ESTIMACIÓN DE LAS DEMANDAS DE CONSUMO DE AGUA

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1 SECRETARÍA DE AGRICULTURA, GANADERÍA, DESARROLLO RURAL, PESCA Y ALIMENTACIÓN Subsecretaría de Desarrollo Rural Dirección General de Apoyos para el Desarrollo Rural ESTIMACIÓN DE LAS DEMANDAS DE CONSUMO DE AGUA COLEGIO DE POSTGRADUADOS

2 CONTENIDO ÍNDICE DE CUADROS... 2 ÍNDICE DE FIGURAS INTRODUCCIÓN OBJETIVO REQUERIMIENTO DE RIEGO EN LOS CULTIVOS Evapotranspiración real del cultivo (ETc) Evapotranspiración Potencial (ETp) Coeficiente de Desarrollo del Cultivo (Kc) Precipitación efectiva Necesidad neta bruta de riego Fracción de lavado ( ) Uniformidad de Emisión (UE) Intervalo de riego (Ir) Tiempo de riego (Tr) Cálculo de los litros por día por planta Caudal del sistema de riego Cálculo del volumen total de agua requerido para riego NECESIDADES DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO Tanque de amortiguamiento Gasto medio diario (Qmed) Gasto máximo diario (QmáxD) Gasto máximo horario (QmáxH) Capacidad de los tanques de regulación Coeficiente de regulación Dimensionamiento del tanque de regulación NECESIDADES DE AGUA PARA ESPECIES PECUARIAS Cálculo del tamaño del HATO Cálculo del volumen de amortiguamiento necesario Aportaciones de escurrimientos superficiales Aportaciones de escurrimientos subsuperficiales BIBLIOGRAFIA ÍNDICE DE CUADROS Cuadro 1. Coeficiente global kg para algunos cultivos importantes Cuadro 2. Porcentaje de horas luz en el día por mes en relación a los meses del año Cuadro 3. Etapas de desarrollo del cultivo, según FAO Cuadro 4. Coeficientes de desarrollo Kc para cultivos anuales Cuadro 5. Coeficiente de efectividad de Blaney y Criddle Cuadro 6. Tolerancia del cultivo a las sales, expresada en Conductividad Eléctrica (CE) Cuadro 7. Rangos Recomendados para la Uniformidad de Emisión Cuadro 8. Valores de eficiencia de aplicación en microirrigación Cuadro 9. Ley de demandas horarias para poblaciones pequeñas (< 5000 habitantes)

3 Cuadro 10. Ejemplo de cálculo del volumen de un tanque de regularización Cuadro 11. Demanda diaria de agua para las principales especies domésticas Cuadro 12. Balance Hídrico para obtención del volumen de diseño ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Porcentajes de uso consuntivo (CONAGUA, 2010) Figura 2. Componentes del ciclo hidrológico en México (CONAGUA, 2010) Figura 3. ERIC III, base de datos editada por el IMTA, con información del Servicio Meteorológico Nacional Figura 4. Base de Datos del World Water and Climate Atlas Figura 5. Introducción de coordenadas de lugares para obtención de datos climáticos en el IWMI Online Climate Service MODEL Figura 6. Curva Generalizada del coeficiente de cultivo (FAO, 1977) Figura 7. Tanque de amortiguamiento Figura 8. Vista lateral y de frente del área de captación y abrevadero Figura 9. Bordo en cauce (A) y jagüey en ladera con canales de llamada (B) Figura 10. Olla de agua para uso pecuario Figura 11. Bebedero pecuario con tanque de regulación integrado

4 ESTIMACIÓN DE LAS DEMANDAS DE CONSUMO DE AGUA 1. INTRODUCCIÓN El agua se recicla constantemente como consecuencia de la evaporación, producida por la energía solar, que se precipita en forma de lluvias y alimenta el caudal de los ríos que retornan a los cuerpos donde se evaporó el agua inicialmente. De este ciclo constante, el agua destinada al consumo humano y las actividades agropecuarias básicamente procede de la lluvia. El agua es el recurso más importante; ya que las plantas, los animales y el ser humano dependen de su existencia; pero las aguas dulces existentes, que pueden usarse de forma económicamente viable y sin generar grandes impactos negativos en el ambiente, son menores al 1% del agua total del planeta. Por otro lado, el crecimiento demográfico, el aumento de los regímenes de demanda y la contaminación del líquido han mermado el volumen per cápita disponible. Esta disminución de consumo de agua obliga a la sociedad, para la protección de los patrones de vida, aplicar criterios de conservación y de uso sustentable del agua. De acuerdo con la Ley de Aguas Nacionales en México, el agua puede tener usos consuntivos y no consuntivos; entre los primeros están el abastecimiento urbano, la agricultura, el pecuario y la industria, y entre los segundos la producción de energía eléctrica, la refrigeración de plantas industriales y centrales energéticas, la acuicultura y los caudales con fines ambientales y paisajísticos. La mayor parte del agua consumida por el hombre se destina a usos consuntivos, a la irrigación, al ganado y al uso doméstico. La agricultura emplea más del 70% del agua utilizada en el mundo (FAO, 2002). Esta baja eficiencia, convierte a la agricultura en el sector donde se pueden adoptar los mayores cambios tecnológicos que permitan compensar las mermas per cápita antes mencionadas. En México, el uso consuntivo mayor es el agrícola, que representa un 78% de la extracción, seguido por el uso público urbano con un 12% (Figura 1). 2. OBJETIVO Analizar, para el medio rural, el consumo de agua con fines agrícolas, pecuarios y consumo humano. Como apoyo en la elaboración de Proyectos COUSSA. 4

5 Usos Consuntivos en México (km 3 ) % 3.3 4% 4.1 5% % Agrícola Abastecimiento Público Industria Autoabastecida Termoeléctricas Figura 1. Porcentajes de uso consuntivo (CONAGUA, 2010). 3. REQUERIMIENTO DE RIEGO EN LOS CULTIVOS La estimación de la demanda de agua, a través de cualquier sistema de riego, depende en gran medida del conocimiento de la cantidad de agua que consumen los cultivos y del momento oportuno para aplicarla, con el objetivo de no perjudicar su rendimiento. La cantidad de agua que las plantas transpiran es mucho mayor que la retienen (la que usan para crecimiento y fotosíntesis). En una parcela, es difícil separar la evaporación y la transpiración, cuando se habla de las necesidades de agua en los cultivos, por lo que la suma de ambos procesos se le ha denominado como evapotranspiración. Por lo tanto, el agua evapotranspirada debe reponerse periódicamente al suelo para no dañar el potencial productivo de la planta por estrés hídrico. Diversas metodologías se han propuesto para su determinación, debiendo considerarse siempre que la evapotranspiración depende, entre otros aspectos, de las condiciones climáticas, tipo y estado de desarrollo del cultivo, así como de la disponibilidad de agua del suelo. Derivado de estos procesos en 1952, H.F. Blaney y W.D. Criddle definieron uso consuntivo o evapotranspiración como la suma de los volúmenes de agua usados por el crecimiento vegetativo de una cierta área por conceptos de transpiración y formación de tejidos vegetales y evaporada desde el suelo adyacente, proveniente de la nieve o precipitación interceptada en el área en cualquier tiempo dado, dividido por la superficie del área ; en la siguiente figura se muestran los valores medios anuales de los componentes del ciclo hidrológico en México, en miles de millones de m 3, km 3 (Figura 2). 5

