Drenaje superficial en terrenos agrícolas (2da ed.)

Drenaje Superficial En Terrenos Agrícolas

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Introducción
En la actualidad, los problemas de drenaje son
cada vez más frecuentes, resultado del
inadecuado manejo del agua en zonas de riego
o por los eventos de precipitación
extraordinarios, que provocan condiciones de
exceso de agua o sales y que limitan el
desarrollo y crecimiento de los cultivos (Figura
1).
Figura 1. Problemas de drenaje en terrenos
agrícolas
Fuente: http://www.elcirculodelicias.com
Cuando el agua de riego aunado al agua de las
lluvias se mantiene sobre un terreno agrícola de
manera prolongada, el agua puede llegar a
acumularse en la superficie del suelo y provocar
su inundación o encharcamiento, por lo que el
drenaje superficial es una alternativa viable para
eliminar dichos excesos.
El drenaje agrícola es la eliminación del exceso
de agua y de sales disueltas en las capas
superficiales y subterráneas de los terrenos
agrícolas a través de la construcción de drenes,
para evitar los problemas ocasionados por la
humedad excesiva en la zona radicular de los
cultivos. Es importante implementar o
complementar con este tipo de obras a las áreas
destinadas a la agricultura, para evitar poner en
riesgo la producción de alimentos de interés
para el hombre.
Con la construcción del drenaje agrícola, los
agricultores pueden utilizar aquellos suelos que
por problemas de drenaje no eran trabajados y
ya no solo se pueden usar cultivos de corto
período de desarrollo que crezcan durante la
temporada en que el problema no es evidente,
sino que existirá variabilidad de cultivos y se
aumentará la superficie cultivada.
Definición
El drenaje agrícola es el conjunto de obras que
es necesario construir en una parcela cuando
existen excesos de agua y/o de sales sobre su
superficie o dentro del perfil del suelo, con el
objeto de desalojar dichos excedentes en un
tiempo adecuado, para asegurar un contenido
de humedad apropiado para las raíces de las
plantas y conseguir así su óptimo desarrollo
(Figura 2).
Figura 2. Drenaje superficial en terrenos
agrícolas
Fuente: http://www.drenajesagricolasmayo.com
Objetivos
Los objetivos específicos de una práctica de
drenaje son:


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• Restablecer condiciones adecuadas para el
desarrollo de los cultivos.
• Eliminar el exceso de agua del suelo
(superficial o subsuperficial), a fin de
mantener las condiciones de aireación y las
actividades biológicas indispensables para
cumplir los procesos fisiológicos relativos al
crecimiento radical. Esto garantizará que los
cultivos tengan un mejor desarrollo radicular,
un adecuado soporte mecánico y un mejor
acceso al agua y a los nutrientes.
• Abatir y controlar niveles freáticos someros.
• Crear condiciones que permitan mediante la
aplicación de lavados, remover las sales en
exceso del perfil del suelo y el mantener un
balance salino.
• En zonas húmedas y áridas, ayuda a
conservar y aumentar la productividad
agrícola minimizando los impactos negativos,
tanto de excesos de agua y de sales.
Ventajas
Los principales beneficios que se obtienen en
suelos bien drenados son:
• Minimizar los efectos negativos en la
productividad de las parcelas.
• Incrementar la cantidad de oxígeno,
favoreciendo el intercambio gaseoso.
• Evitar el desarrollo de enfermedades
fungosas.
• Permitir un mejor y más profundo desarrollo
radicular de las plantas, aumentando la
disponibilidad y aprovechamiento de agua y
nutrimentos.
• Facilitar el acceso a las parcelas y la
movilización de maquinaria e implementos
para realizar las labores culturales
(preparación del suelo, manejo del suelo y
cultivo y cosecha).
• Favorecer las condiciones térmicas del suelo
y se puede calentar más rápido en primavera
permitiendo la siembra temprana, ya que un
suelo pobremente drenado requiere 5 veces
más de calor para elevar 1 °C su
temperatura que un suelo seco.
• Disminuir las pérdidas de nitrógeno del suelo
ocasionadas por la desnitrificación.
• Propiciar una mayor actividad biológica, que
favorece la formación de una mejor
estructura del suelo y una mayor fertilidad.
Desventajas
Las principales desventajas del drenaje agrícola
son:
• Altos costos de inversión, debido a que se
requiere de cierto tipo de obras (movimiento
de tierras, surcos y zanjas, drenes topo,
drenes subterráneos, colectores, etc.).
• Existe mayor posibilidad de que se tenga
erosión hídrica.
• En años secos aumenta el déficit hídrico, por
lo que los cultivos reducen sus rendimientos.
• Los drenes abiertos ocupan un área que
podría aprovecharse para los cultivos.
• Los taludes de los drenes y zanjas abiertas
son susceptibles a la erosión, por lo que
requieren obras de protección que son
costosas.
• El mantenimiento de los sistemas de drenaje
debe ser estricto y frecuente para evitar la
invasión de malezas o el exceso de


