuesta tecnológica tiene cierto potencial de afianzar el grado de cohesión social entre familias vecinas, de tal modo que se facilite la cooperación mutua o la acción colectiva. Estas tendencias son importantes a la hora de realizar actividades de mantenimiento en los sistemas, compra y venta en asociación de productos e insumos agrícolas, y para llegar a ciertos acuerdos relacionados con el ordenamiento territorial local (áreas de protección en laderas, etc.). Por tener un carácter individual (familiar), la instalación de los sistemas de riego predial no depende de las decisiones de las organizaciones de usuarios de agua. No obstante, en caso de que el agua para el sistema provenga de un canal de riego u otra fuente compartida, obviamente los turnos de distribución y la asignación de volúmenes de agua se sujetan a las reglas y los acuerdos de la organización que esté a cargo de dicha fuente. Es probable que, en la medida que avance la masificación de los sistemas de riego predial regulados por microrreservorio, sea necesario que las organizaciones de usuarios de agua adquieran mayor injerencia en el planeamiento y el ordenamiento territorial de dichos sistemas. Sin embargo, en el ámbito andino de Cajamarca, como en muchas otras partes de la sierra peruana, el funcionamiento de las organizaciones de usuarios de agua encuentra serias limitaciones, al menos en términos formales y respecto de sus posibilidades de cumplimiento de las complejas normas naciona-

les en materia de recursos hídricos, las cuales tienen un claro sesgo costeño en su concepción. La mayoría de comités, comisiones y juntas de usuarios tiene un funcionamiento limitado que se restringe a funciones y ámbitos específicos, principalmente para la distribución de la dotación de riego, el mantenimiento de los canales de riego y, a veces también, para la defensa de los derechos de agua de los usuarios miembros de la organización. En este sentido, el uso de las aguas de escorrentía superficial en tiempo de lluvia y el empleo de los manantiales y las filtraciones que emergen de las montañas no encuentran aún un marco organizacional claro, por lo pequeño y localizado del recurso hídrico.

3. Marco legal e institucional

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cuando familias emparentadas por lazos sanguíneos o sociales (compadrazgo, etc.) emprenden de mutuo acuerdo esta iniciativa. Inclusive, en varias localidades de las provincias de Cajamarca, Cajabamba y San Marcos se puede observar que los predios que cuentan con sistema de riego regulado por microrreservorio se concentran en una determinada vecindad, sin que necesariamente las familias tengan una relación de parentesco directo.

El uso del agua de fuentes muy locales (manantiales, etc.) por lo general solo es regulado si se trata de recursos abundantes, en tanto las pequeñas filtraciones que emergen en los predios usualmente las manejan los dueños según su propio criterio. Los propietarios, pero también ciertas comunidades, asumen que si el agua nace en su territorio ellos son dueños del agua. Sin embargo, la legislación peruana establece claramente: […] el agua constituye patrimonio de la Nación. El dominio sobre ella es inalienable e imprescriptible. Es un bien de uso público y su administración solo puede ser otorgada y ejercida en armonía con el bien común, la protección ambiental y el interés de la Nación. No hay propiedad privada sobre el agua (Artículo 2, Ley 29338, Ley de Recursos Hídricos promulgada el 30 de marzo de 2009). Esta ley reconoce los siguientes usos del agua: • Uso primario • Uso poblacional • Uso productivo

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Los sistemas de riego predial regulados por microrreservorio hacen uso productivo del agua y, por lo tanto, se someten formalmente a las siguientes estipulaciones de la Ley de Recursos Hídricos: Artículo 42º.- Uso productivo del agua El uso productivo del agua consiste en la utilización de la misma en procesos de producción o previos a los mismos. Se ejerce mediante derechos de uso de agua otorgados por la Autoridad Nacional. Artículo 44º.- Derechos de uso de agua Para usar el recurso agua, salvo el uso primario, se requiere contar con un derecho de uso otorgado por la Autoridad Administrativa del Agua con participación del Consejo de Cuenca Regional o Interregional, según corresponda. Los derechos de uso de agua se otorgan, suspenden, modifican o extinguen por resolución administrativa de la Autoridad Nacional, conforme a ley. Artículo 45º.- Clases de derechos de uso de agua Los derechos de uso de agua son los siguientes: 1. Licencia de uso. 2. Permiso de uso. 3. Autorización de uso de agua. Artículo 51º.- Licencia de uso en bloque Se puede otorgar licencia de uso de agua en bloque para una organización de usuarios de agua reconocida, integrada por una pluralidad de personas naturales o jurídicas que usen una fuente de agua con punto de captación común. Las organizaciones titulares de licencias de uso de agua en bloque emiten certificados nominativos que representen la parte que corresponde de la licencia a cada uno de sus integrantes. Artículo 30º.- Los comités de usuarios Los comités de usuarios pueden ser de aguas superficiales, de aguas subterráneas y de aguas

de filtración. Los comités de usuarios de aguas superficiales se organizan a nivel de canales menores, los de aguas subterráneas a nivel de pozo, y los de aguas de filtraciones a nivel de área de afloramiento superficial. La Ley de Recursos Hídricos establece el Sistema Nacional de Gestión de los Recursos Hídricos, cuya máxima autoridad técnico-normativa es la Autoridad Nacional del Agua (ANA). Como órganos desconcentrados se establecen las denominadas Autoridades Administrativas del Agua (AAA) y las Administraciones Locales de Agua (ALA),18 todas ellas de carácter multisectorial. La experiencia de instalación de los sistemas de riego predial regulados por microrreservorio en Cajamarca se ha realizado básicamente en tiempos de vigencia de la anterior Ley General de Aguas (Ley 17752) y, por lo tanto, no se requirió mayor atención administrativa-legal en materia hídrica. Mucho más importante para el desarrollo de la experiencia han sido las instituciones que colaboraron en términos técnicos y financieros. Aparte de las bondades de la propuesta en sí, un factor fundamental que explica la rápida expansión del número de sistemas de riego predial regulados por microrreservorio en las provincias de Cajabamba, San Marcos y Cajamarca ha sido la existencia de un programa de cooperación, en este caso entre los municipios y el Instituto Cuencas, al cual las familias han podido adherirse con aportes propios. El Instituto Cuencas ha brindado los servicios de asesoramiento, asistencia técnica, capacitación y aporte monetario para combustibles. Los municipios distritales y provinciales han contribuido con una herramienta clave: la maquinaria para la excavación de los reservorios (tractores D-6 o D-8). La inversión propia de la familia se ha dado en forma de mano 18 Durante la vigencia de la anterior Ley General de Aguas (Ley 17752) eran las Administraciones Técnicas de Distrito de Riego (ATDR) los órganos locales que en primera instancia debían resolver las cuestiones derivadas de la aplicación de la ley.

Sin embargo, debe señalarse que dentro del actual marco legal del Perú existen grandes limitaciones para que las instituciones públicas apoyen los esfuerzos de inversión en terrenos que sean de propiedad privada, como es el caso de la construcción de microrreservorios. A pesar de la gran relevancia en términos de desarrollo que tiene la propuesta tecnológica para ayudar a muchos agricultores a salir de la pobreza extrema, aparentemente hay restricciones en el Sistema Nacional de Inversión Pública (SNIP) para canalizar recursos financieros hacia inversiones que se realicen en estos predios privados. Ello en contraste con las grandes inversiones públicas que se han efectuado en proyectos de riego como Jequetepeque-Zaña, Chira-Piura, Olmos-Tinajones y Majes, entre otros; los cuales se han construido con dinero público en beneficio de predios privados. Los gobiernos locales (provinciales y distritales) en Cajamarca han encontrado formas de viabilizar su

apoyo efectivo para la implementación de la propuesta de sistemas de riego predial regulados por microrreservorio, en alianza con los propietarios de los predios y el Instituto Cuencas. El Gobierno Regional Cajamarca está decidido a buscar las vías legales y financieras con el fin de brindar un apoyo de carácter regional, a pesar de las dificultades legales mencionadas. Además de promover ciertos cambios en la legislación para facilitar que pequeños productores inviertan en sus predios con apoyo de recursos públicos, la solución apunta hacia la necesidad de constituir alianzas interinstitucionales que permitan agilizar la instalación de estos sistemas. Tales alianzas entre instituciones públicas y privadas (gobierno regional, municipios provinciales, municipios distritales, propietarios de predios, ONG) han sido fundamentales en la experiencia de Cajamarca. Han logrado que cada parte realice un trabajo especializado y que se complementen las acciones en función de las competencias institucionales. La estabilidad de las alianzas y el cumplimiento de los compromisos asumidos han determinado el éxito de los proyectos.

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de obra no calificada y la compra de materiales y accesorios (tubería, aspersores, etc.).

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8. Riesgo y beneficios ambientales 1. El análisis del riesgo El análisis del riesgo es una metodología que permite identificar, analizar y evaluar probables daños y pérdidas como consecuencia de la manifestación de una amenaza que recae sobre un territorio, sus habitantes, recursos y/o actividades con cierta vulnerabilidad. Permite plantear medidas de carácter correctivo, prospectivo y reactivo para reducir el riesgo. Constituye la herramienta fundamental para la gestión del riesgo y facilita: • Identificar y analizar los fenómenos físicos que, al manifestarse en el territorio, podrían convertirse en amenazas (análisis de amenazas). • Analizar los factores que hacen susceptibiles a la población y sus medios de vida a sufrir posibles daños ante las amenazas identificadas (análisis de vulnerabilidad). • Pronosticar objetivamente los daños y las pérdidas que ocasionaría el impacto de las amenazas sobre una población vulnerable (análisis del riesgo). • Diseñar y evaluar las medidas que permitirán reducir los probables daños o pérdidas en la población y sus medios de vida (medidas prospectivas, correctivas o reactivas). Además, el análisis del riesgo: • Permite incrementar el grado de seguridad de la población, sus inversiones, actividades económicas y servicios. • Contribuye a la sensibilización de los actores respecto del riesgo existente (las amenazas y la vulnerabilidad ante estas). • Dota a las autoridades, las instituciones y las familias de elementos para planificar el uso adecuado del territorio como estrategia para lograr el desarrollo sostenible. Se puede afirmar que la seguridad humana y de la inversión depende de la calidad del análisis del riesgo, con impactos positivos para la reducción de la

pobreza, la sostenibilidad de los medios de vida y de los procesos de desarrollo. El análisis del riesgo debe realizarse desde temprano en la etapa de planificación y diseño del sistema predial, para poder incorporar medidas de protección al momento de construir el sistema. En otras palabras, debe formar parte de la formulación del proyecto.

2. Reducir la vulnerabilidad: clave para la reducción de la pobreza La vulnerabilidad se conceptualiza como la susceptibilidad de los seres humanos y los grupos sociales, expuestos a una amenaza o peligro, a sufrir daños y pérdidas en sus medios y modos de vida. La magnitud de los daños que sufra una persona, una familia o un grupo está relacionada con el grado de fragilidad de sus elementos: vivienda, actividades productivas, grado de organización, sistemas de alerta y desarrollo político-institucional, entre otros. La vulnerabilidad puede ser analizada y explicada desde diferentes perspectivas: social, económica, física, estructural, institucional, organizacional, educativa, cultural y ambiental; aun cuando todos estos factores están relacionados de alguna manera en la realidad. Las causas de elevados niveles de vulnerabilidad en muchas partes de nuestro país son variadas y complejas. Sin duda, el patrón de desarrollo seguido por décadas, con alto grado de pobreza, exclusión socioeconómica y deterioro ambiental, constituye un factor importante en la generación de vulnerabilidad. En el territorio nacional y los espacios locales los pobres constituyen los segmentos de población más frágiles: viven en zonas de mayor riesgo, usan técnicas de cultivo poco sostenibles, trabajan en zonas de ladera o tierras marginales, tienen menos

Este mayor grado de vulnerabilidad también está asociado a condiciones de limitación o precariedad dentro del sistema político democrático, su fragilidad organizacional para la autoprotección y su escasa posibilidad de participar en los espacios de toma de decisiones para el desarrollo y la generación de políticas públicas para la protección social. De muchas formas, la pobreza cierra y exacerba el círculo vicioso de los desastres, pequeños y grandes. Es importante dejar claro que no basta con analizar la vulnerabilidad de las estructuras físicas y organizacionales que viabilizan el normal funcionamiento de las familias y comunidades, sino que es fundamental y más importante descifrar las causas estructurales de la vulnerabilidad: ¿qué o quién es vulnerable y por qué? En este sentido se requiere entender que la reducción de la vulnerabilidad es una inversión clave, no solamente para reducir los costos humanos y materiales de los desastres, sino también para alcanzar el desarrollo sostenible. Dicho de otra forma, se trata de una inversión de gran rentabilidad en términos sociales, económicos y políticos. Por tanto, la reducción de la vulnerabilidad debe ser incorporada de manera orgánica en una visión sistémica e integral del desarrollo.

3. Identificación de amenazas en un análisis del riesgo

y socionaturales (acción del hombre combinada con la acción de la naturaleza, por ejemplo, desestabilización de tierra en el talud de un reservorio).

Recuadro 5 Identificar y analizar las amenazas Fenómenos físicos que se pueden convertir en una amenaza para sistemas agrícolas familiares vulnerables en ámbitos rurales de la sierra son, por ejemplo: • Lluvias intensas, erosión o excesiva saturación del suelo • Deslizamientos • Heladas • Granizadas • Sequías En los últimos años, estos fenómenos se ven exacerbados por las alteraciones de la variabilidad climática como efecto del cambio climático y son cada vez más recurrentes e intensos. Las lluvias intensas, la erosión y los deslizamientos podrían poner en riesgo un sistema de microrreservorio. Probablemente las lluvias dañarían la infraestructura si no hay un buen diseño, operación y mantenimiento del reservorio; los deslizamientos destruirían la infraestructura si esta no fuese resistente y estuviese mal localizada en la ladera; la erosión colmataría la estructura. Estos aspectos deben considerarse en el análisis del riesgo.

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acceso a la información, los servicios básicos y la protección social. Todos estos factores elevan su nivel de vulnerabilidad.

Es necesario remarcar que una vez ocurrido el fenómeno físico no es una amenaza sino que se convierte en amenaza si encuentra elementos expuestos (personas, infraestructura, actividades económicas, etc.) que presentan un alto grado de vulnerabilidad.

Una amenaza o un peligro, es la probabilidad de ocurrencia de un fenómeno físico potencialmente destructivo, capaz de ocasionar daños y pérdidas al encontrar pobladores, familias o grupos sociales expuestos y en condiciones de vulnerabilidad.

Reducir el riesgo que las familias o las comunidades pueden sufrir, es decir, reducir los probables daños y pérdidas que pueda ocasionar la manifestación de una amenaza requiere identificar y analizar el fenómeno físico latente en el territorio, así como el nivel de vulnerabilidad de la población expuesta y de sus medios de vida.

Las amenazas pueden ser de tipo natural (acción de la naturaleza, por ejemplo, lluvias intensas), antrópicas (acción del hombre, por ejemplo, deforestación)

En este sentido, garantizar la seguridad de microrreservorios construidos en predios de familias rurales que se encuentren en situación de pobreza requie-

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re identificar y analizar las amenazas o los peligros que se presentan en su entorno (recuadro 5); con la finalidad de reducir sus niveles de vulnerabilidad y, en consecuencia, el riesgo para sus actividades productivas.

El análisis de las amenazas se debe realizar desde tres dimensiones: 1. Análisis temporal: ¿en qué época o momento se podría presentar?, ¿cuál sería su duración?, ¿con qué frecuencia se presentaría?, ¿qué nivel de probabilidad presenta?

Análisis dimensional: ¿de qué magnitud sería el fenómeno físico?, ¿con qué intensidad se manifestaría? Análisis espacial: ¿dónde se manifestaría la amenaza?, ¿en qué extensión del territorio impactaría?

Este análisis necesariamente debe ser participativo e involucrar a las familias y los actores sociales y políticos que promueven su desarrollo. La aplicación de la matriz presentada en el recuadro 6 ayudará al análisis participativo de las amenazas.

Recuadro 6 : Matriz para análisis participativo de las amenazas. ¿Qué fenómenos destructivos se manifiestan en el predio, la comunidad o el distrito?

¿Cada cuánto tiempo y en qué época se manifiestan estos fenómenos?

¿Qué características presentan?

¿Qué zonas o qué lugares se ven afectados?

¿Qué elementos expuestos se podrían dañar?

Lluvias intensas

Anualmente En temporada de lluvias

Muy intensas Ocasionan desborde de ríos

Chupicaloma Baños Punta

Cultivos Microrreservorio

Deslizamientos Heladas Sequías

Si se trata de garantizar la seguridad de aquella infraestructura que brinda soporte a los medios de vida de las familias, como en este caso los microrreservorios, el análisis debe focalizarse en el ámbito donde están ubicados estos elementos. Identificadas las amenazas y el territorio donde se manifiestan, estas pueden ser representadas en el espacio mediante mapas o croquis elaborados por los participantes del análisis y también jerarquizadas por su dimensión.

que hacen vulnerable a su comunidad; es decir, que la hacen susceptible de sufrir daños y pérdidas ante estas amenazas. En este caso se necesita identificar alternativas que reduzcan la probabilidad de daños y pérdidas en las familias por el posible deterioro o destrucción de los microrreservorios. El análisis de vulnerabilidad se debe efectuar tomando en cuenta dos aspectos: 1) el grado de exposición y 2) los factores de vulnerabilidad: fragilidad y resiliencia frente las amenazas que pesan sobre estas estructuras.

4. El análisis de vulnerabilidad

Grado de exposición

Identificadas y medidas las amenazas que se manifiestan en el territorio, las familias y los actores que participan del análisis podrán reconocer los factores

Se debe localizar los componentes del sistema en las zonas donde se pueden manifestar amenazas. Esto implica que en el momento de decidir la cons-

grado de resiliencia, recuperación o adaptación de la familia o el grupo social beneficiario de esta infraestructura o la capacidad de recuperar el servicio en forma autónoma, después de haber sufrido una situación de daño o desastre.

La localización del microrreservorio deberá reducir al máximo los probables daños y pérdidas que puede sufrir ante la manifestación del fenómeno físico potencialmente dañino. Una adecuada localización del sistema y sus componentes garantizará un buen nivel de seguridad.

No hay que olvidar que al proteger, mejorar y fortalecer los medios de vida de las familias se está incrementando su nivel de resiliencia y, por lo tanto, reduciendo su nivel de vulnerabilidad (recuadro 7).

