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Dise�o agron�mico e hidr�ulico del sistema de riego parcelario del proyecto Chambo-Guano, Fase II, para el M�dulo 4 en la comunidad Chingazos, Cant�n Guano

 

Agronomic and hydraulic design of the plot irrigation system of the Chambo-Guano project, Phase II, for Module 4 in the Chingazos community, Guano Canton

 

Projeto agron�mico e hidr�ulico do sistema de irriga��o de parcelas do projeto Chambo-Guano, Fase II, para o M�dulo 4 na comunidade de Chingazos, Cant�o Guano

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: jorge.nunez@tungurahua.gob.ec

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

 

* Recibido: 28 de marzo de 2025 *Aceptado: 18 de abril de 2025 * Publicado: �23 de mayo de 2025

 

         I.            Ingeniero Agropecuario, graduado en la Universidad de las Fuerzas Armadas, Magister en Riegos menci�n Riego Parcelario por la Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo (ESPOCH), Experiencia en Tecnificaci�n Colectiva de Riego y Coordinador del Convenio Internacional de Riego Tecnificado Entre la KfW (Banco de Desarrollo Alem�n) y el Honorable Gobierno Provincial de Tungurahua (HGPT), Ecuador.

       II.            Ingeniera Civil, Mag�ster en Ingenier�a Civil con Menci�n en Gesti�n de la Construcci�n, Especialista en V�as (c), Experiencia en Estudio Ejecuci�n y Fiscalizaci�n de Obras Civiles Riobamba, Ecuador.

Resumen

El objetivo de este trabajo fue elaborar el dise�o agron�mico e hidr�ulico de riego parcelario en el m�dulo 4 en Chingazo Alto. El proyecto tiene 86 familias con 101 lotes y se encuentra ubicado en Latitud: 1�37�7� S y Longitud: 78�34�39� O, presenta 38.44 ha brutas con 35.54 ha netas. La propuesta fue elaborar: el dise�o agron�mico, dise�o hidr�ulico y presupuesto. Los cultivos en la localidad fueron: ma�z, fresa, alfalfa, lim�n, mora y tuna. La topograf�a y la actualizaci�n catastral fueron importantes para desarrollar los planteamientos hidr�ulicos, la necesidad h�drica fue 3.02 mm d�a^-1, los suelos fueron arenosos franco que permitieron tener una l�mina bruta de 22.10 mm y una velocidad de infiltraci�n promedio de 87.25 mm h^-1. El emisor propuesto fue un miniaspersor a una distancia de 6 x 6 m, con boquilla de 2.38 mm de di�metro y un caudal de 0.07 L s^-1, el tiempo de operaci�n fue de 3 horas cada 7 d�as. La red parcelaria se dise�� con el software IRRICAD V.20, con la ecuaci�n de Darcy-Weisbach para p�rdidas de carga, adem�s, la presi�n en hidrante se control� a 30 m.c.a. con velocidades del agua entre 0.6 y 3.0 m s^-1, adem�s, los caudales promedios en parcela estuvieron entre los 1.5, 4, 6, 9, 13 y 28 L s^-1, cabe mencionar que, el tipo de riego que se dise�� fue fijo con tuber�a PVC de clase 0.63, 0.8 y 1.25 MPa. Se concluye que la zona de estudio es apta para un proyecto de riego con la propuesta de implementar lim�n para generar recursos con la tecnificaci�n, es as� como, el presupuesto total fue de US$ 198535.20 con inversiones por familia de US$ 2308.54 y por hect�rea de US$ 5586.24.

Palabras clave: Riego tecnificado; dise�o agron�mico; hidr�ulico; presupuesto.

 

Abstract

The objective of this work was to develop the agronomic and hydraulic design for plot irrigation in module 4 in Chingazo Alto. The project has 86 families with 101 lots and is located at Latitude: 1�37'7" S and Longitude: 78�34'39" W, presents 38.44 gross ha with 35.54 net ha. The proposal was to prepare: the agronomic design, hydraulic design and budget. The crops in the locality were: corn, strawberry, alfalfa, lemon, blackberry and prickly pear. Topography and cadastral update were important to develop the hydraulic approaches, the water requirement was 3.02 mm day-1, the soils were sandy loam that allowed to have a gross depth of 22.10 mm and an average infiltration rate of 87.25 mm h-1. The proposed emitter was a mini-sprinkler at a distance of 6 x 6 m, with a 2.38 mm diameter nozzle and a flow rate of 0.07 L s-1, the operating time was 3 hours every 7 days. The plot network was designed with IRRICAD V.20 software, with the Darcy-Weisbach equation for head losses, in addition, the hydrant pressure was controlled at 30 m.c.a. with water speeds between 0.6 and 3.0 m s-1, in addition, the average flow rates on the plot were between 1.5, 4, 6, 9, 13 and 28 L s-1, it is worth mentioning that the type of irrigation that was designed was fixed with PVC pipe of class 0.63, 0.8 and 1.25 MPa. It is concluded that the study area is suitable for an irrigation project with the proposal to implement lemon cultivation to generate revenue through modernization. The total budget was US$198,535.20, with investments per family of US$2,308.54 and per hectare of US$5,586.24.

Keywords: Modernized irrigation; agronomic design; hydraulics; budget.

