microrreservorios en cajamarca

Cita sugeridaGobierno 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 CajamarcaJr. Sta. Teresa de Journet 351 – Urb. La Alameda, Cajamarca

Instituto CuencasJr. Mateo Pumacahua N°261 – Colmena Baja, Cajamarca

Con el apoyo de:Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbHPrograma Desarrollo Rural Sostenible – PDRSAv. Los Incas 172, piso 6 – San Isidro, Lima

WelthungerhilfePrograma Promoción del Desarrollo Rural Andino - RURANDESJr. San Ignacio de Loyola Nº 247 - Miraflores, Lima

Corrección de estiloRosa Díaz_______________________________________________Diseño y diagramaciónYsidro Sullón, Alexis

FotografíasArchivos del Gobierno Regional de Cajamarca, Municipalidad Provincial de Cajamarca, Instituto Cuencas, ASOCAM / Intercooperation y PDRS-GIZ

ImpresiónGiacomotti Comunicación Gráfica SAC1ra. edición, 1ra. impresiónLima – Perú, enero 2011

AutorAntenor Floríndez Díaz

EdiciónMirella Gallardo Marticorena

Revisión generalJan Hendriks

ColaboradoresJaime PuicónCarlos RuízManuel EscalantePercy RodríguezJuan RavinesEmerson SánchezÁlex BonillaCésar VillarSamuel OsorioTulio SantoyoJorge Carrillo

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

Hecho el depósito legalen la Biblioteca Nacional del Perú N° 2011-05124

Cooperación Alemana al Desarrollo – Agencia de la GIZ en el PerúAv. Prolongación Arenales 801, Miraflores

Sistemas de riego predial regulados por m

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Contenido

Pág.Prólogo..........................................................................................................................................................................7

Presentación .............................................................................................................................................................9

PRIMERA PARTE ................................................................................................................................................11Marco 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

1. Antecedentes ............................................................................................................................................17 1. Sistemas prediales de riego regulado en países andinos ....................................................17 2. La experiencia del Instituto Cuencas en Cajamarca .............................................................18 3. La experiencia de la Municipalidad Provincial de Cajamarca ...............................................19 4. Dificultades y aprendizajes ....................................................................................................20

2. Hidrología ....................................................................................................................................................22 1. El ciclo del agua .....................................................................................................................22 2. La cuenca hidrográfica ..........................................................................................................23 3. Zonificación hidrológica de una cuenca ................................................................................25 4. Balance hídrico de la cuenca.................................................................................................29

3. 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

4. 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

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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

5. 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

6. 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

7. 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

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


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2. Reducir la vulnerabilidad: clave para la disminución de la pobreza .....................................76 3. Identificación de amenazas en un análisis del riesgo ...........................................................77 4. El análisis de vulnerabilidad ...................................................................................................78 5. Análisis y cuantificación del riesgo ........................................................................................80 6. Reducción del riesgo y oportunidades ambientales .............................................................81

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

9. 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

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10. Construcción del sistema de riego ........................................................................................109 1. Coordinaciones y permisos .................................................................................................109 2. Trazado y replanteo ..............................................................................................................110 3. Limpieza del terreno para el microrreservorio .....................................................................111 4. Instalación de la tubería de salida .......................................................................................111 5. Excavación, formación y compactación del vaso ...............................................................112

5.1. Excavación ....................................................................................................................112 5.2. Formación .....................................................................................................................113 5.3. Compactación ...............................................................................................................113

6. Acabado del microrreservorio ..............................................................................................114 7. 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

8. Impermeabilización del microrreservorio .............................................................................116 9. 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

11. Operación y mantenimiento del sistema de riego ......................................................119 1. Consolidación del microrreservorio .....................................................................................119 2. Operación del sistema .........................................................................................................122 3. Mantenimiento de los componentes ...................................................................................125 4. Manejo del área de colección ..............................................................................................126

12. Análisis económico del sistema de riego 1. Costos de inversión del sistema ..........................................................................................127 2. Costos de operación y mantenimiento del sistema ............................................................128 3. Beneficios económicos del sistema para la familia .............................................................129 4. Modalidades de financiamiento ...........................................................................................131

Bibliografía ...........................................................................................................................................................133

Abreviaciones ....................................................................................................................................................136

Anexos .....................................................................................................................................................................1371. Listado de símbolos ..................................................................................................................1372. Listado de cuadros ....................................................................................................................1383. Listado de gráficos ....................................................................................................................1394. Planos ........................................................................................................................................141


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Prólogo

El 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 micro-climas que hacen que la agricultura se desenvuelva en un contexto muy frágil y de alto riesgo.

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.

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 pro-ductivas, 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)


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Presentación

El 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

Las principales características del sistema son su fácil construcción, su adaptabilidad a la agricultura fami-liar 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.

Los microrreservorios implementados son de distinta capacidad de almacenamiento, pero en su gran ma-yoría tienen un volumen útil (capacidad neta de diseño) del orden de los 800 a los 3 mil metros cúbicos (m3) de agua, con un promedio de cerca de 1.300 m3 .

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 pro-puesta 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 dise-ño y expone un conjunto de consideraciones para la implementación y la operación de los sistemas.

1 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 ingre-sos 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 adop-taron; 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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Marco Conceptual


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Introducción

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

La sierra del país y de manera particular el departa-mento 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 Agrope-cuario (Cenagro) de 1994 (INEI 1994), las tierras agrí-colas 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 agra-rias de Cajamarca se encuentra en situación de pobreza, entre otras razones porque la agricultura cajamarquina no permite generar los suficientes in-gresos (Zegarra y Calvelo 2006). La superación de este problema se ha convertido en uno de los retos principales para el gobierno central, el gobierno re-gional, los gobiernos locales y otras entidades, pú-blicas 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 Mo-rales 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 vi-viendas agrupadas en forma contigua o que, con más de 100 viviendas, estas se encuentren dispersas.

de montaña, tan importante en la sierra, se desarro-lle 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 re-currente de agua.

Esta situación cobra mayor importancia porque en el ámbito rural del departamento de Cajamarca, como sucede en extensas áreas de la sierra pe-ruana, la agricultura tiene una enorme importancia social y económica para sus habitantes. Aquí, las condiciones de bienestar y desarrollo de los po-bladores 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.

Los espacios territoriales de las cuencas albergan actividades productivas en todos sus niveles y es-tán 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 tie-nen diferencias muy pronunciadas, caracterizadas por altas descargas hídricas durante las épocas de lluvia, déficits cortos durante los denominados «ve-ranillos» y muy bajos caudales durante época de estiaje.

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Una buena gestión del territorio y sus recursos natu-rales 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 rea-lizarse 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 ac-tividad de índole individual o familiar, a menudo las laderas están pobladas de manera dispersa en tor-no 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 mi-crocuenca.

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 au-mentar 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 fun-damental 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.).


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

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 es-curren 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 lagu-nas, 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 te-rritorio 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 compro-bado éxito en generar una disponibilidad más opor-tuna 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 relacio-nadas 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 su-perficial 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 carac-terísticas fisiográficas y sociográficas de los espa-cios, 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 orde-namiento territorial (OT) que configure múltiples re-servorios de tamaño variable a lo largo y lo ancho de una cuenca, para así responder a las particulari-dades del territorio y las distintas características de las demandas de agua, el presente manual aborda específicamente la experiencia de pequeños em-balses o microrreservorios de localización predial, como parte o último eslabón de cosecha de agua para su uso con fines de desarrollo agrícola y pe-cuario.

La acción combinada de las tecnologías de cose-cha de agua en el suelo y la construcción de pe-queños embalses permite a los agricultores dispo-ner de mayores volúmenes de agua no solamente para consumo humano sino también para el riego de sus parcelas, afianzando así la producción agrí-cola y pecuaria. Todo ello en beneficio de la segu-ridad 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 agricul-tor 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.

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 aromáti-cas, 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 resul-ta tan apropiada para las familias campesinas con poca área agrícola.

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 in-crementar su área cultivada hasta en cuatro veces, en comparación con prácticas de riego por grave-dad. 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 co-sechas al año, o regar un área mayor, según el tipo

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 ocu-pado se compensa largamente por la ampliación del área regada y la mayor intensidad de uso de las tierras cultivadas.

La disponibilidad oportuna del agua de riego per-mite 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 micro-rreservorios también puedan incrementar la intensi-dad económica de la actividad agrícola a favor de la familia rural.

Sin riego la producción es estacional y depen-diente 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 regula-dos 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 pro-ductos con demanda de mercado; muchas veces se obtiene así mejores precios al poder cosechar y vender en épocas de estiaje.


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1. Antecedentes

1. Sistemas prediales de riego regulado en países andinos

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 se-miáridas.

En el pasado, los terratenientes construían gran-des reservorios estacionales en sus fundos. Hoy en día varios de estos embalses todavía funcionan como estanques comunales o multifamiliares; en-tre otros, en varias zonas altoandinas del depar-tamento de Cusco. Sin embargo, últimamente se encuentran más difundidos los microrreservorios familiares. Así por ejemplo, en el caso de Bolivia se han cons-truido hace aproximadamente una década más de 600 estanques prediales conocidos como «ataja-dos» (gráfico 2), entre otros, en convenio con la co-operación 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 co-munidades de Redención Pampa, departamento de Chuquisaca (Doornbos 2009).

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 m3 que normalmente reciben el tur-no de agua desde un canal de riego. La flexibiliza-ción de la disponibilidad de agua en sus predios así obtenida ha permitido a los pequeños agricultores optimizar sus técnicas de riego, inclusive con méto-dos de fertirrigación (uso de abonos químicos en el riego por goteo), y alcanzar una productividad sor-prendente en sus cultivos.

Gráfico 2. Un «atajado» en Bolivia.

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

Gráfico 4. Estanque predial en ChileValle de Azapa, región Arica.

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2. La experiencia del Instituto Cuencas en Cajamarca

El Instituto para la Conservación y el Desarrollo Sostenible Cuencas (Instituto Cuencas) es una or-ganización no gubernamental (ONG) con sede en Cajamarca que tiene por objetivo promover inicia-tivas de desarrollo rural con enfoque de cuencas hidrográficas. Su experiencia en el tema ha transi-tado por varias etapas. Las primeras experiencias fueron en torno a la puesta en práctica de técnicas para el almacenamiento de agua en pequeños po-zos multifamiliares, de 60 a 100 m3 , de diversas formas y dimensiones. Estos fueron construidos manualmente en terrenos arcillosos o de otra clase de suelo. El Instituto Cuencas apoyó incorporan-do redes de tuberías para riego presurizado. Lue-go, en convenio con la Agencia Adventista para el Desarrollo y Recursos Asistenciales (ADRA)-Obra Filantrópica y de Asistencia Social Adventista (Ofa-sa), se construyeron alrededor de 60 pequeños sistemas de riego multifamiliares, para 3 o 4 fami-lias cada uno, que fueron dotados con un micro-rreservorio de excavación manual. Estos sistemas se construyeron en los caseríos de Ogosgón, Vista Alegre y Huañimba, con una capacidad de 45 a 70 m3 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.

Dadas estas limitaciones, la institución y los produc-tores identificaron la necesidad de contar con una mayor disponibilidad de agua para incrementar las áreas bajo riego mediante microrreservorios pre-diales cuya capacidad estuviera en el orden de los 1.000 m3; como un volumen mínimo para poder po-tenciar una agricultura con riego orientada al merca-do y no solo mejorar el autoconsumo. Sin embargo, la magnitud de la infraestructura requería un elevado número de jornales, cuyo pago escapaba a las po-sibilidades económicas del agricultor; tanto técnica

como económicamente no era recomendable cons-truirla manualmente.

La construcción de microrreservorios del tamaño señalado o superior requiere la utilización de má-quinas. Se dio la coincidencia de que los munici-pios 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 agricul-tor Juan Crisólogo Polo (La Esperanza, distrito de Condebamba, de 800 m3 ) y otro en el del agricultor Pedro Calderón Silva (Chupicaloma, distrito de Ba-ños del Inca, de 1.200 m3 ).

Los reservorios instalados sirvieron como áreas de-mostrativas para otros beneficiarios, quienes a través de pasantías conocieron y se convencieron de la propuesta tecnológica. Con el apoyo de los munici-pios, 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 pro-yecto Sistemas de Riego Predial Regulados por Mi-crorreservorios 2005-2008, financiado por Fondoem-pleo 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 muni-cipalidades han imitado esta tecnología, tanto en Ca-jamarca 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.


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3. La experiencia de la Municipalidad Provincial de Cajamarca

Durante los años 2007 y 2008 la Municipalidad Pro-vincial de Cajamarca ejecutó el proyecto Manejo Silvopastoril de la Cuenca del Cajamarquino (que incluía las microcuencas San Lucas, Porcón, Mas-hcón, Río Grande, Quinua, Chonta, Azufre y La En-cañada), 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 intro-ducidos 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 inter-estacional sino concentrar volúmenes de agua a partir de pequeños caudales y por turno de riego entre familias.Los sistemas atienden áreas de cultivo relativa-•mente 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 siste-mas nuevos y 2 sistemas mejorados, tanto los mi-crorreservorios 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 Mu-nicipalidad 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 denomi-nados «reservorios de cabecera», son de regulación diaria y, por lo tanto, pueden ser de menores dimen-siones: la mayoría tiene entre 30 y 45 m3 de capa-cidad 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 tur-no 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.

Constructivamente, los microrreservorios son de la-drillo 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 adelan-te, soles), y el segundo se ubica alrededor de 3 mil soles. Si se considera además el costo de los im-plementos 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 considera-blemente 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 (m2), mientras

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

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Distrito municipal

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> de 2 años

ahora con el riego por aspersión se logra regar has-ta 2.800 m2 por familia.

En el marco del proyecto, el conjunto de las activi-dades de forestación, mejoramiento de pastos e introducción del riego por aspersión se promue-ve desde una óptica de manejo integrado de los microespacios territoriales. La aplicación de este enfoque se ve facilitado por el hecho que históri-camente 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

Evidentemente, como toda innovación, la introduc-ción y la difusión de los sistemas de riego regula-dos 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 des-aparezcan las mayores filtraciones (gráfico 6); de-bido 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.

Hoy en día la propuesta de sistemas de riego re-gulados por microrreservorios puede contar con un alto grado de confianza en los distritos y las provin-cias 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 5. Sistema de riego predial regulado por microrreservo-rio. Sistema de riego Uñigan, microcuenca San Lucas.

Gráfico 6. Duración del proceso de impermeabilización naturalen microrreservorios construidos en tierra.Fuente: Estudio citado de Ravines y Sánchez.

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 inno-vación no solo atañe al sistema de almacenamiento


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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 distin-tas. Considerando los pocos recursos financieros disponibles, el Instituto Cuencas y sus técnicos han realizado grandes esfuerzos en este campo.

El tercer y más decisivo cuello de botella es de orden legal y de política nacional y repercute sobre las po-sibilidades de financiamiento. Consiste en que, has-ta el momento, el sistema de inversión pública del Estado peruano no permite subsidiar o apoyar ac-ciones en propiedad privada que no sean de benefi-cio 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 posibilida-des 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 autori-dades locales han sido factores importantes en el apoyo brindado a la puesta en marcha de estos sis-temas, a pesar de las dificultades legales.

A partir de las experiencias obtenidas en la introduc-ción de sistemas de riego regulados por microrre-servorios 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-priva-•da) entre familias beneficiarias, municipios loca-les 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 provenien-•tes de distintos ámbitos territoriales (caseríos,

distritos, provincias) para conocer sistemas de riego regulado en otros lugares han sido un fac-tor 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 retroexcavado-ra) a bajo costo constituye una condición esen-cial para la construcción de los microrreservorios familiares. Ha quedado demostrado que los mu-nicipios 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 introduc-ción, la operación y el mantenimiento del sistema de riego regulado, así como para la introducción de nuevos cultivos que demandan prácticas agrí-colas 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 na-cionales en torno al actual sistema de inversión pública para que el apoyo del Estado pueda eje-cutarse abiertamente al interior de la propiedad de las familias interesadas, más allá de la convic-ción 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 profesio-nales en materia de gestión del agua, particu-larmente a las tecnologías de cosecha de agua comprobadas en la zona. Esto repercute sobre la predisposición y la capacidad profesional dis-ponible para la implementación de estas tecno-logías.

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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 compartimen-tos de la hidrósfera: continentes, mares, atmósfera (gráfico 7). El ser humano puede intervenir de distin-ta manera en este ciclo, positiva o negativamente. En este sentido, los sistemas de riego predial regu-lados 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, mi-límetros (mm) por día.4 La evaporación se pro-duce desde la superficie oceánica, la superficie terrestre y también en los organismos, a través de la transpiración en plantas y animales (sudo-ración). 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 territo-rio) 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

Precipitación

Evaporación Evaporación

Mar

Flujo subterráneo

Laguna

Río

Infiltración

Infiltración

Nivelfreático

Escorrentía superficial

Evapotranspiración


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características de los procesos de condensación en una región.Precipitación: al enfriarse las nubes presentes en •la atmósfera, el vapor se concentra en agua líqui-da, granizo o nieve que cae sobre los continentes y los océanos, proceso llamado precipitación. La precipitación se mide en altura de agua expre-sada en milímetros, mediante dispositivos espe-ciales 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 precipita-ción 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 ha-cia las quebradas y los ríos. El agua de escorren-tía superficial es aquella porción que fluye en for-ma 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 conser-vación (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 im-permeable 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

formar parte de los acuíferos y la parte que cir-cula 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-estruc-turales) 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 escorren-tía 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 circula-ción subterránea profunda pueden aflorar hacia la superficie, vía manantiales o en forma de aflo-ramientos más difusos; por ejemplo, bofedales, pantanos y otras zonas húmedas. Existen varias técnicas que permitan mejorar la recarga de acuí-feros y, por ende, el rendimiento de los puntos de afloramiento de agua.

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 atmos-férica). El cambio del estado sólido al estado líquido del agua se llama fusión. El cambio del estado líqui-do o gaseoso al estado de congelamiento se llama solidificación. La diferencia entre humedad atmos-férica y vapor es que la primera implica realmente un estado gaseoso (gas) invisible, mientras que el vapor consiste en una nube visible de ínfimas par-tículas 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 princi-pal. Cada cuenca está separada de las vecinas por líneas divisorias de aguas, constituidas por elevacio-nes 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 des-truirla). Constituye una especie de «chacra hidroló-gica» 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 secto-res tienen que interactuar en beneficio de la cuenca y sus habitantes. Por lo tanto, es la escala más com-pleja 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 (co-lectivos) de uso, se localiza en determinadas par-tes de la cuenca. Así, por ejemplo, una comisión de usuarios o un comité de usuarios5 funcionan terri-torialmente 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 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 «comi-sión de regantes» o «comité de regantes».