Factores de vulnerabilidad: fragilidad y resiliencia Fragilidad: nivel de resistencia del sistema frente a la amenaza. Asegurada una buena localización, se procederá a diseñar el sistema y sus componentes (el microrreservorio) tomando en cuenta que el diseño debe responder a las particularidades de la zona y las características de la amenaza identificada en este territorio, definiendo el uso de tecnologías innovadoras y resistentes para reducir su nivel de fragilidad. Resiliencia: capacidad de recuperación o de adaptación. De igual forma, se procederá a analizar las características de la familia en cuanto a su capacidad de recuperarse de posibles daños. Esto incluye proyectar el nivel de fortaleza de sus medios de vida, los mecanismos de preparación y respuesta frente a emergencias, así como las prácticas que conocen o aplican para operar, mantener y mejorar la infraestructura productiva. Este análisis permitirá estimar el

Recuadro 7 El grado de vulnerabilidad en zonas de sierra Las familias, sus medios de vida e infraestructura son vulnerables porque: 1. Sus infraestructuras y actividades económicas son frágiles ante deslizamientos, inundaciones, heladas, granizadas y sequías, entre otros factores que presentan un potencial destructivo. 2. Sus recursos para fortalecer sus medios de vida son escasos. 3. Su nivel organizacional suele ser débil, sus mecanismos de autoprotección son frágiles, al igual que su capacidad de incidir para ser protegidos socialmente por las instancias de gobierno. 4. Sus carencias y la débil presencia de servicios públicos de calidad no les permiten una buena educación, salud y nutrición que les brinde bienestar. Un sistema de microrreservorio en una chacra familiar reduce la vulnerabilidad de la familia, entre otros por lo siguiente: se salvan cosechas, se aumenta la productividad, se mejora el microclima dentro del terreno de cultivo, se mejora la calidad de la nutrición en la familia, se logra producir en épocas de carencia de agua, se obtiene mayores ingresos al vender los productos en el mercado. Finalmente, se incrementa el nivel de resiliencia (capacidad de recuperación).

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trucción de un microrreservorio, conociendo las características de la amenaza más significativa en la zona de localización que podría afectar su estructura, es imprescindible proceder a evaluar la mejor ubicación del sistema y sus componentes.

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La matriz presentada en el recuadro 8 puede ayudar al análisis participativo de la vulnerabilidad. Recuadro 8: Matriz para análisis participativo de la vulnerabilidad. Amenaza (Cada amenaza necesita un análisis de vulnerabilidad diferente)

Registrar la o las amenazas con mayor potencial destructivo.

Vulnerabilidad Grado de exposición a la amenaza

Fragilidad

¿La localización de la estructura podría acarrear daños o pérdidas?

¿Qué hace o haría que el microrreservorio se vea afectado por la manifestación de esta amenaza?

¿Qué capacidades y recursos tienen las familias para gestionar su desarrollo y responder frente a emergencias?

¿Qué prácticas manejan las familias y sus organizaciones?

Registrar información del grado de exposición de la estructura frente a la amenaza y la probabilidad de que se generen daños y pérdidas.

Registrar las situaciones que harían a las familias susceptibles a sufrir daños o pérdidas en su infraestructura ante la manifestación de la amenaza: el tipo de diseño, la tecnología aplicada o por aplicar, los materiales usados o a usar.

Identificar los elementos de autoprotección y recuperación, así como su posible grado de efectividad.

Registrar las prácticas que aplican las familias y las organizaciones para operar y dar mantenimiento a su infraestructura y la autoprotección frente a emergencias ocasionadas por desastres.

5. Análisis y cuantificación del riesgo El riesgo es la probabilidad de daños y pérdidas de una persona, una familia o un grupo social ante la manifestación de una amenaza y la interacción de esta con los elementos vulnerables. El riesgo se construye socialmente, en periodos históricos a veces muy largos es latente, dinámico y cambiante; se expresa de forma más precisa en espacios sociales de carácter local. Un riesgo no asume un solo valor absoluto, puede ser materia de estadísticas relativamente objetivas pero también de percepciones muy subjetivas. El riesgo en su connotación más cabalmente social se construye sobre las condiciones de riesgo cotidiano en que viven millones de personas en el país. Estas condiciones son producto de las modalidades de creación, acumulación, acceso y distribución de riqueza en la sociedad.

Resiliencia

Los desastres son el producto de condiciones preexistentes de amenaza y vulnerabilidad, es decir, están antecedidos por la existencia de determinadas condiciones de riesgo: el riesgo materializado o no manejado, que a su vez encierra y crea nuevos escenarios de riesgo para la sociedad. El riesgo representa contextos de crisis socioambiental en que la resiliencia y la resistencia de la sociedad son insuficientes o han sido minadas por procesos sociales y ambientales adversos. El riesgo es cuantificable y valorable, por lo que su análisis no debe reducirse solo a su identificación. Su valorización permitirá establecer el costo-beneficio de las alternativas o las medidas identificadas para su reducción. Así, el análisis del riesgo de una infraestructura como un microrreservorio debe considerar los daños y las pérdidas que podría ocasionar su colapso: en su estructura, el terreno, las actividades económicas que sustenta y el valor del agua que dejaría de utilizarse, entre otros aspectos (recuadro 9).

Una familia vulnerable puede sufrir daños y pérdidas en su infraestructura, actividades económicas y servicios si está expuesta a un fenómeno físico con potencial destructivo. Si pierde un microrreservorio, que es parte de su capital físico y fortalece su medio de vida, no solo perdería la infraestructura; también es probable que su sembrío sea dañado y, por lo tanto, su cosecha disminuiría o se perdería. Esto produciría efectos como reducción de la reserva alimentaria familiar, desvinculación del mercado y reducción de ingresos, pérdida de capital y de oportunidades, en suma, mayor pobreza. Las amenazas que podrían ocasionar daños a un microrreservorio podrían ser lluvias intensas, deslizamientos y erosión; por lo tanto, un análisis del riesgo debe cuantificar y valorizar los probables daños y pérdidas que tendría la familia si se manifiestan estos fenómenos en su zona. Valorizar cuánto se perdería en infraestructura, agua perdida y producción dañada; pero también valorizar la disminución en las siguientes campañas y el gasto en compra de alimentos, entre otros.

La matriz presentada en el recuadro 10 permite realizar el análisis, la cuantificación y la valoración del riesgo. Recuadro 10: Matriz para análisis participativo del riesgo. Amenaza (Cada amenaza necesita un análisis de los daños y las pérdidas que ocasionaría)

Registrar la o las amenazas con mayor potencial destructivo.

¿Qué daños y pérdidas ocasionaría esta amenaza?

¿Cuánto se dañaría o perdería?

¿Cuál es el valor de los daños y las pérdidas?

¿Qué impactos generarían estos daños y pérdidas?

Identificar los daños y las pérdidas que ocasionaría la manifestación de la amenaza a la estructura, los bienes y los servicios.

Cuantificar los daños y las pérdidas en hectáreas, toneladas, unidades, etc.

Valorizar los daños y las pérdidas en soles o dólares.

Identificar los impactos directos e indirectos que ocasionarían estos daños y pérdidas: pérdida de empleos, disminución de ingresos familiares y desarticulación del mercado, entre otros.

6. Reducción del riesgo y oportunidades ambientales

nerabilidad analizados en el ejercicio del análisis del riesgo.

El análisis, la cuantificación y la valoración del riesgo permitirán examinar el costo-beneficio de las medidas que se pretendan tomar para reducir los factores de vulnerabilidad en las personas, las familias o los grupos sociales.

Estas medidas estarán orientadas a reducir la vulnerabilidad existente (gestión correctiva), no generar nuevas condiciones de vulnerabilidad (gestión prospectiva) o fortalecer mecanismos de preparación y respuesta frente a emergencias (gestión reactiva). Estas podrán ser medidas estructurales y no estructurales.

Reducir el riesgo implica reducir el nivel de vulnerabilidad en las personas, las familias y las comunidades; por lo tanto, las medidas identificadas están estrechamente relacionadas con los factores de vul-

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Recuadro 9 Los probables daños y pérdidas

Las medidas para la reducción del riesgo guardarán relación o corresponderán a una adecuada ocupa-

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ción del territorio y a mejores formas de uso de los recursos que brinda este; es decir, apuntan a esfuerzos relacionados con un mejor ordenamiento territorial (recuadro 11). Recuadro 11 Minimizar el riesgo reduciendo factores de vulnerabilidad Si se planifica un sistema de microrreservorio en zonas donde se manifiesta algún fenómeno físico potencialmente dañino, capaz de ocasionar daños en su infraestructura, se debe tomar necesariamente en cuenta lo siguiente: 1. Ubicación en un lugar seguro: emplace el microrreservorio donde la pendiente no es tan pronunciada, el suelo es estable, el entorno presenta cobertura vegetal y existen fuentes de agua. El suelo muestra características de resistencia estructural y poca permeabilidad. 2. Tecnología resistente: diseñe el reservorio aplicando medidas técnicas que aseguren la resistencia de la infraestructura ante la manifestación de lluvias intensas, deslizamientos y erosión, u otro fenómeno físico que podría dañarlo. 3. Protección: incorpore medidas de protección del reservorio como recubrir con vegetación matorral su entorno, taludes externos afirmados, colocación de zanjas de infiltración o barreras de protección para la infraestructura. 4. Mecanismos de operación y mantenimiento: recomiende prácticas adecuadas y sistemáticas para el buen manejo y conservación del sistema.

Muchos fenómenos climáticos, como las lluvias intensas, pueden provocar grandes avenidas en ríos y quebradas, generar inundaciones y derrumbes, ocasionando de esta manera daños e impactos negativos en una población vulnerable, retrasando sus posibilidades y procesos de desarrollo. Sin embargo, estas lluvias también contribuyen a la recarga de acuíferos, brindan oportunidades para desarrollar campañas adicionales de siembra, ayudan a la conservación de la biodiversidad, el desarrollo de acciones de forestación y reforestación, el repoblamiento natural de áreas boscosas y la producción

abundante de pastos y forrajes, entre otros beneficios ambientales. Por lo tanto, al definir medidas para reducir el riesgo es importante identificar también acciones que permitirían aprovechar estas oportunidades que brinda la naturaleza. En este sentido, la matriz presentada en el recuadro 12 facilitará la identificación de las medidas apropiadas para la gestión del riesgo con orientación a la generación de oportunidades.

Recuadro 12: Matriz para análisis participativo de gestión del riesgo.

Amenaza

Vulnerabilidad

Alternativas

Registrar las amenazas más importantes identificadas en el análisis de amenazas

Registrar los factores de vulnerabilidad identificados en el análisis de vulnerabilidad

¿Qué medidas debemos desarrollar para reducir el grado de vulnerabilidad que a la vez generan nuevas oportunidades?

…

SEGUNDA

PARTE

Diseño y Construcción

9. Diseño de un sistema de riego predial regulado Un sistema de riego predial regulado por microrreservorio tiene los siguientes componentes principales (gráfico 25): • Canal de aducción • Desarenador • Canal de ingreso • Aliviadero

• • • • • •

Vaso del microrreservorio Tubería de salida Caja de válvula Línea fija de tubería principal Hidrantes Línea móvil de riego

Gráfico 25. Componentes de un sistema de riego predial regulado por microrreservorio

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

1. Componentes del sistema

Sistema de riego predial regulado por microrreservorio.

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

1.1. Canal de aducción Permite captar y conducir el agua desde una o más fuentes al reservorio. Estas fuentes pueden ser: agua de escorrentía (torrenteras, laderas, cunetas de caminos) o pequeñas fuentes intermitentes o permanentes (manantiales, filtraciones, canales de riego). Para recorridos cortos y en trayectos muy permeables la aducción también puede ser construida con tuberías de PVC, aunque esto implica evidentemente que en este caso la aducción no podrá recibir agua de ladera o de otra fuente que cruce su trayecto.

1.2. Desarenador Tiene la función de retener los sedimentos gruesos transportados en suspensión por el agua al final del canal de aducción para que no entren al microrreservorio; esto es especialmente importante en el caso de aguas de escorrentía que por lo general arrastran mucho sedimento. El desarenador evita la colmatación rápida del microrreservorio y sirve además como primer decantador de materias que pudieran obstruir la red de riego.

1.3. Canal de ingreso Estructura que permite el ingreso controlado del agua desde el desarenador hasta el reservorio. El canal de ingreso tiene pendiente empinada y debe ser construido de material resistente a la erosión hídrica, en la parte más sólida del talud de corte del reservorio.

1.5. Vaso del microrreservorio Es la estructura principal del sistema pues sirve para el almacenamiento y la regulación diaria, periódica o estacional del volumen de agua. La ubicación del microrreservorio en la ladera determina el nivel del espejo de agua de este respecto de la zona de cultivos; en este sentido, el microrreservorio sirve también como cámara de carga que brinda presión para el funcionamiento de la red de riego. El vaso se forma mediante la excavación del terreno o aprovechando la existencia de alguna depresión natural. Los diques (taludes) del vaso son de tierra compactada y pueden ser impermeabilizados con arcilla, geomembrana o, eventualmente, concreto.

1.6. Tubería de salida Es un tramo corto que conduce el agua desde el microrreservorio hasta la caja de válvula. Se construye con tubos de PVC y se localiza enterrado debajo del cuerpo del dique.

1.7. Caja de válvula Pequeña caja de concreto que alberga la llave principal para abrir o cortar el flujo de agua desde el microrreservorio hacia la red de riego. Al cerrar la llave, la red de riego se queda sin presión de agua, de tal manera que el agricultor puede acercarse y mover libremente los aspersores, efectuar eventuales ampliaciones, reparaciones, etc.

1.8. Línea fija de la tubería principal 1.4. Aliviadero Estructura firme que permite evacuar eventuales excesos de agua que ingresen al reservorio, evitando desbordes o rotura del dique. El aliviadero se construye dentro de la corona del dique y su fondo determina la altura máxima que el agua puede alcanzar en el vaso. La estructura debe ubicarse en la parte más estable del dique, de preferencia en una zona de corte y no en un terraplén de relleno.

Es la línea matriz que conduce y distribuye el agua desde la caja de válvula hasta el terreno de cultivo donde se ubican los hidrantes y otros dispositivos de riego. Normalmente, esta línea es una tubería de PVC enterrada.

1.9. Hidrantes Son artefactos localizados en la red de la tubería fija

1.10. Línea móvil de riego Conduce el agua desde un hidrante a las zonas de los campos de cultivo que se quiere regar. Está constituida por manguera(s), elevadores y aspersores. En la medida que se consolida el sistema, la familia puede decidir reemplazar la línea móvil por una o más líneas fijas enterradas.

2. Cálculo del vaso Tal como se ha señalado, el vaso del microrreservorio constituye el elemento principal del sistema de riego predial regulado. Estos son parámetros importantes para su diseño (gráfico 26): • • • • •

Altura del dique Volumen del vaso Ancho de coronamiento Inclinación de los taludes Dimensión del cuerpo del dique

donde se ubica el volumen no aprovechable; la altura neta de diseño (Hd), donde se alberga el volumen de agua netamente disponible; y la altura de borde libre (Hb), por seguridad de cresta. En fórmula:

Ht = Hm + Hd + Hb Donde: Ht = Hm = Hd = Hb =

altura total del dique (m) altura de volumen muerto (m) altura neta de diseño (m) altura de borde libre (m)

La altura de volumen muerto (Hm) es la comprendida entre el nivel del piso (fondo del vaso) y el punto de entrada (canastilla) a la tubería de salida; este espacio sirve para almacenar sedimentos y evitar que estos ingresen a la red de tubería. Cuando se combina el riego con la crianza de peces y aves acuáticas el volumen muerto sirve para la supervivencia de estas crianzas hasta la recarga siguiente del reservorio. Esta altura debe ser de por lo menos 30 centímetros, o calculada mediante la siguiente expresión:

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para la conexión de líneas móviles de riego (mangueras), distribuidos estratégicamente en los terrenos de cultivo para que la línea móvil de riego tenga un máximo alcance. Un hidrante está constituido por codos, una llave de paso que permite abrir o cerrar el flujo de agua y un niple (trozo de tubo con rosca por fuera que sirve para unir dos tubos) para el acople de mangueras.

Hm = 0,15 x Hd

2.1. Altura del dique

La altura neta de diseño (Hd) es la diferencia de nivel entre el punto de entrada de agua (canastilla) a la tubería de salida y el nivel máximo de agua en el embalse, determinado por la altura a la cual se ubica el piso del aliviadero.

A partir de la experiencia con los sistemas de riego predial regulados por microrreservorio en Cajamarca se recomienda que la altura total del dique construido con tractor de oruga no supere los 3 metros, para no poner en riesgo la estabilidad del dique.

La altura de borde libre (Hb) es el espacio entre el espejo máximo de agua (piso del aliviadero) y el nivel de coronamiento del dique. Se recomienda que esta diferencia de altura sea de 30 a 50 centímetros.

La altura total del dique (Ht) es el valor acumulado de la altura «muerta» (Hm), espacio del vaso

Todas estas dimensiones se esquematizan en el gráfico 26.

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Gráfico 26. Parámetros de diseño para el vaso del microrreservorio.

Sección principal del M icrorreservorio Peril de terreno

C v

Nivel de agua h

Volumen muerto

Nivel de piso

C = Ancho de coronamiento TE = Talud externo TI = Talud interno

Ht = Altura total del dique Hb = Altura del borde libre Hb = Altura del diseño

Es deseable que el vaso tenga la forma geométrica de un tronco de pirámide invertida (vértice hacia abajo), con bases (menor y mayor) rectangulares o cuadradas (gráfico 27). Esta forma facilita el cálculo del volumen de agua y constituye una pauta de referencia fácil para la construcción. Gráfico 27. Geometría del vaso de un microrreservorio. B

b S1

Dique

Tubería de salida

2.2. Volumen del vaso

Hm= Altura para el volumen muerto h = Eje horizontal v = Eje vertical

El cálculo del volumen neto de un vaso que se asemeja a este tipo de tronco piramidal corresponde a la siguiente fórmula:

Donde: Vtp = Hd = S1 = S2 = a = b = A = B =

volumen del tronco piramidal (m3) altura neta de diseño (m) área de la base (a x b) (m2) área superior (A x B) (m2) largo de la base (m) ancho de la base (m) largo superior (m) ancho superior (m)

2.3. Ancho de coronamiento La corona de un microrreservorio está constituida por el área superior del dique («terraplén»), limitada por taludes internos y externos (gráfico 28). Cuanto más ancha sea la corona más estable será la estructura del microrreservorio (siempre y cuando se

Gráfico 28. Ancho de coronamiento de un microrreservorio.

C > = Hd / 2 Donde: C = ancho de coronamiento (m) Hd = altura neta de diseño (m) Gráfico 29. Corona formada según el ancho del tractor.

La experiencia en la construcción de sistemas de riego predial regulados por microrreservorio en Cajamarca ha demostrado que en la práctica la corona resulta normalmente mucho mayor que lo calculado, simplemente porque el tipo de maquinaria usada para su confección es la que determina su ancho (gráfico 29).

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apliquen los procedimientos correctos respecto de la compactación de los diques, la inclinación de los taludes, etc.). Se recomienda para la parte plana de la corona un ancho mínimo de 1,5 m o aplicar la siguiente regla:

2.4. Taludes El talud se refiere a la superficie inclinada del dique al interior y también al exterior del microrreservorio. La pendiente del talud (S) es la inclinación que relaciona la dimensión horizontal (h) con la vertical (v):

Formación de una corona con un tractor en el caserío Sondor, distrito de Matara, provincia de San Marcos.