 

Resumo

O objetivo deste trabalho foi desenvolver o projeto agron�mico e hidr�ulico para irriga��o de parcelas no m�dulo 4 em Chingazo Alto. O projeto conta com 86 fam�lias com 101 lotes e est� localizado na Latitude: 1�37�7� S e Longitude: 78�34�39� W, possui 38,44 hectares brutos com 35,54 hectares l�quidos. A proposta era elaborar: projeto agron�mico, projeto hidr�ulico e or�amento. As culturas cultivadas na �rea eram: milho, morangos, alfafa, lim�es, amoras e atum. A topografia e a atualiza��o cadastral foram importantes para o desenvolvimento das abordagens hidr�ulicas; a necessidade h�drica foi de 3,02 mm dia-1, os solos eram franco-arenosos o que permitiu uma profundidade bruta de 22,10 mm e uma taxa m�dia de infiltra��o de 87,25 mm h-1. O emissor proposto foi um mini-aspersor a uma dist�ncia de 6 x 6 m, com bico de 2,38 mm de di�metro e vaz�o de 0,07 L s-1, o tempo de opera��o foi de 3 horas a cada 7 dias. A rede de plotagem foi projetada usando o software IRRICAD V.20, usando a equa��o de Darcy-Weisbach para perdas de carga. A press�o do hidrante foi controlada em 30 m.c.a. com velocidades de �gua entre 0,6 e 3,0 m s-1, al�m disso, as vaz�es m�dias na parcela ficaram entre 1,5, 4, 6, 9, 13 e 28 L s-1, vale ressaltar que o tipo de irriga��o que foi projetado foi fixado com tubo de PVC de classe 0,63, 0,8 e 1,25 MPa. Conclui-se que a �rea de estudo � adequada para um projeto de irriga��o com a proposta de implementa��o do lim�o para gera��o de recursos com a tecnologia. Assim, o or�amento total foi de US$ 198.535,20 com investimentos por fam�lia de US$ 2.308,54 e por hectare de US$ 5.586,24.

Palavras-chave: Irriga��o t�cnica; desenho agron�mico; hidr�ulico; or�amento.

 

Introducci�n

El presente proyecto se enfoca a solucionar la problem�tica de falta de dise�os de riego tecnificado para el m�dulo 4 del sector Chingazo Alto, en este sentido, se plantea desarrollar un dise�o agron�mico e hidr�ulico como herramientas de gesti�n para los directivos de la Junta de Riego para acceder a un presupuesto que les permita implementar el proyecto. Adem�s, este estudio presenta las siguientes variables: a) Dise�o agron�mico, b) Dise�o hidr�ulico y c) Presupuesto. Cabe mencionar que, este estudio se desarroll� en la provincia de Chimborazo, cant�n Guano, sector Chingazo Alto.

En lo concerniente al m�dulo 4, el mismo se localiza en Latitud: 1�37�7� S; Longitud: 78�34� 9� O tiene 86 familias (GAD Guano, 2019, p.10), con una temperatura anual media de 13�C y recibe poca precipitaci�n (< 500 mm a�o-1); adem�s, en ella se producen cultivos tolerantes a la sequ�a como ma�z (Zea mays L.), tuna (Opuntia ficus-indica), alfalfa (Medicago sativa), mora (Rubus glaucus), lim�n (Citrus lemon) y fresa (Fragaria vesca), pero con niveles productivos bajos (GAD Guano, 2019, p.15).

Por otro lado, es evidente que la carencia de dise�os de sistemas de riego genera una falta de acceso al recurso econ�mico y una ineficiente gesti�n del agua; lo que conlleva a la localidad a tener: agricultura supeditada al secano, baja productividad de los cultivos, compra de agua por tanqueros, alto grado de migraci�n, campos y terrenos abandonados e improductivos, bajos ingresos econ�micos de las familias y aumento de la pobreza en la zona.

En la actualidad, el proyecto que se desarrolla en Los Chingazos tiene un canal principal de hormig�n revestido de 7.4 km, el mismo que culmina en los reservorios de almacenamiento de agua; esto permite a la comunidad tener m�s cerca el recurso h�drico y poder irrigar las 491.28 ha distribuidas en 12 m�dulos. (MAG, 2020, p.12); sin embargo, es necesario dise�ar e instalar las redes que conduzcan el agua a cada beneficiario.

En tal sentido, el siguiente paso es proponer un dise�o de riego tecnificado parcelario para cada usuario con la finalidad de mejorar la eficiencia de aplicaci�n del 30% (riego inundaci�n) a un 85% (riego por aspersi�n) (Calvache, 2012, p.75). Por otro lado, resulta necesario trabajar en estos dise�os porque es el primer paso para separar una brecha de inequidad socioecon�mica. Seg�n Hidalgo (2018, p.215), en el canal de riego Tabacundo la mayor�a de los sistemas de producci�n campesinos e ind�genas fueron privados del acceso al riego por la poca capacidad de ejercer poder en la distribuci�n del recurso o su incapacidad de gesti�n.

En el caso de Los Chingazos, el desarrollar un dise�o agron�mico e hidr�ulico del sistema de riego permite que los agricultores tambi�n desarrollen esa capacidad, porque al tener mayor disponibilidad de agua pueden proponer proyectos, desarrollar negocios e incluso encaminar su producci�n hacia la exportaci�n de productos agr�colas.