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sedimentos que les restan capacidad de
desagüe.
• El drenaje subterráneo contribuye a la
pérdida o reducción de nutrimentos del
suelo.
• Cuando existen terrenos de propiedad
particular dentro de la zona de riego, los
drenes deben respetar los linderos de dichas
propiedades, lo que limita al sistema.
• La construcción de drenes dificulta la
mecanización de las laboras culturales de los
cultivos.
Tipos de problemas de drenaje agrícola
Drenaje superficial
También llamados por inundación, anegamiento
o encharcamiento de los terrenos, que se
caracteriza por la presencia de una capa o
lámina de agua sobre la superficie del terreno
que satura la parte superior del suelo. Esta capa
de agua puede cubrir solo las partes más bajas
de una parcela, formando charcos más o menos
aislados. Cuando se remueven los excesos de
agua que se acumulan sobre la superficie, se
denomina drenaje superficial.
Los problemas de drenaje superficial se dan con
mayor frecuencia en zonas húmedas, cuando se
rebasa la capacidad natural de drenaje de los
suelos, ya sea superficial, interna o ambas.
Drenaje subterráneo
También conocido como interno o
subsuperficial, que se caracteriza por la
presencia de un manto freático cercano a la
superficie del terreno que satura el perfil del
suelo y propicia una humedad muy alta en la
zona de desarrollo de las raíces de los cultivos.
Cuando se remueven los excesos de agua de
una cierta profundidad del suelo, se habla de
drenaje subterráneo.
Los problemas más importantes de drenaje
interno se dan en zonas áridas y semiáridas
bajo riego, en donde existen fuertes filtraciones
en canales o en las parcelas que alimentan los
niveles freáticos; lo que combinado con una red
de drenaje insuficiente o ineficiente, propicia la
elevación de los mantos freáticos.
Causas de los problemas de drenaje
En general, las causas de los problemas de
drenaje son de dos tipos, por su origen (natural
o artificial) y por su tipo de actividad (activa o
pasiva). Las causas calificadas como naturales
son más frecuentes en las zonas húmedas,
mientras que las artificiales ocurren más
frecuentemente en las zonas áridas de riego.
Las causas activas están relacionadas con
aportaciones abundantes de agua, ya sean
naturales (lluvias intensas, desbordamientos,
inundaciones, etc.) o artificiales (riegos). Las
causas pasivas son cuando existen
impedimentos generalmente naturales para
desalojar dichos excesos de agua, ya sean
topográficos, suelos poco permeables,
restricciones del perfil del suelo, etc., aunque
también pueden ser artificiales, como
obstrucciones de diferente tipo, red de drenaje
inadecuada, azolvamiento, etc.
Para evaluar la gravedad de un problema de
drenaje, ambas causas deben ser analizadas
conjuntamente, lo cual en términos cualitativos
se explica con relativa facilidad, pero se
complica considerablemente cuando se
pretende explicar en términos cuantitativos. Por
ejemplo, una recarga dada puede no producir
problemas de exceso de agua si no se tienen