S= h/v Donde: S = pendiente del talud h = eje horizontal v = eje vertical Para diques construidos en tierra se recomienda considerar la relación 2:1 (S = 2) para los taludes interno y externo. Sin embargo Watermeyer (citado por Verweij 2001) recomienda 2:1 para el talud externo y 2,5:1 para el talud interno. La experiencia desarrollada en Cajamarca con diques en tierra demuestra que la relación 1,5:1 para el talud externo (gráfico 30) y 2:1 para el talud interno es funcional. Entonces, si la altura vertical del

dique fuese de 3 m, la distancia horizontal entre la corona y el inicio de la base interior del dique sería de 6 m. Por el lado exterior del microrreservorio, la distancia horizontal medida entre la corona y la base exterior sería de al menos 4,5 m. Gráfico 30. Pendiente recomendada para el talud exterior.

v=1 h = 1,5

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Normalmente, el microrreservorio se construye en ladera, es decir, con cierta pendiente del terreno, pero nunca más del 15%, para evitar que determinadas secciones de talud se construyan demasiado en relleno. Se recomienda que todos los taludes tengan una parte en excavación («en corte») hasta al menos un tercio de la altura total del microrreservorio. En el lado superior del microrreservorio, respecto de la pendiente del terreno, toda la altura del vaso se construye normalmente por excavación en corte, por lo cual el talud puede estar aquí ligeramente más inclinado, siempre y cuando el terreno de corte sea de material estable y se proteja con acequia (zanja) de coronación. De ser así, se podría permitir una inclinación de hasta 1:1 en el talud del dique superior (gráfico 31). Gráfico 31. Pendiente más inclinada por el lado del corte superior.

Talud interior

en la edificación del dique compactándolo con solo el peso del tractor a la humedad adecuada del suelo, por capas de un espesor aproximado de 30 cm, dependiendo de la gradación y la permeabilidad del material del sitio elegido. Es importante que la tierra usada tenga suficiente capacidad de cohesión; por ejemplo, un suelo (franco) arcilloso tiene mucho mejor comportamiento de cohesión que la tierra arenosa. En la medida de lo posible debe evitarse el uso de tierra que contenga mucha materia orgánica. Para el cálculo de los volúmenes de tierra que se evacuen en corte o se compacten en terraplén debe tomarse en cuenta que la tierra suelta es menos densa que la compactada, este fenómeno se denomina esponjamiento del material. Para el cálculo del volumen de corte (dilatación de tierra) y la formación de terraplenes (compactación de tierra) debe utilizarse un factor de esponjamiento. Según se aprecia en el cuadro 15, este factor está en función del tipo de suelo. Cuadro 15. Factor de esponjamiento. Tipo de suelo Arcilloso

v=1

v=1 h=1

h=2

Factor de esponjamiento 1,10 - 1,15

Arcillo arenoso

1,15 - 1,25

Franco

1,25 - 1,35

Fuente: Tammes et al. 2000.

2.5. Cuerpo del dique El cuerpo del dique es la masa de tierra que da el contorno al microrreservorio para contener las aguas almacenadas en este. Es la estructura o el terraplén para contrarrestar el empuje que efectúa el agua desde el interior del reservorio. Tratándose de vasos de poca capacidad de almacenamiento (1.300 a 3.000 m 3 ) se obtienen buenos resultados

El grado de compactación (la densidad) que alcanza un determinado cuerpo de tierra se puede medir mediante el ensayo denominado test de Proctor. Normalmente, este procedimiento se realiza en momentos previos a la construcción de los terraplenes. Se aplica siempre en estructuras de mayores dimensiones o mayor costo, o cuando existen dudas sobre la estabilidad del cuerpo de tierra en construcción. Es ideal alcanzar una densidad próxima al 100% PN (Proctor normal) y nunca menor al 98%. En caso de no alcanzar este grado de compactación deberá ajustarse la humedad del material o inclusi-

Las dimensiones del cuerpo del dique quedan establecidas una vez que se haya definido su altura total, el ancho de la corona y el ancho de la base, en función de las proyecciones horizontales de los

taludes internos y externos. De este modo se tendrá prácticamente dimensionado el dique del reservorio o el embalse y la capacidad de almacenamiento del vaso. Para facilitar el diseño geométrico (dimensionamiento del microrreservorio), el cálculo de los volúmenes de corte y la formación de los terraplenes se puede utilizar el software llamado «Diseño geométrico y cálculo de movimiento de tierra» (Tammes et al. 2000).

Gráfico 32. Dos ventanas digitales del software «Diseño geométrico y cálculo de movimiento de tierra».

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ve cambiarlo por otro de mejor composición. Además, cada capa deberá alcanzar la misma densidad Proctor en toda su extensión, para evitar que densidades diferentes en dos capas sucesivas generen filtraciones indeseables en la zona de contacto entre ellas.

3. Diseño de obras civiles complementarias En esta sección se presentarán los principales criterios y parámetros de diseño sobre los otros componentes del sistema que son necesarios para una adecuada conducción de las aguas hacia el vaso del microrreservorio: el canal de aducción, el desarenador, el canal de ingreso y el aliviadero. Son obras complementarias, generalmente construidas en concreto, que tienen como función principal brindar seguridad de funcionamiento y durabilidad al sistema de almacenamiento: garantizan el ingreso del agua, la decantación de los sólidos transportados y la protección contra la erosión de los taludes internos del reservorio, entre otras funciones.

3.1. Canal de aducción La longitud del canal de aducción depende, evidentemente, de la distancia entre la(s) fuente(s) de agua y el lugar de emplazamiento del reservorio y, cuando sea el caso, debe considerar el trayecto de ladera por el cual se quiere captar las aguas de escorrentía. Por lo tanto, el canal de aducción puede tener una longitud y una capacidad (caudal de diseño) muy variable de acuerdo con las condiciones locales. Para el cálculo de la sección óptima de un canal abierto se utiliza la fórmula de Manning, que mide

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la rugosidad de la superficie interior del canal, y la ecuación de continuidad de flujo, que vincula este coeficiente, el radio hidráulico, definido como la sección mojada (A) dividida entre el perímetro mojado (P), y la velocidad del agua, medida en metros por segundo (m/s).

Tirante de agua

Q = Km x A x R2/3 x S1/2 Q = vxA o: v = Km x R2/3 x S1/2 V = C x S1/2 x R2/3 Donde: Q = caudal de diseño (m³) A = área mojada de la sección trapezoidal (m²) P = perímetro mojado del canal (m) Km = coeficiente de Manning S = pendiente longitudinal del canal (m/m) R = radio hidráulico A/P19 v = velocidad del agua (m/s) El cuadro 16 presenta valores del coeficiente de Manning según el tipo de material usado para los taludes del canal. 19 Ver dibujo al lado de la fórmula. Cuadro 16. Coeficientes de Manning para canales revestidos y de tierra. Tipo de superficie

Canales revestidos Mampostería

Concreto

Canales de tierra Fondo de tierra

Excavado con pala y sin vegetación

Fuente: Ven Te Chow 1994.

Sección de un canal trapezoidal

=P El proceso manual de cálculo en la aplicación de la fórmula de Manning es engorroso por las repeticiones que hay que realizar. Esto puede obviarse al usar tablas y nomogramas disponibles en manuales de cálculo hidráulico o programas de cómputo relativamente sencillos, entre los cuales el más difundido es el «h-canales».

3.2. Desarenador Tiene como función retener los sedimentos gruesos transportados por el agua del canal de aducción para evitar que estos colmaten el reservorio. Los sedimentos en el desarenador deben evacuarse periódicamente y no se debe permitir que se acumulen más allá de la mitad de la altura del canal de ingreso al microrreservorio; de ninguna manera la colmatación del desarenador debe alcanzar el nivel de la base del canal de ingreso al microrreservorio. El desarenador es una estructura excavada al final del canal de aducción, de preferencia se ubica en un sitio plano colindante al reservorio y se conecta con el canal de ingreso (gráfico 33). Consta de una entrada y una salida de agua, localizadas ambas al mismo nivel, muy por encima del fondo del desarenador para crear el suficiente espacio para la acumulación de los sedimentos.

La experiencia de Cajamarca ha demostrado que para la decantación de la mayor parte de los sedimentos arrastrados por aguas de escorrentía hacia un microrreservorio se puede adoptar las siguientes medidas geométricas del desarenador: Ancho: 1,5-2 m Largo: 2-3 m Fondo: 0,5-1,0 m (desde la base hasta el nivel del canal de ingreso)

Gráfico 33. Desarenador colmatado con sedimentos y desarenador limpio.

Microrreservorio

Desarenador

Si la aducción de aguas no arrastrase mucho sedimento, por ejemplo aquellas provenientes de un canal de riego o manante, las dimensiones del desarenador pueden ser aún menores.

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Para definir las dimensiones de un desarenador se toma en cuenta el tamaño de las partículas que deben decantarse, asumiendo determinadas consideraciones sobre el flujo de agua. Mayores detalles de cálculo se encuentran, por ejemplo, en Bottega y Hoogendam 2004.

3.3. Canal de ingreso al reservorio Esta estructura permite ingresar el agua desde el desarenador mediante un canal excavado en una zona de corte del talud interior del reservorio (gráfico 34). Se puede construir en concreto armado, concreto ciclópeo (f’c = 200 kg/cm²)20 o de piedra asentada con mortero (proporción 4:1). Para su diseño se utiliza la fórmula de Manning con iguales criterios que en el canal de aducción. Normalmente tiene una sección trapezoidal o rectangular cuyas medidas son: ancho neto = 0,25 m (en caso de una sección trapezoidal abriéndose hasta 0,35 m en la cresta) y altura revestida = 0,30 m. La base y los taludes deben tener un espesor de aproximadamente 0,15 m. La longitud del canal de ingreso es típicamente de 8 a 10 m, en función de la forma del microrreservorio.

Gráfico 34. Canal de ingreso al reservorio.

Desarenador

Canal de ingreso

20 La resistencia del concreto (f’c) se mide en kilogramos (kg) por centímetro cuadrado (cm 2).

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Una pendiente elevada del canal de ingreso genera altas velocidades de agua, con el riesgo de ocasionar un fuerte desgaste en las inmediaciones del piso del vaso. Para evitarlo es recomendable construir un «colchón de amortiguamiento» en la parte baja del canal de ingreso, con piedras de regular tamaño (con vértices de 5 a 10 cm) para generar rugosidad artificial y reducir de esta manera la velocidad del agua (gráfico 35). También puede construirse una poza o gradas para amortiguar la velocidad erosiva de la caída del agua.

la probabilidad de un excesivo incremento del nivel de agua en el reservorio y el consiguiente riesgo de rotura del dique por caudales de aducción no controlados en periodos de lluvias torrenciales.

Gráfico 35. Colchón de amortiguamiento al final del canal de ingreso al reservorio.

Gráfico 36. Aliviadero de demasías en el dique de un reservorio.

El aliviadero debe ubicarse en suelo estable, no en terraplenes recién formados y en proceso de compactación; para evitar rajaduras, asentamientos del canal o erosión del talud o la base exterior del reservorio.

Canal de ingreso

Grada de amortiguamiento

Colchón de amortiguamiento

Aliviadero en el caserío Chim Chim, distrito de Baños del Inca.

3.4. Aliviadero de demasías

4. Red fija de la tubería matriz

Esta estructura permite controlar el nivel máximo del espejo de agua en el reservorio y evacuar eventuales excedentes de agua que ingresen al vaso hacia un desagüe que conduce los excedentes a una quebrada u otro dren natural. La ubicación del piso del aliviadero en el dique determina el borde libre (Hb) que tenga el reservorio (gráfico 36). Por seguridad, el aliviadero debe tener una mayor capacidad de evacuación (dos veces o más) que el caudal de diseño del canal de ingreso; para reducir al mínimo

La red fija de tubería matriz del sistema tiene los siguientes componentes: tubería de salida del reservorio, caja de válvula, línea fija de la tubería principal e hidrantes. Esta red se diseña en función al requerimiento del caudal de riego, la presión de conducción, la longitud del tramo, etc., lo que determina el diámetro, la clase y el número de tubos y accesorios a utilizar. En la mayoría de sistemas de riego se utiliza normalmente tubería de PVC.

Sirve para descargar el agua del microrreservorio hacia la red matriz (gráfico 37). Su diámetro puede variar en cada caso, se recomienda que no sea inferior a 1½” o, preferiblemente, 2” (PVC, clase 7.5). Su longitud depende del ancho de la base del dique, generalmente entre 15 a 20 m, y su pendiente varía entre 5 y 10%. Al interior del reservorio, esta tubería lleva en su extremo superior una canastilla para evitar el ingreso de sedimentos a la red y, en su otro extremo, desemboca en la caja de válvula conectada a la respectiva válvula de control. La canastilla es un tubo cribado de 4” con 3 mm de diámetro de criba, tapa ciega y una unión/reducción de 4” a 2” hacia la tubería de salida propiamente tal. El nivel de ubicación de las cribas de la canastilla al interior del reservorio determina la altura del volumen muerto del vaso. La instalación de estos accesorios es sencilla y garantiza la descarga del agua con poca pérdida de presión. Gráfico 37. Ubicación de la tubería de salida en el cuerpo del reservorio, vista en planta. Caja de válvulas

bo Tu

Corona

P de

’’ Ø2

’ ½’

Para el cálculo del diámetro de la tubería de salida y de la pérdida de carga hidráulica al interior de esta véase la sección 4.3 de este acápite. Debe tomarse en cuenta que el riego por aspersión de una extensión de 1 a 1,5 hectáreas de cultivo puede demandar un caudal de trabajo de hasta 4 litros por segundo.

4.2. Caja de válvula Para regular la descarga del agua para todo el sistema se instala una llave de paso o válvula de control localizada aguas abajo del dique, al final de la tubería de salida y protegida por una caja de válvula semienterrada (gráfico 38). La llave por lo general es de PVC, tiene el mismo diámetro de la tubería de descarga y puede ser de diferentes tipos (mariposa, globo, llave-compuerta, etc.).

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4.1. Tubería de salida

Para la construcción de la caja de válvula se usa concreto ciclópeo (f´ c= 140 kg/cm²). Puede emplearse una caja prefabricada, por lo general cuadrada. Sus dimensiones recomendables son 60 cm de lado y 40 cm de altura, con un espesor de pared de 10 cm. La caja debe llevar una tapa de seguridad de fierro (1/8“de espesor) o concreto, tener forma cuadrada con 0,40 m de lado. Gráfico 38. Caja de válvula.

Vista desde un costado

Tubería de salida Canastilla de PVC

Colchón de amortiguamiento Aliviadero

Canal de ingreso revestido Cº

Vista al interior, desde arriba

Desarenador

Canal de aducción

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4.3. Línea fija de la tubería principal Conduce el agua desde la válvula de control hasta los hidrantes en los terrenos de cultivo. La tubería se diseña de acuerdo con el caudal de riego, asumiendo que la conducción del agua es a tubo lleno. Se recomienda que el diámetro (D) y la clase de la tubería principal sean iguales a los de la tubería de salida. Se requiere que la línea de presión de la tubería tenga pendientes uniformes para evitar la formación de bolsas de aire o la generación de presiones negativas en la red. El caudal que alcanza el flujo en una tubería depende básicamente de la pendiente hidráulica (la gradiente de «pérdida de carga hidráulica»), el diámetro interior del tubo y la rugosidad del material de la superficie interna de este; en otras palabras, del material de fabricación. Estos parámetros se reflejan en la fórmula de Hazen-Williams con la cual se calcula normalmente el caudal de diseño de tuberías:

Q = 0,2785 x C x (Di) 2,63 x S0,54 x 1 000 Donde: Q = caudal, en este caso, el caudal total del sistema de riego por aspersión que pasa por la línea fija de la tubería principal (l/s) C = coeficiente que depende de la rugosidad del tubo (cuadro 17) Di = diámetro interior (m) S = pendiente en la tubería, pérdida de carga hidráulica por unidad de longitud del conducto (m/m)21

21 A pesar de identificarse con el símbolo S, no debe confundirse la pendiente en la pérdida de carga hidráulica dentro de una tubería con la pendiente del terreno donde se emplaza la tubería; pues la pérdida de carga hidráulica en la tubería es la diferencia de presión de agua que ocurre, por razones de fricción y turbulencias internas, entre el punto de entrada y el punto de salida de la tubería, concepto que es totalmente distinto al de una pendiente de terreno.

Cuadro 17. Coeficientes de rugosidad del tubo a aplicar en la fórmula de Hazen-Williams. Tipo de material

Tubos de acero soldado

Tubos de hierro fundido

100

Tubos de fibrocemento

130 - 140

Tubos de PVC

140

Tubos de polietileno de alta densidad

150

Para calcular el diámetro de tuberías de PVC (en cuyo caso C = 140) se aplica la siguiente ecuación, también basada en la fórmula de Hazen-Williams:

D = 25,4 x (0,349 x Q x S–0,57) 0,37 Donde: Q = caudal de diseño para la tubería (l/s) S = pendiente en la tubería, pérdida de carga hidráulica por unidad de longitud del conducto (m/m) D = diámetro interior del tubo (mm) El resultado de cálculo se debe redondear hacia arriba hasta coincidir con el diámetro de tubería comercialmente disponible. En muchos casos el diámetro se expresa en pulgadas, por lo cual debe tomarse en cuenta el siguiente factor de conversión: 1 pulgada = 25,4 milímetros. En vez de recurrir a cálculos mediante las fórmulas arriba presentadas, también se puede usar tablas o nomogramas (ábacos) disponibles en la literatura técnica. Como referencia se debe señalar que en el caso de la mayoría de los sistemas de riego predial regulados por microrreservorio construidos en Cajamarca durante el periodo 2003-2009 se ha usado tubería PVC de 2“ de diámetro para la línea fija principal.

Están ubicados a lo largo de la tubería principal, en el tramo que atraviesa los terrenos de cultivo y en dirección de la pendiente de la ladera. La distancia entre hidrantes depende de la pendiente del terreno y el número de sectores de riego (parcelas o franjas de parcela) por atender. El hidrante consta de una válvula de control, codos y tubos de PVC clase 7.5, con diámetros y reducciones de 2” a 3/4” (gráfico 39). En los hidrantes se acoplan las mangueras de la línea móvil de riego. Para facilitar el acople de mangueras, la salida de válvulas o acoples debe ubicarse unos centímetros encima de la cota del terreno y dotarlos de mecanismos de enlace directo o rápido. Los hidrantes son componentes relativamente caros en la red, por lo tanto su número tiene que limitarse al mínimo indispensable. Asimismo, es muy recomendable ubicar el hidrante dentro de una caja de protección de concreto. Este dispositivo protege la

válvula del hidrante contra daños ocasionados por peatones, animales, etc. Los hidrantes se colocan de forma equidistante para facilitar el riego simultáneo en toda el área. Conocidos el caudal que conduce la red y las pérdidas de carga, se podrá calcular los diámetros de tubería para llegar con las presiones óptimas a cada hidrante. Una forma menos compleja es usar siempre el mismo diámetro a lo largo de la línea de la tubería principal y efectuar de otra manera las correcciones de presión o caudal en los aspersores; por ejemplo, regulando la apertura de las llaves o combinando el uso de aspersores de diferente capacidad o distintas características de presión de trabajo. Es importante lograr que en cada hidrante la presión dinámica sea mayor a 12 metros de columna de agua (mca) y presiones uniformes dentro del sector de riego, para obtener riegos uniformes.