6 medio, por ejemplo: temperatura ambiente, incidencia de parásitos y organismos competitivos y riqueza nutricional. El requerimiento de riego de los cultivos (RR) o necesidades netas, se define como la suma de la evapotranspiración real corregida o evapotranspiración del cultivo corregida (ETc correg) menos la precipitación efectiva (Pe). RR: Requerimientos de riego, mm/día. Pe: Precipitación efectiva, mm. Figura 2. Componentes del ciclo hidrológico en México (CONAGUA, 2010). En proyectos COUSSA generalmente los volúmenes de agua que se captan son reducidos y requieren ser utilizados eficientemente, por lo que en este documento se analizan las demandas de riego localizado por microirrigación. La Microirrigación consiste en aplicar al cultivo una clase de riego más localizado, minimizando el volumen de suelo humedecido, reduciendo con ello las pérdidas de agua por evaporación, también se reducen los intervalos de riego. Dentro de la microirrigación se incluyen todos los medios que se requieren para los sistemas de goteo, microaspersión, nebulización, atomización, etc. Este tipo de sistemas además de aplicar el agua a los cultivos con gran eficiencia, mejora alguna otra característica del ETc correg: Evapotranspiración del cultivo corregida, mm/día. Este parámetro se calcula con la siguiente ecuación: ETc: Evapotranspiración real del cultivo, mm/día. Kvc: Coeficiente de corrección por variación climática, adimensional (1.15 para microaspersión y 1.2 para goteo). kl: Corrección por efecto de localización, %. Se calcula con la siguiente ecuación: Donde, A, corresponde al área sombreada y básicamente hace coincidir la superficie 6

7 sombreada con la proyección sobre el terreno del perímetro de la cubierta vegetal, como sigue: La ETc puede determinarse a partir de la evapotranspiración potencial, ETp (o evapotranspiración del cultivo de referencia), según la expresión. : Fracción de área sombreada, m 2. : Diámetro de la copa del árbol, m. : Espaciamiento entre plantas, m. : Espaciamiento de hileras de plantas, en m. De no contar con suficiente información para realizar los cálculos, se recomienda tomar 60% del área sombreada en caso de frutales y 70%, en promedio, en caso de hortalizas EVAPOTRANSPIRACIÓN REAL DEL CULTIVO (ETC) Los métodos de cálculo de la ETc, se dividen en directos e indirectos. Los métodos directos proporcionan directamente el valor del consumo total del agua requerida por las plantas, para lo que se utilizan aparatos e instrumentos en su determinación; por los alcances del presente documento no son analizados. Los métodos indirectos proporcionan un valor estimado del agua requerida a través de todo el ciclo vegetativo, mediante la aplicación de fórmulas empíricas basadas en datos climáticos. En donde Kc, es un coeficiente de cultivo adimensional que varía con el cultivo y su desarrollo vegetativo y ETp es la evapotranspiración potencial. Las unidades comunes de medida de ETc y ETp suelen ser mm/día, mm/mes o mm/temporada. Por su importancia, en el presente documento se aborda el método de Blaney-Criddle (modificado por Phelan), ambos toman en cuenta gran número de variables que permiten un cálculo más preciso de la evapotranspiración. Método de Blaney-Criddle modificado por Phelan. La ecuación de Blaney-Criddle es usada ampliamente en diversas regiones del mundo, en la que se consideran dos parámetros importantes: la temperatura media mensual y el porcentaje de horas luz mensual con relación al total anual. Originalmente el método se diseño para el cálculo de la ETc durante todo el ciclo vegetativo del cultivo, mediante la siguiente ecuación: 7

8 ETc: Evapotranspiración del cultivo, cm. Kg: Coeficiente total de ajuste que depende del cultivo y la ubicación de la zona de estudio, adimensional (Cuadro 1). Cuadro 1. Coeficiente global kg para algunos cultivos importantes. CULTIVO PERÍODO DE CRECIMIENTO COEFICIENTE GLOBAL kg Aguacate Todo el año 0.50 a 0.55 Ajonjolí 3 a 4 meses 0.80 Alfalfa Entre heladas 0.80 a 0.85 Alfalfa En invierno 0.60 Algodón 6 a 7 meses 0.60 a 0.65 Arroz 3 a 5 meses 1.00 a 1.20 Cacahuate 5 meses 0.60 a 0.65 Cacao Todo el año 0.75 a 0.80 Café Todo el año 0.75 a 0.80 Camote 5 meses 0.60 Caña de azúcar Todo el año 0.75 a 0.80 Cártamo 5 a 8 meses 0.55 a 0.65 Cereales grano pequeño 3 a 6 meses 0.75 a 0.85 Cítricos 7 meses 0.50 a 0.65 Chile 3 a 4 meses 0.60 CULTIVO PERÍODO DE CRECIMIENTO COEFICIENTE GLOBAL kg Lechuga y Col 3 meses 0.7 Lenteja 4 meses 0.60 a 0.70 Lino 7 a 8 meses 0.70 a 0.80 Maíz 4 a 7 meses 0.75 a 0.85 Mango Todo el año 0.75 a 0.80 Melón 1 a 4 meses 0.6 Nogal Entre heladas 0.7 Papa 3 a 5 meses 0.65 a 0.75 Palma datilera Todo el año 0.65 a 0.80 Palma cocotera Todo el año 0.80 a.090 Papaya Todo el año 0.60 a 0.80 Plátano Todo el año 0.80 a 1.00 Pastos de gramíneas Todo el año 0.75 Sandía 3 a 4 meses 0.60 Sorgo 3 a 4 meses 0.70 Soya 3 a 5 meses 0.60 a 0.70 Tomate 4 a 5 meses 0.70 F: Factor climático que es equivalente a la ETP (Evapotranspiración Potencial) global, la ecuación que define su cálculo se precisa a continuación: Espárrago 6 meses 0.60 Fresa Todo el año 0.45 a 0.60 Frijol 3 a 4 meses 0.60 a 0.70 Frutales de hoja caduca Entre heladas 0.60 a 0.70 Garbanzo 4 a 5 meses 0.60 a 0.70 Girasol 4 meses 0.50 a 0.65 Gladiola 3 a 4 meses 0.6 Haba 4 a 5 meses 0.60 a 0.70 Hortalizas 2 a 4 meses 0.6 Jitomate 4 meses 0.7 Valores del factor climático o ETP mensuales, en cm (Ecuación 5). [ ] Ti: Temperatura media mensual, en C 8