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

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

(entre los distintos sectores de uso)

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

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

Gestión intersectorial del agua (entre todos los sectores y los actores de uso)

Espacio de la cuenca hidrográfica

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

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

Leyenda Divortium aquariumCauce principal


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complejas e interdependientes entre los seres vivos y su entorno físico o hábitat. Por lo tanto, las cuen-cas 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.

Al intervenir en el ecosistema cuenca es necesario analizar el papel que cumple cada uno de estos ele-mentos 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 produc-tividad. Las quemas de pastos naturales, frecuentes en •las jalcas, pueden producir la disminución o la extinción de la diversidad de flora y fauna exis-tente.Una agricultura basada en monocultivos propicia •la aparición de plagas y enfermedades.

Una intervención inadecuada puede producir la disminución progresiva de la capacidad de regula-ción 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 desertifica-ción. Los procesos de desertificación se están ge-neralizando en las cuencas andinas y para corre-girlos 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, capacita-ción y organización de la población, mejoramiento de la calidad educativa y otras medidas. La deser-tificación genera secuelas sociales en términos de pobreza, emigración, desnutrición, etc.

El Programa Nacional de Manejo de Cuencas Hidro-gráficas y Conservación de Suelos (Pronamachcs, hoy Agrorural) determinó en 1988 algunos criterios para la clasificación de cuencas o unidades hidro-gráficas. 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 (km2). En nuestro medio, las microcuencas son espacios territoriales que alber-gan a una o más comunidades o caseríos, consti-tuyendo desde el punto de vista social una escala adecuada para la planificación y el manejo de los recursos naturales (Coordinadora de Ciencia y Tec-nología en los Andes [CCTA] et al. 1999).

Desde 2008 la delimitación y la codificación oficial de las unidades hidrográficas en el Perú6 ha sido es-tablecida conforme al estándar internacional Siste-ma de Codificación Pfafstetter, el cual considera tres clases de unidades de drenaje: cuenca, intercuenca y cuenca interna («cuenca endorreica»). Aunque for-malmente los términos «subcuenca» y «microcuen-ca» 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 regula-dos por microrreservorios propuestos.

3. Zonificación hidrológica de una cuenca

Por sus características geomorfológicas, con inde-pendencia de su tamaño, las partes al interior de

6 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).

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 dis-pone de mayores inversiones en infraestructura de riego para el aprovechamiento del agua superficial y subterránea. Allí se concentran las ciudades me-dianas y grandes, que absorben cada vez más el reducido espacio rural de estos valles andinos.

Un buen ejemplo de lo diferenciado de las carac-terísticas entre las zonas alta, media y baja se pre-senta en la microcuenca del río Muyoc, que cubre los ámbitos de los distritos de Namora, provincia de Cajamarca, y Gregorio Pita y Pedro Gálvez, provin-cia de San Marcos (gráfico 10).

Partes Nombres que reciben

1. Zona de recepción Área colectora Cuenca de captación Cuenca alta

2. Zona de contracción Canal de desagüe Zona de escurrimiento Cuenca media

3. Zona de deposición Cono de deyección Lecho de escurrimiento Cuenca baja

4. Cono de dispersión

Fuente: CCTA et al. 1999.

La parte alta de la cuenca, cuenca alta o zona de captación de agua, es generalmente de relieve sua-ve, con una topografía poco escarpada, característi-ca 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 altitu-des que van desde los 2 900 metros sobre el nivel del mar (m. s. n. m.) hasta la línea de nieves perpe-tuas a aproximadamente 5 mil m. s. n. m.

La parte media, cuenca media o zona de escurri-miento, es generalmente aquella en la que el cauce se hace más escarpado, se relaciona fundamental-mente 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.

Cuadro 1. Zonas de una cuenca.


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Gráfico 10. Microcuenca del río Muyoc.Elaboración propia.

Cuenca alta

Cuenca media

Cuenca baja

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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 longitu-dinal de cada una de las partes de la microcuenca Muyoc, se nota el declive más pronunciado de la parte media.

En el gráfico 12 se presentan los cortes transversa-les de las partes alta, media y baja, respectivamen-te. Se observa que la cuenca media es mucho más escarpada que la alta y la baja.

En el cuadro 2 se presentan algunos parámetros geofísicos y biofísicos de la microcuenca Muyoc. Se observa gran número de afloramientos de manan-tiales 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 di-ferentes entre temperatura mínima y máxima; así, por ejemplo, en la parte baja ese rango va de 7,6 a 25,9 grados centígrados (°C).

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Distancia (m)

2300

Cuenca baja

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.s.n

.m.)

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

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

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

Partes

Microcuenca Muyoc

Altitud(m. s. n. m.)

Precipitación(mm/año)

Temperatura mínima-máxima (°C)

Pendiente (%)

Manantiales(N.º) Vegetación

Alta 3.600-4.000 780-890 2,0-16,8 2,3 113Pastos naturales, cultivos andinos de secano, quinual.Ecorregión páramo o jalca.

Media 2.800-3.600 730-780 3,8-21,1 16,2 334Pastos 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 52Pastos cultivados, forrajes, cultivos per-manentes, frutales, árboles exóticos.Ecorregión yunga o valle.

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


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4. Balance hídrico de la cuenca

El balance hídrico de una unidad hidrográfica (cuen-ca, subcuenca, microcuenca) es el «saldo de ingre-sos 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 usua-rios, sistemas de uso y el ecosistema en general. Se debe aclarar que las lagunas, los embalses, los acuí-feros 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 normalmen-te 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 manantia-les, 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 im-portancia en las microcuencas andinas porque son abundantes, de distribución dispersa y mejor cali-dad de agua. Se usan con propósitos múltiples: abastecer los sistemas de agua potable, en activi-dades agrícolas y pecuarias.

El agua de ríos, quebradas o arroyos permanentes se conduce hacia los lugares de uso a través de ca-nales, 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, hidroener-gético, etc.

Existen además fuentes de agua no permanente, alimentadas por las lluvias estacionales. Esta por-ción de agua, por ser muy abundante en la época de lluvias, generalmente no puede ser aprovechada en su totalidad. Constituye un componente impor-tante 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 1Oferta 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 millo-•nes 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 MMCVolumen anual disponible para satisfacer las demandas de •agua en la microcuenca Muyoc = 74 MMC + 12 MMC = 86 MMC.

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 lar-go plazo: regeneración natural, reproducción de flo-ra 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 huma-na 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 ca-lidad 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, abaste-cimiento de fuentes públicas, ornamentación, riego de parques y jardines, otros usos de interés comu-nitario, etc.).

La demanda de agua para uso productivo y econó-mico es la que se requiere para producir bienes y servicios mediante la realización de actividades eco-nómicas 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 recomenda-ble gestionar proyectos «de desarrollo» cuyo efecto fuese el incremento de la demanda de agua (por ejemplo, ampliación de áreas regadas por grave-dad). Lo que sin duda generaría tensiones y conflic-tos sociales entre grupos de usuarios, sea porque el proyecto crearía nuevos privilegios para algunos o

7 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 ajusta-dos, particularmente en épocas de estiaje, que es la situación predominante en muchos territorios hoy en día, quedan básicamente cuatro caminos de de-sarrollo hídrico:

La opción de incrementar la oferta territorial-am-•biental de agua.La opción de construir obras de regulación que •permitan ajustar mejor los volúmenes y los mo-mentos 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 pla-zo; no obstante, prácticas de esta índole ofrecen perspectivas interesantes.

Las obras de regulación pueden traer beneficios más inmediatos al aprovechar «márgenes escondi-dos» en el balance hídrico. Por ejemplo, en muchas zonas del país se utiliza bastante menos agua du-rante 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 cap-tadas 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 estacio-nales (conservan el agua en el periodo de lluvia para la época de estiaje). Se puede distinguir entre mi-crorreservorios ubicados en las parcelas familiares y represas mayores. Evidentemente, este manual se concentra en la primera opción: los microrreservo-rios prediales.


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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 co-mún encontrar una eficiencia total menor de 30% en los sistemas de riego y menor de 40% en los sis-

3. Cosecha de agua

1. General

«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 ma-nantial, o una combinación de estos tipos de fuente. Como sea, en gran medida todas estas fuentes de-penden, directa o indirectamente, de un mismo pro-ceso: 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 ali-mentaria en zonas propensas a la sequía y la varia-bilidad 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 extrema-damente localizado, por ejemplo, mediante peque-ños lomitos de tierra en forma de rombo, en direc-ción 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).

temas de agua potable. Aquí existen amplias posi-bilidades 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.

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Sin embargo, los sistemas de cosecha de agua pue-den 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 es-pacios territoriales. Lamentablemente, en la práctica la construcción de grandes embalses raras veces se ve acompañada por medidas aguas arriba res-pecto 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 vo-lumen almacenado y facilitar el acceso a este. Entre las principales técnicas para la cosecha de agua es-tán 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 promocio-nadas por las instituciones, tanto públicas como privadas, que desarrollan actividades relaciona-das con el manejo de cuencas hidrográficas. Entre otras, se aplican prácticas vegetativas y mecánico-estructurales.

Prácticas vegetativasProtección de bosques y praderas naturales loca-•lizadas en zonas estratégicas de la cuenca para incrementar la retención de agua. De ser posi-ble, 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 forma-ción del suelo y el almacenamiento de agua en este. Las especies forestales deben ser forma-doras de suelo, acumuladoras de materia orgá-nica 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 perime-•trales 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 mecánico-estructurales) y, además, sirven de rompevien-tos.Instalación de pastos cultivados. Estas especies •deben ser perennes y de bajo requerimiento hí-drico. En general, en cualquier tipo de pastos debe evitarse el sobrepastoreo, pues esta prác-tica nociva contribuye a la denudación y com-pactación del suelo e incide negativamente en la infiltración del agua. El sobrepastoreo es una de las causas de la desertificación.

Prácticas mecánico-estructuralesEstas prácticas sirven para detener, almacenar o drenar el agua de escorrentía de manera segura, reduciendo la erosión al mínimo. Se trata de me-didas muy relacionadas con el manejo de los pre-dios de conducción familiar y comunal. Se pueden presentar como complementarias a las prácticas vegetativas pero han demostrado ser muy efecti-vas. Entre otras, se han comprobado las siguientes prácticas:

Instalación de terrazas o bancales. Son estruc-•turas 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 mencio-•nados 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 infiltra-•ción. 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 favo-recer la infiltración del agua en el suelo.Habilitación de las denominadas «amunas». Se •trata de un conjunto de acequias que capta las


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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 cal-cárea, 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 cárca-vas profundas o torrenteras que se hayan pro-ducido en la ladera. Tienen como función rete-ner 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.

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 acuífe-ros 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 pro-veniente 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 ma-quinaria.

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 tamaño8 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 cau-dales salientes en función de las demandas de agua por parte de los usuarios que se producen en forma fluctuante durante determinados momentos o pe-riodos. Además, cumplen una función de «cámara de carga», pues el nivel de agua en el reservorio acumula presión hidráulica. En represas hidroeléc-tricas esta presión es convertida, mediante turbinas, en energía hidromecánica y luego en energía eléc-trica. 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).

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 re-servorio. 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 almace-nan 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 morfolo-gía (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 lade-ra y las conducen a los reservorios. Dependiendo del tamaño el área de captación, las característi-cas 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 re-servorios.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 am-pliación 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 peque-ño caudal, normalmente son de flujo permanente; debidamente encauzadas pueden aportar volú-menes 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 reser-vorio, y determinar él mismo cuándo y cuánto re-gar. Sobre todo cuando los caudales son peque-ños, 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-


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nativamente con agua de escorrentía (directa o mediante uno o más colectores), pequeños ma-nantiales o filtraciones y aprovechando el turno de riego de un canal. En la realidad de Caja-marca (provincias de Cajabamba, San Marcos y Cajamarca) estas combinaciones de captación existen, aunque no son las más comunes (grá-fico 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 me-tro 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.

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 Servi-cio Nacional de Meteorología e Hidrografía (Senamhi).

Fuentes de captación de agua

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350 338

Escorrentía Escorrentía/ Manantial /Escorrentía / Escorrentía / Manantial canal manantial propio canal /

manantialcanal

Canalde riego

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14 3

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m)

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Mes

Precipitación media mensual en Cajamarca y CuscoFuentes de captación de agua

Cajamarcaestación A. Weberbauer,1933-2008

Cuscoestación GranjaK´ayra,1931 - 1990)

140

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ERO

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JUNIO

JULIO

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SETIEM

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OCTU

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DIC

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

El volumen de la escorrentía depende de la inten-sidad 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 volúme-nes de agua de escorrentía en suelos desnudos y compactados que en aquellos cultivados y con co-bertura vegetal densa. El agua de escorrentía puede arrastrar mayor volumen de sedimentos en suelos que están sueltos y sin cobertura vegetal, ocasio-nando 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:

Las que tienen una configuración hidrográfica na-1. tural definida, por lo general cuencas de pequeña extensión cuyas aguas se concentran en colecto-res o torrenteras naturales definidas.Las que no tienen una configuración hidrográfica 2. 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 es-tos 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 bo-catomas y canales que captan y conducen el agua de escurrimiento de las torrenteras. Su diseño co-rresponde a secciones para captar escorrentías máximas en periodos cortos.

En áreas sin hidrografía definida, como laderas cor-tas, la aducción del agua se realiza mediante ca-nales 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, general-mente pocos aguaceros tienen la capacidad de pro-ducir 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 me-diante 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 escurri-miento 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 discu-rre 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 superfi-cie, multiplicada por la precipitación mensual y por el coeficiente de escorrentía (Ce) que está en fun-ción 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).

Topografía y vegetación Franco arenosoFranco arcillosoFranco limoso

Arcilloso

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

0,100,250,30

0,300,350,50

0,400,500,60

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

0,100,160,22

0,300,360,42

0,400,500,60

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

0,300,400,53

0,500,600,72

0,600,700,82

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


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La fórmula aplicable es:

Vm = Ce x A x Pm x 10

Donde:Vm = Volumen potencial promedio de captación

(m3/mes), respecto de determinado mesCe = Coeficiente de escorrentíaA = 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 m3 de capacidad el área de colección sin configu-ración hidrográfica definida puede variar de 1 a 5 hectáreas.

4.2. Cálculo del aporte hídrico de un manantial

En el caso de manantiales, el volumen potencial de captación debe calcularse para el periodo más crí-tico; 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 (m3/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.

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

Vm = Qt x Tt x Fr x 0,06

Donde:Vm = Volumen mensual de aporte desde el canal

(m3/mes)Qt = Caudal circulante en el canal de riego du-

rante el turno (l/s)Tt = Tiempo de duración del turno de riego

(min)Fr = Frecuencia de riego (turnos/mes)

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4. Microrreservorios

1. Tipología de reservorios

Existen varias maneras de clasificar los distintos tipos de represas, embalses, estanques o reservo-rios.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 gra-•vedad, presa de arco o de bóveda).Según su tamaño (embalses o represas grandes, •pequeños reservorios, microrreservorios).Según el número de usuarios (familiar, multifami-•liar, 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 re-servorio o un embalse, razón por la cual se presenta aquí la siguiente tipología:

Reservorios (multi)estacionales: almacenan volú-•menes de agua durante la(s) época(s) de lluvias, de tal manera que estas reservas puedan ser utili-zadas posteriormente durante la otra estación del año, es decir, durante la época de estiaje. Existen ejemplos de reservorios estacionales cuya ope-ración se hace en función de pronósticos mul-tianuales respecto de la oferta y la demanda de agua.Reservorios intraestacionales: almacenan volú-•menes 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 necesaria-mente responden al mismo concepto que la palabra «reser-vorio». 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 no-•che (cuando es difícil regar) para su uso durante el día. Son una forma de incrementar significati-vamente 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 du-rante cualquier parte del día o la noche, y soltarla en la misma fecha o el día después. Normalmen-te, la capacidad máxima de este tipo de reservo-rios equivale al volumen de agua que se acumula dentro de las 24 horas con el caudal promedio disponible. Reservorios de regulación momentánea: aque-•llos que tienen una limitada pero suficiente capa-cidad 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 usa-dos 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 li-bre 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.


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

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 condi-ciones de cosecha de agua, sean aquellas por es-currimiento superficial o las posibilidades de aporte hídrico que brinden una torrentera, un manantial, un canal de riego cercano, etc. En caso de fuen-tes compartidas con otros usuarios es de primera importancia ponerse de acuerdo con dichos veci-nos 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 posibilida-des de hacer un mejor manejo de la ladera adya-cente superior al sitio propuesto para el microrreser-vorio; 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 im-plementos 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 esta-•bles, sin huellas de deslizamientos, sin demasia-da saturación de humedad (evitar suelos panta-nosos) 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 pen-dientes 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 es-tabilidad estructural que aquellos cuyos taludes estén formados en gran parte como terraplenes (material de relleno).Extensión suficiente del área para el emplaza-•miento del vaso: ya existe la equivalencia entre el volumen de diseño y el área, en metros cuadra-dos (m2) necesaria (cuadro 4). Profundidad de suelo suficiente antes de llegar a •estratos más rocosos. De preferencia, la profun-didad 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 mi-•crorreservorios en tierra se pueden construir en todo tipo de suelos, pues siempre es posible im-permeabilizar el vaso con arcilla. De todas mane-ras, conviene que el microrreservorio se emplace en suelos de textura arcillosa para reducir riesgos de filtraciones o mayores gastos de impermeabi-lización.Distancia: inmediatamente aguas abajo de los •vasos no deben existir construcciones (edificacio-nes, establos, residencias, etc.) y preferiblemente tampoco otro microrreservorio muy cercano. En

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general, es preferible que el microrreservorio se ubique a distancia prudencial de lugares de ma-yor concurrencia de personas, particularmente niños, para minimizar el riesgo de accidentes. Es necesario también apartar a los animales del área del reservorio.

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 evapora-•ción.La demanda de agua de riego en el predio.•La factibilidad técnica del sistema para el sitio.•La capacidad de financiamiento y emprendimien-•to 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 pro-pias del predio, las dotaciones de canales o la combi-nación de estas fuentes. En este sentido, debe calcu-larse 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 di-mensión específica del vaso del microrreservorio.