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4.4. Hidrantes

Gráfico 39. Hidrantes en operación.

Hidrante conectado con la tubería principal.

Conectando una línea móvil a un hidrante en caja de protección.

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5. Línea móvil de riego por aspersión La línea móvil la forman las mangueras, los elevadores y los aspersores (gráfico 40). Las mangueras son tubos flexibles de PVC, polietileno o plástico reforzado. Los diámetros más utilizados son ¾” (18 mm) y 1“ (25 mm), clase 4; se recomienda utilizar accesorios fitting (enlaces, tees, codos de plástico flexible de embone o rosca), que facilitan el acople de sus partes. Los elevadores son trípodes o estacas de tubos de PVC, fierro galvanizado o madera que sirven para ubicar los aspersores en alturas superiores al tamaño del cultivo. En terreno de ladera es necesario usar elevadores más altos para conservar el suficiente radio de «lluvia» y, por ende, la suficiente área mojada: a mayor pendiente, mayor debe ser la altura de localización de los aspersores. Además, de acuerdo con lo observado en la práctica, el riego por aspersión en laderas tiene una pluviometría desigual: en el lado superior el radio de aspersión es menor y, por lo tanto, también el área mojada resulta más reducida, por lo cual la intensidad de «lluvia» por unidad de superficie es mayor que en la parte mojada hacia abajo de la ladera. En estos casos se recomienda trabajar con aspersores sectoriales con el chorro dirigido pendiente abajo. Gráfico 40. Línea móvil conectada a un hidrante (manguera, elevadores y aspersores).

5.1. Aspersores Son los elementos más importantes en un sistema de riego por aspersión. Estos dispositivos mecánico-hidráulicos pulverizan el chorro de agua en gotas de diversos tamaños mediante las boquillas, simulando lluvia. El agua es repartida en el terreno de cultivo debido a la rotación del cuerpo del aspersor, efecto de la reacción al impulso del chorro en el brazo del martillo, el cual vuelve a su posición inicial por la acción de un resorte de tensión (gráfico 41). Gráfico 41. Principales componentes de un aspersor.

Resorte de tensión

Brazo martillo Boquilla Conexión giratoria

Conexión lateral

El riego por aspersión requiere de cierta presión de agua para su funcionamiento la cual, para cultivos en laderas y de modo práctico, la da el desnivel que exista entre el nivel de agua del reservorio y el punto de salida de agua (aspersor). De esta manera, el microrreservorio actúa como cámara de carga: la presión aumenta con la altura del reservorio y, además, si está lleno. La presión se mide en metros de columna de agua (mca), cuyas equivalencias más comunes son: 1 atmósfera = 1 bar de presión = 1 kg/cm 2 = 10 metros de columna de agua (mca)

Otra forma es clasificar los aspersores es según el rango de su presión de trabajo:22 • Aspersores de baja presión: funcionan con presiones inferiores a 20 mca. Utilizan caudales inferiores a 0,3 l/s, y su diámetro de mojadura es menor a 24 m. Producen un riego uniforme inclusive en el caso de viento de cierta consideración. • Aspersores de media presión: funcionan con presiones comprendidas entre 20 y 45 mca (2 a 4,5 bar o atmósferas de presión). Los caudales utilizados con estos aspersores varían entre 0,3 y 1,5 l/s y su diámetro de mojadura fluctúa entre 24 y 40 m. Producen un riego uniforme y son utilizados en una gran variedad de suelos y cultivos. • Aspersores de alta presión: funcionan con presiones superiores a 45 mca e inferiores a 70 mca y arrojan un caudal superior a 1,5 l/s con diámetros de mojadura de entre 40 y 70 m. Dentro de esta categoría se sitúan los cañones de riego, los cuales tienen un elevado costo, tanto en la inversión inicial como en su funcionamiento. Su distribución del agua se ve muy afectada por el viento y se producen gotas muy grandes que perjudican con su impacto a determinados suelos y cultivos. Se usan para cubrir grandes extensiones, generalmente praderas, donde no producen daños al cultivo.

Los aspersores pueden clasificarse de distinta manera. Una forma de distinguirlos es su ángulo de rotación: • Aspersores de círculo completo: los que cuando están en funcionamiento giran 360° alrededor de su eje. • Aspersores sectoriales: aquellos cuyo ángulo de giro se puede regular. Estos son más indicados para su uso en zonas de ladera. • Aspersores mixtos: son aspersores con los que se puede regar en círculo completo y por sectores.

El patrón de humedecimiento de un aspersor dentro de la sección circular de terreno mojado varía con la distancia desde el aspersor en función del radio de alcance de las gotas. La máxima cantidad de agua cae cerca del aspersor y disminuye en la medida que se aleja de este. Por este motivo, las áreas de mojadura de los aspersores deben traslaparse en cierta medida para aplicar una lámina de agua uniforme (gráfico 42). Esto se relaciona también con las condiciones de viento de la zona, ya que estas modifican la distribución del agua.

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

En general, se elige el tipo de aspersor teniendo en cuenta los siguientes parámetros: • La extensión del área de cultivo que requiera ser regada por aspersión. La forma y el tamaño de esta superficie determina en muchos casos cuál será el radio máximo de alcance (de humedecimiento, de mojadura) que puede tener el aspersor. • El tipo de cultivo, su tamaño y requerimiento hídrico: especies herbáceas, arbustivas o arbóreas. • La presión de trabajo disponible y la variación de dicha presión entre los distintos puntos de la red. En predios en laderas, la línea principal se instala generalmente en sentido de la pendiente, por lo cual no todos los hidrantes reciben igual presión. Por lo tanto, en estas condiciones se requiere de aspersores que puedan trabajar en un rango amplio de presión: entre 10 y 4,5 mca. • Velocidad de infiltración. Como criterio de diseño del sistema de riego por aspersión la velocidad de infiltración del suelo debe ser igual o ligeramente mayor que la pluviometría producida por el aspersor para evitar inundación, escorrentía superficial de agua o erosión del suelo. En los suelos arenosos la velocidad de infiltración del agua es mayor que en los suelos arcillosos (cuadro 11 del capítulo 6).

22 VYR: Catálogo general 2010. Sistemas de riego profesional, Burgos. Disponible en < www.vyrsa.com> .

Patrón de mojado

5.2. La línea móvil de riego Aspersor Suelo

Profundidad de agua aplicada

Patrón de distribución

Se llama marco de aspersores a la forma en la cual se distribuyen las distancias entre dos líneas móviles y entre dos aspersores contiguos sobre una misma línea móvil, respectivamente (gráfico 43). Gráfico 43. Disposición de los aspersores en una línea móvil de riego.

Aspersores

Las características más importantes de los aspersores son: • El caudal de un aspersor está determinado por el diámetro de las boquillas y la presión de funcionamiento. Por ejemplo, un aspersor diseñado para entregar un caudal de 1,20 m 3 /h a una presión de 20 mca surtirá menos caudal cuando la presión disminuye y más cuando la presión aumenta. • El radio de mojadura de un aspersor depende del ángulo de inclinación de la boquilla, el grado de pulverización de las gotas y la presión de funcionamiento. • El grado de pulverización de las gotas depende del diámetro de la boquilla y la presión de funcionamiento. Para un determinado diámetro de boquilla, el tamaño de las gotas es mayor cuando la presión de funcionamiento es menor. Para una determinada presión de funcionamiento, el tamaño de las gotas es mayor al aumentar el diámetro de la boquilla. • La pluviometría o precipitación es la intensidad del riego por aspersión y se mide por el espesor

Hidrante

Distancia entre aspersores

Elevador

Manguera de polietileno

Distan cia en tre líne as mó viles

Patrón de mojado

Aspersor

riego fija

Espaciamiento

Patrón individual de traslape

100

de la lámina de agua que recibe el terreno en un tiempo determinado, normalmente expresado en milímetros por hora (mm/h).

Líne a de

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Gráfico 42. Mojadura típica de un aspersor y efecto del traslape.

Collarín

En el gráfico se puede apreciar que la línea móvil sigue más o menos la curva de nivel del terreno, desde el respectivo hidrante. Se debe reiterar que, dado que la cantidad de agua aplicada al suelo disminuye a medida que la «lluvia» se aleja del aspersor, es necesario compensar este déficit traslapando el círculo de mojadura con el de otros aspersores. En este sentido, se presentan a continuación tres formas («marcos») de disponer los aspersores: • Disposición en cuadrado. Los aspersores ocupan los vértices de cuadrados cuya distancia entre líneas es igual a la distancia entre aspersores continuos en una misma línea. • Disposición en rectángulo alargado. Los as-

Si el diseño es adecuado, la pluviometría entregada por los diferentes marcos debería ser similar. En general, una buena distribución de aspersores, tanto dentro de una línea móvil como entre estas, asegura uniformidad de riego. El diseño de las distancias entre líneas y entre aspersores debe tener en cuenta las diferencias de presión de trabajo en la red, la topografía del terreno, la presencia de vientos y la capacidad de infiltración del suelo.

Los factores relevantes que afectan la eficiencia de aplicación en el riego por aspersión son los siguientes: Presión de trabajo de los aspersores: a bajas presiones el agua es fragmentada en gotas de gran tamaño, las que caerán en forma de anillo a cierta distancia del aspersor, obteniéndose una distribución deficiente. A presiones muy altas, la exagerada fragmentación del chorro produce gotas muy finas, las que caen muy cerca alrededor del aspersor. Velocidad del viento: provoca una deformación en el patrón de humedecimiento (gráfico 44). En estas situaciones es conveniente disminuir la distancia entre los aspersores para reducir este efecto. La velocidad del viento se incrementa con la altura sobre el nivel del terreno, por lo que en el diseño del sistema el aspersor debe ubicarse lo más bajo posible, en función de la altura de los cultivos a regar. Evaporación directa del chorro del aspersor: estas pérdidas de agua están en función de la temperatura ambiental, la velocidad del viento y el grado de fragmentación del chorro en gotas muy finas.

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•

persores ocupan los vértices de rectángulos, donde la distancia mayor del rectángulo se aplicará a la separación entre líneas y la menor a la separación entre los aspersores en la misma línea. Esta disposición tiene como objetivo corregir la acción del viento sobre la distribución del agua. Disposición en triángulo equilátero. Los aspersores ocupan los vértices de triángulos equiláteros. Esta disposición reduce el número de aspersores necesarios para una misma superficie, en relación con las anteriores opciones.

Gráfico 44. Efecto del viento sobre la distribución de la pluviometría de un aspersor.

Viento

Aspersor

Profundidad de raíces

Suelo mojado

Se denomina sector de riego al área que se puede regar desde un hidrante con una línea lateral fija o línea móvil. El número de aspersores en cada línea móvil está en función del caudal de cada hidrante y es determinado por la siguiente relación:

101

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La longitud total aproximada de una línea móvil está en función de la distancia entre aspersores, multiplicada por el número de aspersores.

Cálculo del área de humedecimiento de un aspersor En principio, el área regada por un solo aspersor es igual a la sección formada por un círculo cuyo diámetro máximo está constituido por el radio de alcance del dispositivo:

× D2 4

Donde: A = área de humedecimiento o de mojadura (m2) = 3,1416 D = diámetro del círculo de humedecimiento del aspersor (m) Ejemplo. Un aspersor cuyo diámetro de humedecimiento es de 20 m cubrirá una superficie de:

Siempre y cuando el aspersor reciba una presión de agua desde la manguera de acuerdo con su presión de diseño, y suponiendo que no haya efecto de distorsión por presencia de vientos o pendiente de ladera.

Distancia entre aspersores de una línea móvil La distancia promedio entre aspersores (LA) en una línea móvil depende del diámetro de humedecimiento del aspersor y de la velocidad del viento. Se determina mediante la siguiente fórmula:

102

Ejemplo. Una línea móvil que usa aspersores con diámetro de humedecimiento de 20 m y elevadores de 0,80 m debería tener una separación entre dos aspersores contiguos de La = 0,65 x [20 + (4 x 0,80)] = 15 m.

Distancia entre líneas móviles La distancia entre dos líneas móviles (LL ) se calcula prácticamente con el mismo criterio que en el caso de la distancia entre aspersores contiguos en una línea: dependiendo del diámetro de humedecimiento de los aspersores y corregida por la velocidad del viento. En este sentido, se puede usar la misma fórmula de la distancia entre aspersores contiguos del párrafo anterior. Para establecer las distancias aproximadas entre aspersores y entre líneas móviles se podrá también usar las pautas del cuadro 18, que complementa el uso de fórmulas de cálculo.

Donde: LA = distancia de separación entre aspersores en una línea móvil (m) D = diámetro del círculo de humedecimiento del aspersor (m) He = altura del elevador sobre el terreno (m)

0,65 x [D + (4 x He)]

Cuadro 18. Distancia entre aspersores, en porcentaje del diámetro de humedecimiento. Marco rectangular

Marco cuadrado (LA = LL )

Sin viento

65%

Hasta 6 km/hora

60%

50%

65%

Hasta 12 km/hora

50%

40%

60%

Hasta 15 km/hora

40%

50%

Mayor de 15 km/hora

30%

40%

Velocidad del viento

Fuente: Villón 1982.

Intensidad promedio de pluviometría de los aspersores La intensidad promedio de precipitación de un conjunto de aspersores puede calcularse con la siguiente fórmula:

Donde: PP = pluviometría de aspersores (mm/h) Q = caudal del aspersor (m 3/h) LA = distancia de separación entre aspersores (m) LL = distancia de separación entre líneas móviles (m) Nota. LA x LL = superficie promedio atendida por un solo aspersor (m 2) Ejemplo. Usando aspersores con una capacidad de 0,41 m 3/h cada uno, una distancia entre aspersores de 12 m y una separación entre líneas de 11 m, la pluviometría en el terreno de cultivo será de:

Para el riego de pequeñas propiedades en zonas de ladera los aspersores más recomendables son los sectoriales de baja presión, ya que se adaptan mejor a las condiciones topográficas y a la mayoría de cultivos de la zona sin causar daños a follaje, flores y frutos. Por esta razón, los sistemas de riego predial regulados por microrreservorio en Cajamarca usan en su mayoría aspersores sectoriales de ½”, tipo martillo y con una sola boquilla, pues tienen las siguientes características favorables: • Precipitaciones de baja intensidad • Costo relativamente bajo • Trabajan con presiones bajas (de hasta 10 mca) • Aptos para pequeñas áreas • Fácil manejo por personas poco entrenadas El modelo de aspersor presentado en el cuadro 19 cumple en gran medida estas características, especialmente aquel con boquilla de 3,2 milímetros de diámetro (a 10 mca produce 0,41 m3 /h, con un diámetro de humedecimiento de 20 m). Cuadro 19. Tabla de rendimiento del aspersor sectorial NAANDAN 427 de ½ ” .

2,8 Naranja 3,0 Rojo

Existe una variedad de marcas y modelos que se adaptan a las condiciones del terreno, las exigencias del clima, las características del sistema, etc. Los fabricantes proporcionan especificaciones, detalles y tablas con las características técnicas de cada modelo (cuadro 19). Ello permite elegir el aspersor más adecuado a la intensidad de precipitación propuesta y el intervalo de tiempo con que debe regarse un área determinada de terreno. Las marcas más conocidas y recomendadas son: NAANDAN, NAAN, VYR y Riegos Costa.

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Donde: LA = espaciamiento entre aspersores LL = espaciamiento entre líneas

3,2 Verde 3,5 Azul 4,0* Negro

(bar) 2,0 3,0 4,0

(m3/h) 0,450 0,550 0,630

(m) 22 23 24

2,0 3,0 4,0 2,0 3,0 4,0 2,0 3,0 4,0 2,0 3,0 4,0

0,510 0,630 0,720 0,570 0,700 0,810 0,660 0,810 0,930 0,850 1,030 1,180

23 24 25 23 24 26 23 24 26 24 26 26

* Boquilla estándar

Tomado de catálogo de naandan.

103

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En el mercado local se puede conseguir también aspersores artesanales e, inclusive, uno mismo los puede fabricar. Normalmente se trata de artefactos de tubo de PVC simple y media pulgada de diámetro interno. Tienen dos brazos rotatorios con perforaciones en línea horizontal que producen los chorritos de aspersión y, a la vez, el empuje para

el movimiento giratorio de los brazos (gráfico 45). También existen aspersores artesanales fabricados de cerámica, que tienen la forma de una especie de caracol. En general, a una determinada presión, los aspersores artesanales producen un mayor caudal y menor diámetro de humedecimiento que los aspersores comerciales.

Gráfico 45. Aspersor construido manualmente.

La familia Carranza usando un aspersor artesanal en el caserío La Esperanza, Cauday, distrito de Condebamba, provincia de Cajabamba.

La durabilidad de una instalación de riego depende mucho de la calidad de sus componentes. Esto no solamente vale para los aspersores que se elijan, sino para todos los accesorios y los elementos estructurales.

de 2.400 m 2 (60 m de largo y 40 m de ancho) con 15% de pendiente. Se recomienda que la altura total del vaso sea de 3 m, con taludes internos y externos del dique de 2:1. ¿Cuáles serán la altura neta de diseño, el borde libre, la altura y el volumen muertos del microrreservorio, el ancho de coronamiento y el volumen neto de almacenamiento?

6. Ejercicios de cálculo 6.1. Ejercicio 1. Cálculo del vaso de un microrreservorio

Solución Usamos la fórmula:

Ht = Hm + Hd + Hb Pregunta Para construir un microrreservorio de tierra compactada se dispone de un área bruta de emplazamiento

104

Según la información, Ht = 3 m; además, se asume un borde libre de 0,5 m y un volumen muerto (Hm)

Cálculo del volumen total (desde la base hasta la corona)

Hd = Ht – Hb – Hm Hd = 3 – 0,5 – (0,15 x Ht)

Vértice «a» (en la base) = largo total del terreno disponible – 2 x eje horizontal base talud interior – 2 x eje horizontal talud exterior – 2 x ancho de coronamiento.

Hd = 2,2 m, aproximadamente Hm = 0,15 x Hd = 0,3 m, aproximadamente Ancho de coronamiento:

Vértice «a» = 60 – (2 x 6) – (2 x 6) – (2 x 1,1) = 33,8 m Vértice «b» (en la base) = ancho total del terreno disponible – 2 x eje horizontal base talud interior – 2 x eje horizontal talud exterior – 2 x ancho de coronamiento.

C > = Hd / 2 C = 2,2 / 2 = 1,1 m

Vértice «b» = 40 – (2 x 6) – (2 x 6) – (2 x 1,1) = 13,8 m Para el cálculo del volumen total, el volumen muerto y el volumen neto del vaso se usa la geometría de la pirámide invertida (gráfico 27):

Vértice «A» (a la altura de la corona) = largo total del terreno disponible – 2 x eje horizontal talud exterior – 2 x ancho de coronamiento.

b a

S1 = «a» x «b» = 33,8 m x 13,8 m = 466,4 m 2

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de 0,15 Hd. Con estos datos se puede calcular la altura neta de diseño del vaso:

Vértice «A» = 60 – (2 x 6) – (2 x 1,1) = 45,8 m Vértice «B» (a la altura de la corona) = ancho total del terreno disponible – 2 x eje horizontal talud exterior – 2 x ancho de coronamiento.

