1. Clasificación de las Aguas Terrestres

Las aguas terrestres se clasifican en superficiales y subterráneas.

• Aguas superficiales: Se dividen en corrientes y detenidas.
  • Corrientes: vertientes, esteros, ríos.
  • Detenidas: lagunas, lagos, embalses.
• Aguas subterráneas: Incluyen las freáticas (accesibles por norias) y las confinadas (accesibles por pozos profundos).

2. Definición de Caudal

El caudal corresponde a la cantidad de agua que pasa por un lugar, canal o tubería en una determinada cantidad de tiempo. Es decir, es un volumen de agua (litros, metros cúbicos, etc.) por unidad de tiempo (segundos, minutos, horas). Algunas medidas comunes de caudal son litros por segundo (l/s), litros por minuto (l/min), litros por hora (l/h) y metros cúbicos por hora (m³/h).

3. Método Volumétrico para Medir Caudal

Este método permite medir pequeños caudales de agua, como los que escurren en vertientes o esteros. El procedimiento es el siguiente:

• Se necesita un depósito de volumen conocido (por ejemplo, un balde) en el cual se colecta el agua, anotando el tiempo que demora en llenarse.
• Para asegurar una mayor exactitud, esta operación puede repetirse 2 o 3 veces para luego promediar los tiempos.
• Dividiendo el volumen de agua recogido en el recipiente por el tiempo (en segundos) que demoró en llenarse, se obtiene el caudal en litros por segundo (l/s).

Ejemplo de cálculo:

Volumen del balde: 20 litros.
Tiempo que demoró en llenarse: 10 segundos.
Caudal: 20 litros / 10 segundos = 2 l/s.

4. Método del Flotador para Medir Caudal

El método del flotador se utiliza en esteros y ríos y proporciona una medida aproximada del caudal, por lo que no es un método preciso. Los pasos a seguir son:

• Elegir un tramo del cauce que sea recto y de sección transversal uniforme, de alrededor de 30 metros de largo, donde el agua escurra libremente.
• Marcar en el terreno la longitud elegida y tomar el tiempo que demora un flotador en recorrerla para conocer la velocidad del agua en esa sección.
• Como flotador se puede usar cualquier objeto capaz de permanecer suspendido en el agua, como un trozo de madera, corcho u otro material similar, que no ofrezca gran resistencia al aire y se deje arrastrar fácilmente por la corriente.

5. Ejemplo de Cálculo de Caudal (Método Volumétrico)

Problema: Para medir el caudal de una vertiente, se usa un balde de 20 litros que se llena en tres mediciones con los siguientes tiempos: 2 min; 1 min con 50 seg; y 2 min con 10 seg. Calcular el caudal en l/s, l/min y m³/h.

Solución:

1. Convertir tiempos a segundos:
   2 min = 120 seg
   1 min 50 seg = 110 seg
   2 min 10 seg = 130 seg
2. Calcular el tiempo promedio:
   (120 seg + 110 seg + 130 seg) / 3 = 360 / 3 = 120 segundos.
3. Calcular el caudal en l/s:
   20 litros / 120 seg = 0.17 l/s.
4. Convertir a l/min:
   0.17 l/s * 60 s/min = 10.2 l/min.
5. Convertir a l/h:
   10.2 l/min * 60 min/h = 612 l/h.
6. Convertir a m³/h:
   612 l/h / 1000 l/m³ = 0.61 m³/h.

6. Ejemplo de Cálculo de Caudal (Método del Flotador)

Problema: Para aforar un estero se usa el método del flotador. En un tramo de 100 m, el flotador se demora los siguientes tiempos en tres mediciones: 3 min; 2 min con 50 seg; y 3 min con 10 seg. Calcular el caudal en l/s, l/min y m³/h.

(Nota: Falta la sección transversal del estero para completar el cálculo del caudal).

7. Definición de Bomba Hidráulica

Una bomba es un dispositivo compuesto por una carcasa metálica que contiene un rodete con aspas. El rodete gira por la acción del eje de un motor. En el centro del rodete se produce la succión para el ingreso del agua, y las aspas le entregan la presión y velocidad para transportarla.

Alternativamente, las bombas son máquinas hidráulicas que transfieren energía a un fluido con la finalidad de transportarlo de un punto a otro. En este proceso, el fluido experimenta un aumento de presión, de velocidad, o de ambos.

8. Parámetros de Funcionamiento de una Bomba

Caudal

El caudal se mide como el volumen que descarga la bomba por unidad de tiempo (litros por segundo, litros por minuto, m³/s). Se determina vaciando el flujo que sale de la tubería en un recipiente de capacidad conocida (como un tambor de 200 litros o un balde) y registrando el tiempo que tarda el agua en alcanzar el volumen total del envase.