3.2. Pérdidas de agua por infiltración y evaporación

En microrreservorios construidos en tierra se produ-cen ciertas pérdidas de agua por infiltración en el le-cho y a través de los taludes, y por evaporación des-de 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-

Gráfico 18. Emplazamiento del microrreservorio en el predio.Microrreservorio en cabecera de predio, caserío La Colmena, distrito de Gregorio Pita.

Cuadro 4. Área requerida para el emplazamiento del microrre-servorio.

Volumen de diseño del microrreservorio (m3)

Área de emplazamiento (m2)

1.000 1.300

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 Ins-tituto Cuencas para microrreservorios con altura máxima de 3 m, ancho de coronamiento de 1,5 m y pendiente del terreno de 15%.


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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).

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 cuen-ta con información concluyente al respecto y se re-quiere de mayor investigación, y buscar medidas para ayudar a reducir estas pérdidas.

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 de-manda proporcionalmente más agua que una su-perficie pequeña. Por otro lado, no todos los cultivos tienen similares requerimientos hídricos; por ejem-plo, el cultivo de papa tiene mayores requerimientos que la alverja. La implementación del riego por as-persión, aspecto clave en la propuesta del sistema predial de riego regulado, es de fundamental impor-tancia, 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 requeri-miento de agua en el cultivo debe suplirse con agua de riego, sin aportes de lluvia; en esta época el rie-go tiene un carácter totalmente suplementario, por lo cual una misma cantidad de agua almacenada alcanza para menos área agrícola que dentro o alre-dedor de la época de lluvias.

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

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

3.4. Factibilidad técnica

Los sistemas de riego predial regulados por micro-rreservorio 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%, aproxi-madamente. En términos generales, casi siempre es factible encontrar un sitio adecuado para el em-plazamiento 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 mangue-ras. Cada vez hay mayor disponibilidad en el merca-do de implementos y accesorios de riego (asperso-res, cintas de goteo, etc.).

La experiencia en Cajamarca indica que en condi-ciones 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 pe-queña explotación agrícola. En caso de disponer de recursos económicos y capacidad familiar suficiente para aspirar a un mayor volumen de almacenamien-to se recomienda la construcción de un reservorio adicional, en lugar de ampliar la capacidad de un solo reservorio. Estos dos vasos pueden emplazar-se cerca o dentro del predio, en sitios separados

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pero cercanos, para funcionar de manera interco-nectada o independiente.

4. Ejercicios de cálculo

4.1. Ejercicio 1. Captación de agua de escurrimiento

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 na-turales y 2 hectáreas de bosques.

Las características del área y la precipitación pro-medio en la zona se indican en las siguientes hojas de cálculo.

Tipo de vegetaciónÁrea(ha)

Textura del suelo

Pendiente(%)

Pastos 3 Arcilloso 8

Bosques 2 Arcilloso 20

Meses Promedio de precipitación (mm/mes)

Enero 83,5Febrero 102,0Marzo 121,1Abril 80,3Mayo 33,3Junio 11,7Julio 5,7

Agosto 7,7Septiembre 30,9

Octubre 69,7Noviembre 61,1Diciembre 75,3

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

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

SoluciónEl volumen mensual de agua captado por escorren-tía se calcula aplicando la fórmula racional:

Vm = Ce x A x Pm x 10

El agua escurrirá de dos terrenos distintos, para lo cual se requiere establecer el Ce promedio del te-rreno:

El primer terreno tiene cobertura de pastos, la •pendiente es de 8% y la textura del suelo es arci-llosa; 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 fac-tor Ce :

0,50 x 2 + 0,60 x 3 Ce = = 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 precipita-ción, combinada con suelos más secos, producirá poco escurrimiento.


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MesesÁrea de captación

(ha)

Promedio de precipitación(mm/mes)

CeFactor de

conversión

Volumencaptable

(m3)

Enero 5 83,5 0,56 10 2.338

Febrero 5 102,0 0,56 10 2.856

Marzo 5 121,1 0,56 10 3.391

Abril 5 80,3 0,56 10 2.248

Mayo 33,3

Junio 11,7

Julio 5,7

Agosto 7,7

Septiembre 30,9

Octubre 69,7

Noviembre 61,1

Diciembre 5 75,3 0,56 10 2.108

Total 12.941

Preguntas¿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?

SoluciónEl volumen de agua que produce la fuente mensual-mente se calcula mediante la siguiente expresión:

Vm = Qm x 3,6 x 24 x 30

Donde:Qm = 0,40 l/s

RespuestasEl volumen de agua que produce el manantial 1. cada mes teóricamente es Vm = 0,40 x 3,6 x 24 x 30 = 1.040 m3 aproximadamente. Por lo

RespuestaDurante los cinco meses de mayor precipitación el volumen potencial de agua que se podrá captar por escorrentía es de 12.941 m3. De modo práctico po-demos recomendar la construcción de un reservorio de un volumen de 3 mil m3 o algo inferior, para al-macenar agua en dos y hasta cuatro recargas des-tinadas 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. Alternativa-mente, el volumen potencialmente captable podría usarse para llenar al menos unos tres reservorios que se empleen exclusivamente para el riego suple-mentario en época de estiaje.

4.2. Ejercicio 2. Captación de agua de un manantial

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).

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tanto, la producción anual está en el orden de los 1.040 x 12 meses = 12.480 m3 .Si la época de lluvias dura alrededor de 5 me-2. ses al año, y no se usa el manantial en este pe-riodo, entonces se perdería para uso de riego la cantidad de 5 x 1.040 = 5.200 m3 (aguas que revertirían al sistema natural).En un lapso de 15 días el manante aporta el 3. equivalente a la mitad de un mes, es decir, ½ x 1.040 = 520 m3. Un reservorio de aproxima-damente 600 m3 de capacidad sería suficiente para regar una vez cada 15 días con las aguas del manante, sin pérdida de agua de la fuente.

4.3. Ejercicio 3. Captación de agua de un canal

Un agricultor tiene un microrreservorio de 2 mil m3. Recibe un turno de riego con un caudal de 12 l/s por un lapso de 2 h cada 10 días.

Preguntas¿Cuál es el volumen de almacenamiento que se 1. requiere para guardar las aguas provenientes de cada turno de riego?¿Cuántos turnos de riego necesita el agricultor 2. para llenar su reservorio?¿En caso de regar durante cada intervalo con 3. toda el agua recibida por el turno de riego, qué volumen adicional en forma de aguas de escu-rrimiento debería procurar captar el agricultor para aprovechar al máximo la capacidad total del reservorio?

SoluciónEn 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

Tt = 2 h = 120 minFr = Cada 10 días = 3 x por mes

RespuestasEl volumen de almacenamiento requerido para 1. cada turno de riego es: 12 x 120 x 3 x 0,06 = 260 m3 aproximadamente, es decir, una muy pequeña parte de la capacidad total disponible en el reservorio (2 mil m3 ). Por lo tanto, el agricultor necesitará 2.000 / 260 2. = casi 8 turnos de riego, en el caso de no usar-los en el entretanto, para llenar su reservorio, es decir, demorará casi 3 meses.Evidentemente, el almacenamiento de los res-3. pectivos turnos de riego no justifica tener un re-servorio de 2 mil m3 de capacidad. Se sugiere que el agricultor procure implementar prácticas de aducción de aguas de escurrimiento super-ficial que le permiten captar un adicional de, al menos, 1.700 m3 durante el periodo de lluvias. Así, podrá usar el agua proveniente de los tur-nos 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 agricul-tor alcanzar una mayor seguridad y productivi-dad en los cultivos y, además, ampliar el área agrícola regada.


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5. El predio y su sistema de producción

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 im-portancia 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 medi-das de acondicionamiento en los distintos predios difieren de los criterios y los lineamientos estable-cidos para un ordenamiento mayor. Por ejemplo, si un plan de ordenamiento dispone que los suelos li-geros 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.

1. El concepto de predio

En el contexto de este manual se entiende por «pre-dio» una finca administrada de manera familiar, caracterizada por el desarrollo combinado e inte-rrelacionado de actividades agrícolas, pecuarias, acuícolas, forestales, artesanales y otras. En este sentido, un predio agrícola constituye una «explota-ción rural familiar», por lo que es un concepto in-clusive 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, di-versificar la producción y reducir la vulnerabilidad de la economía familiar ante adversidades climáticas y otros riesgos. En la sierra, los predios son a menu-do unidades de producción con fuerte orientación al autoconsumo. Para las familias rurales que se en-cuentran en esta situación este hecho plantea retos particulares en cuanto a las perspectivas de incre-mento 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, ve-getación). El tipo de manejo que se realice en un conjunto de predios genera una transformación po-sitiva o negativa del territorio. Es positiva cuando a través de este manejo se conserva y potencia el es-pacio natural, al mejorar la calidad del suelo, retener e infiltrar el agua, etc.; en cambio, es negativa cuan-do 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).

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

Ordenamiento predial



Ordenamiento territorial

Espacio en la cuenca hidrográfica

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Este ejemplo refleja que los predios deben conside-rarse como unidades básicas cuyas delimitaciones y particularidades internas determinan significativa-mente el tipo de medidas que demanda el ordena-miento 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 Zonifica-ción Ecológico-Económica (ZEE) de los territorios en que se localizan. En el ordenamiento a escala micro, las propuestas de acondicionamiento se co-nocen también como «diseño predial»; entendido como el proceso mediante el cual se analizan y op-timizan 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 va-rios parámetros:

Por su tamaño de superficie: en pequeños, me-•dianos y grandes

Pequeños: entre 0,5 y 5 ha1. Medianos: entre 6 y 10 ha2. Grandes: más de 10 ha3.

Por el objetivo de su producción: orientado al •autoconsumo, el mercado o mixto. Los predios pequeños y los alejados de los mercados orien-tan su producción principalmente al autoconsu-mo 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 aque-lla para el mercado se denominan de régimen mixto.Por el tipo de producción: agrícola, pecuario, •forestal o mixto, esta diferenciación producti-va 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, jal-ca o páramo, quechua, yunga o valle, respec-tivamente. Cada una de estas zonas confiere a los predios características diferentes, princi-palmente 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: régi-•men de secano, bajo riego o mixto. Los predios son de secano cuando los cultivos son condu-cidos solamente en la época de precipitacio-nes; 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.


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2. Capitales concurrentes en el predio

En su definición coloquial, el capital es el conjunto de factores de producción constituido por inmue-bles, maquinaria o instalaciones de cualquier género los cuales, en colaboración con otros factores, prin-cipalmente 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 terri-torios prediales capaces de producir bienes y servi-cios para satisfacer las necesidades socioeconómi-cas 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 consti-tuido por todos los recursos de la naturaleza dispo-nibles en el predio que las familias pueden convertir en útiles para satisfacer sus necesidades. Esto in-cluye los siguientes elementos: clima, suelo, agua, flora (cultivada y silvestre), fauna y paisaje.

El clima

Desde el punto de vista del manejo predial es impor-tante entender la ocurrencia de fenómenos microcli-máticos, es decir, las interacciones entre atmósfera y superficie terrestre; la temperatura, la humedad re-lativa 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 amane-cer puede indicar helada al nivel del suelo o al nivel de las hojas de las plantas. Las heladas son fenó-menos microclimáticos característicos en la sierra, sobre todo en periodos de estiaje cuando la nubo-sidad 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 inten-sidad 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 tex-tura, 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.

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 de-terminadas condiciones prediales da cierta posibili-dad de alcanzar mayor estabilidad ambiental para el desarrollo de actividades productivas y otras: cer-cos vivos contra el viento; humo y humedad contra las heladas nocturnas, etc.

El agua

El agua es un factor de producción, parte del capi-tal 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 hí-drica a predios y cuencas es la regulación del agua mediante la construcción de embalses de diferentes tamaños: multicomunal (grandes), comunal (media-nos) y familiar (pequeños).

El suelo

Junto con el agua, el suelo constituye el capital na-tural más importante para la producción agrope-cuaria. 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 cua-les tienen pendientes de medianas a fuertes, y son escasas las áreas de suelos profundos o de relie-ve plano. Los suelos de vertiente tienen pendientes mayores a 15%, generalmente son pedregosos, con drenaje interno y escurrimiento superficial muy rápi-do, y variados niveles de erosión. En el departamen-to 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 escurri-miento superficial moderadamente rápido.

La flora

El país presenta vegetación natural de gran variabili-dad, adaptada a condiciones de temperatura, preci-pitación, suelos y otros factores externos.

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

coso, natural y artificial; esta vegetación se utiliza como madera, leña y para la protección de determi-nadas zonas (cuencas y otras). Parte de ella se pue-de 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

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 ecosis-temas que son su hábitat natural, particularmente la pérdida de vegetación natural. Los predios, de manera aislada o en conjunto, conservan aún es-pacios que son parte del hábitat de la fauna nativa; un manejo adecuado con perspectiva de biodiver-sidad puede contribuir a la conservación de este capital natural.

2.2. Recursos humanos o capital humano

El capital humano consiste en el conjunto de cono-cimientos, habilidades o destrezas y actitudes que tienen o adquieren las personas para crear, producir, organizar y transmitir información, entre otros aspec-tos. El capital humano en el medio rural lo constitu-yen los campesinos y las campesinas agricultores, los promotores de desarrollo rural de las institucio-nes públicas y privadas, los funcionarios públicos, los trabajadores de las empresas rurales, etc.

Los agricultores deben encontrar medios para conducir adecuadamente sus fundos o chacras, disminuir los riesgos ambientales, aumentar la pro-ductividad 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 tec-nológicos, las oportunidades de mercado, etc.

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


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citación y el desarrollo personal, y con una perma-nente 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 re-lacionada con una actuación orientada al éxito en el trabajo».

Las competencias se ejercen a través de roles de trabajo. Cada rol, puesto o función tiene sus objeti-vos dentro del sistema de producción y de la organi-zación, los cuales deben ser explicitados en el perfil de competencias. Un perfil de competencias es una descripción de conocimientos, destrezas y otras ca-racterísticas 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 des-trezas que las personas responsables deben po-seer o desarrollar para efectuar bien las prácticas de manejo predial.

El ser se refiere a las características personales po-sitivas que deben tener quienes lideran las accio-nes 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 va-riedad 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 es-tán en su entorno.14 Actualmente el capital social del medio rural lo constituyen la familia nuclear y am-pliada, las rondas campesinas, las asociaciones de productores, las empresas, las instituciones priva-das de desarrollo, etc.

2.4. Recursos de infraestructura o capital físico

El capital físico es la masa de recursos materiales existentes y utilizados como insumos para la pro-ducción de bienes y servicios. Las principales ca-tegorías de capital físico son: edificaciones (casa, establo, almacén, etc.), infraestructura productiva (caminos, canales de riego, etc.), equipos, maqui-naria, 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 res-pectivos capitales concurrentes en una determinada zona (caserío, comunidad, microcuenca, etc.). Este diagnóstico debe entenderse como un proceso par-ticipativo, reflexivo y analítico basado en información cuantitativa y cualitativa de suficiente cantidad y cali-dad. 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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Evaluar los recursos naturales presentes en la 1. zona (capital natural).Evaluar la infraestructura rural existente (capital 2. físico).Evaluar el potencial de las familias en cuanto a 3. su disposición y capacidad para un mayor de-sarrollo de sus predios (capital humano).Evaluar las capacidades de fortalecimiento or-4. ganizacional de las redes sociales y las institu-ciones 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 acondi-cionamiento de los predios (capital social).

3.1. Evaluación de los recursos naturales locales (capital natural)

Esta tarea se realiza mediante las siguientes accio-nes:

Preparación de instrumentos (formularios, etc.) •para el levantamiento de información sobre suelo, agua, clima, flora y fauna. Elaboración de un croquis catastral de los res-•pectivos 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 agríco-las, forestales, suelos eriazos, etc.Mapear e inventariar el potencial de agua •(escorrentía, flujo permanente) y demanda para diversos usos (doméstico, riego, recrea-ción).Mapear e inventariar los tipos de suelos por •su relieve, profundidad, material madre (ma-terial parental), textura, especificidad produc-tiva; todo ello considerando que los suelos de los predios no son homogéneos.Registrar e inventariar zonas de riesgo por •erosión, heladas, inundaciones, deslizamien-tos.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 es-pecies de animales domésticos (carne, leche).

Basado en la información así obtenida y ordenada se realiza un análisis integrado de las principales li-mitaciones 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 inven-tariados son:

Edificaciones, tanto en los predios como aque-•llas 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, ca-•minos de penetración, etc. Equipos agrícolas y otros: tractores, yuntas, •equipos de fumigación, vehículos de transpor-te, presencia y calidad de instalaciones de tele-comunicaciones (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 destre-zas y las actitudes que los miembros de las familias poseen o deben obtener para emprender acertada-mente el desarrollo de sus fincas. Para ello se debe elaborar un perfil de las competencias requeridas para la planificación y la implementación del desa-


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rrollo predial en las tres competencias generales. Por ejemplo: Saber

Conocimiento de las personas sobre:Estructura, funcionamiento y potencial de siste-•mas productivos.Tipificación de predios por capacidad produc-•tiva.Factores de degradación de recursos natura-•les:

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 foresta-•les.Gestión del agua en zonas de montaña.•Tecnologías de riego predial.•Gestión agrocomercial.•

Ser

Actitudes de las personas como:Facilitador de procesos de crecimiento indivi-•dual 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 com-petencias se podrá evaluar participativamente la disposición y el estado actual de capacidad de las personas y las familias en relación con las perspec-tivas 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 organi-zacionales e institucionales. Plantea un reto metodo-lógico 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 ser-vicios productivos o de comercialización, gre-mial, etc.Mapeo de las instituciones ligadas a la ejecu-•ción y la promoción de acciones de desarrollo rural en la zona y apreciación sobre la medida en que cada una incorpora enfoques y accio-nes 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 institu-ciones 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 desa-rrollo predial y la conservación de los recursos naturales.

A partir de estos análisis, los distintos actores po-drán acordar un programa acertado de acompaña-miento, capacitación e intercambio para el fortaleci-miento de las organizaciones y las instituciones que realizan acciones de desarrollo en la zona, con parti-cular énfasis en aquellas funciones organizacionales e institucionales que son importantes para el desa-

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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 delimi-tación 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 proyec-tar un mejor acondicionamiento del predio para con-servar 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 diag-nóstico se delimitan gráficamente las microzonas existentes en el predio, de acuerdo con las caracte-rísticas 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, pro-ductividad de cultivos, etc.). A partir de este análisis se elaboran las pautas para un mejor acondiciona-miento de cada microzona dentro del predio, consi-derando las perspectivas y las limitaciones de la fa-milia, sus conocimientos y actitudes, posibilidades de inversión, fuerza de trabajo, etc.