Para finalizar, el riego tecnificado en las comunidades, aparte de mejorar la producci�n, tambi�n se promueve la introducci�n de productos nuevos, da mayor rentabilidad, se generan nuevos empleos y por consiguiente el aumento del nivel econ�mico de las familias. Por �ltimo, un beneficio ambiental que crea la tecnificaci�n de riego es la optimizaci�n del recurso agua, porque evita p�rdidas por conducci�n, escurrimiento y percolaci�n durante el proceso de aplicaci�n a nivel parcelario, y esto tambi�n reduce la p�rdida de fertilizantes por lixiviaci�n (Calvache, 2012, p.75).

Materiales y M�todos

El m�dulo 4 se localiza en la zona de Chingazo Alto, pertenecientes al cant�n Guano, provincia de Chimborazo, entre las cotas 2600 y 2800 msnm, en la Latitud: 1�37�7� S y Longitud: 78�34�39� O (Gr�fico N�1).

 

Gr�fico N� 1. Mapa de ubicaci�n

Fuente: Autores

 

Dise�o agron�mico

Patr�n de cultivos

Para definir el patr�n de cultivos se trabaj� de la siguiente manera:

Se realiz� la actualizaci�n catastral con la utilizaci�n de la base de datos del GAD Municipal de Guano y las visitas en territorio.

Se defini� la superficie de cada cultivo, mediante la utilizaci�n de la fotograf�a a�rea, la misma que se obtuvo con la ayuda de un dron a una distancia de muestra del suelo menor a 10 cm.

Los datos se sistematizaron en un documento bajo el formato SIG y se obtuvieron las tablas correspondientes a cultivo, superficie y porcentaje.

L�minas netas

Capacidad de campo (CC) y Punto de Marchitez Permanente (PMP)

Para el c�lculo de los par�metros de l�minas netas, la profundidad del suelo para el an�lisis fue de 30 cm. Aqu� fue necesario determinar la capacidad de campo (CC) y el punto de marchitez permanente (PMP). Para estas variables la metodolog�a de intervenci�n fue la siguiente (Calvache, 2012, p.58)

Se identific� una superficie de 1 x 1 m, posterior a esto con un azad�n se elimin� toda la vegetaci�n y los primeros cm del suelo (formando un cubo).

Se construy� un bordo de tierra apisonada de unos 10 cm de altura, rodeando dicho cuadrado.

Se coloc� agua en el cuadrado de forma de asegurar la saturaci�n del perfil.

Se cubri� el cuadrado con un pl�stico (aproximadamente 2 x 2 m) para prevenir las p�rdidas por evaporaci�n y los aportes por precipitaci�n.

Luego de 48 h, se retir� el pl�stico y se sacaron muestras a 30 cm. Las muestras (200 g) se extrajeron con un barreno (Gr�fico N� 2).

La toma de muestras se realiz� en tres zonas: alta, media y baja (Tabla N�1) (Gr�fico N�3) y se procedi� a calcular con un analizador de humedad MA50X2ICA-WH, durante tres d�as consecutivos.

 

Tabla N� 1. Zonas de estudio y puntos de toma de muestras

Fuente: Autores

 

Gr�fico N� 2. Metodolog�a de (CC) y (PMP)

Fuente: Autores

 

Gr�fico N� 3. Zonas de estudio y puntos de toma de muestras

Fuente: Autores

 

Densidad aparente

La metodolog�a de trabajo fue la siguiente (Pizarro, 1996, p.122) (Gr�fico 3):

Se eligieron los puntos de toma en la zona alta, media y baja.

Con un azad�n se elimin� toda la vegetaci�n y los primeros cm del suelo de una zona de aproximadamente 50 x 50 cm. La superficie de este cuadrado se la nivel� hasta que qued� horizontal (nivel de carpintero).

Despu�s de limpiar y nivelar la superficie, con una pala de corte se marc� un cuadrado de aproximadamente 20 x 20 cm. Posterior a esto se comenz� a extraer el suelo de su interior con una pala de jardinero hasta alcanzar los 30 cm, coloc�ndolo en una bolsa de pl�stico.

Se forr� el pozo con pl�stico y se llen� con agua hasta que el nivel enras� el mismo, esto con la ayuda de una jarra graduada.

La tierra extra�da de la excavaci�n se pes� en la totalidad y una peque�a cantidad se la envi� al laboratorio para el pesado y secado correspondiente, para tener el resultado de peso seco.

 

Gr�fico N� 3. Metodolog�a densidad aparente

Fuente: Autores

 

Agua disponible (AD)

Para calcular el agua disponible en el suelo, seg�n Fuentes (1999, p.56), expone la siguiente ecuaci�n [1]:

AD =% de CC �% de PMP��� [1]

D�nde:

AD= Agua Disponible

% de CC = Contenido de Humedad (%) a Capacidad de Campo

% de PMP = Contenido de Humedad (%) a Punto de Marchitez Permanente

L�mina de agua aprovechable (LA)

La l�mina de agua aprovechable, seg�n Calvache (2012, p.123), se calcul� con la ecuaci�n [2]:

LA = (% de CC -% de PMP) x da x r����������� [2]

D�nde:

LA = L�mina de Agua Aprovechable.

% de CC = Contenido de Humedad (%) a capacidad de campo.