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impedimentos para su salida y en cambio, la
misma recarga con dificultades para desalojarse
producirá un problema.
El exceso de agua sobre el suelo o en el interior
del mismo, puede ser ocasionado
principalmente por la conjunción de uno o más
de los siguientes factores: precipitaciones,
inundaciones, riegos, suelo, topografía y
filtraciones (12).
Efecto de los problemas de drenaje
Los problemas de drenaje se presentan cuando
las inundaciones superficiales asfixian a los
cultivos, debido a que el aire es reemplazado
por el agua. Esto evita toda posibilidad de
provisión de oxígeno y afecta también a la
actividad biológica y al mismo suelo. Además,
internamente reduce el volumen de suelo
disponible para las raíces, afectando la aireación
y el desarrollo radicular, por lo que se disminuye
la capacidad de absorción de agua y
nutrimentos de la mayoría de las plantas.
Un drenaje interno ineficiente en áreas bajo
riego, además de afectar la aireación e
intercambio gaseoso, las aguas freáticas
generalmente presentan altos contenidos de
sales, originando en muchas ocasiones
problemas de ensalitramiento de los suelos.
Aunque también se presentan en zonas
tropicales, las aguas freáticas tienen bajos
contenidos de sales, por lo que más que
considerarse como un problema, pueden ser
aprovechadas para la subirrigación de cultivos.
Identificación de los problemas de drenaje
Los datos que en general hay que tomar en
cuenta para identificar los problemas de drenaje
son:
• Origen del agua y cantidad.
• Problemática ocasionada.
• Volúmenes de agua a desalojar.
• Tipo y permeabilidad del suelo.
• Pendiente del suelo.
• Estabilidad estructural de los diferentes
horizontes del perfil del suelo.
• Tipo de agricultura a realizar.
• ¿Cómo y a dónde se va a desalojar el agua?
Tipos de drenes de un sistema de drenaje
Un sistema de drenaje, puede estar constituido
por un sistema de drenes abiertos y/o sistema
de drenes de tubería enterrada (6).
Un sistema de drenes abiertos tiene la ventaja
de que también pueden recibir la escorrentía
superficial (drenaje superficial), pero tiene como
principales inconvenientes la pérdida de
terrenos para el cultivo, interferencia con los
sistemas de riego, división del terreno en
pequeñas parcelas que dificulta las labores
agrícolas; así mismo el costo de mantenimiento
(Figura 3).
Figura 3. Sistema de drenes abiertos
Fuente: Imagen propia


6
La principal limitación de un sistema de drenaje
con tuberías es indudablemente el económico
por los altos costos de instalación y la falta de
visibilidad de la tubería para el mantenimiento
(Figura 4).
Figura 4. Sistema de drenes de tubería enterrada
Fuente: https://civilgeeks.com
Características del drenaje agrícola
Las características principales de los dos
sistemas de drenaje, superficial y subterráneo,
se presentan a continuación.
Sistema de drenaje superficial
Son obras o acciones que se realizan sobre la
superficie del terreno, para propiciar el
escurrimiento por gravedad de los excesos de
agua a velocidades no erosivas y que tampoco
cause problemas de sedimentación, así como
para interceptar y desviar el agua que se dirige
hacia la parcela desde terrenos colindantes más
altos (Figura 5).
Figura 5. Sistema de drenaje superficial
Fuente: Imagen propia
Las condiciones que generalmente se presentan
para que ocurra este tipo de problemas son (13):
• Precipitaciones de “alta” intensidad.
• “Baja” velocidad de infiltración del agua en el
suelo, menor a la intensidad de la
precipitación.
• “Poca” pendiente de los suelos que no
propicia el escurrimiento.
Un sistema de drenaje superficial tiene tres
componentes básicos, 1) el sistema de
recolección, 2) el sistema de desagüe y 3) el
sistema de colección (drenes superficiales
colectores), que reciben el escurrimiento
captado para trasladarlo fuera de los límites de
los terrenos protegidos y posteriormente a algún
cauce natural, reservorio, mar, etc. El sistema
de recolección del agua puede ser uno o
componerse de varias de las siguientes obras:
• Nivelación, emparejamiento o “conformación”
de la superficie del terreno, con el fin de
suprimir las depresiones que acumulen agua
o bien dando pendientes suaves al terreno
para que el agua escurra.


