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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.

Perfil 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).

3.1. Canal de aducción

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. Ejercicios de cálculo

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

aS1

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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.

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.

7.1. Canal de aducción

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 EspañolaRURANDES Programa: Promoción del Desarrollo Rural AndinoSenamhi Servicio Nacional de Meteorología e HidrologíaSNIP Sistema Nacional de Inversión PúblicaUSDA United States Department of Agriculturevan Valor actual netoWelthungerhilfe Agro Acción Alemanawprs 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. Planos

4.1. Vista en planta del vaso

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4.2. Vista en corte del vaso

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rte

B-B

Ca

na

l d

e a

du

cció

n

Cana

l de

aduc

ción

0,30 m

3,00

m

2,80

m

1 0,10

10,

10

1,00 m

Terr

eno

natu

ral

Terr

eno

natu

ral

Terr

eno

natu

ral

Junt

a de

dila

taci

óne=

0,02

5 m

1,00

m 0,85 m

7,8

5 m

5,6

0 m

1,2

5 m

3,0

0 m

2,8

0 m

2,8

0 m

0,1

5 m

0,3

5 m

0,2

5 m

0,3

0 m

0,1

5 m

0,1

5 m

0,1

5 m

0,3

5 m

1,8

0 m

0,40 m

0,1

5 m

0,2

5 m

De

sare

na

do

r

De

sare

na

do

r

1,00

m

Mam

poste

ría d

e pied

ra as

enta

da co

n co

ncre

to

Ma

mp

ost

eri

a d

e p

ied

ra a

sen

tad

a c

on

co

ncr

eto

f”c=

17

5 K

g/c

m2 +

30

% P

M

1

L= 6

,25

m

2

f”c=

17

5 K

g/c

m2 +

30

% P

MJu

nta

de

dil

ata

ció

n

Co

lch

ón

de

am

ort

igu

am

ien

to

Ma

mp

ost

erí

a d

e p

ied

ra a

sen

tad

a c

on

co

ncr

eto

f”c=

17

5 K

g/c

m2 +

30

% P

M

Ma

mp

ost

erí

a d

e p

ied

ra a

sen

tad

a c

on

co

ncr

eto

f”c=

17

5 K

g/c

m2 +

30

% P

M

Co

lch

ón

de

am

ort

igu

am

ien

to

e=

0,0

25

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

Pla

nta

tap

am

etá

lica

0,40 m

0,40 m

0,40 x 0,40 x 1/8”

Pla

nta

de

de

sare

na

do

r

1,80 m

2,00 m

3,00 m

2,80 m

Co

rte C

-C

1,00 m

3,00 m

Terreno natural

2,80 m10,10

10,10

Co

rte D

-D

1,00 m

2,00 m

Terreno natural

1,80 m10,10

10,10

Pla

nta

caja

p

ara

hid

ran

tes

0,40 m

0,50 m

0,05 m

0,30 m

0,40 m

De

talle

can

astilla

S/E Tubo PVC SAP Ø

2”

Canastilla PVC SAP Ø 4”

con reducción a Ø 2”

Vá

lvu

las d

e co

ntro

lS

/E

Tubería PVC SAPU

nionesuniversales

Ø 2”

Tubería PVC SAPØ

2”

Pla

nta

caja

vá

lvu

las

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

Co

rte 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

Co

rte B

-B

0,15 m

0,10 m

De

talle

2 (s/e

)lla

ve

de

da

do

he

xa

go

na

l 9/1

6”

Tapa metálica

0,40 x 0,40 x 1/8”

Anclaje metálico e=1/8”

Anclaje metálico

e=1/8”

Manija

Ver detalle 1

Co

rte E

-E

9/16”

Perno 3/8”

Tuerca 3/8”

1”

De

talle

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.

Especificaciones técnicas

4.4. Desarenador, caja de válvula, caja de hidrante

Sistemas de riego predial regulados por m

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

0,7

5 m

6,00 m

0,3

5 m

Mampostería de piedra asentada con concreto

f”c=175 Kg/cm2 + 30% PM

Mampostería de piedra asentada con concreto

f”c=175 Kg/cm2 + 30% PM

Mampostería 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