Una vez que se haya identificado y evaluado las téc-nicas 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 de-sarrollo 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 progra-mación para la ejecución de las intervenciones y la introducción de prácticas mejoradas de acondicio-namiento 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 ordena-miento y acondicionamiento de cada predio se pue-de proyectar el ordenamiento de un espacio mayor, como una ladera, un caserío o una microcuenca; mediante acciones colectivas a ser realizadas a tra-vés de organizaciones locales y en estrecha coordi-nación con las autoridades locales y las institucio-nes de apoyo.

5. Planificación agropecuaria a partir de microrreservorios

Los sistemas de riego predial regulados por micro-rreservorio generan la posibilidad de programar me-jor 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 rie-go complementario. Esto permite cubrir el déficit de agua en los cultivos en los periodos de inte-


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rrupción de lluvias. Estos veranillos pueden pro-longarse hasta inclusive por un mes o más. Ge-neralmente 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 mi-crorreservorio con capacidad de almacenamiento del orden de los 2 mil m3 el área potencial de riego pueda ser superior a dos hectáreas durante toda la campaña grande. Durante la campaña chica, en plena época de estia-je cuando el aporte de las precipitaciones es míni-mo, 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 llu-vias sino que tiene un carácter casi absolutamente suplementario, es decir, suple a las lluvias.

Si en época de estiaje los sistemas de riego regula-do son abastecidos con agua de escorrentía es pre-ferible programar un cultivo de corto periodo vegeta-tivo 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 te-ner 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 descon-tarse la correspondiente demanda permanente de agua de estos cultivos del volumen almacenado en el microrreservorio, para tener una apreciación co-rrecta de la cantidad neta de agua de riego con que se puede programar los otros cultivos.

Los pasos básicos para la planificación de los culti-vos regados son los siguientes:

Calcular el potencial de almacenamiento y ré-1. gimen de recarga de los reservorios en función de su fuente de abastecimiento: escorrentía o fuente permanente.Realizar una primera aproximación de la posible 2.

combinación de cultivos a ser regados dentro del predio, en función de la disponibilidad de recursos económicos, mano de obra, cono-cimiento de las prácticas de cultivo, posibles rangos de rendimiento, seguridad alimentaria, perspectivas de mercado, etc.Determinar la superficie por sembrar de cada 3. cultivo en función del régimen de oferta de agua y los requerimientos hídricos de los cultivos pro-puestos.Efectuar posibles ajustes en las superficies por 4. sembrar en cada tipo de cultivo y en los mo-mentos 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 abasteci-dos con flujos de agua permanente, permite a los pequeños agricultores conducir cultivos de pastos permanentes, como el rye grass con trébol y la alfal-fa, así como otros forrajes de corto ciclo vegetativo (avena vicia, etc.). A partir de estos cultivos se dis-pone 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 hec-tárea de alfalfa se alimentan 750 cuyes de manera permanente.

6. Seguridad agrícola y reducción de vulnerabilidad

Los sistemas prediales de riego regulado por micro-rreservorio aumentan considerablemente la segu-ridad con que la familia puede conducir su predio agrícola, mejorar sus ingresos económicos y condi-ciones 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:

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Disminución de pérdidas por sequías y hela-1. das: El riego oportuno y las acciones de acon-dicionamiento de los predios mejoran las condi-ciones 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 exter-no. El riego disminuye los cambios extremos y bruscos de estos parámetros, lo que reduce la probabilidad de daños y pérdidas en la produc-ción y la productividad por efecto de sequías y heladas.Mejores posibilidades de recuperación de la in-2. versión: El riego y el acondicionamiento predial, al disminuir el riesgo ante fenómenos climáti-cos, incrementar la productividad de los culti-vos y cosechar en periodos de mejores precios de mercado, permite a los agricultores mayores ingresos y oportunidades y, por lo tanto, au-mentar sus inversiones en semillas de mejor ca-lidad, insumos y labores culturales adecuadas. Todo esto con la confianza de poder recuperar su inversión al contar con condiciones de ma-yor seguridad en la producción y la venta.Posibilidades de encadenamiento comercial: El 3. aumento en la productividad agrícola y la pro-ducción relativamente continua, como conse-cuencia del riego oportuno, permiten un abas-tecimiento 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 pro-ductores para ofrecer volúmenes y calidades en función de la demanda de mercados mayores.Mejores condiciones para ser sujeto de crédito: 4. La estabilización y el aumento de la producción, la productividad y los ingresos, así como la aso-ciatividad de las familias conductoras de pre-dios con riego regulado, garantizan seguridad y sostenibilidad de su medio de vida que las con-vierte en sujeto de crédito, tanto para la banca de promoción como para la banca comercial.Incremento de la biodiversidad agrícola y pe-5. cuaria: El riego, el acondicionamiento predial y el mejoramiento de la fertilidad de los suelos ge-neran condiciones adecuadas para que el pre-dio 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 rie-go regulados por microrreservorio en Cajamarca debe mencionarse en particular el incremento en la producción y el consumo de hortalizas en for-ma general y con mayor variedad.Incremento del empleo: El riego y el acondicio-6. namiento predial generan condiciones para el desarrollo de actividades agrícolas y pecuarias dinámicas de conducción intensiva, que a me-nudo 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 mi-crorreservorio ha tenido como efecto un incre-mento del empleo rural, tanto temporal como permanente.


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6. Riego

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 hu-medad del suelo en la zona de las raíces permita óptimas condiciones para el crecimiento del cultivo. El riego es importante cuando las lluvias son insufi-cientes 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)•

Existen numerosas formas de cálculo para respon-der estas preguntas, desde lo más científico y com-plejo hasta métodos y pautas muy sencillos. En este capítulo trataremos de abordar los distintos concep-tos 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 cli-mático determina una periodicidad agrícola en la cual durante la época húmeda se desarrolla la de-nominada «campaña grande» y en la época de es-tiaje, la «campaña chica». Teniendo en cuenta estas dos campañas agrícolas se distinguen dos tipos de riego según sus épocas de aplicación: el riego com-plementario y el suplementario.

1.1. Riego complementario

Es el riego que se aplica en la campaña grande, en-tre 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 apor-tan 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 es-tacionales para la zona de la sierra norte son papa, oca, olluco, maíz, trigo, cebada, habas, chocho, len-teja, 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 de-manda 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.

En la campaña chica los principales cultivos esta-cionales 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, to-matillo y manzana.

Otras especies pueden ser cultivadas en cualquier estación del año, siempre y cuando el clima lo per-mita, por ejemplo, hortalizas como el rocoto y la ce-bolla de hoja; y flores como la rosa, el clavel, el gla-diolo, el pompón, etc. Evidentemente, estos cultivos se benefician tanto del riego complementario como del suplementario.

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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.

2.1. Riego por gravedad

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

Riego tendido, a flujo libre (wild flooding)1. Riego por surcos2. Riego por melgas (ver gráfico 20)3. Riego por inundación4.

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 constitu-ye 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).

Recuadro 2Métodos 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 De baja eficiencia


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2.2. Riego presurizado

En este tipo de riego el agua fluye a cierta presión por conductos cerrados (tuberías, mangueras, cin-tas, 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 determi-nan hasta dónde puede llegar el agua. Aunque in-correcto, 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

Recuadro 3Métodos de riego por goteo.


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 direc-tamente al cultivo. Mejora la productividad y la calidad de las cosechas.Reduce la demanda de mano de obra para su operación, en compa-ración con el riego por gravedad.Funciona con presiones menores a las del riego por aspersión.

Elevada inversión de instalación en equipo «cabezal», matri-ces y accesorios. Mayores costos de mantenimiento y adquisición de repues-tos. 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.

«riego presurizado» se conocen los siguientes mé-todos:

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 polietile-no 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).

Gráfico 21. Riego por goteo.

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En el caso del riego por aspersión se conduce el agua a través de tubería de PVC o manguera plás-tica y se aplica a través de aspersores que simulan una lluvia natural (ver gráfico 22). De manera gene-

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

Recuadro 4Métodos de riego por aspersión.


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 (pul-gones, 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 fitopató-genos (caso de la rancha en la papa) si se riega en horario de alta temperatura ambiental (mediodía).

Gráfico 22. Riego por aspersión.


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3. Demanda de agua de los cultivos

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 evapo-ración. Esta cantidad de agua diariamente extraída del suelo se llama evapotranspiración. La demanda hídrica de un cultivo es la cantidad de agua nece-saria para compensar el déficit de agua en el sue-lo 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 pro-yectos 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) con-sumida 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 nin-gún déficit de agua (Doorenbos y Pruitt 1977). La intensidad de la ETP depende básicamente del cli-ma. Existen al menos cuatro métodos generalmente aceptados para calcular la ETP a partir de determi-nados datos meteorológicos: los modelos de Har-greaves, Penman, Blaney-Criddle y Thornthwaite.Normalmente, las estaciones meteorológicas de cier-ta 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 poten-cial en Cajamarca, calculados según el método de Hargreaves, 1933-2008.Fuente: Elaboración propia, con datos de la Estación Meteo-rológica. Método de cálculo: Hargreaves; periodo de registro: 1933 - 2008Elaboración propia con datos de la estación meteorológica A. Weberbauer, Senamhi-Cajamarca. Altitud 2.625 m. s. n. m. Mé-todo de cálculo: Hargreaves; periodo de registro: 1933-2008.

Cuadro 6. Valores estimados de evapotranspiración potencial para las condiciones de Cajamarca, en función de la altitud so-bre 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.

mm/día mm/mesEnero 4,3 134Febrero 4,1 115Marzo 3,9 120Abril 3,6 107Mayo 3,4 105Junio 3,3 100Julio 3,4 107Agosto 3,9 119Septiembre 4,3 129Octubre 4,5 139Noviembre 4,7 140Diciembre 4,5 140Total 1 456 mm/año

ETPMes

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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 co-eficiente es un factor que ha sido establecido expe-rimentalmente y relaciona el requerimiento de agua de un cultivo en un determinado periodo con la ETP producto del clima en la zona. En fórmula: ETR = Kc x ETP

Donde: ETR = Evapotranspiración real del cultivo (mm/mes)ETP = Evapotranspiración potencial (mm/mes)Kc = Coeficiente de cultivo El Kc refleja las variaciones en el consumo de agua de las plantas en sus distintos estados de desarro-llo, 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.

El periodo vegetativo depende de factores como la variedad cultivada, el clima, la estación, etc. El creci-miento 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 al-canzado de70 a 80% del tamaño máximo de la planta.Fase de media estación (o de floración): va des-•de 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 creci-miento de un cultivo, cuyos valores Kc en cada eta-pa se ilustran en el gráfico 23.

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

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

Fuente: Allen et al. 2006.

Cuadro 7. Coeficientes de cultivo estudiados para algunas variedades.

Cultivo Fase inicial

Fase de desarrollo

Fase de media

estación

Fase de última

estaciónAlgodón 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 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

Maíz dulce 0,40 0,80 1,15 1,00

Maíz grano 0,40 0,80 1,15 0,70

Melón 0,45 0,75 1,00 0,75

Mijo 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 0,65

Pimiento fresco 0,35 0,70 1,05 0,90

Rábano 0,45 0,60 0,90 0,90

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

Caña de azúcar,algodón, maíz

repollo, cebollas,manzanas

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

Frecuentes

Infrecuentes

Cosechado

fresco

Seco

coberturadel suelo

DesarrolloInicial

Factores principales que afectan Kc en las 4 etapas

Kc

del cultivoMediados de

Evaporacióndel suelo

Coberturadel suelo

Tipo de cultivo(humedad, velocidaddel viento)

Tipo de cultivo(fecha de cosecha)

Final de temp.(larga)

(corta)

temporada

..25 .40 60..%

Eventoshumede-cimiento


icroreservorios

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

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 = 0,9Trébol Kc = 1,0Rye 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 cono-cer 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 superfi-cial, percolación y evaporación del agua de lluvia. Este almacenamiento de agua en el suelo depende de varios factores como intensidad de la precipita-ción, velocidad de infiltración, humedad y otras ca-racterísticas del suelo como inclinación del terreno. Según el método descrito por el Water and Power Resources Services (WPRS) de Estados Unidos, la precipitación efectiva se calcula mediante la si-guiente expresión:

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

Donde:Pe = Precipitación efectiva (mm/mes)Ce = Coeficiente de escorrentía superficialP75% = Precipitación mensual al 75% de proba-bilidad (mm/mes)

Conociendo la ETR real del cultivo y la proporción de lluvia que alivia esta demanda de agua se pue-de calcular la demanda neta de agua que debe ser atendida mediante la aplicación de riego. Este re-querimiento 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 preci-sión para que toda el agua llegue al cultivo. Por lo tanto, considerando las pérdidas de agua que ocu-rrirán en el riego, se debe calcular el requerimiento bruto de agua (Rb) dividiendo el Rn por la eficien-cia 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 sue-lo 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

Donde:Rb = Requerimiento bruto de riego (mm/mes)15

Rn = Requerimiento neto de riego (mm/mes)Ea = Eficiencia de aplicación del riego (%)

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

15 El Rb también puede expresarse en metros cúbicos por hectá-rea por mes (m3/ha/mes), en cuyo caso deberá aplicarse un factor de multiplicación por 10 respecto del valor Rb expresa-do 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.

Esta forma de expresar la demanda bruta de riego se llama módulo de riego (MR) del cultivo y se ex-presa en litros por segundo por hectárea en forma continua (24 horas del día).16 Para estimarla se pue-de 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)

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, des-de 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 m3 /ha/campaña y el maíz, de 8 mil m3 /ha/campaña, aproximadamente.

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 ne-cesita una hectárea del cultivo bajo consideración.

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

PasoParámetro pordeterminar

Fuente de datou operación

Datos y resultados de cálculo por mes

Mes 1 Mes 2 Mes 3 Mes 4

1. ETP (mm/mes) Estación meteorológica ETP1 ETP2 ETP3 ETP4

2. Kc Experimentación (ver cuadro 7) Kc1 Kc2 Kc3 Kc4

3. ETR (mm/mes) = Kc x ETP ETR1 ETR2 ETR3 ETR4

4. P75% (mm/mes) Estación meteorológica P1 P2 P3 P4

5. Pe (mm/mes) = (1 – Ce) x P75% Pe1 Pe2 Pe3 Pe4

6. Rn (mm/mes) = ETR – Pe Rn1 Rn2 Rn3 Rn4

7. Ea Observación (ver cuadro 8) Ea1 Ea2 Ea3 Ea4

8a. Rb (mm/mes) = Rn / Ea x 100 Rb1 Rb2 Rb3 Rb4

8b. Rb (m3/ha/mes) Multiplicar resultados del paso 8a por un factor 10 Rb1 Rb2 Rb3 Rb4

9. MR (l/s/ha) = Rb x 0,004 MR1 MR2 MR3 MR4

10. A (ha) Área de cultivo A1 A2 A3 A4

11. Qc (l/s) = MR x A Qc1 Qc2 Qc3 Qc4

Cuadro 8. Eficiencia de aplicación según el método de riego utilizado.

Método de riegoEa(%)

Riego por goteo 75-90

Riego por microaspersión 70-90

Riego por aspersión 65-85

Riego por surcos 50-70

Riego por inundación 60-80Fuente: Fuentes Yagüe 1992.


icroreservorios

63

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 super-ficie de cultivo para hallar el caudal continuo (Qc), en litros por segundo, que en forma ininterrumpida debe-ría llegar a la parcela para que el cultivo tenga siempre óptimas condiciones de humedad. En fórmula:

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 me-dio 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 «re-abastecimiento» 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, de-pende 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 in-mediatamente 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 partí-culas 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.

4.2. Capacidad de campo

Este estado se produce cuando el suelo retiene to-davía una máxima cantidad de agua en los micropo-ros, 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 at-mósferas en suelos francos, 0,5 en suelos arcillosos y 0,1 en suelos arenosos. Cuando está en capaci-dad de campo (CC) el agua se queda «colgada» en el suelo después de haberse drenado prácticamen-te 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 raí-ces 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 suc-ción 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 alcan-cen de 30 a 50 atmósferas.

La gran mayoría de las plantas no pueden crecer, e inclusive se pudren, cuando el suelo está satura-do de agua, sin que exista una mínima cantidad de aire alrededor de las raíces. Por otro lado, una plan-ta 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 desa-rrollan 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 de-nomina 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 de-nomina 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 porcenta-jes de humedad en estado de capacidad de campo, punto de marchitez y humedad disponible para di-ferentes tipos de 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

Limoso 28-36 12-22 16-20

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 De-partment of Agriculture (USDA).

Es importante tomar en cuenta que el reabasteci-miento 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

Cuadro 10. Índices de contenido de humedad en el suelo.


icroreservorios

65

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

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 oca-sionar daños a terrenos vecinos. Por lo tanto, la velo-cidad 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 re-ferencia sobre la velocidad de infiltración básica en distintos tipos de suelo.

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 fre-cuencia 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 profundi-dad de las raíces (Pr) y el factor de agotamiento (Fa).

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 li-bremente 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) (% volu-métrico)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 princi-pales cultivos en estado de pleno desarrollo.

TexturaVelocidad 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.

Cuadro 11. Velocidad de infiltración básica según textura de los suelos.

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

Es necesario tener en cuenta que el riego debe hu-medecer prioritariamente la zona donde se concen-tra 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 pro-vee el 70% de agua para la planta y las raíces en la zona inferior únicamente el 30% (gráfico 24).

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

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

Gráfico 24. Patrón de absorción de agua en la zona de raíces de un cultivo.

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

Cuadro 13. Factor de agotamiento de algunos cultivos.

Cultivo Fa Cultivo Fa Cultivo Fa Cultivo Fa

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.

¼

¼

¼

¼

Volumen de raíces activas y absorción de agua

Zona de

raíces

10%

20%

30%

40%


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Ahora que se ha establecido cómo calcular la lá-mina neta de agua recomendada con que se debe reabastecer el suelo, y habiéndose explicado ante-riormente 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 es-trés hídrico, por este motivo se calcula en función a la lámina neta de riego recomendada. En fórmula:

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 carác-ter totalmente estático o rígido, puesto que las con-diciones 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 precipi-taciones 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 determi-nado periodo. Normalmente, se toma como periodo de referencia el lapso de tiempo de un mes. En fór-mula:

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 total-mente eficiente. Tomando en cuenta este hecho, la aplicación de un riego debe responder a una canti-dad 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, diferen-cias 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, con-ducción y distribución del agua fuera de la parcela).