9 Pi: Porcentaje de horas luz del mes respecto del total anual en % (Cuadro 2). Cuadro 2. Porcentaje de horas luz en el día por mes en relación a los meses del año. LATITUD ENE. FEB. MAR. ABR. MAY. JUN. JUL. AGO. SEP. OCT. NOV. DIC Fuente: Palacios, 1977 Este método fue modificado por J. T. Phelan, quien propuso la siguiente corrección a cada una de las (fi) mensuales, la cual está en función de cada una de las temperaturas medias mensuales (Ti), esto se observa en la Ecuación 6: Para conocer la ETc de cada mes, el producto se multipllica por un coeficiente mensual del cultivo del cual se trate EVAPOTRANSPIRACIÓN POTENCIAL (ETP) La evapotranspiración potencial (ETp) se define como la tasa de evapotranspiración de una superficie extensa de gramíneas verdes de 8 a 15 cm de altura, uniforme, en crecimiento activo, que sombrea totalmente el suelo y sin falta de agua. Los resultados del cálculo de la ETp, permiten elegir el método de cálculo de las necesidades netas de agua de los cultivos. 9

10 Como método indirecto, a través de fórmulas empíricas, se muestra el método de Penman- Monteith para el cálculo del valor de ETp usando datos climáticos, como se muestra a continuación. Método de Penman-Monteith Con este método se obtienen valores más consistentes del consumo de agua de los cultivos, esto debido a que toma en cuenta el mayor número de variables climáticas en comparación con otros métodos. La ecuación usada para el cálculo de la evapotranspiración potencial del cultivo de referencia es: : Pendiente de la curva de presión de vapor, kpa/ C. : Constante psicrométrica, kpa/ C. 900: Factor de conversión. La ecuación utiliza datos climáticos de radiación solar, temperatura del aire, humedad y velocidad del viento. Los factores meteorológicos que determinan la evapotranspiración son los componentes del tiempo que proporcionan energía para la vaporización y extraen vapor de agua de una superficie evaporante. Los principales parámetros meteorológicos que se deben considerar se presentan a continuación: Parámetros Atmosféricos : Evapotranspiración potencial, mm/día. : Radiación neta en la superficie del cultivo, MJ/m 2 día. : Flujo de calor en el suelo, MJ/m 2 día. : Temperatura media, C. : Velocidad del viento medida a 2 m de altura, m/s. : Presión de vapor de saturación, KPa. Presión real de vapor, kpa. a) Presión Atmosférica (P), es la presión ejercida por el peso de la atmósfera terrestre. Para calcular P puede emplearse una simplificación de la ley general de los gases ideales, a una temperatura atmosférica estándar de 20 C. ( ) P: Presión Atmosférica, KPa. Z: Elevación sobre el nivel del mar, m. b) Calor Latente de Vaporización (λ), expresa la energía requerida para cambiar una masa de unidad de agua líquida a vapor de agua bajo presión y temperatura constantes. Su valor 10

11 varía en función de la temperatura. Como λ varía levemente dentro de rangos de temperaturas normales, se considera un valor constante de 2.45 MJ/kg correspondiente a una temperatura de 20 C. c) Constante Psicrométrica (γ), se calcula con: relativa son expresiones comunes para indicar la humedad del aire. a) Humedad Relativa (HR), La humedad relativa (HR) expresa el grado de saturación del aire como el cociente entre la presión real de vapor (ea) a una temperatura dada y la presión de saturación de vapor (e (T)) a la misma temperatura (T): : Constante Psicrométrica, KPa/ C. P: Presión Atmosférica, KPa. : Calor Latente de Vaporizazión, 2.45 MJ/kg. c p: Calor específico a presión constante, 1.013x10-3 MJ/kg C. : Cociente del peso molecular del vapor de agua/aire seco = Temperatura del Aire La temperatura máxima diaria del aire (Tmax) y la temperatura mínima diaria del aire (Tmin) son, respectivamente, la máxima y la mínima temperatura del aire observadas durante un periodo de 24 horas. Humedad del Aire El contenido de agua del aire se puede expresar de diversas maneras. En agro meteorología, la presión de vapor, la temperatura del punto de condensación (punto de roció) y la humedad b) Presión media de vapor de la saturación (e s ), puede ser calculada en función de la temperatura del aire, pues depende de ella. La relación entre ambas variables se expresa como: ( ) : Presión de saturación de vapor a la temperatura del aire T (KPa). T: Temperatura media, C. Debido a la característica no-linear de la Ecuación 11, la presión media de saturación de vapor para un día, semana, década o mes, debe ser calculada como el promedio de la presión de saturación de vapor a la temperatura máxima media y la presión de saturación de vapor a la temperatura mínima media del aire para ese período: 11

12 c) Pendiente de la curva de presión de saturación de vapor (Δ), para el cálculo de evapotranspiración, se requiere calcular este parámetro, dado por la siguiente ecuación: [ ( ) ] : Pendiente de la curva de saturación de vapor a la temperatura del aire, KPa/ C. rayos del sol en el extremo superior de la atmósfera terrestre, se llama constante solar, y tiene un valor aproximado de MJ/m 2 min. La intensidad local de la radiación, sin embargo, está determinada por el ángulo entre la dirección de los rayos solares y la superficie de la atmósfera. Este ángulo cambia durante el día y es diferente en diversas latitudes y en diversas épocas del año. Para cada día del año y para diversas latitudes se puede estimar a partir de la constante solar, la declinación solar y la época del año: d) Presión Real de vapor (e a ) derivada de datos de humedad relativa, en base a la disponibilidad de datos de humedad relativa se tiene la siguiente ecuación: [ ] : Presión Real de vapor, KPa. Radiación : Presión de Saturación de vapor a la temperatura mínima, KPa. : Presión de Saturación de vapor a la temperatura máxima, KPa. : Humedad Relativa mínima, %. : Humedad Relativa máxima, %. a) Radiación extraterrestre. La radiación que choca a una superficie perpendicular a los Ra: Radiación Extraterrestre, MJ/m 2 día. G SC : Constante solar = MJ/m 2 día. d r : Distancia relativa inversa Tierra-Sol (Ecuación 16). : Ángulo de radiación a la puesta del sol (Ecuación 18), rad. : Latitud (positiva para el hemisferio norte y negativa para el hemisferio sur), Rad. : Declinación solar (Ecuación 17), rad. La distancia inversa tierra sol (d r ) y la declinación solar ( ) están dadas por: ( ) 12