Presión, Carga Hidráulica o Altura Manométrica Total

Es una expresión del trabajo que realiza el equipo por unidad de peso elevada. La presión de una bomba, o la energía mecánica transmitida al líquido, debe ser suficiente para vencer los siguientes factores:

• La altura estática (diferencia de nivel entre la toma y la entrega del agua).
• Las pérdidas de carga por fricción del fluido con la tubería (H_F).
• Las pérdidas por singularidades o accesorios (H_S).
• Los requerimientos de presión (P) si, por ejemplo, se opera un equipo de riego presurizado.

9. ¿Qué es la Altura Estática de una Impulsión con Bomba?

Se denomina altura estática o carga estática total a la diferencia de altura entre el punto de toma de agua y el punto donde se entrega. Se divide en carga estática de aspiración y carga estática de elevación.

10. Definición de Pérdidas por Fricción

Las pérdidas por fricción son la pérdida de presión que se produce por el roce del agua con la pared interior de la tubería. Su valor depende de la longitud y el diámetro de la tubería, así como del caudal de agua que se conduce. También se define como la pérdida de energía producto de la resistencia que la cañería opone al paso del agua (Maluco, 2016).

11. ¿Qué es una Curva Característica de una Bomba y para qué sirve?

Las curvas características de las bombas son relaciones gráficas entre la carga, el gasto (caudal), la potencia y el rendimiento. Excepto en bombas de muy pequeño tamaño, es indispensable conocer estas curvas antes de adquirir una, ya que solo así se podrá saber su comportamiento al ser instaladas en un determinado sistema hidráulico. Estas curvas son entregadas por los fabricantes.

¿Para qué sirve?

Permite conocer la potencia consumida, la eficiencia a la cual estará operando el sistema, el diámetro del rodete de la bomba y la presión que entregará.

12. ¿En qué consiste una Conexión de Bombas en Serie?

Utilizando este sistema se puede lograr una mayor altura de elevación, manteniendo constante el caudal. La característica fundamental es que el caudal que eleva la primera bomba es captado por la segunda, y el que esta eleva es impulsado por la siguiente. Se recomienda utilizar bombas de la misma potencia y situarlas de manera que trabajen a la misma carga total.

13. ¿En qué consiste una Conexión de Bombas en Paralelo?

Con esta conexión se logra aumentar el caudal total. Consiste en colocar dos o más bombas aspirando desde un mismo lugar para impulsar el agua conjuntamente. La bomba que entrega la menor altura de elevación será la utilizada para el diseño del sistema. Este sistema es eficiente para satisfacer diferentes demandas sin afectar el rendimiento conjunto.

14. Elemento Clave en la Succión de una Bomba

El elemento más importante es el rodete. Al girar por la acción del eje del motor, se produce la succión en su centro para el ingreso del agua, y sus aspas le entregan la presión y velocidad para transportarla.

15. Elementos Importantes en la Descarga de la Bomba

• Manómetro: Verifica la presión del sistema.
• Válvula de compuerta: Regula el caudal.
• Válvula de retención (o anti-retorno): Protege la bomba del retorno del agua y del golpe de ariete.

16. ¿Qué es el Cebado de una Bomba?

El cebado consiste en llenar de agua la carcasa de la bomba y la tubería de succión antes de ponerla en marcha. Si la motobomba es autocebante, solo se debe llenar la carcasa. El objetivo es evitar que queden bolsas o burbujas de aire en el interior, lo que impediría la succión.

17. Factibilidad de un Proyecto de Riego

Además del factor económico, los dos aspectos más importantes para evaluar la factibilidad de un proyecto de riego son:

1. Tener presencia del recurso hídrico y los derechos de agua correspondientes.
2. Conocer las fuentes de agua (tipo, ubicación, calidad, caudal y propiedad).

18. ¿Cuándo se Recomienda el Riego Localizado?

El riego localizado es recomendable en los siguientes casos:

• Riego de frutales y hortalizas, que son cultivos permanentes en una misma ubicación.
• Cuando se desea que el agua y los fertilizantes (fertirrigación) lleguen de forma dirigida a la zona radicular de la planta.

19. Diferencias entre Riego Localizado y por Aspersión

Riego Localizado (Goteo)

• Área de riego: Menor, se moja solo una parte del suelo.
• Eficiencia: Muy alta, alrededor del 95%.
• Movilidad: Es un sistema estático.
• Costo: Más caro en su instalación inicial.
• Frecuencia de riego: Alta, generalmente diaria.
• Presión requerida: Baja, de 1 a 2 bares.