Vértice «B» = 40 – (2 x 6) – (2 x 1,1) = 25,8 m S2 = «A» x «B» = 45,8 m x 25,8 m = 1 181,6 m 2 Dimensiones

Unidades

Largo total

60 m

Ancho total

40 m

Talud del dique interno y externo

2:1

Altura total (Ht)

3,0 m

Altura neta de diseño (Hd)

2,2 m

Altura muerta (Hm)

0,3 m

Borde libre (Hb)

0,5 m

Ancho de coronamiento (C)

1,1 m

Eje horizontal de cada talud en la base

6,0 m

Introduciendo S1 y S2 en la fórmula de pirámide invertida obtenemos como volumen bruto total del cuerpo interno del microrreservorio desde la base hasta la altura de la corona:

105

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Cálculo del volumen muerto (base hasta la tubería de salida)

Vértice «a» = 35,0 m Vértice «b» = 15,0 m

En este cálculo los vértices de la base se mantienen igual.

S1 = 35,0 x 15,0 = 525,0 m 2

Vértice «a» = 33,8 m Vértice «b» = 13,8 m S1 = «a» x «b» = 466,4 m 2

Los vértices «A» y «B» se encuentran a una altura de Hm + Hd = 0,30 + 2,2 = 2,5 m sobre la base del vaso, por lo cual se asumen las siguientes medidas:

Puesto que la altura muerta ha sido determinada en 0,3 m, los vértices «A» y «B» a dicha altura muerta se calculan de la siguiente manera:

Vértice «A» = largo de la base interna + 2 x eje horizontal talud interior de (Hm + Hd) Vértice «A» = 33,8 + 2 x (2 x 2,5) = 43,8 m

Vértice «A» = vértice «a» + 2 x eje horizontal talud interior hasta altura muerta. Vértice «A» = 33,8 + (2 x 0,6) = 35,0 m

Vértice «B» = ancho de la base interna + 2 x eje horizontal talud interior de (Hm + Hd) Vértice «B» = 13,8 + 2 x (2 x 2,5) = 23,8 m

Vértice «B» = vértice «b» + 2 x eje horizontal talud interior hasta altura muerta. Vértice «B» = 13,8 + (2 x 0,6) = 15,0 m

S2 (sección a la altura del espejo máximo permitido) = «A» x «B» = 43,8 m x 23,8 m = 1.042,4 m 2

Respuesta S2 (sección a la altura del espejo «muerto») = «A» x «B» = 35,0 m x 15,0 m = 525,0 m 2 Introduciendo S1 y S2 en la fórmula de pirámide invertida obtenemos como volumen muerto interno del microrreservorio, desde la base hasta la altura de la tubería de salida:

Con estos datos podemos ahora calcular el volumen neto de almacenamiento del microrreservorio:

Volumen neto de almacenamiento:

6.2. Ejercicio 2. Cálculo del diámetro de una tubería Pregunta

Cálculo del volumen neto de almacenamiento (nivel de la tubería de salida hasta nivel máximo permitido) En este cálculo, la base de la pirámide invertida la constituyen los vértices a la altura de la tubería de salida (Hm = 0,3 m), calculados anteriormente como «A» y «B»:

106

Calcule el diámetro que debe tener una tubería para poder conducir un caudal de 2 l/s, con una pérdida de carga hidráulica no mayor de 1,5 metros por cada 100 metros de línea.

Solución Usemos la fórmula dada en la sección 4 del presente capítulo:

D = 25,4 x (0,349 x 2,0 x 0,015 –0,57) 0.37 = 54 mm

El cálculo da como resultado 54 mm/25,4 = 2,1”, pero como en el mercado no existe tubería con este diámetro se debe buscar el diámetro de la tubería comercial más cercano que, para este caso, será de 2”.

hidráulica que no sea mayor a 1,5 metros por cada 100 metros de línea de tubería.

6.3. Ejercicio 3. Cálculo del número de aspersores y superficie regable Preguntas

A modo de control podemos averiguar si la tubería en las condiciones dadas efectivamente conducirá 2 litros por segundo mediante la primera fórmula de Hazen-Williams (introduciendo C = 140 para tubería de PVC):

Q = 0,2785 x C x (Di) 2,63 x S0,54 x 1 000 Q = 0,2785 x 140 x 0,054 2,63 x 0,015 0,54 x 1 000 = 1,9 l/s Vemos que el cálculo de control efectivamente arroja (casi) un caudal de 2 litros por segundo con el cual inicialmente habíamos calculado ya el diámetro de la tubería PVC. Sin embargo, debemos tomar en cuenta que dicho caudal de diseño sufrirá cierto «estreñimiento» porque en la práctica la tubería comercial solo tendrá 2” (50,8 mm) de diámetro en vez de los 2,1” (54 mm) que arrojó el cálculo. Por pequeña que sea esta diferencia entre el diámetro resultado del cálculo (54 mm) y el diámetro comercialmente disponible (50,8 mm), la disminución del caudal estará en el orden de los 0,3 l/s, por lo cual el caudal circulante real no sería los 2 l/s deseados, sino 1,9 – 0,3 = 1,6 l/s; lo que solo se podrá compensar en caso de permitir una mayor pérdida de carga hidráulica, por ejemplo, 2 metros de pérdida por cada 100 metros de línea de tubería. Además, en el cálculo del sistema no se ha tomado en cuenta las pérdidas de carga hidráulica que se producen en los distintos accesorios (llave de control, hidrantes, reducciones de PVC, curvas y codos, etc.). Sumando todas estas fricciones hidráulicas adicionales, quizá sería recomendable comprar tubería de 2½” en vez de 2” si se quiere asegurar un caudal de diseño de 2 l/s, con una pérdida de carga

¿Hasta cuántos aspersores se puede usar simultáneamente si el caudal de diseño de la línea fija de la tubería principal fuese de 2 litros por segundo, con una presión de trabajo que en promedio alcanzase los 20 metros de columna de agua (20 mca) y utilizando aspersores modelo NAANDAN 427 de ½” con una boquilla de 3,2 mm de diámetro? ¿Cuál sería la superficie total de terreno que se podría regar con este número de aspersores y cuál sería la intensidad de pluviometría, asumiendo un marco en cuadrado para la ubicación de los aspersores en dicho terreno y considerando una velocidad promedio del viento de aproximadamente 6 km/h.

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Respuesta

Soluciones 1) Número máximo de aspersores Usamos el cuadro 19 para conocer el caudal que este tipo de aspersor produce a una presión de 20 mca (equivalente a 2 bar): Q-aspersor = 0,57 m3 /h = 0,57 x 1.000 / 3.600 = 0,16 l/s. Puesto que tenemos disponible un caudal de 2 l/s en la línea principal, podemos conectar simultáneamente un número de aspersores de hasta 2 / 0,16 = 12,5 unidades. En la práctica, este resultado de cálculo se redondeará a 12 aspersores. 2) Superficie regable Según el mismo cuadro 19, los aspersores NAANDAN 427 de ½” con una boquilla de 3,2 mm de diámetro alcanzan un diámetro de humedecimiento de 23 metros a una presión de trabajo de 20 mca (2 bar). Según el cuadro 18, en caso de aplicar un marco en cuadrado

107

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para la ubicación de los aspersores, a una velocidad promedio del viento de 6 km/h, el área el espaciamiento entre estos debe ser el 60% del diámetro de humedecimiento especificado en la tabla, tanto entre aspersores contiguos como entre las líneas móviles. En este sentido, todos los aspersores se deben ubicar a una distancia de 0,6 x 23 = 14 m, aproximadamente.

La pluviometría entregada a dicho terreno se calcula con la siguiente fórmula:

Con lo cual podemos calcular que la intensidad promedio de lluvia (pluviometría) generada por los aspersores en el terreno regado será de:

Respuestas De tal manera que desde cada elevador, con su respectivo aspersor, se abarcará un terreno promedio de 14 x 14 = 200 m 2, aproximadamente. Así, con el número total de 12 aspersores que se ha calculado para el sistema se podrá regar al mismo tiempo un área de cultivo de 12 x 200 = 2.400 m 2 (casi un cuarto de hectárea).

(0,57 x 1 000) / (14 x 14) = 2,9 mm/h23 23 Esta intensidad de pluviometría será algo superior en la parte baja del terreno de cultivo e inferior en la cabecera por las diferencias de presión en la línea fija principal, en los hidrantes y a lo largo de cada línea móvil; en función de las diferencias de altura y pérdidas de carga hidráulica entre el espejo de agua en el microrreservorio y la ubicación, inferior, de cada uno de los mencionados dispositivos en los terrenos de cultivo.

10. Construcción del sistema de riego

Generalmente las zonas donde están localizados los predios de los pequeños agricultores están altamente parceladas y forman un denso mosaico de chacras en el cual es difícil pensar que la modificación de las condiciones en un terreno no interfiera o afecte a espacios adyacentes o familias vecinas. Por lo tanto, para la construcción de un sistema de riego regulado por microrreservorio resulta necesario realizar coordinaciones, llegar a acuerdos y obtener permisos con estos vecinos, el municipio, la autoridad local de aguas, etc. Los principales acuerdos, permisos y coordinaciones que se deben realizar son: • Formalización de la propiedad, el arriendo o el comodato del terreno destinado para la instalación del sistema, establecimiento de servidumbres: Este paso es muy importante cuando el área donde se va a construir el microrreservorio no es propiedad del agricultor beneficiario por lo cual debe comprar o arrendar el área del terreno, esto puede incluir acuerdos sobre cómo compartir el agua del microrreservorio. En caso de compra-venta de (parte de) el terreno se requiere la inscripción en registros públicos y demás trámites relacionados. Si se trata de tierras comunales resulta difícil establecer la compra-venta del terreno, por lo cual se precisa otro tipo de arreglos. Es importante que cualquier otro acuerdo, de arriendo u otro, al menos esté bien documentado en un acta. • Permiso para la construcción y el uso de canales de aducción: Cuando el área de colección abarca otros predios, el propietario debe obtener permiso escrito y legalizado por la autoridad competente para evitar más adelante cambios de opinión que pudieran perjudicar la inversión. El paso autorizado de un conducto (canal, tubería, etc.) por la propiedad de terceros se denomina servidumbre: «derecho en predio ajeno que limita el dominio en este y que está constituido en favor de las necesidades de

•

otra finca perteneciente a distinto propietario, o de quien no es dueño». Mayor información respecto del establecimiento formal de una servidumbre se puede obtener en la oficina del Administrador Local del Agua (ALA). Licencia o permiso de uso de agua: Sobre todo cuando se quiere utilizar una nueva fuente de agua, de no mediar derechos consuetudinarios o comunitarios se debe tramitar la licencia o el permiso de uso de agua ante la ala. En caso contrario hay que establecer acuerdos o arreglos escritos para el uso de la fuente. Permiso para el uso del canal de riego: En el caso de canales de riego, el agua que no se utiliza en la época de lluvias o que es interceptada por el canal (como «colector de escorrentía» en época de lluvias) puede aprovecharse para llenar los microrreservorios de nuevos usuarios, para ello es necesario realizar acuerdos duraderos entre usuarios en forma diferenciada entre aquellos usuarios permanentes, integrantes de una organización de regantes, y aquellos temporales que no formen parte de dicha organización a los cuales se cede el derecho de aprovechar las aguas de lluvia que ocasionalmente discurren por el canal. El acuerdo puede incluir la opción de ampliar la longitud del canal para facilitar la conexión de nuevos microrreservorios. Permiso para el paso de maquinaria por otros predios: Antes de iniciar los trabajos de excavación, el beneficiario debe haber obtenido el permiso de los vecinos para el tránsito de la maquinaria (tractor de oruga o excavadora). Permiso para el uso de canteras de arcilla: Cuando se necesita acarrear arcilla para impermeabilizar el terraplén (dique) del microrreservorio es necesario ubicar canteras, analizar su calidad y obtener permiso del propietario de la cantera, el municipio y/o la oficina regional de Energía y Minas para su extracción como mineral no metálico.

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1. Coordinaciones y permisos

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2. Trazado y replanteo • El trazado y el replanteo se realizan en el predio. Estos son los materiales y los equipos necesarios: jalones, estacas, nivel de ingeniero (nivel topográfico), huincha, etc. Las principales acciones son las siguientes: • Trazado del canal de aducción: Si la fuente de agua se ubica fuera del predio del agricultor se debe analizar cuál es el trazo más adecuado para la aducción del agua desde la fuente (manante, canal o ladera de captación), tomando en cuenta varios factores: • Características de las laderas, por ejemplo, estabilidad o erosionabilidad del suelo, pendientes, zonas rocosas, etc. • Linderos formales de propiedad • Linderos físicos en el terreno (terrazas, cercos vivos, etc.) • Presencia de senderos, trochas, etc.

•

• Acuerdos tomados con los vecinos Definición del punto de entrada del agua: Se fija el punto de ingreso de agua al predio y, a partir de esta posición, se determina el trayecto por donde pasará la aducción al interior de la parcela hasta el punto de entrega al microrreservorio. Trazado del área para la excavación del microrreservorio: En función de la información de base y las dimensiones diseñadas se determinan el área y el perímetro de emplazamiento para el microrreservorio (gráfico 46), marcando con estacas o jalones los vértices de la figura geométrica definida (rectángulo o cuadrado). Es conveniente dejar un área mínima de 5 m de ancho entre el borde exterior de la base del embalse y los linderos del predio, bordes de carreteras, canales, caminos, etc. para realizar labores de estabilización, operación y mantenimiento, visitas de agricultores, etc.

Gráfico 46. Trazado del área para la construcción del microrreservorio.

Trazado de un microrreservorio en el caserío Sondor, distrito de Gregorio Pita.

110

Gráfico 47. Limpieza de la capa superficial.

Después de realizar todos estos pasos se debe revisar una vez más si la configuración de los trazos parciales responde a una propuesta lógica o si se requiere de algún replanteo para el sistema. Es recomendable involucrar en esta reflexión a los miembros de la familia, algunos vecinos y, de estar disponible, algún técnico de campo.

3. Limpieza del terreno para el microrreservorio La experiencia ha demostrado que la materia orgánica acumulada en la capa superior del suelo es muy perjudicial en caso de que forme parte del dique del reservorio; pues no solo dificulta el proceso de compactación sino que se descompone con facilidad y, cuando forma parte de la estructura del dique, genera asentamientos y filtraciones. Por lo tanto, se debe eliminar toda vegetación (malezas, pastos, arbustos, ramas) de la superficie del terreno y retirar la capa orgánica del suelo (incluyendo raíces) hasta una profundidad de 0,20 a 0,40 m en el área de emplazamiento del vaso (gráfico 47). Es importante que todos estos desechos se depositen a suficiente distancia para evitar que se mezclen nuevamente con el material de relleno que se emplee en la construcción del microrreservorio.

4. Instalación de la tubería de salida Una vez preparada la base del microrreservorio en el terreno, lo cual posiblemente ha involucrado labores de excavación con maquinaria, se debe colocar

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Trazado de la zanja para la tubería de salida: Una vez definido en el terreno el sitio donde se construirá el microrreservorio, y en función de la ubicación de los terrenos de cultivo por regar, se traza la zanja para la instalación de la tubería de salida y la línea fija de la tubería principal, definiendo su longitud, ancho y profundidad.

Limpieza de la capa superficial en el caserío Sondor, distrito de Gregorio Pita.

la tubería de salida antes de seguir avanzando con la construcción de los diques (terraplenes). Para su instalación se excava una zanja (gráfico 48) de una longitud mayor a la base del futuro dique (4 o 5 tubos de 5 m cada uno), con un ancho suficiente de excavación (0,50 m, aproximadamente) y una profundidad de hasta 0,80 m en terreno firme, dependiendo del ancho de la base del dique. La pendiente de la tubería hacia el exterior debe ser, al menos, de 1 a 2%. Si el microrreservorio está en una ladera de regular pendiente (5% o más), una parte de la base del vaso, y evidentemente todo el dique expuesto al lado inferior de la ladera, se construirán con material de relleno. Esto genera cierta vulnerabilidad por posibles filtraciones alrededor de la tubería de salida en caso de compactación deficiente del terraplén. Por esta razón, en estas situaciones se recomienda adoptar una fuerte pendiente para la tubería de salida, de tal manera que su inclinación permita enterrarla en zanja de terreno firme, al menos en su tramo final.

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Los tubos se conectan entre ellos acoplando las uniones y pegándolas con pegamento de PVC. Los extremos deben estar limpios, lijándose las superficies a unir. Se aplica el pegamento y se unen las tuberías. Este procedimiento debe realizarse de manera rápida y segura, puesto que el pegamento de PVC seca en instantes. Una vez unidos los tubos, ambos extremos de la tubería deben ser protegidos con tapones temporales (papel grueso o material similar) para evitar

que entre material que pudiera obstruir o dañar el ducto o, luego, posiblemente otros accesorios (llave de paso) al hacer funcionar por primera vez el sistema. La tubería de salida se coloca en las zanjas, las cuales se rellenan con el material extraído de la excavación, y se coloca tierra fina, de preferencia franco limosa o franco arcillosa, alrededor del tubo; luego se pone material limpio sin piedras, compactándolo en capas de 20 cm.

Gráfico 48. Zanja para la instalación de la tubería de salida.

Zanja para la tubería de salida en el caserío Sondor, distrito de Gregorio Pita.

5. Excavación, formación y compactación del vaso Estas actividades se realizan con tractor de oruga modelo D6 o D7 CAT, o su equivalente en otras marcas. El tractor realiza cuatro operaciones: limpieza, excavación, formación y compactación del dique. En la construcción de microrreservorios en Cajamarca se ha usado también (retro)excavadoras en lugar de tractor de oruga. La construcción con exca-

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vadora (CAT 225 D) facilita, además de estas cuatro operaciones, el perfilado final del microrreservorio, lográndose así un mejor acabado.

5.1. Excavación Una vez removida la capa superior del suelo en

Gráfico 49. Excavación y acumulación de material hacia los terraplenes.

5.2. Formación Siguiendo la operación antes descrita, el tractor traslada el suelo removido con el lampón a la superficie donde se emplazan los terraplenes que formarán el dique. En caso de disponer de una retroexcavadora se puede obtener inclusive mejores resultados en esta parte del proceso (gráfico 50). En la zona de relleno, se construirá un dique con una altura de 0,50 m mayor a la altura de coronamiento que figura en el diseño, como altura de reserva («extra») ante el proceso de compactación y eventuales asentamientos posteriores.

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el área de emplazamiento del microrreservorio se afloja el suelo limpio con el escarificador de la máquina y se transporta el material extraído con el lampón del tractor hacia el terraplén del dique. De esta manera se inicia a la vez la formación del dique, pues el desplazamiento del tractor se realiza siguiendo la orientación de la pendiente y en sentido perpendicular de los futuros taludes del reservorio (gráfico 49).

Caserío de Caruahuanga, distrito de Baños del Inca. Gráfico 50. Formación del dique.