% de PMP = Contenido de Humedad (%) a punto de marchitez permanente.

da = Densidad aparente (g mL -1)

r = Profundidad de enraizamiento (cm) (depende de la etapa fenol�gica de los cultivos).

L�mina neta (LN)

Para la l�mina neta, seg�n Baca (2021, p.25), se trabaj� con la ecuaci�n [3]:

LN = LA x �a [3]

D�nde:

LN = L�mina neta.

LA = L�mina de agua aprovechable.

�a = factor de secamiento.

L�mina Bruta (LB)

La l�mina bruta, seg�n Baca (2021, p.25), se calcul� con la ecuaci�n [4]:

LB = LN/Ef��� [4]

D�nde:

LB = L�mina bruta.

LN = L�mina neta.

Ef = Eficiencia del m�todo de riego.

Infiltraci�n

El m�todo que se trabaj� en el estudio fue el de �Infiltr�metro de doble cilindro� (Gr�fico N� 4). Para el desarrollo de la prueba se trabaj� con los siguientes pasos:

Las pruebas de infiltraci�n se realizaron en las tres zonas (alta, media y baja).

Se coloc� el cilindro de doble anillo en el lugar elegido y se introdujo en el suelo mediante golpes con combo hasta que penetr� 15 cm.

Se nivel� con un �nivel de carpintero� para tener en una posici�n vertical.

Se llen� de agua el espacio comprendido entre ambos cilindros hasta una altura de 5 � 10 cm.

Se coloc� un pl�stico dentro del cilindro interior y se llen� de agua hasta una la altura de 15 � 20 cm, se retir� con cuidado el pl�stico y se marc� el nivel del agua en el cilindro.

Se anot� en el formato de registro la hora en el que marc� el nivel inicial del agua.

Las primeras lecturas se las realiz� con intervalos de tiempo de 1 min, despu�s cada 3 � 5 � 10 � 15 � 30 y 60 min.

Cuando el agua baj� hasta una altura de unos 3 cm, se rellen� el cilindro central hasta el nivel inicial.

Durante toda la prueba, el agua entre en los dos cilindros mantuvo su nivel para evitar el movimiento lateral.

 

 

Gr�fico N� 4. Proceso para la obtenci�n de datos de infiltraci�n

Fuente: Autores

 

Para el c�lculo de la velocidad de infiltraci�n e infiltraci�n acumulada, se trabaj� con el modelo Kostiakov (1932, p.12), modificado por Lewis (ecuaci�n [5]):

I = K * tn������� [5]

D�nde:

I = velocidad de infiltraci�n (cm h-1).

K = par�metro que representa la velocidad de infiltraci�n cuando el tiempo es 1 min.

t = tiempo acumulado de infiltraci�n (min).

n = par�metro que indica la forma en que la velocidad de infiltraci�n se reduce con el tiempo.

 

Necesidades totales

C�dula de cultivos

La c�dula de cultivos se defini� a trav�s de la fotograf�a a�rea, la misma se sistematiz� en un archivo GIS y se proces� en una hoja de c�lculo para obtener los cuadros finales con superficie y porcentaje.

Precipitaci�n

Para el c�lculo de precipitaci�n se obtuvo los datos de dos estaciones meteorol�gicas (Tabla N� 2).

 

Tabla N� 2. Estaciones meteorol�gicas

Fuente: Autores

 

Para calcular de la precipitaci�n se trabaj� con la siguiente metodolog�a:

Los datos se tabularon en formato Excel.

Los datos obtenidos de la estaci�n M057 fue un historial de 19 a�os y para la estaci�n M243 fue de 17 a�os.

El c�lculo se realiz� con la utilizaci�n del software CROPWAT 8.0 a una probabilidad del 60% de ocurrencia.

Se interpolaron los datos de las dos estaciones con la ayuda del software GIS con la herramienta IDW (Distancia Inversa Ponderada).

Evapotranspiraci�n de referencia (ETo)

Para desarrollar esta variable se trabaj� de la siguiente manera:

Se obtuvo los datos de las estaciones meteorol�gicas, que fueron: temperatura (m�xima y m�nima), humedad relativa (promedio), horas de sol (promedio), velocidad del viento (promedio). Se tabularon los datos en formato Excel.

Los datos que se trabajaron para el estudio fueron de 26 a�os para la estaci�n M057 y de 25 a�os para la estaci�n M243.

Para el c�lculo de la ETo se trabaj� con el m�todo Penman-Monteith (Software FAO-CROPWAT 8.0). Los datos de ETo de las 2 estaciones se interpolaron mediante la utilizaci�n de la herramienta GIS mediante el m�todo IDW.

Coeficiente de cultivo (Kc)

Se utiliz� el m�todo de Hargraves (1983, p.6), que tiene relaci�n con el ciclo de cultivo y los meses de siembra y cosecha (ecuaci�n [6]):

Kc = 0.01335 + 0.04099 � - 0.00040 �2���� [6]

� = Est� en relaci�n con el ciclo de cultivo, los d�as desde la siembra hasta la cosecha dividido para 365.

Evapotranspiraci�n del cultivo (ETc)

Para el c�lculo de esta variable se trabaj� con la ecuaci�n expuesta [7] (Allen, 2006, p.15):

ETc = ETo x Kc�������� [7]

D�nde:

ETc = Evapotranspiraci�n de cultivo.