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• Surcos profundos y con pendiente hacia una
zanja conectada con los colectores de
drenaje.
• Zanjas, canales o desagües, ya sean para
interceptar, captar y desalojar el agua o para
unir las partes bajas de los terrenos con los
colectores de drenaje.
• Bordos para protección o encauzamiento del
agua hacia las zanjas colectoras.
• Se puede complementar con drenes “topo” o
con drenaje subterráneo entubado.
• Colectores de drenaje.
• Pozos de absorción o drenaje vertical.
• Una combinación de los anteriores.
Los canales, zanjas, bordos y drenes
subterráneos pueden construirse de tres formas:
En paralelo en terrenos casi planos con
topografía uniforme (Figura 6 a), con pendiente
cruzada que siguen el contorno de la pendiente
en terrenos moderadamente inclinados de
topografía irregular (espina de pescado) (Figura
6 b) y localizado para drenar las depresiones
donde existen encharcamientos en terrenos
relativamente planos de topografía ondulada
(Figura 6 c).
Figura 6. Sistema paralelo
Fuente: SCS, 1973 (18)
Sistema de drenaje subterráneo
Consiste de obras que se construyen bajo la
superficie del suelo, para captar y desalojar
excesos de agua derivados de filtraciones o de
niveles freáticos elevados.
Pueden ser drenes interceptores colocados
perpendicular o transversalmente a las líneas de
corriente para captar los flujos de agua libre y
drenes colectores o de desagüe, orientados
según las líneas de pendiente para conducir el
agua fuera de la parcela. Estos a su vez,
también deben desembocar a drenes
superficiales colectores (Figura 7).
Hay cuatro tipos de drenaje subterráneo:
• Zanjas abiertas profundas.
• Zanjas profundas cubiertas con filtros de
grava, arena, etc., así como con tubos.


8
• Drenes internos cilíndricos o tubulares sin
revestimiento: drenes topo.
• Drenes internos cilíndricos revestidos o
drenaje entubado, que es el más común en
la actualidad.
Figura 7. Sistema de drenaje subterráneo
Fuente: http://www.drenajesagricolasmayo.com
Fases del diseño de un sistema de drenaje
superficial
El diseño de un sistema de drenaje superficial
comprende dos fases principales, el trazo y el
diseño de las secciones hidráulicas (16).
Trazo de la red
El trazo de la red de drenaje, consiste en la
elaboración de un plano con la ubicación de
cada uno de los drenes primarios y secundarios.
Para dicho trazo se tomarán en cuenta las
siguientes especificaciones (8):
Localización. Los drenes deberán localizarse
siempre sobre cauces naturales, con los
acondicionamientos que requieran para darles la
capacidad y funcionamiento adecuado, ya que
en esta forma se logrará una economía en vías,
obras y se evitan afectaciones innecesarias.
Parcelamiento. El trazado debe facilitar en lo
posible un parcelamiento adecuado, ya que la
tenencia de la tierra influye en la densidad de la
red básica de drenaje. Así, mientras mayor sea
el tamaño de los predios o lotes, menor será el
número de los mismos y por lo tanto, la longitud
de los canales de desagüe.
Trazo. Para tener un mejor funcionamiento
hidráulico, es deseable que los canales de
desagüe tengan trazo recto y que se eviten en lo
posible cambios de dirección6
. Sin embargo, es
mejor el que se obtiene mediante canales que
sigan las partes de bajas de los terrenos
encharcados, en cuyo caso es necesario
construir curvas en cada cambio de dirección.
En general, deberán evitarse las curvas muy
cerradas, eligiendo curvas suaves a fin de
mejorar las características hidráulicas y la
estabilidad de las secciones de los canales de
desagüe.
Se recomienda para el diseño de curvas las
siguientes curvaturas mínimas señaladas en el
Cuadro 1.
Cuadro 1. Radios mínimos de curvatura (m) en
suelos estables y sin protección en los márgenes
Zanjas pequeñas con
ancho menor de 4.5 m
Menos de 0.05 90 19
De 0.005 a 0.10 122 14
Zanjas de tamaño mediano
con ancho de 4.5 a 10.7 m
Menos de 0.05 152 11
De 0.005 a 0.10 183 10
Zanjas grandes con ancho
mayor a 10.7 m
Menos de 0.05 183 10
De 0.005 a 0.10 244 7
Fuente: IMTA, 1986 (8)
La disposición de los desagües y colectores
parcelarios bajo distintas condiciones de
pendiente de los terrenos son (13):
• Pendiente mínima. Los desagües y los
colectores deben ser perpendiculares, que
sus longitudes sean moderadas, con