Riego por Aspersión

• Área de riego: Mayor, moja toda la superficie.
• Eficiencia: Menor, alrededor del 75%.
• Movilidad: Puede ser móvil, lo que lo hace más práctico en algunas aplicaciones.
• Costo: Más económico.
• Frecuencia de riego: Menor, cada varios días.
• Presión requerida: Alta, de 4 a 6 bares.

La principal diferencia radica en la forma de aplicación: el riego por aspersión simula una lluvia, mientras que el localizado aplica el agua directamente sobre la zona de las raíces.

20. Componentes de un Sistema de Riego Localizado

1. Cabezal de riego (bombeo, filtrado, fertirrigación).
2. Red de conducción y distribución (tuberías).
3. Emisores (goteros, microaspersores, etc.).

21. Tipos de Filtros Utilizados en Riego Localizado

• Filtros de arena (o grava).
• Filtros de malla.
• Filtros de anillas.

22. ¿Cómo funciona un Filtro de Retrolavado Automático?

En los filtros de grava, el lavado se realiza a la inversa (contracorriente). El agua limpia entra por la salida del filtro y sale por la entrada, expulsando las impurezas retenidas en la grava hacia el desagüe.

23. Elemento más Relevante para Decidir el Tipo de Filtro

El elemento más relevante es la calidad del agua de riego (cantidad y tipo de sólidos en suspensión, materia orgánica, etc.).

24. ¿Cómo funciona un Inyector de Fertilizante Tipo Venturi?

Cuando el agua presurizada entra en el inyector, se contrae al pasar por una cámara de inyección, lo que aumenta su velocidad. Este incremento de velocidad provoca una disminución de la presión (efecto Venturi), creando un vacío en el puerto de succión. Este vacío permite que el fertilizante sea arrastrado desde un depósito y se mezcle con la corriente de agua. Al salir del inyector, la velocidad del agua disminuye y la presión se recupera parcialmente.

25. Tuberías Utilizadas en un Sistema de Riego Localizado

• La red de distribución, encargada de conducir el agua desde el cabezal a las plantas, se divide en tubería principal, secundaria y terciaria.
• La tubería de conducción de hasta 225 mm de diámetro generalmente es de PVC y debe ir enterrada para protegerla de la luz solar.
• En lugares donde no se puedan realizar zanjas rectas, se utiliza polietileno (PE).
• Las líneas emisoras (laterales de goteo) son de polietileno (PE) y se colocan sobre el terreno.

26. Tipos de Emisores en Riego Localizado

1. Goteros o tuberías de goteo.
2. Cintas de exudación o tuberías perforadas.
3. Microaspersores y Microjets.

27. ¿Qué es un Gotero Autocompensado?

Es un tipo de gotero con un mecanismo interno (generalmente una membrana de silicona) que mantiene un caudal constante dentro de un amplio rango de presiones de trabajo (por ejemplo, entre 1 y 4 bares). Son ideales para terrenos con desniveles o para laterales de riego muy largos.

28. Diferencia entre un Microaspersor y un Microjet

La principal diferencia es que el chorro de agua de los microaspersores va rotando gracias a un pequeño rotor, mientras que en los microjets el chorro es estático y sale en una dirección fija o con un patrón determinado.

29. Definición de Riego por Aspersión

Es un método de aplicación de agua al suelo que simula la lluvia. Este efecto se consigue gracias a la presión con la que fluye el agua dentro de un sistema de tuberías, siendo expulsada al exterior a través de las boquillas de un aspersor.

30. ¿Cuándo se Recomienda el Riego por Aspersión?

1. Terrenos de topografía irregular.
2. Suelos delgados o poco profundos.
3. Suelos con alta velocidad de infiltración.
4. Suelos susceptibles a la erosión.
5. Cuando se dispone de poco caudal para cubrir grandes superficies.

31. Tuberías Utilizadas en Riego por Aspersión

Se utilizan frecuentemente tuberías de PVC (para líneas enterradas) y aluminio (para sistemas móviles o portátiles).

32. Importancia del Traslape en Riego por Aspersión

Los radios de mojado de los aspersores deben traslaparse en un cierto porcentaje para aplicar una lámina de agua uniforme en toda la superficie. Esto es crucial para compensar la menor precipitación en los bordes del círculo de riego y los efectos del viento, evitando que queden áreas secas.

33. Ejemplo de Cálculo de Traslape

Problema: Si se recomienda un traslape del 60% del radio de mojadura, ¿cuál es la distancia entre dos aspersores que tienen un radio de mojadura de 30 m?