ETo = Evapotranspiraci�n de referencia.

Kc = Coeficiente de cultivo.

Necesidad neta (Nn)

La necesidad neta, seg�n Baca (2021, p.12), se calcul� con la ecuaci�n [8]:

Nn = ETc - P� [8]

D�nde:

Nn = Necesidad neta.

ETc = Evapotranspiraci�n del cultivo.

P = Precipitaci�n.

Necesidad total (Nt)

Las necesidades o demandas totales, seg�n Baca (2021, p.12), se calcularon con la ecuaci�n [9].

Nt = Nn/Ef���� [9]

D�nde:

Nt = Necesidad total.

Nn = Necesidad neta.

Ef = Eficiencia del m�todo de riego.

M�todo de riego y emisor

Para seleccionar el m�todo y emisor en la localidad se contemplaron los siguientes par�metros: Caracter�sticas f�sicas del suelo, relieve y clima de la zona (zona agroecol�gica), tipo de cultivo, velocidad del viento, presiones de operaci�n y �ngulo de alcance.

Dise�o hidr�ulico parcelario

La metodolog�a del dise�o hidr�ulico parcelario se detalla a continuaci�n:

La selecci�n del m�todo de riego y emisor fue con base en el cultivo a implementarse y la socializaci�n en territorio.

El emisor a dise�ar posee un rango de presiones de operaci�n expuesto por el fabricante, al momento del dise�o se garantizaron estas presiones.

Se necesit� como base la topograf�a y la actualizaci�n catastral para el dise�o.

El dise�o que se realiz� fue bajo la metodolog�a lote por lote con el software IRRICAD (Nelson Irrigation).

Los par�metros hidr�ulicos que se consideraron a nivel parcelario fueron:

Caudales de consumo (10% de variaci�n).

Velocidades m�ximas y m�nimas de la l�nea principal (0.5 - 2.5 m s-1).

Presiones de operaci�n (20% de variaci�n) y p�rdidas de carga (Darcy Weisbach).

Los di�metros y espesor de tuber�as se consideraron de acuerdo con los caudales, velocidades y presiones.

Presupuesto

El presupuesto se calcul� con base en las cantidades de obra y los an�lisis de precios unitarios, adem�s, se diferenciaron los costos directos, indirectos (gastos generales fijos, variables, utilidad) y los impuestos.

 

Resultados y Discusi�n������

Dise�o Agron�mico

Patr�n de cultivos

El Patr�n de cultivos en el m�dulo 4 se defini� por: ma�z con 2.10 ha, fresa con 1.22 ha, alfalfa con 0.89 ha, lim�n con 0.74 ha, mora con 0.70 ha y tuna con 0.38 ha (Gr�fico N� 7).

 

Gr�fico N� 7. Patr�n de cultivos del m�dulo 4

Fuente: Autores

 

L�minas netas

Capacidad de Campo (CC) y Punto de Marchitez Permanente (PMP)

Los resultados para las tres zonas de estudio en el m�dulo 4, est�n en funci�n de la textura del suelo. Seg�n Vega (2020, p.14) indica que los suelos con textura arenosa franca tienen un valor de Capacidad de Campo entre 9.81 a 9.93%, estos valores son coherentes al comparar los del presente estudio. Por otro lado, los suelos arenosos tienen un porcentaje de Capacidad de Campo entre 6-14% con una media de 9% (Cadena, 2017, p.22). De acuerdo con las zonas de estudio en el m�dulo 4 la Capacidad de Campo est� en el rango de 9.14 y 11.10% (Tabla N� 5).

Densidad aparente

Los valores de densidad aparente para el m�dulo 4 est�n en relaci�n con la textura de suelo, cuyos valores oscilan entre 1.38 y 1.45 g mL-1 (Tabla 4). Seg�n Calvache (2012, p.125), indica que, los suelos de textura liviana (arenosos) tienen una densidad aparente entre 1.4 a 1.6 g mL -1. As� mismo, Baca (2021, p.15), menciona que suelos arenosos tienen una densidad aparente entre 1.4 a 1.65 g mL -1. Por lo tanto, para los dos autores los resultados est�n dentro de los par�metros.

 

Tabla N� 4. Densidad aparente del m�dulo 4

Fuente: Autores

 

Agua disponible

El agua disponible para las tres zonas est� en el rango de 4.60 y 5.55% (Tabla 5), estos resultados se corroboran seg�n Vega (2020, p.17), quien menciona que suelos arenosos tienen rangos de humedad gravim�trica entre el 4 y 7%. Adem�s, para suelos arenosos la humedad disponible est� entre 4 y 6% (Cadena, 2017, p.18).

 

Tabla N� 5. Densidad aparente del m�dulo 4

Fuente: Autores

 

 

L�mina de agua aprovechable (LAA)

Una de las variables a considerar en el c�lculo de la l�mina de agua aprovechable es el enraizamiento de los cultivos (r), para el estudio del m�dulo 4 se trabaj� con un promedio aproximado de 60 cm (Tabla N� 6).

 

Tabla N� 6. Enraizamiento de los cultivos del m�dulo 4

Fuente: Autores

 

Los resultados de la l�mina de agua aprovechable para las tres zonas de estudio muestran valores que se sujetan entre los 37 y 48 mm aproximadamente (Tabla N� 8), seg�n Baca (2021, p.18), indica que suelos de textura liviana (arenosos) alcanzan l�minas de agua aprovechable de 38 mm a una profundidad radicular de 300 mm.