13 ( ) Donde J es el día Juliano, número del día en el año entre 1 (1 de enero) y 365 (31 de diciembre). El ángulo de radiación a la hora de la puesta del sol ( ), se da por: [ ] [ ] [ ] b) Radiación Solar (R s ), si no se cuenta con mediciones directas de radiación solar, R s, ésta puede ser calculada a través de la aplicación de la fórmula de Angstrom que relaciona la radiación solar con la radiación extraterrestre y la duración relativa de la insolación: ( ) R s : Radiación solar o de onda corta, MJ/m 2 día. n: Duración real de la insolación, horas. N: Duración máxima posible de la insolación, horas. n/n: Duración relativa de la insolación, adimensional. a s : Constante de Regresión, que expresa la fracción radiación extraterrestre que llega a la tierra en días muy nublados (n=0). a s + b s : Fracción de la radiación extraterrestre que llega a la tierra en días despejados (n=n). c) Flujo del calor del suelo (G), se cuenta con diversos modelos complejos para describir el flujo de calor del suelo. Como el flujo del calor del suelo es pequeño comparado con la R n, particularmente cuando la superficie está cubierta con vegetación y los periodos de tiempo de cálculo son de 24 horas o más, un procedimiento simple del cálculo se presenta aquí para periodos largos de tiempo, basados en la idea de que la temperatura del suelo tiene similar tendencia a la temperatura del aire. G: Flujo del calor del suelo, MJ/m 2 día. C s : Capacidad calorífica del suelo, MJ/m 3 C. T i : Temperatura del aire en el tiempo i, C. T i-1 : Temperatura del aire en el tiempo i-1, C. Δt: Intervalo de tiempo considerado, días. Δz: Profundidad efectiva del suelo, m. Ra: Radiación Extraterrestre, MJ/m 2 día. 13

14 Velocidad del Viento El viento se caracteriza por su dirección y su velocidad. La dirección del viento se refiere a la dirección de la cual el viento está soplando. Para el cómputo de la evapotranspiración, la velocidad del viento es una variable importante. La velocidad del viento en una localidad dada varía con el tiempo, por lo que es necesario expresarla en unidades que corresponden al tiempo. La velocidad del viento se mide en metros por segundo (m/s) o kilómetros por día (km/día). Obtención de Datos Climáticos En la base de datos ERIC III (Extractor Rápido de Información Climatológica), buscando las estaciones meteorológicas más cercanas a la zona de interés, se pueden obtener los datos de precipitación máxima, mínima y media mensual; la Temperatura media, mínima y máxima mensual, generalmente estos datos son los más fáciles de conseguir y el ERIC III es una fuente confiable de información, ya que utiliza datos de las estaciones del Servicio Meteorológico Nacional (SMN). a) Relación del viento con la altura, la velocidad del viento a diversas alturas sobre la superficie del suelo tienen valores diferentes. La fricción superficial tiende a reducir la velocidad del viento que atraviesa la superficie. La velocidad del viento es menor cerca de la superficie y aumenta con altura. Para ajustar los datos de velocidad de los vientos obtenidos de instrumentos situados a elevaciones diferentes a la altura estándar de 2 m, se puede usar una relación logarítmica: U 2 : Velocidad del viento a 2m sobre la superficie, m/s. U z : Velocidad del viento medida a z m sobre la superficie, m/s. z: Altura de la medición sobre la superficie, m. Figura 3. ERIC III, base de datos editada por el IMTA, con información del Servicio Meteorológico Nacional. Las variables de velocidad del viento, insolación y humedad relativa son más difíciles de conseguir, pues son pocas las estaciones meteorológicas en México que cuentan con ellas, y de ésas, son aún menos las que tienen un registro histórico completo y un periodo suficientemente amplio. 14

15 Como una aproximación, para estas variables más difíciles de conseguir, se recomienda utilizar la información en línea del Instituto Internacional de Gestión del Agua (IWMI) 1. El IWMI es uno de varios centros internacionales de investigación operados por el Grupo Consultativo sobre Investigación Agrícola (CGIAR), con sede en Colombo, Sri Lanka. La base de datos del IWMI, Atlas de Clima y Agua, cuenta con datos climatológicos promedio de 30 años (de 1961 a 1990), basado en los registros de unos 30,000 estaciones meteorológicas en todo el mundo. El IWMI Atlas de Clima y Agua interpola estos datos y los ajusta para el efecto de elevación, para una malla de resolución de 10 minutos de arco (un sexto de un grado de latitud y longitud, Figura 4). Figura 4. Base de Datos del World Water and Climate Atlas. Al entrar a la página, se da Click bajo el mapa mundi, donde dice: Click here to Access ; enseguida, para tener acceso a los datos, primero hay que registrarse, después de hacerlo, aparece una ventana como se muestra en la Figura 5, en la cual pide que se localice el sitio de interés (Location of Interest). Se introduce el nombre del sitio de interés, la latitud y longitud específicas del lugar, enseguida se eligen las variables climáticas de interés por interpolar. Por último se da click en Submit y aparecen los datos indicados COEFICIENTE DE DESARROLLO DEL CULTIVO (KC) El efecto de la transpiración de las plantas y la evaporación del suelo está integrado en un sólo coeficiente denominado coeficiente de cultivo Kc. El coeficiente de cultivo promedio es más conveniente porque maneja simultáneamente el efecto de cultivo y de suelo. Los coeficientes de desarrollo de los cultivos dependen fundamentalmente de las características propias de cada cultivo, por lo tanto son específicos para cada uno de ellos y dependen de su estado de desarrollo y de sus etapas fenológicas; por ello, son variables a lo largo del tiempo. También dependen de las características del suelo y de su humedad, así como de las prácticas agrícolas y del riego. Lo valores de Kc comienzan siendo pequeños y aumentan a medida que la planta cubre más el suelo (Figura 6). Para calcular de manera simple la evapotranspiración del cultivo es necesario identificar las etapas de crecimiento, la duración en días de cada una de ellas y seleccionar el correspondiente Kc para cada etapa (Cuadro 3). 1 (versión tabular) y dw.iwmi.org/idis_dp/clickandplot.aspx (versión gráfica). 15