5.3. Compactación El compactado se ejecuta simultáneamente con el proceso de formación, al acumular y extender el material en el terraplén en capas de 0,30 a 0,50 m de espesor para construir el dique. Es el mismo peso del tractor el que garantiza un buen compactado (gráfico 51), con desplazamientos tanto horizontales, por la línea del dique, como con movimientos perpendiculares, sobre el talud interno del dique. Para realizar una compactación adecuada el suelo debe tener el contenido de humedad que le permite la mejor compactación: no demasiado seco ni muy húmedo. Eventualmente se puede recurrir al apoyo de un ingeniero civil u otro profesional, quien podría efectuar el test de Proctor y recomendar la forma de ajustar la humedad del material de relleno (mediante rociado de pequeñas cantidades de agua u otra técnica).

Formación del dique con excavadora en el caserío Quenrayquero, distrito de Baños del Inca.

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Gráfico 51. Compactación del dique.

6. Acabado del microrreservorio

Compactación de un dique en Sondor, distrito de Gregorio Pita, provincia de San Marcos.

Para el acabado del microrreservorio se realizan las siguientes labores: • Desterronado: se rotura eventuales terrones grandes de la superficie del vaso con la ayuda de herramientas manuales (picos, lampas). • Perfilado y nivelación: se realiza de manera manual, alisando las caras internas y externas del vaso (gráfico 52). • Al mismo tiempo que se realizan los acabados se refuerza manualmente el compactado de superficies externas e internas de los taludes, la corona y la base del dique, utilizando un mazo de madera o una plantilla de concreto. • Se realiza una minuciosa revisión y corrección respecto de la existencia de eventuales deficiencias constructivas: pequeñas zonas de pobre compactación, presencia localizada de materia orgánica, insuficiente altura de corona en algunas partes, etc.

Gráfico 52. Perfilado y acabado del microrreservorio.

7. Construcción de las obras complementarias Las principales obras complementarias («obras de arte») que requieren debida atención constructiva son: canal de aducción, desarenador, canal de ingreso y aliviadero de demasías.

7.1. Canal de aducción

Perfilado y acabado de un microrreservorio en el caserío de Sarín, distrito de Namora.

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Normalmente, el canal de aducción es de tierra o concreto ciclópeo, construido de preferencia en sección trapezoidal, por su eficiencia de conducción, facilidad constructiva y estabilidad (gráfico 53). En el caso de canales que conducen aguas en forma permanente (canales de riego, canales de derivación de manantes, etc.) se recomienda que la pendiente longitudinal del canal sea de 0,5 a 1%, o inclusive menos, de tal manera que el flujo sea bastante suave y controlado. En todo caso, para el tramo final, cercano al ingreso al microrreservorio,

Gráfico 53. Canal de aducción.

Si el canal es un colector de aguas de escorrentía la pendiente del canal que atraviesa la ladera puede variar según se trate de una aducción principal (pendiente de 1 a 5%) o de colectores secundarios (pendiente > 5%).

7.2. Desarenador Se construye de concreto ciclópeo, mampostería de piedra o emboquillado de piedra en tierra (gráfico 54). Las dimensiones responden a la cantidad de sedimento que transporta el agua que ingresa al sistema (ver capítulo 9). En caso de realizar la construcción en tierra enchapada con piedra se requiere que las paredes tengan un talud de 2:1 para darle la suficiente estabilidad y evitar efectos erosivos en la estructura.

Canal de aducción en el caserío de Calvario, distrito de Baños del Inca. Gráfico 54. Desarenador.

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se recomienda una pendiente longitudinal menor al 1% para evitar velocidades de agua que produzcan un excesivo arrastre de sedimentos.

7.3. Canal de ingreso Se construirá de concreto ciclópeo (f’c = 200 kg/ cm 2) o mampostería de piedra, y se debe ubicar en la parte más sólida del talud de corte (gráfico 55). En el caso de mampostería de piedra se debe usar concreto con una menor resistencia (f’c = 175 kg/cm 2). Es aconsejable que a la mitad del canal de ingreso se inserte una hendidura transversal en la sección, también conocida como «junta de dilatación», que sirve para evitar fisuras por efectos de la dilatación y la contracción del concreto.

Desarenador en el caserío de Otuto, distrito de Condebamba. Gráfico 55. Canal de ingreso.

7.4. Aliviadero de demasías Normalmente se construye con concreto ciclópeo (f´ c= 175 kg/cm²), tierra enchapada con lajas de piedra o champa. Si es de concreto ciclópeo se construye con plantillas y cordeles, con un espesor mínimo de 0,10 m en paredes (taludes) y 0,15 m en el piso, y juntas de dilatación cada 3 m.

Canal de ingreso a un microrreservorio. Caserío Tres Tingos, distrito de Baños del Inca.

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La base de los aliviaderos construidos en los sistemas de riego predial regulados por microrreservorio en la zona de Cajamarca tiene como dimensiones típicas de 30 a 50 cm de ancho interno. Se recomienda que el alto de las paredes (taludes) del aliviadero sea de 30 a 60 cm, es decir, no necesariamente debe llegar hasta la corona del dique (gráfico 36).

8. Impermeabilización del microrreservorio El proceso de impermeabilización disminuye o casi anula las pérdidas de agua por filtración, sea por el fondo del vaso o por los taludes del dique. La fil-

tración en reservorios construidos en tierra depende de la composición y la textura del suelo en la base del vaso, y del grado de compactación del material de relleno en el dique. El éxito de los sistemas regulados por microrreservorio de tierra depende del grado de impermeabilización que alcance el vaso, pues una escasa o nula filtración asegura mayor disponibilidad de agua para riego. También existe la opción de utilizar otros materiales para la impermeabilización de un reservorio, sea superficialmente o en sus componentes estructurales. Puede emplearse concreto armado, mampostería de piedra, geomembrana o arcilla de cantera. La elección del tipo de material depende de dos criterios: costos y durabilidad (cuadro 20).

Cuadro 20. Comparación de métodos de impermeabilización.

Tipo de impermeabilización

Características

Vida útil

Concreto armado

Estructura rígida de concreto f´ c = 200 kg/cm2 y armadura de fierro.

30 años

Geomembrana

Estructura impermeabilizada con mantas sintéticas de 1 mm de espesor.

15 años

Tierra compactada e impermeabilizada con arcilla de préstamo

Impermeabilización inmediata con arcilla transportada de una cantera.

Indefinida

Tierra compactada e impermeabilizada con tierra del mismo lugar

Impermeabilización gradual con los sedimentos transportados por el agua de escorrentía.

Indefinida

Elaboración propia a partir de información del Instituto Cuencas (2009).

La experiencia en Cajamarca ha demostrado que la impermeabilización con arcilla resulta más accesible para los pequeños agricultores por su menor costo. Esta impermeabilización con material natural (arcilla o sedimento) se ha realizado de las siguientes formas: 1. Cuando el material local usado para el microrreservorio es arcilloso o franco arcilloso resulta necesario humedecer, homogeneizar y compactar nuevamente la capa superficial del vaso (deste-

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•

culación de agua por el vaso, mayor decantación de estos sedimentos finos y mayor rapidez del proceso de impermeabilización (normalmente, en una sola temporada de lluvias). En caso de fuentes «limpias» de agua, o necesidad de impermeabilización inmediata, se puede recurrir a arcilla de cantera («arcilla de préstamo») transportada por medios mecánicos que, dependiendo de la distancia de la cantera, puede hacerse con carretillas o camión. La capa de arcilla a aplicarse en el fondo y la cara interior de los taludes debe ser de 0,10 a 0,15 m de espesor para garantizar una impermeabilización adecuada (gráfico 57).

Gráfico 56. Agua turbia de escorrentía.

Gráfico 57. Impermeabilización con arcilla y compactación manual.

Agua turbia de escorrentía llena un microrreservorio en el caserío Quelloacocha, distrito de Namora.

Impermeabilización con arcilla y compactación manual en el caserío de Chim Chim, distrito de Baños del Inca.

9. Instalación del sistema de riego por aspersión Para la instalación de la línea de la tubería fija, las líneas móviles y los otros componentes y accesorios del sistema se recomienda la siguiente secuencia (gráfico 58).

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rronar), sobre un espesor de al menos 10 a 15 cm de la parte superficial del talud interior. Estas acciones se pueden realizar con arado de palo y yunta, arando en diferentes direcciones, o apisonando con animales (ovinos, vacunos). 2. Cuando la textura del fondo del vaso es permeable se puede seguir dos caminos: • En caso de que el microrreservorio sea abastecido por aguas de escorrentía, este se impermeabiliza con el material fino (arcilloso y limoso) que es arrastrado en suspensión por dichas aguas (gráfico 56). La impermeabilización es paulatina y depende de la turbidez y el volumen de agua que ingrese al reservorio. A mayor volumen de cir-

9.1. Apertura y limpieza de zanjas El ancho y la profundidad de las zanjas están en función del material y el diámetro de la tubería. Las dimensiones más utilizadas son: 0,40 m de ancho por 0,70 m de profundidad de la zanja.

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9.2. Colocación de la tubería Las tuberías fijas enterradas en las zanjas son de PVC, unidas adecuadamente con pegamento de PVC. La instalación correcta de las uniones es con la campana de embone a contracorriente del flujo de agua. El paso final es tapar la tubería con la misma tierra de excavación y compactarla por capas. Debe tenerse mucho cuidado en que el relleno alrededor de la tubería se haga con tierra fina que no contenga elementos gruesos (piedras cortantes u otros objetos no apropiados). La tubería o las mangueras usadas en líneas móviles localizadas sobre la superficie del suelo son generalmente de polietileno, pero también pueden ir enterradas. En este último caso es conveniente dejarlas desenrolladas al sol para que pierdan curvatura antes de colocarlas en la zanja, extendiéndolas sin estirarlas para dar margen longitudinal ante posibles contracciones por los cambios de temperatura. Es muy importante que antes de unir los tubos se verifique que estén limpios y sin material (arena, etc.) en su interior. Una vez colocada, ambos extremos de la tubería, u otros orificios abiertos, deben ser tapados temporalmente con papel grueso, yute u otro material removible, para evitar que entre suciedad, Gráfico 58. Instalación de la tubería principal.

animales o cualquier otro elemento que pudiera obstruir o dañar el funcionamiento del sistema.

9.3. Colocación de las piezas de unión Las piezas de unión de tuberías de PVC tales como codos, tees, reducciones, etc., se unen con pegamento de PVC para lo cual se debe de limpiar las superficies en contacto, colocar el pegamento con pincel y luego unirlas rápidamente con una ligera presión. El pegamento de PVC se seca en instantes y después ya no permite realizar reajustes en la posición de las piezas, salvo cortándolas.

9.4. Colocación de las válvulas Las válvulas son necesarias para controlar el paso del agua a los sectores de riego, existe una válvula de control general y otras que se colocan en cada sector de riego. Se recomienda que las válvulas vayan protegidas en cajas y se coloquen entre uniones universales. Cuando la red de riego es móvil, estas válvulas se denominan hidrantes o puntos de toma.

9.5. Colocación de los aspersores Antes de colocar los aspersores de riego se debe abrir todas las válvulas y dejar fluir libremente el agua por las tuberías para dejar salir la tierra o los residuos que pueden haber ingresado a la red de tuberías. Este proceso se llama purga. Para colocar los aspersores se requiere utilizar accesorios como tees, codos y collarines, los cuales deben tener un diámetro que permita el acople de los aspersores (3/4”, 1”, 1/2”) y difusores (1/2”). Como ya se ha indicado, en las líneas móviles es recomendable el uso de tees y codos fitting.

Instalación de la tubería principal en el caserío de Barrojo, distrito de Baños del Inca.

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Los aspersores se instalan sobre la altura del cultivo, usando elevadores que pueden ser de PVC, estacas o estar anclados en un trípode. Si se empleasen microaspersores en la línea móvil de riego estos pueden estar anclados al suelo por medio de estacas.

11. Operación y mantenimiento del sistema de riego

El microrreservorio es el componente más caro del sistema y, por lo tanto, requiere de un especial cuidado, junto con sus obras complementarias. Terminada la construcción del vaso se inicia la etapa de consolidación, en la cual se requiere que los usuarios realicen acciones importantes para que la infraestructura se afiance internamente y en el terreno. Las acciones principales se enumeran a continuación. •

El primer llenado de agua es clave para el proceso de incremento de la resistencia y el buen funcionamiento del reservorio, debido a que este recibe por primera vez presión hidráulica y humedad. Se recomienda que el volumen de la primera carga de agua no supere la mitad de la capacidad del vaso, debido a que los terraplenes están en pro-

•

ceso de asentamiento e impermeabilización. Para realizar mediciones y control de volúmenes de ingreso y determinar pérdidas por evaporación y filtración se utiliza una regla vertical graduada que puede colocarse al interior del vaso o pintarse en la cara superior de los taludes de concreto del canal de ingreso (en este último caso, siguiendo la inclinación longitudinal del canal). La protección de taludes es también una actividad clave para la buena consolidación del reservorio. El talud externo es más susceptible a la erosión, por lo cual se recomienda protegerlo con lajas de piedra, establecer terrazas en la parte baja del terraplén o sembrar especies vegetales de cobertura densa y con raíces superficiales, como pastos (gráfico 59).

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1. Consolidación del microrreservorio

Gráfico 59. Estabilización del talud exterior con pastos.

Estabilización de talud con pastos en el caserío Matarita, distrito de Matara.

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•

La etapa de consolidación de un microrreservorio puede durar una sola temporada de lluvias (de llenado con aguas de escorrentía) en el caso de haberlo construido en buenas condiciones de terreno, con material de relleno adecuado para los terraplenes y haberse aplicado buenas prácticas constructivas. Si las condiciones no son óptimas, el proceso de consolidación puede tomar hasta dos años o más. Especialmente durante esta etapa pueden presentarse los siguientes problemas: •

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En el talud interno y el espejo de agua se debe evitar el crecimiento de plantas (acuáticas) ya que tanto sus raíces como la materia orgánica que aportan aflojan la capa superficial arcillosa del vaso y aumentan su permeabilidad. Además, estas plantas podrían incrementar las pérdidas por evapotranspiración.

Filtraciones de agua: Es el principal problema y ocurre en los primeros años de funcionamiento, dependiendo del tipo de material que forma la base y el terraplén (gráfico 60). Las filtraciones ligeras son normales. Si son excesivas, lo que generalmente ocurre luego del primer llenado de agua, es necesario localizar cada uno de los puntos de filtración y efectuar el recambio de material de relleno y mejorar la compactación.

•

Sedimentación excesiva: Cuando el canal de aducción transporta gran cantidad de sedimentos y no funcionan los desarenadores, los sedimentos ingresan al vaso colmatándolo paulatinamente. Tubificación: Cuando la compactación del dique no es uniforme entre las distintas capas de relleno, y la altura del dique es excesiva existe el peligro de tubificación. Esto significa que el agua forma galerías de paso a través del dique, ya que la presión ejercida por el agua es mayor a la resistencia del dique o el terraplén, particularmente en las zonas de contacto entre las sucesivas capas compactadas. Deslizamiento de talud de corte: Se produce cuando el talud interno de corte tiene un ángulo de reposo más inclinado que el recomendado para el tipo de suelo del lugar (particularmente, su textura), o cuando el agua de escorrentía de las zonas aledañas erosiona el talud de corte (gráfico 61), lo cual puede ocasionar el deslizamiento del talud superior. En muchos casos, el deslizamiento ocurre en circunstancias de excesiva saturación del suelo con agua de lluvia (o de otro origen), sea del talud o el suelo de corte inmediatamente superior (gráfico 62). El riesgo de deslizamiento puede reducirse al construir una zanja de coronación que desvíe la escorrentía hacia una zona distante del reservorio.

Gráfico 60. Microrreservorio con problemas de filtración.

Gráfico 61. Erosión del talud de corte.

Microrreservorio con excesiva filtración en el caserío Tres Tingos, distrito de Baños del Inca.

Presencia de erosión en el talud de corte de un microrreservorio en el caserío Chichir, distrito de Condebamba.

Deslizamiento del talud de corte por excesiva saturación del suelo de un microrreservorio.

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Colapso: Puede ocurrir por varias razones: 1. Excesivo asentamiento del dique durante la etapa de consolidación, lo que ocasiona que el aliviadero de demasías quede en un nivel superior al de la corona del dique. Esto provoca que las eventuales aguas de excedente busquen su camino de evacuación por encima del dique en vez de canalizarse a través del aliviadero, lo que genera erosión de la corona y, en casos extremos, deslizamiento del talud o colapso total del dique. 2. Saturación de agua en el dique (gráfico 63) o en el suelo de corte. En este caso el deslizamiento es en masa. 3. Tubificación que se concentra y se intensifica en un sector del dique, lo cual socava su resistencia con el consiguiente efecto de colapso (gráfico 64). 4. Cuando el caudal de ingreso del agua al vaso es persistentemente mayor que la capacidad de evacuación del aliviadero, las aguas excedentes sobrepasarán el dique en alguna parte de la corona, erosionándola y, finalmente, produciendo su colapso.

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Gráfico 62. Deslizamiento del talud de corte.

Deslizamiento en masa del subsuelo en el cual está anclado el dique. En algunos casos puede involucrar una superficie que abarca hasta un cuarto o media hectárea, es decir, un área de ladera mucho más amplia que la ocupada por el microrreservorio.

Gráfico 63. Colapso por saturación del dique.

Colapso por saturación del talud externo del dique en el caserío Shitabamba, distrito y provincia de Cajabamba.

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Gráfico 64. Colapso por tubificación del dique

Colapso por tubificación en el caserío Licliconga, distrito de Baños del Inca.

2. Operación del sistema La operación es el proceso que consiste en manejar adecuadamente los diversos componentes del sistema de riego predial regulado por microrreservorio. En ella debe considerarse las actividades a realizar desde la captación hasta la aplicación del agua en los terrenos de cultivo. Cuando se presenta el problema de tubificación en reservorios impermeabilizados con arcilla debe buscarse la zona permeable (normalmente visiblemente humedecida), incorporar arcilla de textura franca y compactarla. La recomendación es no llenar el microrreservorio hasta la altura de diseño en los primeros años, bajando el nivel de la solera del aliviadero y permitiendo una mayor frecuencia de ingreso y salida de agua de escorrentía que traiga sedimentos en suspensión (arcilla y limo), los cuales se atrapan en el vaso y contribuyen a su impermeabilización. En el caso de excesiva saturación del suelo es necesario realizar este proceso de llenado paso por

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paso, es decir, paulatinamente y en la medida que se compacte y se impermeabilice el dique. Para evitar el problema de colapso se debe controlar el llenado del microrreservorio, cuyo nivel máximo no debe superar la altura de diseño. Además, se recomienda tomar medidas de protección y estabilización de taludes y áreas aledañas, atendiendo rutinariamente estos aspectos como parte de la operación del sistema las veces que sea necesario. Para prevenir la excesiva sedimentación, más allá de la afluencia razonable de material fino para inducir una mejor impermeabilización de la base y los taludes, se debe adoptar y manejar prácticas de acondicionamiento en el área de colección. Se recomienda implantar una cobertura vegetal con pastos de comportamiento matojoso, y aplicar en lo mínimo necesario algunas prácticas mecánicoestructurales (terraceo, control de cárcavas, etc.).