L�mina neta (LN)

La l�mina neta presenta los resultados acordes a un factor de secado del 50% (Tabla N� 8), seg�n Tarjuelo (2017, p.98), indica que para especies frutales el factor de secado es del 0.50, mientras que Fuentes (1999, p.143), menciona que, en cultivos de mora y c�tricos se expone un factor de secado entre 0.4 y 0.6.

L�mina bruta (LB)

La eficiencia del m�todo de riego forma parte para el c�lculo de esta variable, es as� como, al tener cultivos que se pueden irrigar bajo los m�todos de aspersi�n y goteo, se tom� el dato del 85% (Tabla 7). La propuesta de eficiencia del m�todo es conservadora, porque seg�n Pizarro (1996, p.178), el riego por aspersi�n alcanza un 85% de eficiencia y el riego por goteo un 95%. Adem�s, seg�n Calvache (2012, p.162), indica que riego el riego por aspersi�n sin la presencia de vientos alcanza una eficiencia del 85% y en goteo un 95%.

 

 

Tabla N� 7. Eficiencia del m�todo de riego del m�dulo 4

Fuente: Autores

 

Los resultados de l�mina bruta est�n en el promedio de 22.10 mm al 85% de eficiencia del m�todo de riego (Tabla N� 8).

 

Tabla N� 8. L�mina bruta del m�dulo 4

Fuente: Autores

 

Infiltraci�n

Las velocidades de infiltraci�n para las zonas alta, media y baja del m�dulo 4 son 85.20, 87.68 y 88.87 mm h-1 (87.25 mm promedio), respectivamente. Se observa que las mismas superan los 50 mm h-1, esto se debe a la textura de los suelos que son arenosas francas, seg�n Fuentes (1999, p.120), indica que suelos de textura liviana las velocidades b�sicas de infiltraci�n son mayores a los 50 mm h-1, tal como lo corrobora Calvache (2012, p.167), quien indica que en suelos arenosos la velocidad de infiltraci�n es mayor al dato anterior (Gr�fico N� 8).

 

 

 

 

Gr�fico N� 8. Curva de velocidad de infiltraci�n del m�dulo 4

Fuente: Autores

 

Necesidades totales

C�dula de cultivos

La c�dula se expresa por la predominancia de los cultivos en la localidad, para el caso particular del m�dulo 4, el ma�z, la fresa y la alfalfa son los de mayor prevalencia, sin embargo, los frutales como el lim�n, la mora y la tuna est�n presentes como alternativas econ�micas en la zona. Cabe indicar que, el �rea potencialmente a regar puede incrementarse con las 23.60 ha de suelo en descanso m�s las 4.04 ha de barbecho o residuos de cosecha. El barbecho hace referencia a los residuos de cosecha, principalmente de cultivos transitorios. Para finalizar, en un m�nimo porcentaje se presentan las hortalizas, pero su destino es para autoconsumo (Tabla N� 8).

 

Tabla N� 8. C�dula de cultivos del m�dulo 4

Fuente: Autores

 

Por otro lado, se determinaron los meses de siembra de acuerdo al ciclo de cada cultivo, es as� como, para los cultivos perennes (fresa, alfalfa, lim�n, mora y tuna) se da para todo el a�o, el �nico cultivo de ciclo corto en el m�dulo 4 es el ma�z, cuyo mes de siembra es en octubre y la cosecha se la realiza a fines de marzo. Para el caso del ma�z se tiene un n�mero de cosechas anuales de 1.86, este n�mero de cosechas en el a�o es el resultado de un mes de descanso, es decir, no se utiliza el cultivo a mes seguido para tener 2 en el a�o.

Precipitaci�n

Los datos de precipitaci�n real para las dos estaciones y la interpolaci�n est�n en un rango de 420 y 540 mm, para efectos de dise�o la precipitaci�n efectiva al 60% no supera los 500 mm anuales (Tabla N� 9), es as� como, seg�n Varela et al., (2020, p.17), indican que las zonas secas en el Ecuador tienen una precipitaci�n inferior a los 500 mm por a�o. Por tal raz�n, a esta zona de estudio se considera una zona seca.

 

Tabla N� 9. Precipitaci�n real y efectiva (60%) estaci�n Pungales (M0243), Riobamba Aeropuerto (M0057) e Interpolaci�n IDW

Fuente: Autores

 

Para complementar la tabla, se puede observar que los meses de menor precipitaci�n son los de junio, julio y agosto, mientras que, los meses de mayor precipitaci�n son abril y mayo (Gr�fico 9). Seg�n el MAG (2020, p.45), los meses de presencia de lluvias en el cant�n Guano son abril y mayo con valores m�nimos que no superan los 50 mm por mes.

 

Gr�fico N� 9. Precipitaci�n efectiva al 60% de probabilidad

Fuente: Autores

 

Evapotranspiraci�n (ETo)

El valor anual de la interpolaci�n fue de 1325.96 mm (Tabla N� 10), este valor est� dentro del rango de la localidad, en este sentido, seg�n el MAG (2020, p.08), para el proyecto Los Chingazos, los valores de evapotranspiraci�n fueron de 1429.3 para la estaci�n Riobamba �La Granja� y 1566.1 mm en la estaci�n �San Gerardo� (tanques clase A).