16 Figura 5. Introducción de coordenadas de lugares para obtención de datos climáticos en el IWMI Online Climate Service MODEL. Cuadro 3. Etapas de desarrollo del cultivo, según FAO. VALORES DE Kc ETAPAS DE DESCRIPCIÓN DESARROLLO Kc ini Inicial Kc promedio desde la plantación a 10% de cobertura Kc ini Kc med Crecimiento rápido De 10% de cobertura a 75% o al máximo consumo de agua, lo que suceda primero. Kc med Período medio Kc promedio al final de la estación de máximo crecimiento hasta que el consumo de agua comienza a declinar. Kc med -Kc fin Período final Desde que el Kc comienza a declinar hasta la cosecha o cuando el consumo de agua llega a ser mínimo. (Fuente: FAO, 1977) El coeficiente de cultivo varía de cultivo en cultivo, etapa de desarrollo y región geográfica. El Servicio de Conservación de Suelos del USDA, ha obtenido el coeficiente de desarrollo del cultivo Kc para varios de ellos, o por lo menos los de mayor importancia a nivel mundial, a partir de datos experimentales, los cuales se presentan en el Cuadro 4. Los valores máximos de Kc se alcanzan en la floración, se mantienen durante la fase media y finalmente decrecen durante la maduración Bajo el método de la FAO, el Kc está representado por líneas rectas conectando 4 etapas de desarrollo, como se indica en la Figura 6. 16

17 Figura 6. Curva Generalizada del coeficiente de cultivo (FAO, 1977). Cuadro 4. Coeficientes de desarrollo Kc para cultivos anuales. % de Desarrollo Maíz Trigo Algodón Sorgo Cártamo Soya Arroz Frijol

18 Cuadro 4. Coeficientes de desarrollo Kc para cultivos anuales (continuación). % de Desarrollo Ajonjolí Garbanzo Cebada Jitomate Linaza Chile Papa PRECIPITACIÓN EFECTIVA La precipitación efectiva es la proporción de la precipitación que puede llegar a estar disponible en la zona ocupada por las raíces de las plantas, la que utiliza para satisfacer sus requerimientos de agua. Se consideran como lluvias no aprovechables o inefectivas tanto aquellas que son muy pequeñas, que se pierden rápidamente por evaporación, como aquellas que son muy grandes, de tal manera que rebasan la capacidad de almacenamiento de la zona de raíces. Cuánta agua se infiltra en realidad en el suelo depende del tipo de suelo, pendiente, tipo de cultivos, intensidad de la precipitación y el contenido inicial de agua en el suelo. El método más preciso para determinar la precipitación efectiva es a través de observación en campo. La lluvia es altamente efectiva cuando poco o nada se pierde por evaporación. Bajas precipitaciones 18

19 son poco efectivas pues se pierden rápidamente por evaporación. Método de la USDA Soil Conservation Service Una manera simple de estimar indirectamente este valor es a través del método de la USDA - Soil Conservation Service (método que más recomienda la FAO), a través de Ecuación 26: Si P<=250 mm por periodo: Si P>250 mm por periodo: Pe: Precipitación efectiva, mm. P: Precipitación media mensual, mm. ) efectiva no se considera para establecer el uso consuntivo máximo de un cultivo. Cuadro 5. Coeficiente de efectividad de Blaney y Criddle. Lluvia (mm) Coeficiente de efectividad > NECESIDAD NETA BRUTA DE RIEGO Para el cálculo de las necesidades brutas, se deben considerar primeramente las necesidades netas, la fracción de lavado por sales y la uniformidad de emisión de los emisores. Por tanto, las necesidades brutas o totales de riego, se calculan con la siguiente ecuación: Coeficientes de Blaney-Criddle Estos coeficientes varían con la lámina de lluvia y se aplican para un evento de lluvia. En cuanto al coeficiente acumulativo, según los autores, los primeros 25 mm tienen una efectividad de 95%, los siguientes 25 tienen un coeficiente de 90% etc. (Cuadro 5). En riego localizado, dada la alta frecuencia de los riegos, es muy improbable que siempre ocurra una lluvia en el intervalo entre dos riegos, por lo que para efectos del diseño agronómico de sistemas de microirrigación, la precipitación Cuando no se considera la fracción de lavado, la ecuación anterior queda: : Necesidades brutas, mm/día. : Necesidades netas, mm/día. : Fracción de lavado, adimensional. 19

20 : Eficiencia de aplicación, adimensional. : Uniformidad de Emisión, adimensional. Las necesidades brutas de riego también se pueden expresar como l/planta; para esto basta con multiplicar las necesidades brutas en mm/día, por el marco de plantación en metros Fracción de lavado ( ) La evapotranspiración remueve solamente agua hacia la atmósfera, dejando sales en el suelo y concentrando la solución remanente. Por lo que se hace necesario considerar una fracción de la lámina de riego para lavado de las mismas y alejarlas de la zona de raíces. La estimación de este sobre riego se calcula con la ecuación: Cuadro 6. Tolerancia del cultivo a las sales, expresada en Conductividad Eléctrica (CE). CULTIVO CE (ds/m) CULTIVO CE (ds/m) CULTIVOS EXTENSIVOS FRUTALES Cebada 8.0 Palma datilera 4.0 Algodón 7.7 Granada 2.7 Remolacha azucarera 7.0 Higo 2.7 Trigo 6.0 Olivo 2.7 Cártamo 5.3 Vid 1.5 Soya 5.0 Pomelo 1.8 Sorgo 4.0 Pera 1.7 Arroz 3.0 Manzano 1.7 Cacahuate 3.2 Naranja 1.7 Habas 1.6 Limonero 1.7 Maíz 1.7 Nogal 1.7 Lino 1.7 Durazno 1.7 HORTALIZAS Ciruelo 1.5 Remolacha azucarera 4.0 Almendro 1.5 Brócoli 2.8 Zarzamora 1.5 Melón 2.2 Aguacate 1.3 Tomate 2.5 Frambuesa 1.0 Espinaca 2.0 Fresa 1.0 : Conductividad eléctrica del agua de riego, ds/m. : Conductividad eléctrica del extracto de saturación del suelo que no produce reducción en el rendimiento del cultivo, en ds/m. El valor de la Conductividad Eléctrica (CE) es un indicador de la salinidad del suelo, en función al valor del mismo, dependerá la tolerancia de los cultivos a las sales; en el Cuadro 6 se muestran valores de CE en el suelo, máximos de tolerancia para los cultivos más comunes. Pepino 2.5 FORRAJES Col 1.8 Pasto bermuda 6.90 Maíz dulce 1.7 Cebada heno 6.00 Papa 1.7 Pasto Sudán 2.80 Pimiento 1.5 Alfalfa 2.00 Lechuga 1.3 Maíz forrajero 1.80 Rábano 1.2 Cola de zorra 1.50 Cebolla 1.2 Trébol 1.50 Zanahoria 1.0 Frijol Uniformidad de Emisión (UE) Los emisores de una instalación arrojan que no son exactamente iguales entre sí, lo que ocasiona que los cultivos reciban dosis de riego 20