Finalmente, es importante saber cuánto tiempo debe durar una aplicación de riego: el tiempo de rie-go (TR). En el riego por gravedad, este tiempo de-pende 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 organi-zados entre el conjunto de usuarios del sistema.

En el riego por aspersión el tiempo de riego se re-fiere 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 últi-mo parámetro se denomina pluviometría del asper-sor (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)

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6. Área regable con un sistema de riego predial regulado

En sistemas de riego predial regulados por micro-rreservorio el área regable está en función del méto-do de riego utilizado, el volumen neto del microrre-servorio 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 complementa-rio: riegos ligeros y frecuentes durante los veranillos. En cambio, en la campaña chica (periodo de estia-je) el riego suplementario implica proveer artificial-mente, mediante riego, toda el agua que necesita el cultivo; razón por la cual durante ese periodo el sis-tema 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 m3 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 m3 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 posi-ble 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 climáti-cas más cálidas, menor altitud, etc.

CULTIVO

Requerimiento neto de agua en campaña chica

(m3 /ha)

Requerimiento bruto de agua (m3 /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

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

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


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7.1. Ejercicio 1

PreguntaCalcule la demanda de agua de riego (por asper-sión) del cultivo de alverja (Pisum sativum L.) en un predio de la comunidad de Luichupucro Bajo, cuen-ca del río Chonta, distrito de Baños del Inca, Caja-marca, 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.•

SoluciónEn primer lugar, se necesita los datos sobre el cli-ma 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 promediomensual(mm/mes)*

33 12 6 8

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

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Luego se empleará el cuadro 9 del presente manual para elaborar la siguiente hoja de cálculo («Procedi-miento de cálculo del requerimiento de riego de una superficie de cultivo»).

Paso Parámetro por determinar Fuente de datou operación

Datos y resultados del cálculo por mes

Mayo Junio Julio Agosto

1. ETP (mm/mes) Estación meteorológica A. Weberbauer 105 100 107 119

2. KcCuadro 7, bajo el nombre «guisante» (alverja = Pi-sum sativum L.)

0,45 0,80 1,15 1,05

3. ETR (mm/mes) = Kc x ETP 47 80 123 125

4. P (mm/mes) Estación meteorológicaA. Weberbauer 33 12 6 8

5. Pe (mm/mes)= (1 – Ce) x P Ce = 0,5 aproximadamen-te.

16 6 3 4

6. Rn (mm/mes) = ETR – Pe 31 74 120 121

7. Ea Cuadro 8 (promedio entre 65 y 85%) 75 75 75 75

8a. Rb (mm/mes) = Rn / Ea x 100 41 99 160 161

8b. Rb (m3/ha/mes) Multiplicar resultados del paso 8a por un factor 10 410 990 1.600 1.610

9. MR (l/s/ha) = Rb x 0,004(ver paso 8a) 0,16 0,40 0,64 0,64

10. A (ha) Área de cultivo 0,25 0,25 0,25 0,25

11. Qc (l/s) = MR x A 0,04 0,10 0,16 0,16

RespuestaTal como se puede apreciar en los resultados en-contrados 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 .

7.2. Ejercicio 2

PreguntaRealice la programación del riego del cultivo de al-verja del ejercicio anterior para el mismo periodo, entre mayo y agosto, pero en suelos de textura di-

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.

SoluciónSe debe realizar el siguiente procedimiento de cál-culo de la lámina neta y la lámina bruta de riego: se vuelcan los datos de humedad disponible, profundi-dad de raíces, factor de agotamiento y eficiencia de aplicación en la siguiente hoja de cálculo.


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Tipo de sueloRango de HD

(%)

HDpromedio

(%)

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

EaLb recomendada

(mm)

Arcilloso 12-20 16 22 0,75 29

Franco arcilloso 13-19 16 22 0,75 29

Franco 13-18 16 22 0,75 29

Franco arenoso 11-15 13 18 0,75 24

Arenoso 5-11 8 11 0,75 15

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

Rubro Mayo Junio Julio Agosto

Rn (mm/mes) 31 74 120 121

Número de días del mes 31 30 31 31

Tipo de sueloLn

(mm)Ir

(días)Ln

(mm)Ir

(días)Ln

(mm)Ir

(días)Ln

(mm)Ir

(días)

Arcilloso 29 29 29 12 29 7 29 7

Franco arcilloso 29 29 29 12 29 7 29 7

Franco 29 29 29 12 29 7 29 7

Franco arenoso 24 24 24 10 24 6 24 6

Arenoso 15 15 15 6 15 4 15 4

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 asper-sor: TR = Lb / PA. Nuevamente se usa una hoja de cálculo para presentar los resultados.

Respuesta

Tipo de sueloLb recomendada

(mm)PA

(mm/hora)TR

(horas)

Arcilloso 29 5,9 5 (casi)

Franco arcilloso 29 5,9 5 (casi)

Franco 29 5,9 5 (casi)

Franco arenoso 24 5,9 4

Arenoso 15 5,9 2½

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7. Viabilidad social, organizacional e institucional

los sistemas productivos regulados por micro-rreservorio.La familia está dispuesta a invertir en el cofinan-•ciamiento del sistema con dinero en efectivo, además de la mano de obra requerida. La vo-luntad y la capacidad de cofinanciamiento es un indicador de sostenibilidad del sistema.La familia cuenta con miembros emprende-•dores, motivados a mejorar la producción y la productividad del predio, con un espíritu de in-novación.Las personas involucradas actúan con suficien-•te 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 mer-cado (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 asocia-ción y/o de ayuda entre vecinos facilita la im-plementación de los sistemas y potencia con volúmenes apreciables la oferta de productos agrícolas al mercado.La familia pertenece a una o más organizacio-•nes sociales o políticas, con lo cual pueden ejercer mayor influencia o presión para lograr el apoyo de autoridades e instituciones (gobier-nos locales y otras entidades).

2. Organización local

La organización local para el funcionamiento de los sistemas de riego predial regulados por microrreser-vorio es básicamente familiar; en este sentido, las capacidades de organización al interior de la familia, entre madre, padre e hijos, determinan en gran me-dida 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

La experiencia obtenida en Cajamarca con la instala-ción de sistemas de riego predial regulados por mi-crorreservorios 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 regula-dos por microrreservorio ha despertado mucho in-terés en un gran número de pobladores de las pro-vincias 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 re-únen las condiciones óptimas para poder instalar y aprovechar la propuesta en beneficio de su econo-mía y su bienestar.

Las familias que operan con éxito los sistemas de riego prediales regulados por microrreservorio tie-nen ciertas características que favorecen la renta-bilidad y la sostenibilidad de su proyecto. Entre las principales se puede mencionar las siguientes:

La familia debe tener como actividad econó-•mica 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 insta-•la el sistema. En lo ideal, las familias que condu-cen 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 mo-tivar una adecuada dedicación de la familia a


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

Por lo tanto, si bien cada sistema es instalado en el predio de una familia en forma particular, apa-rentemente 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 ac-tividades de mantenimiento en los sistemas, com-pra y venta en asociación de productos e insumos agrícolas, y para llegar a ciertos acuerdos relacio-nados con el ordenamiento territorial local (áreas de protección en laderas, etc.).

Por tener un carácter individual (familiar), la instala-ción 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 tie-nen un claro sesgo costeño en su concepción.

La mayoría de comités, comisiones y juntas de usua-rios tiene un funcionamiento limitado que se restringe a funciones y ámbitos específicos, principalmente para la distribución de la dotación de riego, el man-tenimiento de los canales de riego y, a veces tam-bién, 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 superfi-cial en tiempo de lluvia y el empleo de los manantia-les y las filtraciones que emergen de las montañas no encuentran aún un marco organizacional cla-ro, por lo pequeño y localizado del recurso hídrico.

3. Marco legal e institucional

El uso del agua de fuentes muy locales (manantia-les, etc.) por lo general solo es regulado si se trata de recursos abundantes, en tanto las pequeñas fil-traciones que emergen en los predios usualmente las manejan los dueños según su propio criterio. Los propietarios, pero también ciertas comunida-des, asumen que si el agua nace en su territorio ellos son dueños del agua.

Sin embargo, la legislación peruana establece cla-ramente:

[…] el agua constituye patrimonio de la Nación. El dominio sobre ella es inalienable e impres-criptible. Es un bien de uso público y su admi-nistración solo puede ser otorgada y ejercida en armonía con el bien común, la protección ambiental y el interés de la Nación. No hay pro-piedad 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 micro-rreservorio hacen uso productivo del agua y, por lo tanto, se someten formalmente a las siguientes esti-pulaciones de la Ley de Recursos Hídricos:

Artículo 42º.- Uso productivo del aguaEl uso productivo del agua consiste en la utili-zación de la misma en procesos de producción o previos a los mismos. Se ejerce mediante de-rechos de uso de agua otorgados por la Autori-dad Nacional.

Artículo 44º.- Derechos de uso de aguaPara usar el recurso agua, salvo el uso primario, se requiere contar con un derecho de uso otorga-do 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, modifi-can o extinguen por resolución administrativa de la Autoridad Nacional, conforme a ley.

Artículo 45º.- Clases de derechos de uso de aguaLos derechos de uso de agua son los siguien-tes:1. Licencia de uso.2. Permiso de uso.3. Autorización de uso de agua.

Artículo 51º.- Licencia de uso en bloqueSe 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 nomina-tivos que representen la parte que corresponde de la licencia a cada uno de sus integrantes.

Artículo 30º.- Los comités de usuariosLos 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 descon-centrados se establecen las denominadas Autorida-des Administrativas del Agua (AAA) y las Adminis-traciones Locales de Agua (ALA),18 todas ellas de carácter multisectorial.

La experiencia de instalación de los sistemas de rie-go predial regulados por microrreservorio en Caja-marca 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 Cajabam-ba, 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 fa-milias han podido adherirse con aportes propios. El Instituto Cuencas ha brindado los servicios de ase-soramiento, asistencia técnica, capacitación y apor-te 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 re-solver las cuestiones derivadas de la aplicación de la ley.


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

Sin embargo, debe señalarse que dentro del actual marco legal del Perú existen grandes limitaciones para que las instituciones públicas apoyen los es-fuerzos de inversión en terrenos que sean de pro-piedad privada, como es el caso de la construcción de microrreservorios. A pesar de la gran relevancia en términos de desarrollo que tiene la propues-ta 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 inver-siones 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 pro-puesta de sistemas de riego predial regulados por microrreservorio, en alianza con los propietarios de los predios y el Instituto Cuencas. El Gobierno Re-gional Cajamarca está decidido a buscar las vías le-gales 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 legisla-ción para facilitar que pequeños productores invier-tan 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, pro-pietarios 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 asu-midos han determinado el éxito de los proyectos.

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8. Riesgo y beneficios ambientales

1. El análisis del riesgo

El análisis del riesgo es una metodología que per-mite 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 vul-nerabilidad. Permite plantear medidas de carácter correctivo, prospectivo y reactivo para reducir el riesgo.

Constituye la herramienta fundamental para la ges-tión del riesgo y facilita:

Identificar y analizar los fenómenos físicos que, •al manifestarse en el territorio, podrían convertir-se en amenazas (análisis de amenazas).Analizar los factores que hacen susceptibiles a •la población y sus medios de vida a sufrir po-sibles daños ante las amenazas identificadas (análisis de vulnerabilidad).Pronosticar objetivamente los daños y las pér-•didas que ocasionaría el impacto de las ame-nazas 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 pros-pectivas, correctivas o reactivas).

Además, el análisis del riesgo:Permite incrementar el grado de seguridad de la •población, sus inversiones, actividades econó-micas 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 fa-•milias de elementos para planificar el uso ade-cuado 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 ries-go, 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 tempra-no en la etapa de planificación y diseño del sistema predial, para poder incorporar medidas de protec-ción 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 suscep-tibilidad 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, activida-des 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, edu-cativa, 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 com-plejas. 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 vulnerabi-lidad. 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


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

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 mu-chas formas, la pobreza cierra y exacerba el círculo vicioso de los desastres, pequeños y grandes.

Es importante dejar claro que no basta con anali-zar la vulnerabilidad de las estructuras físicas y organizacionales que viabilizan el normal funciona-miento 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. Di-cho de otra forma, se trata de una inversión de gran rentabilidad en términos sociales, económicos y po-líticos. 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

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.

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

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

Recuadro 5Identificar y analizar las amenazas

Fenómenos físicos que se pueden convertir en una amenaza para sistemas agrícolas familiares vulnerables en ámbitos rura-les 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 po-ner en riesgo un sistema de microrreservorio. Probablemente las lluvias dañarían la infraestructura si no hay un buen diseño, operación y mantenimiento del reservorio; los deslizamien-tos 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.

Es necesario remarcar que una vez ocurrido el fenó-meno físico no es una amenaza sino que se convier-te en amenaza si encuentra elementos expuestos (personas, infraestructura, actividades económicas, etc.) que presentan un alto grado 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 fenó-meno físico latente en el territorio, así como el nivel de vulnerabilidad de la población expuesta y de sus medios de vida.

En este sentido, garantizar la seguridad de microrre-servorios 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:

Análisis temporal: ¿en qué época o momento 1. se podría presentar?, ¿cuál sería su duración?, ¿con qué frecuencia se presentaría?, ¿qué nivel de probabilidad presenta?

Análisis dimensional: ¿de qué magnitud sería el 2. fenómeno físico?, ¿con qué intensidad se ma-nifestaría?Análisis espacial: ¿dónde se manifestaría la 3. amenaza?, ¿en qué extensión del territorio im-pactaría?

Este análisis necesariamente debe ser participativo e involucrar a las familias y los actores sociales y po-líticos 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 destruc-tivos 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 AnualmenteEn temporada de lluvias

Muy intensasOcasionan desborde

de ríos

Chupicaloma Baños Punta

CultivosMicrorreservorio

Deslizamientos

Heladas

Sequías

Si se trata de garantizar la seguridad de aquella in-fraestructura que brinda soporte a los medios de vida de las familias, como en este caso los microrre-servorios, 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 jerarquiza-das por su dimensión.

4. El análisis de vulnerabilidad

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

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 vulnera-bilidad: fragilidad y resiliencia frente las amenazas que pesan sobre estas estructuras.

Grado de exposición

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-


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

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

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 di-seño 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 adap-tación. De igual forma, se procederá a analizar las características de la familia en cuanto a su capaci-dad 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 infraes-tructura productiva. Este análisis permitirá estimar el

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

No hay que olvidar que al proteger, mejorar y for-talecer 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).

Recuadro 7El grado de vulnerabilidad en zonas de sierra

Las familias, sus medios de vida e infraestructura son vulne-rables porque:

Sus infraestructuras y actividades económicas son frá-1. giles ante deslizamientos, inundaciones, heladas, gra-nizadas y sequías, entre otros factores que presentan un potencial destructivo.Sus recursos para fortalecer sus medios de vida son es-2. casos.Su nivel organizacional suele ser débil, sus mecanismos 3. de autoprotección son frágiles, al igual que su capacidad de incidir para ser protegidos socialmente por las instan-cias de gobierno. Sus carencias y la débil presencia de servicios públicos 4. 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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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 ne-cesita un análisis de vulnerabilidad diferente)

Vulnerabilidad

Grado de exposición a la amenaza Fragilidad Resiliencia

¿La localización de la estructura podría aca-rrear daños o pérdidas?

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

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

¿Qué prácticas manejan las familias y sus organi-zaciones?

Registrar la o las amenazas con ma-yor potencial des-tructivo.

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

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

Identificar los elemen-tos de autoprotección y recuperación, así como su posible grado de efectividad.

Registrar las prácticas que aplican las familias y las organizaciones para ope-rar y dar mantenimiento a su infraestructura y la autoprotección frente a emergencias ocasiona-das 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 coti-diano en que viven millones de personas en el país. Estas condiciones son producto de las modalida-des de creación, acumulación, acceso y distribución de riqueza en la sociedad.

Los desastres son el producto de condiciones pre-existentes de amenaza y vulnerabilidad, es decir, están antecedidos por la existencia de determina-das 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 re-presenta contextos de crisis socioambiental en que la resiliencia y la resistencia de la sociedad son insu-ficientes 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 infra-estructura como un microrreservorio debe conside-rar 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 de-jaría de utilizarse, entre otros aspectos (recuadro 9).


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Recuadro 9Los probables daños y pérdidas

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 oca-sionaría)

¿Qué daños y pérdidas oca-sionaría esta amenaza?

¿Cuánto se daña-ría o perdería?

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

¿Qué impactos generarían es-tos daños y pérdidas?

Registrar la o las amena-zas con mayor potencial destructivo.

Identificar los daños y las pérdidas que ocasionaría la manifestación de la amena-za a la estructura, los bie-nes y los servicios.

Cuantificar los daños y las pérdi-das en hectáreas, toneladas, unida-des, etc.

Valorizar los daños y las pér-didas en soles o dólares.

Identificar los impactos direc-tos e indirectos que ocasiona-rían estos daños y pérdidas: pérdida de empleos, disminu-ción de ingresos familiares y desarticulación del mercado, entre otros.

6. Reducción del riesgo y oportunidades ambientales

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

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

nerabilidad analizados en el ejercicio del análisis del riesgo.

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

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 es-fuerzos relacionados con un mejor ordenamiento territorial (recuadro 11).

abundante de pastos y forrajes, entre otros bene-ficios ambientales. Por lo tanto, al definir medidas para reducir el riesgo es importante identificar tam-bién 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 apropia-das para la gestión del riesgo con orientación a la generación de oportunidades.

Recuadro 11Minimizar 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:

Ubicación en un lugar seguro: emplace el microrreservo-1. rio 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 re-sistencia estructural y poca permeabilidad.Tecnología resistente: diseñe el reservorio aplicando me-2. didas técnicas que aseguren la resistencia de la infraes-tructura ante la manifestación de lluvias intensas, desli-zamientos y erosión, u otro fenómeno físico que podría dañarlo.Protección: incorpore medidas de protección del reser-3. vorio como recubrir con vegetación matorral su entorno, taludes externos afirmados, colocación de zanjas de infil-tración o barreras de protección para la infraestructura.Mecanismos de operación y mantenimiento: recomiende 4. prácticas adecuadas y sistemáticas para el buen manejo y conservación del sistema.