Las obras complementarias menores deben mantenerse siempre operativas, ya que de ellas depende en gran parte la eficiencia de la regulación del agua en el microrreservorio y la red presurizada, lo que evita problemas que afecten la vida útil de todo el sistema. Igualmente, la vida útil de las tuberías y los accesorios (llaves, elevadores, etc.) depende mucho del cuidado que se tenga al manejarlos, ya que suelen deteriorarse, romperse y taponarse en caso de descuido o manipulación brusca. Las tuberías fijas enterradas muy superficialmente pueden sufrir roturas debidas a las herramientas de labranza o el paso de animales, por lo cual se debe tener mucho cuidado al realizar la preparación de las parcelas. La mayoría de las tuberías móviles y las mangueras son de polietileno y se pueden dañar o romper debido al mal manejo que se realice al momento de colocar, trasladar o recoger estas líneas de riego. También se deterioran por efecto del sol, por lo que generalmente vienen protegidas con protectores solares, aspecto que debe averiguarse con el vendedor, pues puede variar según la marca. En las líneas móviles, cuánto más fácil sea la operación de estas conexiones, menor será el riesgo de desgaste o rotura. Para evitar que las tuberías se taponen con los sedimentos y demás residuos es importante que la lí-

nea tenga válvulas de purga.24 En este sentido, los hidrantes pueden usarse como válvulas de purga, por lo cual se recomienda efectuar esta operación de purga de vez en cuando, abriendo totalmente las respectivas válvulas durante un momento corto, al aire libre y sin conexión de líneas móviles. Las válvulas también se deterioran con facilidad en caso de manipulación brusca. La válvula de control principal al final de la tubería de salida y las válvulas de los hidrantes deben abrirse y cerrarse con cuidado para evitar que se produzca un golpe de ariete al interior de los ductos. En caso de funcionamiento defectuoso se deben cambiar. Al cambiar (trasladar) las líneas móviles y los aspersores al interior del terreno de cultivo debe procurarse que estén siempre bien distribuidos para maximizar la uniformidad de riego. Los aspersores requieren de limpieza frecuente y el recambio de la boquilla cuando se desgasta. La duración de estos elementos depende mucho del material de fabricación y el manipuleo de sus partes.

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Por otro lado, en el sistema de riego predial regulado por microrreservorio se podrá ampliar el desarenador o construir un segundo desarenador, establecer zanjas de coronación y evacuar los sedimentos del vaso, evitando de esta manera que se pierda el volumen muerto o, peor, que los sedimentos acumulados lleguen al nivel de la canastilla de ingreso de la tubería de salida. Esta canastilla puede verse afectada por los sedimentos y otros materiales, por lo que es absolutamente necesario mantenerla limpia, ya que a través de ella se alimenta toda la red presurizada.

Los aspersores se deben inspeccionar periódicamente para conocer su estado de funcionamiento y conservación mecánica (resorte, brazo de martillo, boquilla), así como para evaluar su correcta presión de trabajo, el caudal y la uniformidad de riego. Los aspersores sectoriales de baja presión son los más adecuados para operar el riego en ladera. En la instalación o la reubicación de los aspersores (gráfico 65) se debe tener en cuenta la altura de los cultivos (siempre con la boquilla del aspersor por encima de la altura de las plantas cercanas más altas). De ser necesario, se debe ajustar el elevador o reemplazarlo por uno de mayor altura. Asimismo, estos elevadores deben estar bien fijados al suelo, con estaca o trípode. 24 Para sistemas de riego por goteo se utilizan filtros especiales, los cuales se deben limpiar constantemente con el fin de no dejar pasar residuos que pudieran taponar las líneas de goteros.

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El riego se debe realizar a horas adecuadas, preferiblemente temprano en las mañanas o en horas avanzadas de la tarde, para evitar regar en horas de mayor irradiación y calor; pues durante las horas de sol fuerte se acentúa la evaporación de las partículas finas de agua expulsadas al aire por el aspersor, lo cual equivale a pérdida de agua. Además, el riego por aspersión en horas de mucho calor genera cambios bruscos en la temperatura de las hojas de cultivo sobre las cuales cae el chorro de agua, afectando de alguna manera el normal funcionamiento

fisiológico de las plantas. En general, el riego en horas soleadas crea condiciones que favorecen el desarrollo de enfermedades fungosas como el mildiu. Debe tomarse en cuenta las ventajas de hacer funcionar el sistema de riego por aspersión durante horas o periodos con ausencia de viento o, en todo caso, de baja velocidad de este. Esta práctica beneficiará considerablemente la uniformidad de la pluviometría de los aspersores y, por lo tanto, la eficiencia de riego.

Gráfico 65. Instalación de aspersores en una línea móvil.

Instalación de aspersores en el caserío Chupicaloma, distrito de Baños del Inca.

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Los microrreservorios necesitan mantenimiento permanente, en especial durante los primeros años, para evitar el deterioro de la infraestructura y asegurar el normal funcionamiento de sus componentes. La vida útil del sistema depende en gran medida de que este mantenimiento se realice oportunamente, en forma repetida y con el debido rigor técnico. Las actividades de mantenimiento pueden dividirse en aquellas de carácter rutinario (preventivo) y las que responden a situaciones de emergencia. El mantenimiento rutinario se refiere a medidas que son fáciles de realizar (casi) al mismo tiempo que se opera el sistema, aprovechando tiempos «ociosos»; por ejemplo, durante el tiempo de espera antes del traslado de una línea móvil, o cuando temporalmente los vientos sean demasiado fuertes para seguir regando. Al menos una vez al año, preferiblemente antes de la siguiente temporada de lluvias, deberá realizarse un mantenimiento integral y a profundidad de todos los componentes del sistema; lo que puede involucrar algunas jornadas completas de trabajo. Las obras de concreto pueden sufrir deterioro tanto en su base como alrededor de esta (socavación) o en las paredes (taludes), las que deben repararse oportunamente con concreto y piedra. Esto involucra no solo mano de obra sino también la compra de algunos materiales de construcción. Las acciones de mantenimiento de emergencia son aquellas intervenciones que de ninguna manera pueden esperar para que los daños no tengan mayores consecuencias. Estas situaciones se pueden presentar especialmente en momentos de sobrecarga o descontrol del caudal en el canal de aducción, el desarenador, etc. debido a la excesiva escorrentía de ladera durante aguaceros, o cuando repentinamente ocurren filtraciones visibles en los taludes.

Las filtraciones localizadas y de flujo visible son muy peligrosas, pues indican la (repentina) aparición de pequeños orificios o fisuras originados por la presión del agua que atraviesan íntegramente el dique, o también por el piso (fondo) del vaso. La presión y la fuerza de arrastre del agua en estos orificios o fisuras provocan un efecto erosivo cada vez más fuerte al interior del cuerpo del dique o el fondo, socavando y desestabilizando la estructura. Al presentarse dicha filtración de manera visible, sobre todo en momentos en los cuales el reservorio lleva buena carga de agua, se debe proceder inmediatamente a la impermeabilización mediante alguna de estas formas: colocando arcilla de préstamo, compactando la base y los taludes, cubriendo la superficie del vaso con geosintéticos (mantas de polietileno u otro tipo de geomembrana) y, eventualmente, con plástico simple como primera medida de emergencia. En casos extremos puede presentarse la necesidad de reconstruir alguna parte con concreto ciclópeo o armado.

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3. Mantenimiento de los componentes

En suelos de origen volcánico (traquitas) el sustrato donde se emplazan los vasos tiene fisuras discontinuas denominadas diclasas. Para taponar estas fisuras se debe abrirlas hasta profundidades de 20 a 30 cm, luego se incorpora capas de grava con arcilla y, finalmente, una capa de arcilla. Todos estos materiales deben compactarse adecuadamente. En el caso de hundimientos en el fondo del microrreservorio se colocan piedras en capas: la primera puede estar constituida por piedras grandes emboquilladas con arcilla; las siguientes van en orden de tamaño cada vez menor, también emboquilladas con arcilla y, finalmente, una capa de 15 a 20 cm solamente de arcilla de la mejor calidad. Estas son medidas de mantenimiento rutinarias respecto de las obras complementarias y los accesorios:

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• •

•

Canal de aducción: limpiar periódicamente las malezas, los sedimentos, etc. Desarenador: limpiar antes de que alcance el nivel del fondo del canal de ingreso. En casos de llenado frecuente, ampliar la capacidad o construir otro. Canal de ingreso: limpiar periódicamente. Aliviadero: controlar y, de ser necesario, reajustar en los primeros años su altura de ubicación en relación con la corona del dique, debido al proceso de asentamiento que sufren las estructuras. El aliviadero siempre debe mantenerse limpio. Cajas de válvulas, hidrantes: mantenerlas siempre cerradas para evitar el deterioro, la rotura o el robo de válvulas y demás accesorios.

4. Manejo del área de colección La mayoría de los microrreservorios instalados en la zona de Cajamarca tiene como fuente de abastecimiento aguas de escorrentía pluvial y manantiales. Estas aguas se captan a través de canales de aducción, canales de riego o, indirectamente, por infiltración en el suelo (recarga de manantiales). Tanto para prevenir la excesiva erosión, más allá del arrastre razonable de material fino para inducir una mejor impermeabilización del microrreservorio, como para lograr una buena distribución de las lluvias entre la proporción de agua que escurre superficialmente y aquella que se infiltra en el suelo para fines de recarga subterránea, se debe adoptar y manejar prácticas de acondicionamiento en el área de colección. Sobre todo si el área de captación es susceptible a procesos erosivos es necesario utilizar prácticas de conservación, preferiblemente aquellas de cobertura vegetal. Para eso hay que tomar en cuenta que suelos con cobertura vegetal totalmente cerrada producen poca escorrentía, por lo cual se recomienda una cobertura que sea de tipo matojoso (matorral).

126

Estas prácticas incrementan la infiltración y retienen mayor cantidad de agua en el suelo, por lo cual disminuyen la escorrentía superficial. Esta menor cosecha de aguas superficiales puede ser de tal magnitud que afecte negativamente las posibilidades de captar y almacenar la suficiente cantidad de agua en el microrreservorio. Por ello, siempre debe buscarse el equilibrio entre la intensidad y la amplitud de las medidas de conservación y sus efectos sobre la cosecha superficial de agua. De esta manera se podrá realizar los ajustes necesarios en cuanto al tamaño del área de colección.

12. Análisis económico del sistema de riego

Comparados con los reservorios de concreto (armado), los sistemas de riego regulados por microrreservorio construidos en tierra tienen un costo de inversión bastante bajo. Esto se comprueba en el

cuadro 21, en el cual se comparan los costos de inversión para distintas opciones constructivas y diferentes volúmenes de almacenamiento.

Cuadro 21. Costo de inversión de sistemas de riego, según características de construcción y volumen de almacenamiento de agua. Costo de inversión (soles)

Tipo de sistema

Capacidad 1 300 m 3

Capacidad 2.000 m 3

Sistema con microrreservorio en tierra compactada (impermeabilizado mediante sedimentación natural)

8 500

11 200

Sistema con microrreservorio en tierra, impermeabilizado con arcilla de cantera

9 400

12 500

Sistema con reservorio impermeabilizado mediante geomembrana

20 500

31 500

200 000

320 000

Sistema con reservorio de concreto armado

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

1. Costos de inversión del sistema

Elaboración propia a partir de información del Instituto Cuencas (2009) con datos del año 2008.

Tal como se puede apreciar en el cuadro, la opción de utilizar geomembrana para la impermeabilización de reservorios en suelos muy arenosos/pedregosos incrementa sustancialmente el costo, pero aun así el sistema sigue siendo bastante más económico en comparación con los reservorios de concreto.25

25 En caso de aplicar geomembrana (geotextil) en taludes se recomienda colocar un cerco alrededor del reservorio como protección contra el deslizamiento de personas y animales y de la misma membrana.

En este caso, aparte de depender evidentemente del tamaño del sistema, los costos de inversión varían de acuerdo con las características del terreno donde se construya el microrreservorio: distancia de la fuente de agua, pendiente del terreno, acceso vial, aptitud constructiva del material de tierra, presencia de rocas, etc. En todo caso, el mayor costo de inversión corresponde a las horas-máquina utilizadas. Si bien el microrreservorio es la «pieza clave» en la construcción del sistema, es importante tener una noción de la distribución de los costos de inversión entre los distintos componentes. Un cálculo aproximado se presenta en el cuadro 22.

127

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

Cuadro 22. Costo de inversión en el sistema de riego regulado por microrreservorio,* por componente. Costo aproximado (soles) Componentes del sistema

Capacidad 1 300 m 3

Capacidad 2 000 m 3

Canal de aducción Aducción

Desarenador

600

7 500

10 600

1 300

9 400

12 500

Canal de ingreso y cámara de apoyo Microrreservorio Reservorio

Aliviadero Impermeabilización con arcilla de cantera Caja de válvula

Red de riego

Matriz de distribución Hidrantes, aspersores, etc.

Total

Elaboración propia a partir de información del Instituto Cuencas y estudio citado de Ravines y Sánchez. Evidentemente, los costos totales y su distribución sobre los componentes varían para cada caso de acuerdo con las características del sistema. * Corresponde a sistema con microrreservorio en tierra impermeabilizado con arcilla de cantera.

En este sentido, Los costos señalados en el cuadro 22 se refieren a la inversión mínima indispensable para poder efectuar riego por aspersión en una superficie de un cuarto de hectárea o menos. Al respecto es importante tomar en cuenta que el costo de inversión en la red de riego (líneas fijas, líneas móviles y fijas, aspersores y otros accesorios) depende del tamaño del área de cultivo que se quiera cubrir. En el caso de áreas mayores y/o redes más complejas, con una configuración fija de tuberías y mangueras en toda la extensión del terreno y que, por lo tanto, no demanden mayor traslado de estos elementos durante las aplicaciones de riego, los costos de inversión de una red de riego presurizada están en el orden de los 3 a los 6 mil soles por hectárea.

128

2. Costos de operación y mantenimiento del sistema Los costos de operación del sistema de riego regulado por microrreservorio son modestos y se refieren, básicamente, a la mano de obra (propia o rentada) para el manejo de los hidrantes, las mangueras y los aspersores durante los riegos. En este sentido, el riego por aspersión es mucho menos demandante en mano de obra que los métodos de riego por gravedad, en los cuales el agricultor tiene que guiar y controlar en forma permanente el flujo del agua durante el turno de riego. En principio, los sistemas de riego predial regulados por microrreservorio que funcionan a presión natural, por la diferencia del nivel entre el microrreservo-

Tampoco los requerimientos de mano de obra para el mantenimiento del sistema son muy exigentes. En el cuadro 23 se presenta una aproximación del número de jornales que demandan las labores de mantenimiento al año y su costo.

Cuadro 23. Costo anual de mano de obra para labores de mantenimiento del sistema de riego regulado por microrreservorio. Jornales (veces/año)

Valorización del costo unitario (soles)

Valorización total anual (soles)

Limpieza de canales de aducción, ingreso y aliviadero

Limpieza del desarenador

Limpieza de la base del microrreservorio

Mantenimiento de obras de arte

Global

100

Mantenimiento de válvulas, aspersores y otros accesorios

Global

Actividad de mantenimiento

Total

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

rio y el terreno de cultivo, normalmente no involucran otros costos de operación: no requieren estar dotados con motobomba u otros artefactos que consuman combustibles, filtros, etc.

300

Elaboración propia a partir de información del Instituto Cuencas (2009).

Se pueden presentar mayores costos de mantenimiento en caso de reposición o reparación de componentes importantes del sistema (microrreservorio, línea de tubería fija). En casos extremos, la refacción de un microrreservorio colapsado puede demandar de 30 a 50 jornales, o su equivalente en pago de mano de obra. En ello no está incluido el costo de los materiales (cemento, etc.) ni las herramientas. Los costos de reposición o reparación de obras civiles complementarias (desarenador, aliviadero, etc.) por lo general son bastante reducidos. El recambio de los aspersores una vez gastados forma parte recurrente de los costos de operación. Dependiendo de su calidad, los aspersores requieren ser reemplazados cada uno o dos años. Existe una gran variedad de tipos y calidades de aspersores en el mercado y su precio varía en el orden de los 20 a los 120 soles.

3. Beneficios económicos del sistema para la familia Es preciso señalar que los beneficios económicos de los sistemas de riego predial regulados por microrreservorio deben situarse dentro de las perspectivas de una agricultura de montaña y tradicionalmente de subsistencia, caracterizada por desarrollarse en áreas discontinuas con pequeñas extensiones, suelos superficiales localizados en ladera y propensos a riesgos climáticos. A escala macro, los beneficios económicos que se alcancen con estos sistemas pueden parecer insignificantes, pero para las familias involucradas se trata muchas veces de un gran paso hacia un mayor bienestar. Los beneficios económicos de un sistema de riego predial regulado por microrreservorio se producen tanto en la campaña grande como en la chica. Los

129

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

beneficios en campaña grande se refieren a las ventajas productivas, a veces inclusive salvan la campaña, del riego complementario. Se estima que por este concepto se logra un incremento promedio de 30% en la productividad de los cultivos. La producción en campaña chica tiene hasta tres efectos económicos positivos: 1. La disponibilidad de agua de riego permite sostener una pequeña superficie de cultivos en condiciones altamente productivas en un perio-

Cuadro 24. Cultivos introducidos en predios con sistema de riego por microrreservorio en tres provincias del departamento de Cajamarca, 2003-2009. Provincia

Cajabamba

San Marcos

Cajamarca

Cultivos existentes

Cultivos introducidos

Ajo, alverja, cebada, lenteja, maíz amiláceo, frijol, oca, olluco, papa, trigo (10 cultivos)

Aparte de mantener los cultivos existentes se introdujeron: tomate de árbol («berenjena») rocoto, cebolla china zanahoria, manzanilla col, lechuga betarraga manzana de agua alfalfa rye grass (11 cultivos)

Papa, maíz, trigo, cebada, alverja, lenteja, oca, olluco, ajo (9 cultivos)

Aparte de mantener los cultivos existentes se introdujeron: zanahoria, repollo manzanilla, rocoto lechuga, rye grass trébol rojo alfalfa (8 cultivos)

Papa, maíz, oca, olluco, alverja, haba, lenteja, quinua, trigo, orégano, alfalfa, rye grass, avena (13 cultivos)

Aparte de mantener los cultivos existentes se introdujeron: cebolla china zanahoria, rabanito betarraga, repollo lechuga, ajo manzanilla flores (claveles, pompas, lluvia, rosas, gladiolos, alstroemerias o «lirios del Perú») ( 9 cultivos)

Fuente: Estudio citado de Ravines y Sánchez.

130

do en el cual normalmente no se considera viable la realización de actividades agrícolas. La obtención de una rentabilidad adicional por el incremento de los precios de los productos que se cosechan en estación de contracampaña. La incorporación de nuevos cultivos en la producción agrícola, algunos de los cuales son altamente rentables. El cuadro 24 demuestra cómo este proceso ha impactado en Cajamarca.