21 diferentes. Para efectos de diseño se establece la condición de que la parte del terreno que menos agua reciba, lo haga como mínimo una cierta fracción de la dosis media. La necesidad se ve afectada por el factor 1/UE. Se impone la condición de que la parte menos regada reciba una dosis del 90% de la media, esto es, UE=0.90. Este factor será muy importante para el diseño hidráulico. En el Cuadro 7 se anotan los rangos recomendados para UE según Keller-Bliesner 1990, de acuerdo con el sistema de riego y la topografía. Cuadro 7. Rangos Recomendados para la Uniformidad de Emisión. Tipo de Emisor Emisores por planta Topografía Rango de UE Puntual >=3 Uniforme Puntual <3 Uniforme Puntual >=3 Ondulada Puntual <3 Ondulada Microaspersión - Uniforme Microaspersión - Ondulada Cinta de riego - Uniforme Intervalo entre riegos, días. : Lámina máxima aplicada o disponible sin bajar del punto crítico, mm. : Evapotranspiración del cultivo corregido, del mes de máxima demanda, mm/día. Normalmente, el intervalo entre riegos en este tipo de sistemas, fluctúa de 1 a 3 días, lo que implica que el agua esta fácilmente disponible en el suelo y como consecuencia para el cultivo en un máximo rendimiento TIEMPO DE RIEGO (TR) En riego localizado, este parámetro depende de la lámina de riego que se desea aplicar y del caudal medio del emisor. Para el cálculo de este intervalo se recomienda el uso de la siguiente ecuación: Cinta de riego - Ondulada Pendiente uniforme hasta 2%, pediente ondulada >2% 3.6. INTERVALO DE RIEGO (IR) Para el caso de un sistema de riego localizado, el valor del intervalo de riego se obtiene para los días de mayores necesidades del cultivo. Para esto se utiliza la siguiente ecuación: : Tiempo de riego, hr. : Lámina de riego que se desea aplicar, mm. : Caudal medio del emisor, lph. : Separación entre emisores, m. : Separación entre laterales, m. 21

22 3.8. CÁLCULO DE LOS LITROS POR DÍA POR PLANTA El cálculo de los litros de agua consumidos por árbol en un día se calcula con la siguiente expresión: Sa : Separación entre plantas, m. Sh : Separación entre hileras, m. UC mm/día. Ef : Eficiencia del sistema de riego, adimensional. LPD : Litros por día por planta, l. k : Coeficiente de cobertura de la plantación, adimensional. Ec : Eficiencia de conducción, 95% en conducciones entubadas Ea : Eficiencia de aplicación, en función del clima del lugar donde se implementará el sistema de riego (Cuadro 8). Cuadro 8. Valores de eficiencia de aplicación en microirrigación. Clima Profundidad de Raíces (m) Textura Muy Arenosa Arenosa Media Fina Árido < > Húmedo < > CAUDAL DEL SISTEMA DE RIEGO Es el caudal que se manejará a la salida del cabezal o centro de control. El caudal máximo que requerirá el sistema, deberá ser menor al caudal disponible en la fuente de abastecimiento, o menor al gasto concesionado. Prácticamente, para su determinación se usa la siguiente ecuación: : Caudal total del sistema de riego, lps. 22

23 : Tiempo de riego, hr. NTP: Número total de plantas CÁLCULO DEL VOLUMEN TOTAL DE AGUA REQUERIDO PARA RIEGO El cálculo del volumen total, anual o por ciclo de cultivo, requerido para fines de riego, permite apreciar si el volumen anual disponible es capaz de satisfacer la demanda de riego. Para este cálculo se aplica la eficiencia global de riego directamente a la lámina anual bruta de riego. : Volumen total anual requerido para riego, m 3. : Requerimiento de riego anual, mm. : Área que se pretende sembrar, ha. : Eficiencia de riego, adimensional. Este cálculo se realiza para cada cultivo a establecer, sumando al final los volúmenes totales anuales requeridos de cada cultivo. La suma total debe ser menor al volumen anual concesionado o disponible para riego. Finalmente, dentro de la planeación del riego, después de realizar estos análisis y comprobar que el volumen disponible es suficiente para satisfacer las demandas anuales de agua para los cultivos a establecer, entonces la superficie que se pretende regar queda definida; en caso contrario, es necesario modificar dicha superficie total, hasta ajustarse al volumen de agua disponible para riego. 4. NECESIDADES DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO La Organización Mundial de la Salud definió la seguridad en la disponibilidad del agua dulce como el acceso de al menos 20 a 40 litros por persona en el hogar (UACh, 2004). Pese a lo bajo de este volumen mínimo recomendable, su abastecimiento en las comunidades rurales requiere de la construcción de ciertas obras, infraestructura hídrica para garantizar el abastecimiento del vital líquido, desde lugares remotos. En las comunidades rurales, las obras de aprovechamiento hídrico, además de considerar aspectos agropecuarios, también son utilizadas por sus habitantes para el consumo humano. Entre las obras, con usos múltiples, destacan los tanques de amortiguamiento y las ollas de agua; mismas que son analizadas a continuación TANQUE DE AMORTIGUAMIENTO El tanque de amortiguamiento o de regulación (Figura 7) es la parte del sistema de abastecimiento de agua potable que recibe un gasto desde la fuente de abastecimiento para satisfacer las demandas variables de la población a lo largo del día. Éste permite el almacenamiento de un volumen de agua cuando la demanda en la población es menor que el 23