Solución: La distancia entre aspersores debe ser el 60% del radio de mojado para lograr la superposición deseada en este caso.

Distancia = 30 m * 60% = 18 m.

34. Efecto del Viento en el Riego por Aspersión

El viento afecta negativamente la uniformidad y la eficiencia porque provoca una deformación en el patrón de humedecimiento. Causa la deriva de las gotas de agua más finas, haciendo que se depositen fuera del área deseada y que la distribución del agua sea desigual.

35. Funcionamiento de un Carrete de Riego

Los carretes constan de un cañón de riego colocado sobre un carro con ruedas, que es arrastrado por la propia manguera de polietileno por la que recibe el agua a presión. La manguera se enrolla en un tambor accionado por la propia corriente de agua a través de un mecanismo de turbina o de fuelle hidráulico, lo que hace que el carro se desplace lentamente por el campo.

36. Principal Desventaja del Riego con Carrete

Su principal desventaja es la gran pérdida de presión debido a la fricción del agua a lo largo de la manguera de polietileno, lo que requiere altas presiones de bombeo y un mayor consumo energético.

37. Funcionamiento de un Pivote Central

Un pivote central consiste en una tubería lateral con aspersores, soportada por torres con ruedas espaciadas entre 30 y 60 m. Cada torre cuenta con un motor (generalmente eléctrico, de ~1 hp) que permite su movimiento autónomo. La estructura completa gira en torno a un punto central fijo (el pivote), por donde recibe el agua, regando una gran superficie circular. La vida útil de estos equipos es de 15 a 20 años.

38. Factor más Importante en la Factibilidad de un Proyecto de Drenaje

(Pregunta sin respuesta en el documento original).

39. Definición de Drenaje

El drenaje es una tecnología cuyo objetivo fundamental es disminuir el exceso de agua acumulada, tanto en la superficie como en el interior del suelo, con el fin de mantener las condiciones óptimas de aireación y actividad biológica indispensables para el crecimiento y desarrollo radicular de las plantas.

40. Definición de Drenaje Superficial

El drenaje superficial es la remoción de los excesos de agua acumulados sobre la superficie del terreno, causados por lluvias muy intensas, topografía plana o irregular y suelos poco permeables.

41. Efectos de la Acumulación Superficial del Agua

1. Problemas de mecanización agrícola.
2. Problemas sanitarios en los cultivos (enfermedades fúngicas).
3. Pérdida de trabajabilidad y capacidad de soporte del suelo, disminución de rendimientos y pérdidas económicas.

42. Efectos del Mal Drenaje en el Interior del Suelo

1. Menor aireación (asfixia radicular).
2. Menor temperatura del suelo.
3. Menor desarrollo de raíces.

43. Causas del Problema de Drenaje en la X Región de Chile

• Factor climático: Altas precipitaciones e inundaciones frecuentes.
• Condiciones hidrológicas: Napas freáticas altas.
• Características de los suelos y topografía: Suelos poco permeables y terrenos planos.

44. Problemas Típicos de Drenaje en la X Región de Chile

• Suelos Ñadis: Suelos trumaos planos, delgados y con una estrata impermeable continua.
• Acumulación de agua en depresiones localizadas o sectores “hualves”.
• Inundación de terrazas fluviales o “vegas” con problemas de napa freática alta.

45. El Talud de una Zanja y su Importancia

El talud es la inclinación que tiene la pared de una zanja. Su importancia radica en que un talud adecuado (con el ancho superior mayor que el inferior) evita derrumbes y desmoronamientos, garantizando la estabilidad y durabilidad de la zanja para que no se obstruya el flujo de agua.

46. Inconveniente de una Velocidad muy Alta en una Zanja

Una velocidad de agua muy alta produce erosión y socavación del fondo y las paredes del dren.

47. Inconveniente de una Velocidad muy Baja en una Zanja

Una velocidad de agua muy baja produce sedimentación de partículas, lo que reduce la capacidad de la zanja y requiere secciones demasiado grandes.

48. Coeficiente de Rugosidad de una Zanja

Es un valor que representa la resistencia al flujo del agua causada por la superficie interna de la zanja, incluyendo la vegetación que crece en ella. Este coeficiente es crucial para calcular la velocidad del agua y asegurar que sea la adecuada para evitar erosión o sedimentación.

49. Etapas de Construcción de una Zanja de Drenaje

• Roce, despeje y limpieza de la faja de terreno.
• Excavación de la zanja.
• Retiro y esparcimiento del material excavado.
• Cercado de las zanjas.