Muchos fenómenos climáticos, como las lluvias in-tensas, pueden provocar grandes avenidas en ríos y quebradas, generar inundaciones y derrumbes, ocasionando de esta manera daños e impactos ne-gativos en una población vulnerable, retrasando sus posibilidades y procesos de desarrollo. Sin embar-go, estas lluvias también contribuyen a la recarga de acuíferos, brindan oportunidades para desarro-llar campañas adicionales de siembra, ayudan a la conservación de la biodiversidad, el desarrollo de acciones de forestación y reforestación, el repobla-miento natural de áreas boscosas y la producción

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 de-bemos desarrollar para reducir el grado de vulnera-bilidad que a la vez generan nuevas oportunidades?

1) 1) 1)

2) 2) 2)

… … …

SEGUNDAPARTE

Diseño y Construcción


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9. Diseño de un sistema de riego predial regulado

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

1. Componentes del sistema

Un sistema de riego predial regulado por microrre-servorio tiene los siguientes componentes principa-les (gráfico 25):

Canal de aducción•Desarenador•Canal de ingreso•Aliviadero•

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

Sistema de riego predial regulado por microrreservorio.

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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 cami-nos) o pequeñas fuentes intermitentes o permanen-tes (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 lade-ra 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 microrre-servorio; 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 hí-drica, en la parte más sólida del talud de corte del reservorio.

1.4. Aliviadero

Estructura firme que permite evacuar eventuales ex-cesos de agua que ingresen al reservorio, evitando desbordes o rotura del dique. El aliviadero se cons-truye dentro de la corona del dique y su fondo deter-mina 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.

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 aprove-chando la existencia de alguna depresión natural. Los diques (taludes) del vaso son de tierra compac-tada 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 mi-crorreservorio 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 prin-cipal 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 eventua-les ampliaciones, reparaciones, etc. 1.8. Línea fija de la tubería principal

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


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para la conexión de líneas móviles de riego (man-gueras), distribuidos estratégicamente en los terre-nos 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.

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 asperso-res. 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 microrreservo-rio constituye el elemento principal del sistema de riego predial regulado. Estos son parámetros impor-tantes para su diseño (gráfico 26):

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

2.1. Altura del dique

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

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

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 = altura total del dique (m)Hm = altura de volumen muerto (m)Hd = altura neta de diseño (m)Hb = altura de borde libre (m)

La altura de volumen muerto (Hm) es la comprendi-da entre el nivel del piso (fondo del vaso) y el punto de entrada (canastilla) a la tubería de salida; este es-pacio sirve para almacenar sedimentos y evitar que estos ingresen a la red de tubería. Cuando se com-bina el riego con la crianza de peces y aves acuáti-cas 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:

Hm = 0,15 x Hd

La altura neta de diseño (Hd) es la diferencia de nivel entre el punto de entrada de agua (canasti-lla) 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.

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 recomien-da que esta diferencia de altura sea de 30 a 50 centímetros.

Todas estas dimensiones se esquematizan en el gráfico 26.

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

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

Donde: Vtp = volumen del tronco piramidal (m3)Hd = altura neta de diseño (m)S1 = área de la base (a x b) (m2)S2 = área superior (A x B) (m2)a = largo de la base (m)b = ancho de la base (m)A = largo superior (m)B = 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 es-tructura del microrreservorio (siempre y cuando se

2.2. Volumen del vaso

Es deseable que el vaso tenga la forma geométri-ca 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 refe-rencia fácil para la construcción.

Per�l de terreno

Nivel de piso

Nivel de agua

Volumen muerto Dique

vh TI Ht Hd

HbC

vh TE

TI

HmTubería de salida

Ht =

Hb =

Hb =

Altura total del dique

Altura del borde libre

Altura del diseño

Hm=

h =

v =

Altura para el volumen muerto

Eje horizontal

Eje vertical

C =

TE =

TI =

Ancho de coronamiento

Talud externo

Talud interno

Sección principal del Microrreservorio

A

B

S2Hd

b

aS1

Gráfico 27. Geometría del vaso de un microrreservorio.


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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:

C > = Hd / 2

Donde:C = ancho de coronamiento (m)Hd = altura neta de diseño (m)

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 rela-ciona la dimensión horizontal (h) con la vertical (v):

S = h / v

Donde:S = pendiente del taludh = eje horizontalv = 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 exter-no y 2,5:1 para el talud interno.

La experiencia desarrollada en Cajamarca con di-ques en tierra demuestra que la relación 1,5:1 para el talud externo (gráfico 30) y 2:1 para el talud in-terno es funcional. Entonces, si la altura vertical del

C

v = 1

h = 1,5

Gráfico 28. Ancho de coronamiento de un microrreservorio.

La experiencia en la construcción de sistemas de riego predial regulados por microrreservorio en Ca-jamarca ha demostrado que en la práctica la corona resulta normalmente mucho mayor que lo calcula-do, simplemente porque el tipo de maquinaria usa-da para su confección es la que determina su ancho (gráfico 29).

Gráfico 29. Corona formada según el ancho del tractor.

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

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.

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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 determi-nadas secciones de talud se construyan demasia-do 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 microrreser-vorio. En el lado superior del microrreservorio, res-pecto 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 ligera-mente 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).

en la edificación del dique compactándolo con solo el peso del tractor a la humedad adecuada del sue-lo, 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 me-jor comportamiento de cohesión que la tierra areno-sa. 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 deno-mina esponjamiento del material. Para el cálculo del volumen de corte (dilatación de tierra) y la formación de terraplenes (compactación de tierra) debe utili-zarse un factor de esponjamiento. Según se aprecia en el cuadro 15, este factor está en función del tipo de suelo.

Gráfico 31. Pendiente más inclinada por el lado del corte su-perior.

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 m3 ) se obtienen buenos resultados

Cuadro 15. Factor de esponjamiento.

Tipo de suelo Factor de esponjamiento

Arcilloso 1,10 - 1,15

Arcillo arenoso 1,15 - 1,25

Franco 1,25 - 1,35

Fuente: Tammes et al. 2000.

El grado de compactación (la densidad) que alcan-za un determinado cuerpo de tierra se puede medir mediante el ensayo denominado test de Proctor. Normalmente, este procedimiento se realiza en mo-mentos previos a la construcción de los terraplenes. Se aplica siempre en estructuras de mayores di-mensiones o mayor costo, o cuando existen dudas sobre la estabilidad del cuerpo de tierra en cons-trucción. 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-

Talud interior

v = 1v = 1

h = 1 h = 2


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

Las dimensiones del cuerpo del dique quedan es-tablecidas 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

3. Diseño de obras civiles complementarias

En esta sección se presentarán los principales cri-terios y parámetros de diseño sobre los otros com-ponentes del sistema que son necesarios para una adecuada conducción de las aguas hacia el vaso del microrreservorio: el canal de aducción, el de-sarenador, el canal de ingreso y el aliviadero. Son obras complementarias, generalmente construidas en concreto, que tienen como función principal brin-dar seguridad de funcionamiento y durabilidad al sistema de almacenamiento: garantizan el ingreso del agua, la decantación de los sólidos transporta-dos y la protección contra la erosión de los taludes internos del reservorio, entre otras funciones.

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

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 (dimensionamien-to del microrreservorio), el cálculo de los volúmenes de corte y la formación de los terraplenes se pue-de utilizar el software llamado «Diseño geométrico y cálculo de movimiento de tierra» (Tammes et al. 2000).


La longitud del canal de aducción depende, eviden-temente, 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 sec-ción mojada (A) dividida entre el perímetro mojado (P), y la velocidad del agua, medida en metros por segundo (m/s).

Q = Km x A x R2/3 x S1/2

Q = v x Ao: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 ManningS = 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.

El proceso manual de cálculo en la aplicación de la fórmula de Manning es engorroso por las repeti-ciones que hay que realizar. Esto puede obviarse al usar tablas y nomogramas disponibles en manuales de cálculo hidráulico o programas de cómputo rela-tivamente sencillos, entre los cuales el más difundi-do 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 pe-riódicamente 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 colmata-ción 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 desare-nador para crear el suficiente espacio para la acu-mulación de los sedimentos.

Cuadro 16. Coeficientes de Manning para canales revestidos y de tierra.

Tipo de superficie Km

Canales revestidos

Mampostería 40

Concreto 56

Canales de tierra

Fondo de tierra 33

Excavado con pala y sin vegetación 36

Fuente: Ven Te Chow 1994.

Sección de un canal trapezoidal

Tirante de agua

A

= P


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Gráfico 33. Desarenador colmatado con sedimentos y desare-nador limpio.

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

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

Si la aducción de aguas no arrastrase mucho se-dimento, por ejemplo aquellas provenientes de un canal de riego o manante, las dimensiones del des-arenador pueden ser aún menores.

3.3. Canal de ingreso al reservorio

Esta estructura permite ingresar el agua desde el de-sarenador 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 uti-liza la fórmula de Manning con iguales criterios que en el canal de aducción.

Normalmente tiene una sección trapezoidal o rec-tangular 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.

20 La resistencia del concreto (f’c) se mide en kilogramos (kg) por centímetro cuadrado (cm2).

Gráfico 34. Canal de ingreso al reservorio.

Microrreservorio

Desarenador

Desarenador

Canal de ingreso

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Una pendiente elevada del canal de ingreso genera altas velocidades de agua, con el riesgo de ocasio-nar 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 con-trolados en periodos de lluvias torrenciales.

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

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

3.4. Aliviadero de demasías

Esta estructura permite controlar el nivel máximo del espejo de agua en el reservorio y evacuar eventua-les excedentes de agua que ingresen al vaso ha-cia 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 seguri-dad, 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

Gráfico 36. Aliviadero de demasías en el dique de un reser-vorio.

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

4. Red fija de la tubería matriz

La red fija de tubería matriz del sistema tiene los siguientes componentes: tubería de salida del re-servorio, caja de válvula, línea fija de la tubería principal e hidrantes. Esta red se diseña en fun-ción al requerimiento del caudal de riego, la pre-sión 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.

Canal de ingreso

Grada deamortiguamiento

Colchón deamortiguamiento


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4.1. Tubería de salida

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 infe-rior 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 evi-tar el ingreso de sedimentos a la red y, en su otro extremo, desemboca en la caja de válvula conec-tada 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 muer-to del vaso. La instalación de estos accesorios es sencilla y garantiza la descarga del agua con poca pérdida de presión.

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 exten-sión 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 siste-ma se instala una llave de paso o válvula de control localizada aguas abajo del dique, al final de la tu-bería 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.).

Para la construcción de la caja de válvula se usa concreto ciclópeo (f´c= 140 kg/cm²). Puede em-plearse una caja prefabricada, por lo general cua-drada. 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.

Tubo de PVCØ2’’

Canastilla de

Corona

PVC

Tubería de salida

Ø1

½’’

Canal de ingreso

Caja de válvulas

Canal de aducción

Aliviadero

Colchón deamortiguamiento

revestido Cº

Desarenador

Gráfico 37. Ubicación de la tubería de salida en el cuerpo del reservorio, vista en planta.

Gráfico 38. Caja de válvula.

Vista desde un costado

Vista al interior, desde arriba

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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, asumien-do que la conducción del agua es a tubo lleno. Se recomienda que el diámetro (D) y la clase de la tu-bería principal sean iguales a los de la tubería de sa-lida. 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 ne-gativas en la red.

El caudal que alcanza el flujo en una tubería depen-de básicamente de la pendiente hidráulica (la gra-diente de «pérdida de carga hidráulica»), el diámetro interior del tubo y la rugosidad del material de la su-perficie interna de este; en otras palabras, del mate-rial 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 sis-

tema 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 hi-

dráulica por unidad de longitud del conducto (m/m)21

21 A pesar de identificarse con el símbolo S, no debe confun-dirse 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 C

Tubos de acero soldado 90

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 hi-

dráulica 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 regula-dos por microrreservorio construidos en Cajamarca durante el periodo 2003-2009 se ha usado tubería PVC de 2“ de diámetro para la línea fija principal.


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4.4. Hidrantes

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 man-gueras, la salida de válvulas o acoples debe ubicar-se 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 reco-mendable 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. Cono-cidos 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 hidran-te. 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 distin-tas 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.

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 elevado-res y los aspersores (gráfico 40). Las mangueras son tubos flexibles de PVC, polietileno o plástico reforza-do. Los diámetros más utilizados son ¾” (18 mm) y 1“ (25 mm), clase 4; se recomienda utilizar acceso-rios 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 tu-bos de PVC, fierro galvanizado o madera que sirven para ubicar los aspersores en alturas superiores al tamaño del cultivo. En terreno de ladera es nece-sario 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 prácti-ca, el riego por aspersión en laderas tiene una plu-viometría 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 intensi-dad 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.

5.1. Aspersores

Son los elementos más importantes en un sistema de riego por aspersión. Estos dispositivos mecáni-co-hidráulicos pulverizan el chorro de agua en gotas de diversos tamaños mediante las boquillas, simu-lando 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 bra-zo 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.

Gráfico 40. Línea móvil conectada a un hidrante(manguera, elevadores y aspersores).

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, ade-más, 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/cm2 = 10 metros de columna de agua (mca)

Brazo martillo

Boquilla

Conexión giratoria

Conexión lateral

Resorte de tensión


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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 hu-medecimiento, de mojadura) que puede tener el aspersor.El tipo de cultivo, su tamaño y requerimiento •hídrico: especies herbáceas, arbustivas o arbó-reas. 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 pendien-te, 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 ligera-mente mayor que la pluviometría producida por el aspersor para evitar inundación, escorren-tía 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).

Los aspersores pueden clasificarse de distinta ma-nera. Una forma de distinguirlos es su ángulo de rotación:

Aspersores de círculo completo: los que cuan-•do están en funcionamiento giran 360° alrede-dor de su eje. Aspersores sectoriales: aquellos cuyo ángulo •de giro se puede regular. Estos son más indica-dos para su uso en zonas de ladera.Aspersores mixtos: son aspersores con los que •se puede regar en círculo completo y por sec-tores.

Otra forma es clasificar los aspersores es según el rango de su presión de trabajo:22

Aspersores de baja presión: funcionan con pre-•siones 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 consi-deración. Aspersores de media presión: funcionan con •presiones comprendidas entre 20 y 45 mca (2 a 4,5 bar o atmósferas de presión). Los cauda-les 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 pre-•siones 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. Den-tro de esta categoría se sitúan los cañones de riego, los cuales tienen un elevado costo, tanto en la inversión inicial como en su funcionamien-to. 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.

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 uni-forme (gráfico 42). Esto se relaciona también con las condiciones de viento de la zona, ya que estas modifican la distribución del agua.

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

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Gráfico 42. Mojadura típica de un aspersor y efecto del tras-lape.

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

5.2. La línea móvil de riego

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).

Las características más importantes de los asper-sores son:

El caudal de un aspersor está determinado •por el diámetro de las boquillas y la presión de funcionamiento. Por ejemplo, un aspersor dise-ñado para entregar un caudal de 1,20 m3 /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 gra-do 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 fun-cionamiento. Para un determinado diámetro de boquilla, el tamaño de las gotas es mayor cuan-do 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

Gráfico 43. Disposición de los aspersores en una línea móvil de riego.

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 ocu-•pan los vértices de cuadrados cuya distancia entre líneas es igual a la distancia entre asper-sores continuos en una misma línea. Disposición en rectángulo alargado. Los as-•

Hidrante

Aspersor

Distancia entre aspersores

Dis

tanc

iaen

tre

línea

sm

óvile

s

Lín

ea

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fija

Elevador

Manguera de polietileno

Collarín

Aspersor

Profundidad deagua aplicada Patrón de distribución

Suelo

AspersoresEspaciamiento

Patrón de mojado

Patrón de mojado

Patrón individual de traslape


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persores ocupan los vértices de rectángulos, donde la distancia mayor del rectángulo se apli-cará a la separación entre líneas y la menor a la separación entre los aspersores en la misma línea. Esta disposición tiene como objetivo co-rregir la acción del viento sobre la distribución del agua.Disposición en triángulo equilátero. Los asper-•sores ocupan los vértices de triángulos equilá-teros. Esta disposición reduce el número de as-persores necesarios para una misma superficie, en relación con las anteriores opciones.

Si el diseño es adecuado, la pluviometría entregada por los diferentes marcos debería ser similar. En ge-neral, una buena distribución de aspersores, tanto dentro de una línea móvil como entre estas, asegura uniformidad de riego. El diseño de las distancias en-tre 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.

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

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:

Los factores relevantes que afectan la eficiencia de aplicación en el riego por aspersión son los siguien-tes:Presión de trabajo de los aspersores: a bajas pre-siones el agua es fragmentada en gotas de gran tamaño, las que caerán en forma de anillo a cierta distancia del aspersor, obteniéndose una distribu-ción 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 en-tre los aspersores para reducir este efecto. La velo-cidad 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 tempera-tura ambiental, la velocidad del viento y el grado de fragmentación del chorro en gotas muy finas.

Viento

Aspersor

Profundidad Suelo mojadode raíces

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La longitud total aproximada de una línea móvil está en función de la distancia entre aspersores, multipli-cada 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 diá-metro máximo está constituido por el radio de alcan-ce del dispositivo:

A = 4

2D×

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 humedeci-miento es de 20 m cubrirá una superficie de:

A =

Siempre y cuando el aspersor reciba una presión de agua desde la manguera de acuerdo con su pre-sión 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 humedeci-miento del aspersor y de la velocidad del viento. Se determina mediante la siguiente fórmula:

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

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)

Ejemplo. Una línea móvil que usa aspersores con diámetro de humedecimiento de 20 m y elevado-res 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 lí-nea: dependiendo del diámetro de humedecimiento de los aspersores y corregida por la velocidad del viento. En este sentido, se puede usar la misma fór-mula 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.

Cuadro 18. Distancia entre aspersores, en porcentaje del diá-metro de humedecimiento.

Velocidad del vientoMarco

cuadrado(LA = LL )

Marcorectangular

LA LL

Sin viento 65% 65% 65%

Hasta 6 km/hora 60% 50% 65%

Hasta 12 km/hora 50% 40% 60%

Hasta 15 km/hora 40% 40% 50%

Mayor de 15 km/hora 30% 30% 40%

Fuente: Villón 1982.


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(bar) (m3/h) (m)2,02,8

Naranja

3,0Rojo

3,2Verde

3,5Azul

4,0*Negro

0,450 223,0 0,550 234,0 0,630 24

2,0 0,510 233,0 0,630 244,0 0,720 252,0 0,570 233,0 0,700 244,0 0,810 262,0 0,660 233,0 0,810 244,0 0,930 262,0 0,850 243,0 1,030 264,0

* Boquilla estándar

1,180 26

Donde:LA = espaciamiento entre aspersoresLL = espaciamiento entre líneas

Intensidad promedio de pluviometría de los aspersores

La intensidad promedio de precipitación de un conjunto de aspersores puede calcularse con la si-guiente fórmula:

Donde:PP = pluviometría de aspersores (mm/h) Q = caudal del aspersor (m3/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 (m2)

Ejemplo. Usando aspersores con una capacidad de 0,41 m3/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:

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.