24 gasto de llegada y el agua almacenada se utiliza cuando la demanda es mayor. Generalmente, esta regulación se hace por períodos de 24 horas. Figura 7. Tanque de amortiguamiento Los gastos de diseño se calcularán de la siguiente forma: Gasto medio diario (Qmed) El gasto medio diario es la cantidad de agua requerida para satisfacer las necesidades de la población en un día de consumo promedio. La expresión que define el gasto medio es la siguiente: Q med : Gasto medio diario, l/s. El diseño de un sistema de abastecimiento de agua potable, se basa en una estimación de la población futura a la que servirá, denominada población de proyecto; este número de habitantes corresponde al que se tendrá al último día del período de diseño que se fijó. La mejor base para estimar las tendencias de la población futura de una comunidad es su pasado desarrollo, y la fuente de información más importante sobre el mismo en México son los censos levantados por el Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI) cada diez años. Los datos de los censos de población pueden adaptarse a un modelo matemático como son: el aritmético, geométrico, parabólico, etc. Cuando se supone un crecimiento en progresión geométrica, los valores que se obtienen para la población futura son mayores que los que se obtendrían si se supone un crecimiento en progresión aritmética. En este documento se explicará el modelo aritmético, debido a que generalmente, ésta es la tendencia de crecimiento de la población en comunidades pequeñas. El modelo aritmético tiene como característica un incremento de población constante para incrementos de tiempo iguales y, en consecuencia, la velocidad, es decir, la relación de incremento de habitantes con respecto al periodo de tiempo es una constante expresada como ecuación, se tiene: P: Población de diseño, número de habitantes. D: Dotación, l/hab/día. 86,400: Segundos que tiene un día. O bien: 24

25 P: Población. t: Tiempo, años. K a : Constante que significa el incremento de la población en la unidad de tiempo (año, decenio, etc.) Mediante un Proceso matemático se tiene: Para un tiempo T cualquiera se tiene la siguiente ecuación lineal: Q máxd : Gasto máximo diario, l/s. CVD: Coeficiente de variación diaria, adimensional. Q med : Gasto medio diario, l/s Gasto máximo horario (QmáxH) El gasto máximo horario, es el requerido para satisfacer las necesidades de la población en el día de máximo consumo y a la hora de máximo consumo. Este gasto se utiliza, para calcular las redes de distribución, en algunos casos se utiliza también para líneas de conducción, y se obtiene a partir de la siguiente expresión: P 2 : Población en el tiempo t=2, número de habitantes Gasto máximo diario (QmáxD) Este gasto también se utiliza para calcular el volumen de extracción diaria de la fuente de abastecimiento, el equipo de bombeo, la conducción y el tanque de regularización y almacenamiento. Este gasto se obtiene como: Q máxh : Gasto máximo horario, en l /s. CVH: Coeficiente de variación horaria. Q med : Gasto máximo diario, en l /s. De acuerdo a los Lineamientos Técnicos de la CONAGUA, se tienen los siguientes valores técnicos de los coeficientes de variación: Coeficiente de variación diaria CVD = 1.2 a

26 Coeficiente de variación horaria CVH= 1.5 a 2.0 Los valores comúnmente usados para proyectos en la República Mexicana son: CVD = 1.2 CVH = Capacidad de los tanques de regulación La capacidad de los tanques de regulación queda definida por las necesidades de consumo de las localidades por servir Coeficiente de regulación La capacidad del tanque está en función del gasto máximo diario y la ley de demandas de la localidad, las que podemos encontrar en el Cuadro 9, calculándose ya sea por métodos analíticos o gráficos. El coeficiente de regulación está en función del tiempo (número de horas por día) de alimentación de las fuentes de abastecimiento al tanque, requiriéndose almacenar el agua en las horas de baja demanda, para distribuirla en las de alta demanda. El procedimiento de cálculo se presenta a continuación, basándose en un ejemplo del Cuadro 10: a) En la primera columna se enlistan las horas del día desde 0 a 24. Cuadro 9. Ley de demandas horarias para poblaciones pequeñas (< 5000 habitantes) Horas Poblaciones pequeñas (%) Horas Poblaciones pequeñas (%) b) En la columna 2 se anota la ley de entrada (está en función del volumen de agua que se deposita en los tanques, en la unidad de tiempo considerada, por él o los diferentes conductos de entrada), depende del número de horas al día que le entra agua al tanque; en este caso son 12 horas; por lo que cada hora le tendrá que entrar un 200%. c) En la columna 3 se anota la ley de salida en forma similar a la anterior (porcentajes de gastos horarios respecto del gasto medio horario); solo que esta ley de salidas depende de la demanda de consumo de agua, la que a su vez depende del horario, por ejemplo: se observa que el mayor consumo se presenta de 8:00 a 11:00am, que generalmente es el horario en el que la gente se prepara para el trabajo o la escuela y además se realizan las actividades domésticas. 26

27 d) En la cuarta columna se obtiene la diferencia algebraica entre la entrada y la salida. e) Finalmente en la última columna se anotan las diferencias acumuladas resultantes de la suma algebraica de las diferencias. Cuadro 10. Ejemplo de cálculo del volumen de un tanque de regularización. Horas Suministro Entradas Poblaciones Pequeñas Diferencias Acumuladas Total De los valores de la columna de diferencias acumuladas, se deduce el máximo porcentaje excedente y el máximo porcentaje faltante, por lo que: 27

28 R = Es el coeficiente de regulación. Máx. % Excedente = Es el valor máximo positivo de las diferencias acumuladas. Máx. % Faltante = Es el valor máximo negativo de las diferencias acumuladas. Continuando con el ejemplo se tiene que el máximo % excedente es 420% y el máximo porcentaje faltante es 375%, por lo tanto se tiene: Dimensionamiento del tanque de regulación Para determinar la capacidad del tanque de regulación se utiliza la siguiente ecuación. C: Capacidad del tanque, m 3. R: Coeficiente de regulación. Q máxd : Gasto máximo diario, l/s. 3.6: número de segundos en una hora entre 1000 para realizar la conversión de litros a m 3. Siguiendo con el ejemplo anterior y suponiendo que el Q máxd =2.5l/s, se tiene que la capacidad del tanque es: Por lo tanto la capacidad del tanque regulador será de 70m NECESIDADES DE AGUA PARA ESPECIES PECUARIAS Para el abastecimiento de agua para uso pecuario, podemos tener dos condiciones: la primera consiste en estimar el tamaño del hato ganadero, a abrevar, en función de los escurrimientos medios que aporta la cuenca. La otra situación común consiste en conocer el tamaño del hato y definir el volumen de amortiguamiento necesario para abastecer periodos críticos CÁLCULO DEL TAMAÑO DEL HATO Cuando se busca definir el tamaño del hato ganadero, en función de los escurrimientos medios que aporta la cuenca de un bordo de tierra o jagüey, la cantidad de animales depende del volumen de escurrimiento medio anual. El volumen de escurrimiento medio anual que aporta una cuenca está en función del área de captación de un bordo o jagüey (Figura 8). En estos casos, el valor del escurrimiento se determina con la siguiente expresión: Vm : volumen medio anual escurrido, m 3. 28