El mismo estudio indica: • En promedio, el sistema de riego regulado por microrreservorio permite generar anualmente un incremento neto de 1 700 soles en el ingreso agrícola de la familia. Este beneficio resulta aún más relevante si se toma en cuenta que los agricultores entrevistados reportaron en promedio un ingreso bruto de tan solo 1 500 soles antes de contar con el sistema de microrreservorio. • Considerando una vida útil de 20 años del sistema de riego regulado por microrreservorio, las utilidades netas acumuladas por la familia equivalen a un valor actual neto (van) del orden de los 12 mil soles.26 • La diversificación de las actividades agrope26 Calculado con base en una tasa de descuento de 11%.

cuarias permite una reducción en los riesgos financieros. Probablemente, los incrementos en los ingresos netos de las familias que cuentan con sistema de microrreservorio son aún mayores de lo indicado por ese estudio, puesto que los cálculos no consideraron el aumento en el precio de determinados productos agrícolas cosechados al final del periodo de contraestación, cuando generalmente su relativa escasez en el mercado tiene el efecto de un fuerte incremento de este.

4. Modalidades de financiamiento No obstante los beneficios económicos generados por el sistema, la gran mayoría de los (pequeños) productores rurales no cuenta con recursos económicos propios para financiar la inversión inicial. Por esta razón, la introducción de los sistemas de riego predial regulados por microrreservorio requiere de apoyo externo, situación que en la zona de Cajamarca fue posible por la colaboración con maquinaria de parte de varios municipios (distritales y provinciales), así como mediante la asistencia técnica y financiera del Instituto Cuencas, que a su vez contó con fondos provenientes de fuentes de financiamiento externo.

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

Un estudio realizado en el año 2007 sobre los impactos económicos de los sistemas de microrreservorio (Kamiche y Béjar 2007), en una muestra de 18 familias, señala: • Antes de poseer un microrreservorio los beneficiarios solo regaban en promedio 150 m 2 de superficie con su turno riego; ahora el terreno irrigado se ha expandido a 700 m 2 y llegan a regar una hectárea con riego complementario como máximo. • En promedio, la productividad del maíz y el trigo pasó de 800 kg/ha a rendir al menos 1 000 kg/ ha (25% más). En el caso del cultivo de papa se ha registrado un incremento en la productividad de 60% o más. • Todos los beneficiarios aseguraron que la crianza de cuyes se intensificó a partir de la instalación del microrreservorio, dada la mayor disponibilidad de alfalfa durante todo el año. En promedio, pasaron de tener 10 a 50 cuyes, en caso de autoconsumo, y a más de 300 cuyes en el caso de producción comercial. • El 35% de los encuestados consideró la piscicultura como una nueva actividad a partir de la instalación del microrreservorio (producción de la especie «carpa»).

En principio, el snip fue diseñado para mejorar la calidad y la cantidad de proyectos de desarrollo que se realicen con fondos públicos, a través de los gobiernos locales y regionales. Sin embargo, existe en dicho sistema un fuerte cuello de botella de orden legal e institucional pues la política de inversión pública del Estado peruano no permite subsidiar o apoyar acciones en la propiedad privada que no sean de beneficio colectivo. Esto lamentablemente se refiere también a la inversión en sistemas de riego predial regulados por microrreservorio para familias rurales. No se conocen instrumentos públicos de fomento a la actividad privada para pequeños agricultores

131

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

132

como los hay en otros países (bonificaciones, etc.) o, en todo caso, existen políticas y criterios muy ambiguos al respecto. Este problema ha restringido mucho las posibilidades formales de apoyo por parte de los municipios, al tener que cuidarse de las restricciones legales en el empleo de maquinaria para la construcción de los sistemas de microrreservorios. Para superar estas limitaciones en el snip o, en todo caso, viabilizar mejor los proyectos existen varios caminos: 1. Formular el proyecto de apoyo a sistemas de riego regulados con microrreservorios como parte de la construcción de un canal de riego, en el cual el canal y sus laterales puede considerarse que tienen el carácter de inversión pública. 2. Formular el proyecto como parte de la estrategia de lucha contra la pobreza, como desnutrición infantil, es decir, dándole un enfoque eminentemente social. 3. Generar un programa gubernamental de alcance nacional que proponga una política de subsidios para la pequeña agricultura, al igual como el Estado apoya, por ejemplo, la construcción

de viviendas en zonas urbano-marginales o a personas de menor capacidad económica. Otras modalidades de financiamiento posibles son: A «fondo perdido» • Compensación social de las instituciones del Estado a zonas de menor desarrollo económico, áreas consideradas de extrema pobreza. • Responsabilidad social de las empresas privadas localizadas en zonas donde exista la demanda de los sistemas de riego. • Cooperación técnica nacional e internacional para la construcción de sistemas de riego de carácter demostrativo, principalmente en las zonas de menor desarrollo económico. A crédito • A intereses subsidiados bajo la modalidad de fondo rotatorio con fondos provenientes de la cooperación técnica internacional, programas de desarrollo agrícola de los gobiernos locales, regionales, etc. • Banca comercial en zonas de condiciones climáticas de menor riesgo, con productos rentables y agricultores emprendedores.

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Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

de riego por aspersión en ladera. Cusco: Proyecto Manejo Sostenible de Suelo y Agua en Laderas (Masal).

135

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

Abreviaciones

136

AAA ADRA ALA ANA ATDR GIZ INEI m. s. n. m. Ofasa ong OT PDRS pn Pronamachcs pvc RAE RURANDES Senamhi SNIP USDA van Welthungerhilfe wprs ZEE

Autoridades Administrativas del Agua Agencia Adventista para el Desarrollo y Recursos Asistenciales Autoridad Local del Agua Autoridad Nacional del Agua Administraciones Técnicas de Distritos de Riego Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit GmbH Instituto Nacional de Estadística e Informática Metros sobre el nivel del mar Obra Filantrópica y de Asistencia Social Adventista Organización no gubernamental Ordenamiento territorial Programa Desarrollo Rural Sostenible Proctor normal Programa Nacional de Manejo de Cuencas Hidrográficas y Conservación de Suelos Policloruro de vinilo Real Academia Española Programa: Promoción del Desarrollo Rural Andino Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología Sistema Nacional de Inversión Pública United States Department of Agriculture Valor actual neto Agro Acción Alemana Water Power and Resources Services Zonificación Ecológico-Económica

Anexos

A C

= área o superficie (m 2, ha, km 2) = ancho de coronamiento; coeficiente de rugosidad de la tubería CC = capacidad de campo (%) Ce = coeficiente de escorrentía superficial cm = centímetro D = diámetro Ea = eficiencia de aplicación del riego ETP = evapotranspiración potencial ETR = evapotranspiración real Fa = factor de agotamiento Fr = frecuencia de riego h = eje horizontal; hora ha = hectárea (10 mil m 2) Hb = altura de borde libre (m) HD = humedad disponible (%) Hd = altura neta de diseño (m) He = altura del elevador sobre el terreno (m) Hm = altura de volumen muerto (m) Ht = altura total del dique (m) Ir = Intervalo de riego Kc = coeficiente de cultivo km = kilómetro Km = coeficiente de rugosidad, superficie interior de un canal (fórmula de Manning) l = litros L = longitud (m) La = distancia de aspersores en una línea móvil (m) Lb = lámina bruta de riego (mm) Ll = distancia de separación entre líneas móviles Ln = lámina neta de riego (mm) l/s = litros por segundo m2 = metro cuadrado m3 = metro cúbico (mil litros)

m 3/s = mca = mm = MMC = MR = P = PA = P75%= Pe Pm PMP PP Pr Q Qc Qm Qt R Rb Rn S

= = = = = = = = = = = = =

TE TI TR Tt

= = = =

v Vm Vn Vp Vtp

= = = = =

metro cúbico por segundo metro de columna de agua milímetro millones de metros cúbicos módulo de riego (l/s/ha) precipitación pluviometría del aspersor (mm/h) precipitación mensual al 75% de probabilidad (mm/mes) precipitación efectiva precipitación media mensual (mm/mes) punto de marchitez permanente pluviometría del conjunto de aspersores profundidad de raíces (m) caudal (l/s o m 3 /s) caudal continuo de riego (l/s) caudal medio (l/s) caudal del turno de riego (l/s) radio hidráulico (m) requerimiento bruto de riego (mm) requerimiento neto de riego (mm) pendiente del talud (ejes h/v); pendiente longitudinal de un canal (m/m); pendiente hidráulica dentro de una tubería (m/m) talud exterior talud interior tiempo de riego (min, h) tiempo de duración del turno de riego (min) velocidad del agua (m/s); eje vertical volumen mensual de captación (m 3, MMC) volumen neto volumen de precipitación volumen de tronco piramidal

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

1. Listado de símbolos27

27 Aunque los símbolos usados en el texto siguen en la medida de lo posible la clasificación universal, algunos de estos han sido adaptados para los fines del presente libro.

137

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

2. Listado de cuadros

1. 2. 3. 4. 5.

7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.

138

Zonas de una cuenca. Parámetros zonales de la microcuenca del río Muyoc. Valores del coeficiente de escorrentía (Ce) Área requerida para el emplazamiento del microrreservorio. Datos de referencia sobre evapotranspiración potencial en Cajamarca, calculados según el método de Hargreaves, 1933-2008. Valores estimados de la evapotranspiración potencial para las condiciones de Cajamarca, en función de la altitud sobre el nivel del mar. Coeficientes de cultivo estudiados para algunas variedades. Eficiencia de aplicación según el método de riego utilizado. Procedimiento de cálculo del requerimiento de riego de una superficie de cultivo. Índices de contenido de humedad en el suelo. Velocidad de infiltración básica según textura de los suelos. Profundidad de raíces de algunos cultivos en pleno desarrollo. Factor de agotamiento de algunos cultivos. Requerimiento hídrico estimado de algunos

15. 16. 17. 18. 19. 20. 21.

22. 23.

24.

cultivos en época de estiaje para las condiciones de la sierra de Cajamarca. Factor de esponjamiento. Coeficientes de Manning para canales revestidos y de tierra. Coeficientes de rugosidad a aplicar en la fórmula de Hazen-Williams. Distancia entre aspersores, en Porcentaje del diámetro de humedecimiento. Tabla de rendimiento del aspersor sectorial NAANDAN 427 de ½”. Comparación de métodos de impermeabilización. Costo de inversión de sistemas de riego, según características de construcción y volumen de almacenamiento de agua. Costo de inversión en el sistema de riego regulado por microrreservorio, por componente. Costo anual de mano de obra para labores de mantenimiento del sistema de riego regulado por microrreservorio. Cultivos introducidos en predios con sistema de riego por microrreservorio en tres provincias del departamento de Cajamarca, 2003-2009.

3. Listado de gráficos

2. 3. 4. 5. 6.

7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.

17. 18. 19.

20. 21. 22. 23. 24. 25. 26.

La gestión del agua requiere gestión del territorio. Un «atajado» en Bolivia. Lagunas multipropósito en Bolivia. Estanque predial en Chile. Sistema de riego predial regulado por microrreservorio. Duración del proceso de impermeabilización natural en microrreservorios construidos en tierra. El ciclo hidrológico. Delimitación de la cuenca del río Tambillo, Huánuco. Niveles de gestión del agua en el espacio de una cuenca hidrográfica. Microcuenca del río Muyoc. Perfil longitudinal del río Muyoc. Corte transversal de la cuenca del río Muyoc. Una de las múltiples formas de cosecha de agua: el sistema negarim. Escorrentía superficial directa hacia una depresión en el terreno. Aguas de drenaje que fluyen por la cuneta de un camino afirmado. Tipo de captación de agua usado en los sistemas instalados en las provincias de Cajabamba, San Marcos y Cajamarca. Régimen pluvial en las zonas de Cajamarca y Cusco. Emplazamiento del microrreservorio en el predio. Relación entre ordenamiento predial y ordenamiento territorial en el espacio de una cuenca hidrográfica. Riego por melgas. Riego por goteo. Riego por aspersión. Rangos típicos del valor del coeficiente de cultivo para las cuatro etapas de crecimiento. Patrón de absorción de agua en la zona de raíces de un cultivo. Componentes de un sistema de riego predial regulado por microrreservorio. Parámetros de diseño para el vaso del microrreservorio.

27. Geometría del vaso de un microrreservorio 28. Ancho de coronamiento de un microrreservorio. 29. Corona formada según el ancho del tractor 30. Pendiente recomendada para el talud exterior 31. Pendiente más inclinada por el lado del corte superior. 32. Dos ventanas digitales del software «Diseño geométrico y cálculo de movimiento de tierra» 33. Desarenador colmatado con sedimentos y desarenador limpio. 34. Canal de ingreso al reservorio. 35. Colchón de amortiguamiento al final del canal de ingreso al reservorio. 36. Aliviadero de demasías en el dique de un reservorio. 37. Ubicación de la tubería de salida en el cuerpo del reservorio, vista en planta. 38. Caja de válvula. 39. Hidrantes en operación. 40. Línea móvil conectada a un hidrante (manguera, elevadores y aspersores). 41. Principales componentes de un aspersor 42. Mojadura típica de un aspersor y efecto del traslape. 43. Disposición de los aspersores en una línea móvil de riego. 44. Efecto del viento sobre la distribución de la pluviometría de un aspersor. 45. Aspersor construido manualmente. 46. Trazado del área para la construcción del microrreservorio. 47. Limpieza de la capa superficial. 48. Zanja para la instalación de la tubería de salida. 49. Excavación y acumulación de material hacia los terraplenes. 50. Formación del dique. 51. Compactación del dique. 52. Perfilado y acabado del microrreservorio. 53. Canal de aducción. 54. Desarenador. 55. Canal de ingreso. 56. Agua turbia de escorrentía.

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

139

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

140

57. Impermeabilización con arcilla y compactación manual. 58. Instalación de la tubería principal. 59. Estabilización del talud exterior con pastos. 60. Microrreservorio con problemas de filtración. 61. Erosión del talud de corte. 62. Deslizamiento del talud de corte. 63. Colapso por saturación del dique. 64. Colapso por tubificación del dique. 65. Instalación de aspersores en una línea móvil.

5,60 m

5,60 m 15,00 m 5,60 m 1,50 m

12,00 m Tubería PVC SAP Ø 2”

Caja de válvulas

Tubería PVC SAP Ø 2”

Corona

Canastilla PVC SAP Ø 4”

26,74 m

37,94 m

5,60 m

1,50 m

4.1. Vista en planta del vaso

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

1,50 m

4. Planos

Tubería de salida

Corona

141

142 1 1,5

Corona 1,50 m

L= 6,2 5m 1 2

0,50 m 2,00 m 0,30 m

Corte B-B

26,74 m

Borde libre Agua Volumen muerto

Corte A-A

15,00 m

Borde libre Agua Volumen muerto

Canastilla PVC SAP Ø 4”

,00 m

L = 20

5m 6,2 1 2

Corona 1,50 m

1 1,5

5m 1 2 6,2

Corona 1,50 m

1 1,5

Caja de válvulas Cº f” c = 140 Kg/cm2 Tubería PVC SAP Ø 2”

Tuberia de salida PVC SAP Ø 2”

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

4.2. Vista en corte del vaso

0,30 m

1 0,10

Canal de aducción

Terreno natural

0,40 m

2,80 m

0,15 m

0,15 m 0,35 m

Vista en planta

1,80 m

0,15 m 1 0,10

0,30 m

Terreno natural

1,25 m

0,25 m

1,25 m

Vista en corte A-A

Desarenador

3,00 m Desarenador

2,80 m

1,00 m

3,00m

0,25 m

0,35 m

1 2

Colchón de amortiguamiento

0,15 m

f”c=175 Kg/cm2 + 30% PM

Mampostería de piedra asentada con concreto

f”c=175 Kg/cm2 + 30% PM

1,00 m 1,00 m

Colchón de amortiguamiento

Terreno natural

Mamposteria de piedra asentada con concreto f”c=175 Kg/cm2 + 30% PM

Mampostería de piedra asentada con concreto

Corte B-B

0,15 m

0,30 m

0,15 m

7,85 m 5,60 m Junta de dilatación e=0,025 m

,25

L= 6

f”c=175 Kg/cm2 + 30% PM Junta de dilatación e=0,025 m

Mampostería de piedra asentada con concreto

0,85 m

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

Canal de aducción

4.3. Canal de ingreso: vista en planta y en corte

143

0,40 m 0,10 m

0,60 m 0,10 m Caja Cº f”c=140 Kg/cm2

Tapa metálica 0,40 x 0,40 x 1/8”

Tubería PVC SAP Ø 2”

Uniones universales

S/E

1 0,10

Canastilla PVC SAP Ø 4” con reducción a Ø 2” Tubo PVC SAP Ø 2”

S/E

2,00 m

1,80 m

1 0,10

Detalle canastilla

1 0,10 Terreno natural

Perno 3/8”

1”

Tuerca 3/8”

Detalle 1

Corte D-D

Anclaje metálico e=1/8”

Tubería PVC SAP Ø 2”

Válvulas de control

3,00 m

2,80 m

1,00 m

0,40 x 0,40 x 1/8”

Planta caja válvulas 3,00 m 2,80 m

1 0,10 Terreno natural

Corte C-C

Tapa metálica 0,40 x 0,40 x 1/8”

Corte E-E

Anclaje metálico e=1/8”

Especificaciones técnicas

Terreno natural

Manija Cº f”c=140 Kg/cm2 Ver detalle 1

0,05 m

Planta de desarenador

0,05 m 0,125m 0,125m 0,05m

Corte B-B

1,00 m

0,40 x 0,40 x 1/8”

0,05 m

Cº f”c=140 Kg/cm2 Válvulas de control

Terreno natural

H=0,05m

1,80 m

Planta tapa metálica

0,10 m 0,40 m

Tapa metálica 0,40 x 0,40 x 1/8” 0,10 m

Planta caja para hidrantes

0,40 m

0,30 m

0,40 m

Corte A-A

0,60 m 5m 0,1

2,00 m

0,1 0m

El desarenador no sera revestido con concreto. Las cajas para hidrantes y válvula de control serán de Cºf”c=140 Kg/cm2. La tubería a usar será de PVC SAP marca Winduit clase 7.5. La tapa metálica para la caja de válvula de control será pintada con esmalte sintético anticorrosivo en dos capas.

9/16”

0,50 m

Detalle 2 (s/e) llave de dado hexagonal 9/16”

144

0,30m

0,40 m 0,40 m

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

4.4. Desarenador, caja de válvula, caja de hidrante

4.5. Aliviadero: vista en planta y en corte

6,00 m 3,00 m

3,00 m

0,35 m

0,75 m

0,15 m 0,45 m

0,15 m

Junta de dilatación e=0,025m

Vista en planta

Mampostería de piedra asentada con concreto f”c=175 Kg/cm2 + 30% PM

Sistemas de riego predial regulados por microreservorios

Mampostería de piedra asentada con concreto f”c=175 Kg/cm2 + 30% PM

Junta de dilatación e=0,025m

0,30 m

S=2%

0,15 m

L=6,00m Terreno natural

Vista en corte C-C

0,15 m

0,45 m

0,15 m

Mampostería de piedra asentada con concreto f”c=175 Kg/cm2 + 30% PM

0,30 m 0,35 m 0,15 m

Vista en corte D-D

145