Para el riego de pequeñas propiedades en zonas de ladera los aspersores más recomendables son los sectoriales de baja presión, ya que se adaptan me-jor 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 pre-dial 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, espe-cialmente aquel con boquilla de 3,2 milímetros de diámetro (a 10 mca produce 0,41 m3 /h, con un diá-metro de humedecimiento de 20 m).

Cuadro 19. Tabla de rendimiento del aspersor sectorial NAANDAN 427 de ½”.

Tomado de catálogo de naandan.

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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 arte-factos 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

de 2.400 m2 (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 exter-nos 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?

SoluciónUsamos la fórmula:

Ht = Hm + Hd + Hb

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

Gráfico 45. Aspersor construido manualmente.

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

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 es-tructurales.


6.1. Ejercicio 1. Cálculo del vaso de un microrreservorio

PreguntaPara construir un microrreservorio de tierra compac-tada se dispone de un área bruta de emplazamiento

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 as-persores comerciales.


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

Hd = Ht – Hb – HmHd = 3 – 0,5 – (0,15 x Ht) Hd = 2,2 m, aproximadamenteHm = 0,15 x Hd = 0,3 m, aproximadamente

Ancho de coronamiento:

C > = Hd / 2

C = 2,2 / 2 = 1,1 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):

Cálculo del volumen total (desde la base hasta la corona)Vértice «a» (en la base) = largo total del terreno dis-ponible – 2 x eje horizontal base talud interior – 2 x eje horizontal talud exterior – 2 x ancho de corona-miento.

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 coro-namiento.

Vértice «b» = 40 – (2 x 6) – (2 x 6) – (2 x 1,1) = 13,8 m

S1 = «a» x «b» = 33,8 m x 13,8 m = 466,4 m2

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

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 exte-rior – 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 m2

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:

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

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B

S2Hd

b

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Cálculo del volumen muerto (base hasta la tubería de salida)En este cálculo los vértices de la base se mantienen igual.

Vértice «a» = 33,8 mVértice «b» = 13,8 m

S1 = «a» x «b» = 466,4 m2

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» = vértice «a» + 2 x eje horizontal talud interior hasta altura muerta.Vértice «A» = 33,8 + (2 x 0,6) = 35,0 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 «muerto») = «A» x «B» = 35,0 m x 15,0 m = 525,0 m2

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:

Cálculo del volumen neto de almacenamiento (nivel de la tubería de salida hasta nivel máximo permiti-do)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»:

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

S1 = 35,0 x 15,0 = 525,0 m2

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 me-didas:

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

S2 (sección a la altura del espejo máximo permitido) = «A» x «B» = 43,8 m x 23,8 m = 1.042,4 m2

RespuestaCon 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

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

SoluciónUsemos la fórmula dada en la sección 4 del presen-te capítulo:

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


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RespuestaEl 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”.

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 0,0542,63 x 0,0150,54 x 1 000 = 1,9 l/s

Vemos que el cálculo de control efectivamente arro-ja (casi) un caudal de 2 litros por segundo con el cual inicialmente habíamos calculado ya el diáme-tro de la tubería PVC. Sin embargo, debemos tomar en cuenta que dicho caudal de diseño sufrirá cier-to «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 comer-cialmente 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 com-pensar 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 con-trol, hidrantes, reducciones de PVC, curvas y codos, etc.). Sumando todas estas fricciones hidráulicas adicionales, quizá sería recomendable comprar tu-bería de 2½” en vez de 2” si se quiere asegurar un caudal de diseño de 2 l/s, con una pérdida de carga

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¿Hasta cuántos aspersores se puede usar si-1. multáneamente si el caudal de diseño de la lí-nea 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 mo-delo NAANDAN 427 de ½” con una boquilla de 3,2 mm de diámetro?¿Cuál sería la superficie total de terreno que se 2. podría regar con este número de aspersores y cuál sería la intensidad de pluviometría, asu-miendo un marco en cuadrado para la ubica-ción de los aspersores en dicho terreno y consi-derando una velocidad promedio del viento de aproximadamente 6 km/h.

Soluciones1) 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 simul-táneamente un número de aspersores de hasta 2 / 0,16 = 12,5 unidades. En la práctica, este resultado de cálculo se redondeará a 12 asper-sores.

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

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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.

Respuestas De tal manera que desde cada elevador, con su res-pectivo aspersor, se abarcará un terreno promedio de 14 x 14 = 200 m2, 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 m2 (casi un cuar-to de hectárea).

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

Con lo cual podemos calcular que la intensidad pro-medio de lluvia (pluviometría) generada por los as-persores en el terreno regado será de:

(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.


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10. Construcción del sistema de riego

otra finca perteneciente a distinto propietario, o de quien no es dueño». Mayor información res-pecto del establecimiento formal de una servi-dumbre se puede obtener en la oficina del Ad-ministrador 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 consuetudina-rios 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 arre-glos 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 intercepta-da 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 durade-ros entre usuarios en forma diferenciada entre aquellos usuarios permanentes, integrantes de una organización de regantes, y aquellos tempo-rales que no formen parte de dicha organización a los cuales se cede el derecho de aprovechar las aguas de lluvia que ocasionalmente discu-rren por el canal. El acuerdo puede incluir la op-ción 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 imper-meabilizar el terraplén (dique) del microrreser-vorio 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 mine-ral no metálico.

1. Coordinaciones y permisos

Generalmente las zonas donde están localizados los predios de los pequeños agricultores están al-tamente parceladas y forman un denso mosaico de chacras en el cual es difícil pensar que la modifica-ción 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 nece-sario 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 impor-tante 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 microrreser-vorio. 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 estable-cer 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 ter-ceros se denomina servidumbre: «derecho en predio ajeno que limita el dominio en este y que está constituido en favor de las necesidades de

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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 topográfi-co), 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 (ma-nante, canal o ladera de captación), tomando en cuenta varios factores:

Características de las laderas, por ejem-•plo, estabilidad o erosionabilidad del suelo, pendientes, zonas rocosas, etc.Linderos formales de propiedad•Linderos físicos en el terreno (terrazas, cer-•cos 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 microrre-servorio.Trazado del área para la excavación del micro-•rreservorio: En función de la información de base y las dimensiones diseñadas se determi-nan 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 manteni-miento, 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.


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Trazado de la zanja para la tubería de salida: Una vez definido en el terreno el sitio donde se cons-truirá el microrreservorio, y en función de la ubica-ción 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.

Después de realizar todos estos pasos se debe revisar una vez más si la configuración de los tra-zos 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 or-gánica 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 proce-so 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 (male-zas, pastos, arbustos, ramas) de la superficie del te-rreno 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 im-portante que todos estos desechos se depositen a suficiente distancia para evitar que se mezclen nue-vamente con el material de relleno que se emplee en la construcción del microrreservorio.

Gráfico 47. Limpieza de la capa superficial.

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

4. Instalación de la tubería de salida

Una vez preparada la base del microrreservorio en el terreno, lo cual posiblemente ha involucrado labo-res de excavación con maquinaria, se debe colocar

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 tu-bos de 5 m cada uno), con un ancho suficiente de excavación (0,50 m, aproximadamente) y una pro-fundidad de hasta 0,80 m en terreno firme, depen-diendo 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 infe-rior de la ladera, se construirán con material de re-lleno. 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 zan-ja 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 super-ficies a unir. Se aplica el pegamento y se unen las tuberías. Este procedimiento debe realizarse de ma-nera 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 tempo-rales (papel grueso o material similar) para evitar

que entre material que pudiera obstruir o dañar el ducto o, luego, posiblemente otros accesorios (lla-ve de paso) al hacer funcionar por primera vez el sistema.

La tubería de salida se coloca en las zanjas, las cua-les se rellenan con el material extraído de la exca-vación, 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 mar-cas. El tractor realiza cuatro operaciones: limpieza, excavación, formación y compactación del dique. En la construcción de microrreservorios en Caja-marca se ha usado también (retro)excavadoras en lugar de tractor de oruga. La construcción con exca-

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


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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 di-que, pues el desplazamiento del tractor se realiza siguiendo la orientación de la pendiente y en sen-tido perpendicular de los futuros taludes del reser-vorio (gráfico 49).

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

Caserío de Caruahuanga, distrito de Baños del Inca.

5.2. Formación

Siguiendo la operación antes descrita, el tractor tras-lada 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 re-lleno, 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 pro-ceso de compactación y eventuales asentamientos posteriores. Gráfico 50. Formación del dique.

Formación del dique con excavadora en el caserío Quenrayque-ro, distrito de Baños del Inca.

Formación del dique con excavadora en el caserío Quenray-quero, distrito de Baños del Inca.

5.3. Compactación

El compactado se ejecuta simultáneamente con el proceso de formación, al acumular y extender el ma-terial 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 desplazamien-tos 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 hu-medad 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).

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Gráfico 51. Compactación del dique. 6. Acabado del microrreservorio

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 ma-•nual, alisando las caras internas y externas del vaso (gráfico 52). Al mismo tiempo que se realizan los acabados •se refuerza manualmente el compactado de su-perficies 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 de-ficiencias constructivas: pequeñas zonas de pobre compactación, presencia localizada de materia orgánica, insuficiente altura de corona en algunas partes, etc.

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

Gráfico 52. Perfilado y acabado del microrreservorio.

Perfilado y acabado de un microrreservorio en el caserío de Sa-rín, distrito de Namora.

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 in-greso y aliviadero de demasías.


Normalmente, el canal de aducción es de tierra o concreto ciclópeo, construido de preferencia en sección trapezoidal, por su eficiencia de conduc-ción, facilidad constructiva y estabilidad (gráfico 53). En el caso de canales que conducen aguas en forma permanente (canales de riego, canales de de-rivación 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,


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

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

Gráfico 53. Canal de aducción.

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

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 cons-trucción 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.

Gráfico 54. Desarenador.

Desarenador en el caserío de Otuto, distrito de Condebamba.

7.3. Canal de ingreso

Se construirá de concreto ciclópeo (f’c = 200 kg/cm2) 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 con-creto con una menor resistencia (f’c = 175 kg/cm2).

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.

Gráfico 55. Canal de ingreso.

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

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.

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La base de los aliviaderos construidos en los sis-temas de riego predial regulados por microrreser-vorio en la zona de Cajamarca tiene como dimen-siones 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 nece-sariamente 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 re-gulados 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 su-perficialmente 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 crite-rios: costos y durabilidad (cuadro 20).

Cuadro 20. Comparación de métodos de impermeabilización.

Tipo de impermeabilización Características Vida útil

Concreto armadoEstructura rígida de concreto f´c = 200 kg/cm2 y arma-dura de fierro.

30 años

GeomembranaEstructura 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 transpor-tados 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:

Cuando el material local usado para el microrreservorio es arcilloso o franco arcilloso resulta ne-1. cesario humedecer, homogeneizar y compactar nuevamente la capa superficial del vaso (deste-


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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 direc-ciones, o apisonando con animales (ovinos, vacunos).Cuando la textura del fondo del vaso es per-2. meable se puede seguir dos caminos:

En caso de que el microrreservorio sea •abastecido por aguas de escorrentía, este se impermeabiliza con el material fino (ar-cilloso y limoso) que es arrastrado en sus-pensión por dichas aguas (gráfico 56). La impermeabilización es paulatina y depende de la turbidez y el volumen de agua que in-grese al reservorio. A mayor volumen de cir-

culación de agua por el vaso, mayor decan-tación 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 inme-diata, se puede recurrir a arcilla de cante-ra («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 espe-sor para garantizar una impermeabilización adecuada (gráfico 57).

Gráfico 56. Agua turbia de escorrentía.

Agua turbia de escorrentía llena un microrreservorio en el ca-serío Quelloacocha, distrito de Namora.

Gráfico 57. Impermeabilización con arcilla y compactación manual.

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).

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 obje-tos no apropiados).

La tubería o las mangueras usadas en líneas móviles localizadas sobre la superficie del suelo son gene-ralmente de polietileno, pero también pueden ir en-terradas. En este último caso es conveniente dejar-las 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 ve-rifique 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 ta-pados temporalmente con papel grueso, yute u otro material removible, para evitar que entre suciedad,

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 pega-mento 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 po-sición 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 va-yan 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 ac-cesorios 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.

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 mi-croaspersores en la línea móvil de riego estos pue-den estar anclados al suelo por medio de estacas.

Gráfico 58. Instalación de la tubería principal.

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


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11. Operación y mantenimiento del sistema de riego

1. Consolidación del microrreservorio

El microrreservorio es el componente más caro del sistema y, por lo tanto, requiere de un especial cui-dado, junto con sus obras complementarias. Termi-nada la construcción del vaso se inicia la etapa de consolidación, en la cual se requiere que los usua-rios realicen acciones importantes para que la infra-estructura se afiance internamente y en el terreno. Las acciones principales se enumeran a continua-ción.

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 impermeabiliza-ción.Para realizar mediciones y control de volúme-•nes de ingreso y determinar pérdidas por eva-poración y filtración se utiliza una regla vertical graduada que puede colocarse al interior del vaso o pintarse en la cara superior de los talu-des de concreto del canal de ingreso (en este último caso, siguiendo la inclinación longitudi-nal del canal).La protección de taludes es también una ac-•tividad clave para la buena consolidación del reservorio. El talud externo es más susceptible a la erosión, por lo cual se recomienda prote-gerlo con lajas de piedra, establecer terrazas en la parte baja del terraplén o sembrar especies vegetales de cobertura densa y con raíces su-perficiales, como pastos (gráfico 59).

Gráfico 59. Estabilización del talud exterior con pastos.

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

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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. Ade-más, estas plantas podrían incrementar las pér-didas por evapotranspiración.

La etapa de consolidación de un microrreservorio puede durar una sola temporada de lluvias (de llena-do 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 presen-tarse los siguientes problemas:

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 di-•que 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, parti-cularmente 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 desliza-miento del talud superior. En muchos casos, el deslizamiento ocurre en circunstancias de exce-siva saturación del suelo con agua de lluvia (o de otro origen), sea del talud o el suelo de corte in-mediatamente 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.

Microrreservorio con excesiva filtración en el caserío Tres Tin-gos, distrito de Baños del Inca.

Gráfico 61. Erosión del talud de corte.

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


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Gráfico 62. Deslizamiento del talud de corte.

Colapso: Puede ocurrir por varias razones:•Excesivo asentamiento del dique durante 1. la etapa de consolidación, lo que ocasio-na 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 evacua-ción por encima del dique en vez de canali-zarse a través del aliviadero, lo que genera erosión de la corona y, en casos extremos, deslizamiento del talud o colapso total del dique.Saturación de agua en el dique (gráfico 63) 2. o en el suelo de corte. En este caso el des-lizamiento es en masa.Tubificación que se concentra y se intensi-3. fica en un sector del dique, lo cual socava su resistencia con el consiguiente efecto de colapso (gráfico 64).Cuando el caudal de ingreso del agua al 4. vaso es persistentemente mayor que la ca-pacidad de evacuación del aliviadero, las aguas excedentes sobrepasarán el dique en alguna parte de la corona, erosionándola y, finalmente, produciendo su colapso.

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

Deslizamiento en masa del subsuelo en 5. 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 am-plia 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

paso, es decir, paulatinamente y en la medida que se compacte y se impermeabilice el dique.

Para evitar el problema de colapso se debe contro-lar el llenado del microrreservorio, cuyo nivel máxi-mo no debe superar la altura de diseño. Además, se recomienda tomar medidas de protección y es-tabilización de taludes y áreas aledañas, atendien-do 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 in-ducir 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 mecánico-estructurales (terraceo, control de cárcavas, etc.).

2. Operación del sistema

La operación es el proceso que consiste en manejar adecuadamente los diversos componentes del sis-tema 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 bus-carse la zona permeable (normalmente visiblemente humedecida), incorporar arcilla de textura franca y compactarla. La recomendación es no llenar el mi-crorreservorio hasta la altura de diseño en los prime-ros años, bajando el nivel de la solera del aliviadero y permitiendo una mayor frecuencia de ingreso y sa-lida 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 ne-cesario realizar este proceso de llenado paso por

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


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Por otro lado, en el sistema de riego predial regu-lado por microrreservorio se podrá ampliar el de-sarenador o construir un segundo desarenador, establecer zanjas de coronación y evacuar los se-dimentos del vaso, evitando de esta manera que se pierda el volumen muerto o, peor, que los sedi-mentos 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 ali-menta toda la red presurizada.

Las obras complementarias menores deben mante-nerse 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 acce-sorios (llaves, elevadores, etc.) depende mucho del cuidado que se tenga al manejarlos, ya que suelen deteriorarse, romperse y taponarse en caso de des-cuido o manipulación brusca. Las tuberías fijas en-terradas 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 mangue-ras 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 rie-go. También se deterioran por efecto del sol, por lo que generalmente vienen protegidas con protecto-res 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 se-dimentos 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 cuida-do 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 as-persores al interior del terreno de cultivo debe pro-curarse 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 fabrica-ción y el manipuleo de sus partes.

Los aspersores se deben inspeccionar periódica-mente 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 asperso-res (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 de-jar pasar residuos que pudieran taponar las líneas de goteros.

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El riego se debe realizar a horas adecuadas, pre-feriblemente 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 partícu-las finas de agua expulsadas al aire por el aspersor, lo cual equivale a pérdida de agua. Además, el rie-go 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, afec-tando de alguna manera el normal funcionamiento

fisiológico de las plantas. En general, el riego en ho-ras soleadas crea condiciones que favorecen el de-sarrollo de enfermedades fungosas como el mildiu.

Debe tomarse en cuenta las ventajas de hacer fun-cionar 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 be-neficiará considerablemente la uniformidad de la pluviometría de los aspersores y, por lo tanto, la efi-ciencia 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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3. Mantenimiento de los componentes

Los microrreservorios necesitan mantenimiento per-manente, en especial durante los primeros años, para evitar el deterioro de la infraestructura y asegu-rar 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 temporalmen-te 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 involu-cra 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 ma-nera pueden esperar para que los daños no ten-gan 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 pre-sión 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, so-cavando y desestabilizando la estructura. Al presen-tarse 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, compactan-do la base y los taludes, cubriendo la superficie del vaso con geosintéticos (mantas de polietileno u otro tipo de geomembrana) y, eventualmente, con plás-tico simple como primera medida de emergencia. En casos extremos puede presentarse la necesidad de reconstruir alguna parte con concreto ciclópeo o armado.