29 Ac : área de la cuenca, m 2. Pm : precipitación media anual, m. Ce = coeficiente de escurrimiento, adimensional. El área de la cuenca se podrá obtener de planos topográficos o por recorrido en campo con GPS. Cuando un embalse tiene objetivos de satisfacer las necesidades pecuarias y necesitamos conocer el número de animales que puede abrevar, el volumen almacenado, en el Cuadro 11 podemos consultar un estimado de la demanda diaria de consumo de agua para cada cabeza de las principales especies domésticas. Cuadro 11. Demanda diaria de agua para las principales especies domésticas. ESPECIE CONSUMO (l/día) Vacas adultas secas 57 Vacas adultas productoras Figura 8. Vista lateral y de frente del área de captación y abrevadero. El coeficiente de escurrimiento (Ce), pondera el efecto diferencial de las distintas combinaciones de suelos y vegetación, presentes en una cuenca. En México, la CNA ha publicado la Norma Oficial Mexicana NOM-011-CNA-2000 (Diario Oficial de la Federación, 2 de agosto del 2001), donde establece las especificaciones y el método para determinar la disponibilidad media anual para la explotación y aprovechamiento de las aguas nacionales superficiales (Anexo 1). En dicha norma se muestra el procedimiento autorizado para calcular el coeficiente de escurrimiento (Ce), para el cálculo del escurrimiento medio anual en función del tipo y uso de suelo, y del volumen de precipitación anual. Lechones de 1 kg 0.5 Cerdos en crecimiento de 13.6kg 2.6 Cerdos última etapa de crecimiento (54.5kg) Cerdos en finalización de crecimiento, 100kg Ovinos en crecimiento 3 Ovinos a 1 mes de gestación 3 Ovinos a 2 meses de gestación 4.2 Ovinos 3 meses de gestación 4.5 Ovinos a 4 meses de gestación 5.4 Ovinos a 5 meses de gestación 6.6 Cabras productoras de carne 4.2 Cabras productoras de leche 11.2 Conejas a 8 semanas de parto 4.5 Conejos 8 semanas de edad 0.5 Conejos machos adultos 0.5 Conejas preñadas 0.5 Pollos de 0.4 kg 0.6 Pollos de 1.3 kg 1.6 Gallinas de 1.3 kg 3.3 Gallinas de 2.2 kg 5.5 Gallinas de 4 kg 10 29

30 Cuadro 11. Demanda diaria de agua para las principales especies domésticas (Continuación). ESPECIE CONSUMO (l/día) Pavos de 1 semana de edad 0.34 Pavos de 10 semanas de edad 4-5 Pavos de 20 semanas de edad 6-8 Fuente: Versión sintetizada de Anaya et al, El técnico interesado puede obtener sus propios valores por medición directa, para lo cual deberá garantizar la disponibilidad total de agua a un número de cabezas que servirán como testigo durante 3 a 5 días y monitorear de manera cuantitativa los consumos medios. Como ejemplo, se tienen los siguientes datos: Ac = 25ha = 250,000m 2. Pm= 700mm = 0.7m. Se considera un área de pastizal de más del 75% de suelo cubierto de pastoreo, con un tipo de suelo medianamente permeable, por lo tanto: Ce=0.045 Sustituyendo los valores anteriores en la ecuación 45 se tiene: Por lo tanto, el volumen de escurrimiento es de m 3. Este valor correspondería a la precipitación media anual (probabilidad del 50%), pero si se requiriera incrementar la certeza de disponibilidad de agua sería necesario analizar la precipitación anual para probabilidades de ocurrencia mayores. Para vacas adultas con consumo diario de 100 litros diarios de agua (0.1 m 3 /día) tenemos que anualmente se necesitaría (con una eficiencia del 70%) un volumen por unidad animal de (Vu). Vu = (0.1 m 3 /día) (365dias)/ 0.70= 52.4 m 3 /cabeza Note que la eficiencia indicada puede variar en función de las pérdidas por evaporación, infiltración y manejo del agua. El número total de animales (Na) capaz de abrevar; la obra de almacenamiento sería: Na = /52.4 = 150 cabezas 5.2. CÁLCULO DEL VOLUMEN DE AMORTIGUAMIENTO NECESARIO Cuando se conoce el tamaño del hato ganadero, según los índices de carga animal del potrero, se hace necesario calcular volumen de una estructura de almacenamiento para su regulación. Ese volumen de amortiguamiento estará en función de las demandas del hato animal y 1) del escurrimiento superficial que aporte una cuenca, o 2) por las aportaciones de escurrimientos subsuperficiales derivados a través de líneas de conducción a caudal constante Aportaciones de escurrimientos superficiales Para caso de aprovechamiento de aguas broncas almacenadas en bordos de tierra o jagüeyes, generalmente, estos últimos a través de canales 30

31 de alimentación (Figura 9); el volumen de regulación se determina mediante un balance de entradas y demandas, de modo tal que se cubran las necesidades de abrevadero en los meses críticos. Ejemplo: Para el balance hídrico mensual, en este caso el consumo de agua por cabeza, considerando vacas lecheras productoras con un consumo mínimo diario por cabeza de 80 l/día y suponiendo un 10% de pérdida de agua, este consumo se elevaría a 88 l/día. Para obtener el volumen de diseño del jagüey u olla de agua para abrevadero, se realiza un balance hídrico en el que las entradas son representadas por la precipitación mensual y las salidas por el consumo mensual del animal (Cuadro 12). Cuadro 12. Balance Hídrico para obtención del volumen de diseño. Mes Precipitación mensual (mm) Precipitación mensual (m) Consumo mensual (m 3 ) Volumen llovido (m 3 ) Balance mensual Volumen Almacenado (m 3 ) Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Total Del cuadro anterior se obtiene que el volumen de diseño del embalse por animal, en este caso sería de 11.3m 3 /vaca. 31

32 Estas líneas de conducción pueden estar alimentando ollas de agua (Figura 10) o tanques de amortiguamiento. Estos tanques pueden estar ubicados en algún sitio con topografía más elevada o anexo al bebedero (Figura 11). Figura 10. Olla de agua para uso pecuario. Figura 9. Bordo en cauce (A) y jagüey en ladera con canales de llamada (B) Aportaciones de escurrimientos subsuperficiales Este tipo de aportaciones reguladas se presenta en cajas de agua (manantiales), presas derivadoras, galerías filtrantes o presas subálveas que aportan caudales relativamente constantes y son derivados a través de líneas de conducción (tuberías). Figura 11. Bebedero pecuario con tanque de regulación integrado. En estos casos, para que tenga sentido la construcción de una estructura de regulación, el gasto de la fuente de alimentación deberá ser inferior al caudal demandado por el ganado en periodos críticos, o, en su caso, sujeto a tandeos. 32