50. Importancia de Retirar el Material de Excavación

Es importante retirar el material y no dejarlo en la berma (borde) para evitar que vuelva a caer dentro de la zanja y para que no impida el ingreso del agua superficial. El suelo excavado puede aprovecharse para rellenar depresiones en los potreros o ser desparramado, aumentando la superficie útil.

51. Importancia de Cercar una Zanja de Drenaje

• Para facilitar las labores de mantención.
• Para evitar que los animales caigan, se dañen o rompan las paredes de la zanja.
• Para prevenir que personas o maquinaria se acerquen demasiado y provoquen derrumbes.

52. Componentes de un Dren de Tubería

• Materiales de tuberías: Plástico (corrugado o liso), arcilla u hormigón.
• Envolventes: Material colocado alrededor de las tuberías que cumple una función filtrante, hidráulica o de asentamiento.
• Diámetro de tuberías: Se calcula con la fórmula de Manning, asumiendo flujo a tubería llena sin presión.
• Instalación: Proceso crítico que define el buen comportamiento del sistema.
• Estructuras auxiliares: Permiten conectar, proteger, inspeccionar y mantener la red (estructuras de salida, conexión, cámaras de inspección y filtración).

53. Envolvente de un Dren de Tubería: Definición y Función

Se entiende por envolvente al material (grava, material geotextil) colocado alrededor de las tuberías de drenaje. Su propósito es cumplir una función filtrante (evitar que partículas finas de suelo obstruyan la tubería), hidráulica (mejorar el flujo de agua hacia el dren) o de asentamiento (proporcionar una base estable para la tubería).

54. Cuidado Principal al Instalar Tuberías de Drenaje

El cuidado más importante es asegurar un correcto alineamiento y una pendiente uniforme y continua. Se recomienda un trabajo combinado de maquinaria (para el rendimiento) y manual (para la terminación y precisión).

55. Estructuras en Drenes de Tubería y su Función

Cámaras de filtración

Son cámaras cilíndricas que contienen bolones (piedras grandes) y están conectadas en su fondo con la tubería de drenaje. Se ubican en el punto más bajo de las depresiones para permitir un rápido ingreso del agua superficial hacia la tubería.

Estructuras de conexión

Se construyen para conectar dos o más tuberías, especialmente de distinto diámetro. Si las tuberías son de cemento o arcilla, se construyen cámaras de albañilería que permiten disipar energía y acumular sedimentos para su posterior limpieza.

56. Definición de Drenes Topo

Son galerías subterráneas de aproximadamente 7.5 cm de diámetro, construidas en el interior del suelo y rodeadas de fisuras periféricas. Su propósito no es controlar el nivel freático, sino remover excesos de agua de la superficie y de la parte superior del perfil del suelo.

57. Partes de un Arado Topo

• Barra de tiro: Estabiliza el movimiento del arado para que los drenes queden rectos.
• Hoja subsoladora (Reja): Es la encargada de realizar las grietas periféricas que interceptan y conducen el agua hacia la galería.
• Cilindro de penetración o “torpedo”: Es la punta que realiza la galería subterránea.
• Balín expandidor: Va detrás del torpedo, compactando y estabilizando las paredes de la galería.
• Patines estabilizadores frontales: Van a ras de suelo y estabilizan el movimiento del arado.

58. Época de Construcción de un Dren Topo

Se recomienda construirlos al final de la primavera o inicio del verano (por ejemplo, diciembre en la X Región). En esta época, el suelo está suficientemente seco en la superficie para permitir el agrietamiento, pero mantiene humedad en profundidad, lo que evita que la galería se derrumbe.

59. Velocidad de Construcción de un Dren Topo

La velocidad recomendada es de aproximadamente 3 km/h (marcha primera lenta de un tractor). Una velocidad adecuada es crucial para que la rotura del suelo anule la elasticidad que tiende a cerrar las grietas y para que el roce del implemento genere calor, fraguando las paredes internas de la galería.

60. Espaciamiento entre Pasadas de Dren Topo

Se recomienda un espaciamiento de 2 metros entre pasadas. Esta distancia permite lograr un traslape horizontal de las grietas entre dos galerías consecutivas, asegurando un drenaje efectivo de toda la superficie. Un espaciamiento mayor dejaría zonas sin drenar, y uno menor podría causar el colapso de las galerías.

61. Profundidad de la Galería de un Dren Topo

La profundidad recomendada es de 40 a 60 cm. Esto se debe a que:

• La galería debe quedar en una zona con un mínimo de 20% de arcilla para garantizar su estabilidad.
• Las grietas deben alcanzar la zona radicular de los cultivos.
• Se debe evitar el daño por el pisoteo de los animales.

Etiquetas: Caudal, gestión del agua, hidrología agrícola, medición de caudal