En suelos de origen volcánico (traquitas) el sus-trato donde se emplazan los vasos tiene fisuras discontinuas denominadas diclasas. Para taponar estas fisuras se debe abrirlas hasta profundida-des de 20 a 30 cm, luego se incorpora capas de grava con arcilla y, finalmente, una capa de arcilla. Todos estos materiales deben compactarse ade-cuadamente.

En el caso de hundimientos en el fondo del micro-rreservorio se colocan piedras en capas: la primera puede estar constituida por piedras grandes embo-quilladas 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 res-pecto de las obras complementarias y los acceso-rios:

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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, reajus-•tar en los primeros años su altura de ubicación en relación con la corona del dique, debido al proceso de asentamiento que sufren las estruc-turas. El aliviadero siempre debe mantenerse limpio.Cajas de válvulas, hidrantes: mantenerlas siem-•pre 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 abas-tecimiento aguas de escorrentía pluvial y manantia-les. 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 indu-cir una mejor impermeabilización del microrreser-vorio, 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 adop-tar 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 sue-los con cobertura vegetal totalmente cerrada produ-cen poca escorrentía, por lo cual se recomienda una cobertura que sea de tipo matojoso (matorral).

Estas prácticas incrementan la infiltración y retienen mayor cantidad de agua en el suelo, por lo cual dis-minuyen la escorrentía superficial. Esta menor cose-cha de aguas superficiales puede ser de tal magni-tud que afecte negativamente las posibilidades de captar y almacenar la suficiente cantidad de agua en el microrreservorio. Por ello, siempre debe bus-carse 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.


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12. Análisis económico del sistema de riego

1. Costos de inversión del sistema

Comparados con los reservorios de concreto (ar-mado), los sistemas de riego regulados por micro-rreservorio 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 di-ferentes volúmenes de almacenamiento.

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

Tipo de sistemaCosto de inversión

(soles)

Capacidad 1 300 m3 Capacidad 2.000 m3

Sistema con microrreservorio en tierra compactada (impermeabilizado me-diante 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

Sistema con reservorio de concreto armado 200 000 320 000

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 va-rían 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 inver-sión 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 aproxi-mado se presenta en el cuadro 22.

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Cuadro 22. Costo de inversión en el sistema de riego regulado por microrreservorio,* por componente.

2. Costos de operación y mantenimiento del sistema

Los costos de operación del sistema de riego regu-lado por microrreservorio son modestos y se refie-ren, básicamente, a la mano de obra (propia o renta-da) para el manejo de los hidrantes, las mangueras y los aspersores durante los riegos. En este sentido, el riego por aspersión es mucho menos demandan-te 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 natu-ral, por la diferencia del nivel entre el microrreservo-

Componentes del sistemaCosto aproximado (soles)

Capacidad 1 300 m3 Capacidad 2 000 m3

Aducción

Canal de aducción

600 600Desarenador

Canal de ingreso y cámara de apoyo

Reservorio

Microrreservorio

7 500 10 600Aliviadero

Impermeabilización con arcilla de cantera

Red de riego

Caja de válvula

1 300 1 300Matriz de distribución

Hidrantes, aspersores, etc.

Total 9 400 12 500

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 su-perficie de un cuarto de hectárea o menos. Al res-pecto 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) de-pende del tamaño del área de cultivo que se quiera cubrir.

En el caso de áreas mayores y/o redes más com-plejas, con una configuración fija de tuberías y man-gueras en toda la extensión del terreno y que, por lo tanto, no demanden mayor traslado de estos ele-mentos 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.


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rio y el terreno de cultivo, normalmente no involucran otros costos de operación: no requieren estar dota-dos con motobomba u otros artefactos que consu-man combustibles, filtros, etc.

Cuadro 23. Costo anual de mano de obra para labores de mantenimiento del sistema de riego regulado por microrreservorio.

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.

Actividad de mantenimientoJornales

(veces/año)

Valorización del costo unitario

(soles)

Valorización total anual

(soles)

Limpieza de canales de aducción, ingreso y aliviadero 2 15 30

Limpieza del desarenador 3 15 45

Limpieza de la base del microrreservorio 5 15 75

Mantenimiento de obras de arte Global 100 100

Mantenimiento de válvulas, aspersores y otros accesorios Global 50 50

Total 300

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

Se pueden presentar mayores costos de manteni-miento en caso de reposición o reparación de com-ponentes 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 civi-les complementarias (desarenador, aliviadero, etc.) por lo general son bastante reducidos.

El recambio de los aspersores una vez gastados for-ma parte recurrente de los costos de operación. De-pendiendo 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 microrre-servorio deben situarse dentro de las perspectivas de una agricultura de montaña y tradicionalmente de subsistencia, caracterizada por desarrollarse en áreas discontinuas con pequeñas extensiones, sue-los 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 fami-lias 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

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beneficios en campaña grande se refieren a las ven-tajas productivas, a veces inclusive salvan la cam-paña, 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:

La disponibilidad de agua de riego permite 1. sostener una pequeña superficie de cultivos en condiciones altamente productivas en un perio-

do en el cual normalmente no se considera via-ble la realización de actividades agrícolas.La obtención de una rentabilidad adicional por 2. el incremento de los precios de los productos que se cosechan en estación de contracampa-ña.La incorporación de nuevos cultivos en la pro-3. ducción agrícola, algunos de los cuales son altamente rentables. El cuadro 24 demuestra cómo este proceso ha impactado en Cajamar-ca.

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

Provincia Cultivos existentes Cultivos introducidos

Cajabamba

Ajo, alverja, cebada, lenteja, maíz amiláceo, frijol, oca, ollu-co, papa, trigo(10 cultivos)

Aparte de mantener los cultivos existentes se introdujeron:tomate de árbol («berenjena»)rocoto, cebolla chinazanahoria, manzanillacol, lechugabetarragamanzana de aguaalfalfarye grass(11 cultivos)

San MarcosPapa, maíz, trigo, cebada, alver-ja, lenteja, oca, olluco, ajo(9 cultivos)

Aparte de mantener los cultivos existentes se introdujeron:zanahoria, repollomanzanilla, rocotolechuga, rye grasstrébol rojoalfalfa (8 cultivos)

Cajamarca

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

Aparte de mantener los cultivos existentes se introdujeron:cebolla chinazanahoria, rabanitobetarraga, repollolechuga, ajomanzanillaflores (claveles, pompas, lluvia, rosas, gladiolos, alstroemerias o «lirios del Perú»)( 9 cultivos)

Fuente: Estudio citado de Ravines y Sánchez.


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Un estudio realizado en el año 2007 sobre los im-pactos económicos de los sistemas de microrreser-vorio (Kamiche y Béjar 2007), en una muestra de 18 familias, señala:

Antes de poseer un microrreservorio los bene-•ficiarios solo regaban en promedio 150 m2 de superficie con su turno riego; ahora el terreno irrigado se ha expandido a 700 m2 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 crian-•za de cuyes se intensificó a partir de la insta-lación del microrreservorio, dada la mayor dis-ponibilidad 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 pisci-•cultura como una nueva actividad a partir de la instalación del microrreservorio (producción de la especie «carpa»).

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 agri-cultores 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 siste-•ma de riego regulado por microrreservorio, las utilidades netas acumuladas por la familia equi-valen a un valor actual neto (van) del orden de los 12 mil soles.26

La diversificación de las actividades agrope-•

26 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 consi-deraron 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 econó-micos 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 Cajamar-ca 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.

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 or-den 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 lamentablemen-te 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

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como los hay en otros países (bonificaciones, etc.) o, en todo caso, existen políticas y criterios muy ambiguos al respecto. Este problema ha restringi-do 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 microrre-servorios.

Para superar estas limitaciones en el snip o, en todo caso, viabilizar mejor los proyectos existen varios caminos:

Formular el proyecto de apoyo a sistemas de 1. riego regulados con microrreservorios como parte de la construcción de un canal de riego, en el cual el canal y sus laterales puede con-siderarse que tienen el carácter de inversión pública.Formular el proyecto como parte de la estrate-2. gia de lucha contra la pobreza, como desnutri-ción infantil, es decir, dándole un enfoque emi-nentemente social.Generar un programa gubernamental de alcan-3. ce nacional que proponga una política de subsi-dios 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 económi-co, áreas consideradas de extrema pobreza.Responsabilidad social de las empresas priva-•das localizadas en zonas donde exista la de-manda 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 créditoA 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 cli-•máticas de menor riesgo, con productos renta-bles y agricultores emprendedores.


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Abreviaciones

AAA Autoridades Administrativas del AguaADRA Agencia Adventista para el Desarrollo y Recursos AsistencialesALA Autoridad Local del AguaANA Autoridad Nacional del AguaATDR Administraciones Técnicas de Distritos de RiegoGIZ Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit GmbHINEI Instituto Nacional de Estadística e Informáticam. s. n. m. Metros sobre el nivel del marOfasa Obra Filantrópica y de Asistencia Social Adventistaong Organización no gubernamentalOT Ordenamiento territorialPDRS Programa Desarrollo Rural Sosteniblepn Proctor normalPronamachcs Programa Nacional de Manejo de Cuencas Hidrográficas y Conservación de Suelospvc Policloruro de viniloRAE Real Academia EspañolaSenamhi Servicio Nacional de Meteorología e HidrologíaSNIP Sistema Nacional de Inversión PúblicaUSDA United States Department of Agriculturevan Valor actual netowprs Water Power and Resources ServicesZEE Zonificación Ecológico-Económica


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Anexos

1. Listado de símbolos27

A = área o superficie (m2, ha, km2)C = ancho de coronamiento; coeficiente de ru-

gosidad de la tuberíaCC = capacidad de campo (%)Ce = coeficiente de escorrentía superficialcm = centímetroD = diámetroEa = eficiencia de aplicación del riegoETP = evapotranspiración potencialETR = evapotranspiración realFa = factor de agotamientoFr = frecuencia de riegoh = eje horizontal; hora ha = hectárea (10 mil m2)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 riegoKc = coeficiente de cultivokm = kilómetroKm = 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 móvi-

les Ln = lámina neta de riego (mm)l/s = litros por segundom2 = metro cuadradom3 = metro cúbico (mil litros)

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.

m3/s = metro cúbico por segundomca = metro de columna de aguamm = milímetroMMC = millones de metros cúbicosMR = módulo de riego (l/s/ha)P = precipitaciónPA = pluviometría del aspersor (mm/h)P75%= precipitación mensual al 75% de probabili-

dad (mm/mes)Pe = precipitación efectivaPm = precipitación media mensual (mm/mes)PMP = punto de marchitez permanentePP = pluviometría del conjunto de aspersores Pr = profundidad de raíces (m)Q = caudal (l/s o m3 /s)Qc = caudal continuo de riego (l/s)Qm = caudal medio (l/s)Qt = caudal del turno de riego (l/s)R = radio hidráulico (m)Rb = requerimiento bruto de riego (mm)Rn = requerimiento neto de riego (mm)S = pendiente del talud (ejes h/v); pendiente

longitudinal de un canal (m/m); pendiente hidráulica dentro de una tubería (m/m)

TE = talud exteriorTI = talud interiorTR = tiempo de riego (min, h) Tt = tiempo de duración del turno de riego

(min)v = velocidad del agua (m/s); eje verticalVm = volumen mensual de captación (m3, MMC)Vn = volumen netoVp = volumen de precipitaciónVtp = volumen de tronco piramidal

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2. Listado de cuadros

1. Zonas de una cuenca.2. Parámetros zonales de la microcuenca del río

Muyoc.3. Valores del coeficiente de escorrentía (Ce)4. Área requerida para el emplazamiento del mi-

crorreservorio.5. Datos de referencia sobre evapotranspiración

potencial en Cajamarca, calculados según el método de Hargreaves, 1933-2008.

6. Valores estimados de la evapotranspiración potencial para las condiciones de Cajamarca, en función de la altitud sobre el nivel del mar.

7. Coeficientes de cultivo estudiados para algu-nas variedades.

8. Eficiencia de aplicación según el método de riego utilizado.

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

10. Índices de contenido de humedad en el suelo.11. Velocidad de infiltración básica según textura

de los suelos.12. Profundidad de raíces de algunos cultivos en

pleno desarrollo.13. Factor de agotamiento de algunos cultivos.14. Requerimiento hídrico estimado de algunos

cultivos en época de estiaje para las condicio-nes de la sierra de Cajamarca.

15. Factor de esponjamiento.16. Coeficientes de Manning para canales revesti-

dos y de tierra.17. Coeficientes de rugosidad a aplicar en la fór-

mula de Hazen-Williams.18. Distancia entre aspersores, en Porcentaje del

diámetro de humedecimiento.19. Tabla de rendimiento del aspersor sectorial NA-

ANDAN 427 de ½”.20. Comparación de métodos de impermeabiliza-

ción.21. Costo de inversión de sistemas de riego, se-

gún características de construcción y volumen de almacenamiento de agua.

22. Costo de inversión en el sistema de riego regu-lado por microrreservorio, por componente.

23. Costo anual de mano de obra para labores de mantenimiento del sistema de riego regulado por microrreservorio.

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


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3. Listado de gráficos

1. La gestión del agua requiere gestión del territo-rio.

2. Un «atajado» en Bolivia.3. Lagunas multipropósito en Bolivia.4. Estanque predial en Chile.5. Sistema de riego predial regulado por microrre-

servorio.6. Duración del proceso de impermeabilización

natural en microrreservorios construidos en tie-rra.

7. El ciclo hidrológico.8. Delimitación de la cuenca del río Tambillo, Huá-

nuco.9. Niveles de gestión del agua en el espacio de

una cuenca hidrográfica.10. Microcuenca del río Muyoc.11. Perfil longitudinal del río Muyoc.12. Corte transversal de la cuenca del río Muyoc.13. Una de las múltiples formas de cosecha de

agua: el sistema negarim.14. Escorrentía superficial directa hacia una depre-

sión en el terreno.15. Aguas de drenaje que fluyen por la cuneta de

un camino afirmado.16. Tipo de captación de agua usado en los siste-

mas instalados en las provincias de Cajabam-ba, San Marcos y Cajamarca.

17. Régimen pluvial en las zonas de Cajamarca y Cusco.

18. Emplazamiento del microrreservorio en el predio.19. Relación entre ordenamiento predial y ordena-

miento territorial en el espacio de una cuenca hidrográfica.

20. Riego por melgas.21. Riego por goteo.22. Riego por aspersión.23. Rangos típicos del valor del coeficiente de cul-

tivo para las cuatro etapas de crecimiento.24. Patrón de absorción de agua en la zona de raí-

ces de un cultivo.25. Componentes de un sistema de riego predial

regulado por microrreservorio.26. Parámetros de diseño para el vaso del micro-

rreservorio.

27. Geometría del vaso de un microrreservorio28. Ancho de coronamiento de un microrreservo-

rio.29. Corona formada según el ancho del tractor30. Pendiente recomendada para el talud exterior31. 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 de-

sarenador 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 reser-

vorio.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 (mangue-

ra, elevadores y aspersores).41. Principales componentes de un aspersor42. Mojadura típica de un aspersor y efecto del

traslape.43. Disposición de los aspersores en una línea mó-

vil de riego.44. Efecto del viento sobre la distribución de la plu-

viometría de un aspersor.45. Aspersor construido manualmente.46. Trazado del área para la construcción del mi-

crorreservorio.47. Limpieza de la capa superficial.48. Zanja para la instalación de la tubería de sali-

da.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.

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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.


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4.1. Vista en planta del vaso

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4.2. Vista en corte del vaso


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025

m

1,25

m

0,30

m

0,15

m

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

Sist

emas

de

riego

pre

dial

reg

ulad

os p

or m

icro

rese

rvor

ios

144

Planta tapam

etálica

0,40 m

0,40 m

0,40 x 0,40 x 1/8”

Plantade desarenador

1,80 m

2,00 m

3,00 m

2,80 m

Corte C-C

1,00 m

3,00 m

Terreno natural

2,80 m10,10

10,10

Corte D-D

1,00 m

2,00 m

Terreno natural

1,80 m10,10

10,10

Planta caja para hidrantes

0,40 m

0,50 m

0,05 m

0,30 m

0,40 m

Detalle canastilla

S/E Tubo PVC SAP Ø 2”

Canastilla PVC SAP Ø 4”

con reducción a Ø 2”

Válvulas de controlS/E

Tubería PVC SAPU

nionesuniversales

Ø 2”

Tubería PVC SAPØ

2”

Planta cajaválvulas

0,60 m

0,60 m

0,10 m0,10 m

0,40 x 0,40 x 1/8”

0,40 x 0,40 x 1/8”

Caja Cº f”c=140 Kg/cm2

Tapa metálica

Corte A-A

H=0,05m

Terreno natural

Válvulas de control

0,40 m

0,40 m

0,10 m0,10 m

0,40 x 0,40 x 1/8”

Cº f”c=140 Kg/cm2

Tapa metálica

Terreno natural

0,05 m

0,125m0,125m

0,05m

0,30m

0,05 mCº f”c=140 Kg/cm2

Corte B-B

0,15 m

0,10 m

Detalle 2 (s/e)

llave de dado hexagonal 9/16”

Tapa metálica

0,40 x 0,40 x 1/8”

Anclaje metálico e=1/8”

Anclaje metálico

e=1/8”

Manija

Ver detalle 1

Corte E-E

9/16”

Perno 3/8”

Tuerca 3/8”

1”

Detalle 1

El desarenador no sera revestido con concreto.Las cajas para hidrantes y válvula de control serán de Cºf”c=140 Kg/cm

2.La tubería a usar será de PVC SA

P marca W

induit clase 7.5.La tapa m

etálica para la caja de válvula de control será pintada con esmalte sintético

anticorrosivo en dos capas.

Especi�caciones técnicas

4.4. Desarenador, caja de válvula, caja de hidrante


icroreservorios

145

f”c=175 Kg/cm2 + 30% PM

e=0,025m

3,00 m3,00 m

0,15 m

0,15 m

0,45 m

0,15 m0,15 m

0,15 m

0,45 m

0,30 m0,35 m

0,75

m

6,00 m

0,35

m

Mampostería de piedra asentada con concreto

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

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

Vista en planta

Vista en corte C-C

Vista en corte D-D

Junta de dilatación

e=0,025m

S=2%0,30 m

0,15 m

L=6,00m

Junta de dilatación

Terreno natural

4.5. Aliviadero: vista en planta y en corte

microrreservorios en cajamarca

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