 

Tabla N� 10. Evapotranspiraci�n (ETo) de la estaci�n Pungales (M0243), Riobamba-Aeropuerto (M0057) e Interpolaci�n con m�todo IDW

Fuente: Autores

 

Coeficiente de cultivo (Kc)

Los valores de Kc en el cultivo de ma�z cambian en relaci�n con los cultivos perennes, de acuerdo al m�todo de Hargraves el Kc inicial en ma�z es de 0.59 (Tabla 11), sin embargo, seg�n Tarjuelo (2017), indica que un Kc de inicio para ma�z es de 0.15. Por otro lado, seg�n el m�todo expuesto los cultivos perennes mantienen un mismo Kc, mientras que, seg�n Calvache (2012, p.178), los valores son cambiantes de acuerdo con los cultivos, por ejemplo, la fresa tiene valores entre 0.25 hasta 1.02 en las fases fenol�gicas de mayor demanda.

 

Tabla N� 11. Coeficiente de cultivo (Kc) del m�dulo 4

Fuente: Autores

 

Evapotranspiraci�n de cultivo (ETc)

La evapotranspiraci�n de cultivo est� en relaci�n con el coeficiente de cultivo (Kc) expuesto en el cuadro anterior y a la evapotranspiraci�n de referencia (ETo), se puede observar que de acuerdo a las etapas fenol�gicas el ma�z presenta mayores p�rdidas en el mes de enero con 4.14 mm. Los cultivos perennes tienen una misma evapotranspiraci�n a lo largo del ciclo, el valor m�s cr�tico se da para el mes de marzo con 3.83 mm (Tabla N� 12).

 

 

 

Tabla N� 12. Evapotranspiraci�n del cultivo (ETc) del m�dulo 4

Fuente: Autores

 

Necesidad neta (Nn)

Para la necesidad neta se trabaj� con el requerimiento diario, en donde, el mes de mayor necesidad es enero con 3.52 mm d�a-1 para el ma�z y 2.72 mm d�a-1 para el caso de los cultivos perennes, el mes de octubre es el de menor necesidad. La media ponderada fue de 2.57 mm d�a-1 para el mes de enero, lo que se traduce en un caudal ficticio continuo de 0.30 L s-1ha-1 (Tabla N� 13).

 

Tabla N� 13. Necesidad Neta (Nn) del m�dulo 4

Fuente: Autores

Necesidad total (Nt)

Para el calcul� de la necesidad total se hizo un ajuste con la eficiencia del m�todo de riego (85%). La ponderaci�n de la media en relaci�n con la superficie dio como resultado un caudal ficticio continuo de 0.35 L s-1ha-1 o una necesidad total de 3.02 mm d�a-1. El valor de 0.35 L s-1ha-1 quiere decir que, se requiere de este caudal durante 24 h en 1 ha para satisfacer la necesidad h�drica.

M�todo de riego y emisor

El punto de partida para determinar el m�todo de riego fue la zona agroecol�gica de intervenci�n, posterior a esto se defini� el emisor y su respectivo c�lculo agron�mico.

Zona agroecol�gica

Para la selecci�n del m�todo de riego, se realiz� una propuesta de acuerdo a la zona agroecol�gica del m�dulo 4 (Gr�fico 10), en donde se defini� qu� cultivo se puede implementar de acuerdo a las caracter�sticas de suelo, relieve y clima. Existen dos zonas agroecol�gicas en el m�dulo 4, la primera que son las tierras apropiadas para cultivos permanentes y la segunda tierras con severas limitaciones, cultivables con m�todos intensivos de manejo (MAG,2020, p.18).

 

Gr�fico N� 10. Zonas agroecol�gicas del m�dulo 4

Fuente: Autores

 

De acuerdo con estas consideraciones, los cultivos permanentes y manejables con sistemas de producci�n intensivos son los c�tricos, en este sentido, el m�dulo 4 existe el antecedente de que el lim�n Meyer se adapta a la zona y es el sustento econ�mico de 14 familias, por tal raz�n, se propone este cultivo para un dise�o global del proyecto.

Emisor

El emisor propuesto es un miniwobbler boquilla # 6 color dorado de la empresa Senninger Irrigation (Gr�fico 11), la idea de este emisor es realizar riegos subfoliares, en donde, los agricultores van a tener la oportunidad de irrigar cultivos en asociaci�n, por ejemplo, frutales (lim�n) con alfalfa o frutales (lim�n) m�s hortalizas. Por otro lado, el rango de operaci�n del emisor est� entre 1.03 a 1.72 bar, los di�metros de alcance a 0.46 m est�n entre 10.1 y 11.3 m, seg�n Calvache (2012, p.162), las presiones m�nimas de operaci�n para aspersores son de 3.0 bar, es as� como, el miniwobbler es un m�todo de riego con caudales menores que la aspersi�n, por lo que se le considera miniaspersi�n. Adem�s, el �ngulo medio de alcance hace que los riegos se realicen de forma subfoliar.

 

Gr�fico N� 11. Miniwobbler-boquilla #6

Fuente: Empresa Senninger

 

Por otro lado, los espaciamientos recomendados con una velocidad del viento de 6 m.s-1 es de 6 m entre filas y 6 m entre aspersores. A este distanciamiento se alcanza un coeficiente de uniformidad de 94.61% (Gr�fico 12). Cabe indicar que, seg�n Pizarro (1996, p.210), un coeficiente de uniformidad aceptable bajo el m�todo por aspersi�n es de 85%. La simulaci�n del emisor indica que, a una presi�n de 1.38 bar el mini aspersor tiene un caudal de 0.07 L s-1 dato que es determinante al momento de realizar los c�lculos hidr�ulicos.

 

 

 

 

 

 

Gr�fico N� 12. Simulaci�n del miniwobbler a 6 x 6 m

Fuente: Empresa Senninger

 

Para finalizar, los c�lculos agron�micos definen un tiempo de operaci�n de 3 horas cada 7 d�as. El tipo de material de dise�o es tuber�a PVC con di�metros de 200, 160, 110, 90, 75, 63, 50, 40, 32 mm para tuber�a m�ltiple con timbrajes entre 63 a 80 MPa y 25 mm para tuber�a lateral con timbraje de 1.25 MPa, Adem�s, los parantes ser�n de tuber�a de 20 mm con timbraje de 1.25 MPa. Cabe mencionar que, el material propuesto estar� enterrado por la condici�n de riegos fijos.

Dise�o hidr�ulico parcelario

El producto inicial previo a los dise�os fue el levantamiento topogr�fico del �rea del proyecto, es as� como, el total del proyecto Chingazos (Chingazo Alto y Bajo) con los 12 m�dulos fue de 491.28 ha; el m�dulo 4 perteneciente a Chingazo Alto la superficie fue de 38.44 ha brutas y 35.54 ha netas de riego. El catastro en el m�dulo 4, se compone de 101 lotes con 86 familias con una tenencia de 0.46 ha familia-1.

El dise�o hidr�ulico de red parcelaria est� en funci�n del emisor, con una presi�n de trabajo en hidrante de 30 m.c.a. La velocidad media del agua est� entre 0.6 y 3 m s-1. Seg�n, Carraz�n (2007, p.186), el rango de velocidad en tuber�a de PVC es de 0.5 a 3 m s-1. Los caudales promedios en parcela est�n entre los 1.5, 4, 6, 9, 13 y 28 L s-1, esto debido a los di�metros de los hidrantes que son de 1, 1�, 2, 3, 4 y 6�, respectivamente. La distribuci�n de la red de tuber�as en la parcela est� en funci�n de la topograf�a, infraestructura existente y de los linderos.

Por otro lado, para elaborar el n�mero de bloques o divisiones en los predios para irrigar, se trabaj� con un an�lisis de tenencia de tierra, en donde, la mayor�a de terrenos est�n entre 0.1 a 0.5 ha, con un promedio por lote de 0.38 ha (Tabla N� 14). En base a este resultado, se propuso trabajar con hidrantes de 1, 1� y 2� los mismos que permiten operar en un solo turno 20, 55 y 85 mini aspersores y a su vez, admiten el riego para 722, 1985 y 3068 m2 (Tabla N� 15).

 

Tabla N� 14. Tenencia de tierra m�dulo 4

Fuente: Autores

 

Tabla N� 15. Di�metro de hidrante, caudales, aspersores y superficie bajo riego

Fuente: Autores

 

En definitiva, el bloque m�ximo para el m�dulo 4 es de 3000 m2. Adem�s, para cada lote se analiz� el n�mero de bloques y el di�metro del hidrante que este debe tener en su dise�o (Tabla N� 16).

 

Tabla N� 16. N�mero de bloques de riego en relaci�n con la superficie

Fuente: Autores

 

 

 

Gr�fico N� 13. Dise�o parcelario del m�dulo 4

Fuente: Autores

 

Presupuesto

El presupuesto total del componente parcelario fue de US$ 198535.20 con inversiones por familia de US$ 2308.54 y por hect�rea de US$ 5586.24.

 

Conclusiones

La topograf�a y la actualizaci�n catastral fueron importantes para los planteamientos hidr�ulicos, adem�s, en el dise�o agron�mico se defini� un requerimiento h�drico de 3.02 mm d�a-1. Asimismo, en las zonas de muestreo: alta, media y baja los suelos tienen una textura arenosa franca, con una l�mina bruta y una velocidad de infiltraci�n promedio de 22.10 mm y 87.25 mm h-1, respectivamente.

El emisor propuesto fue un miniaspersor a una distancia de 6 x 6 m, con boquilla de 2.38 mm de di�metro y un caudal de 0.07 L s-1, cuyo tiempo de operaci�n fue de 3 horas cada 7 d�as. La red parcelaria se dise�� con el software IRRICAD V.20, con la ecuaci�n de Darcy-Weisbach, en donde, la presi�n en hidrante se control� a 30 m.c.a. con velocidades del agua entre 0.6 y 3 m s-1, adem�s, los caudales promedios en parcela estuvieron entre los 1.5, 4, 6, 9, 13 y 28 L s-1, cabe mencionar que, el tipo de riego que se dise�� fue fijo con tuber�a PVC de clase 0.63, 0.8 y 1.25 MPa.

El presupuesto para las 35.54 ha netas de dise�o parcelario fue de US$ 198535.20 con inversiones por familia de US$ 2308.54 y por hect�rea de US$ 5586.24.

 

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� 2025 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

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