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espaciamientos homogéneos y sus
pendientes deben ser continuas (Figura 8).
Figura 8. Distribución de planos de escurrimiento
y desagües en terrenos sin pendiente
Fuente: Palacios, 2002 (13)
• Con pendiente hacia una sola dirección.
Se deben ajustar los drenes de modo que las
longitudes sean las adecuadas, de tal
manera que no se alcancen velocidades de
escurrimiento que provoquen erosión. Los
colectores se colocan perpendiculares a la
pendiente, en forma de tajos que captan los
escurrimientos (Figura 9).
Figura 9. Distribución de planos de escurrimiento
y desagües en terrenos con pendiente
Fuente: Palacios, 2002 (13)
El diseño del sistema de desagües consiste en
(13):
• Localizar el sitio, generalmente de un
colector, que puede ser una zona baja,
donde se recibirán los volúmenes de agua
removidos. Cuando las condiciones
topográficas no permiten la salida
gravitacional del agua, tiene que
considerarse una estación de bombeo, con
todo lo que esto implica.
• Definir la ubicación en planta de los
desagües, lo que implica definir su
espaciamiento y localización.
• Definir la capacidad de conducción y
dimensiones de la sección hidráulica de los
desagües y colectores de drenaje superficial.
Estructuras. Al momento de realizar los
levantamientos topográficos, se localizan
estructuras del sistema de desagüe y entre las
principales están los puentes, alcantarillas,
caídas, entradas de agua, vados, remates
finales, etc.
Diseño de las secciones hidráulicas
La influencia de la rugosidad de taludes y fondo
de un canal o dren se manifiesta en función del
tamaño de la sección hidráulica, por lo que se
propone la siguiente relación (8):
n = 0.032 − 0.0071 ln r …..…………………... (1)
Donde:
n = Coeficiente de rugosidad, (adimensional).
r = Radio hidráulico, (m).
Los valores de los coeficientes de rugosidad se
presentan en el Cuadro 2.
La Ecuación 1 o el Cuadro 2 se utilizará en base
a la información disponible y cuando se utilizan
ambos, es preferible utilizar el valor mayor.
Velocidad máxima permisible en los drenes.
Para evitar el deslave en las zanjas abiertas
desprovistas de vegetación, antes del diseño se
deben conocer las velocidades máximas


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permisibles (10). En el Cuadro 3 se muestran las
velocidades máximas permisibles considerando
el material en que reposan los canales.
Velocidad mínima permisible en los drenes.
Depende de la sedimentación, crecimiento de
plantas acuáticas y control sanitario. La
velocidad a la que no se produce sedimentación,
depende del material transportado por el agua.
En la práctica para asegurar el arrastre de limos,
la velocidad debe ser mayor a 0.25 m s-1
y para
arenas superior a 0.5 m s-1
. La velocidad mínima
permisible es posible obtenerla en el canal con
la determinación de su pendiente mínima, de tal
forma que se propicie la mínima sedimentación
(5) (Cuadro 4).
Cuadro 2. Valores de n para canales y zanjas
dados por Hartón
Condiciones de las paredes
Superficie
Perfectas
Buenas
Medianas
Malas
En tierra, alineados
y uniformes
0.17 0.20 0.0225 0.025
En roca, lisos y
uniformes
0.025 0.030 0.033 0.035
En roca, con
salientes y sinuosos
0.035 0.040 0.045 -----
Sinuosos y de
escurrimiento lento
0.0225 0.025 0.0275 0.030
Dragados en tierra 0.025 0.0275 0.030 0.033
Con lecho
pedregoso y bordos
de
tierra enhiervados
0.025 0.030 0.035 0.040
Plantilla de tierra,
taludes ásperos
0.028 0.030 0.033 0.035
Fuente: Coras, 2000 (3)
Cuadro 3. Velocidades máximas permisibles para
diferentes canales
Condición de canal Velocidad máxima (m s
-1
)
Arena fina 0.50
Franco arenoso 0.58
Franco limoso aluvial 0.67
Franco firme 0.83
Arcilla no plástica (coloidal) 1.25
Limos aluviales 1.25
Hardpans 2.00
Cuadro 4. Velocidades mínimas en cauces para
evitar la sedimentación
Tipo de material
En el fondo
(m s
-1
)
Media
(m s
-1
)
Arcilla 0.08 0.11
Arcilla fina (2 mm) 0.16 0.23
Arena gruesa (5 mm) 0.21 0.30
Gravilla (8 mm) 0.32 0.46
Grava (25 mm) 0.65 0.93
Fuente: Pizarro, 1978 (14)
El crecimiento de plantas acuáticas y de musgos
puede disminuir grandemente la capacidad de
descarga del canal, por lo que en general, una
velocidad media de 0.75 m s-1
impedirá tal
crecimiento, aunque la velocidad media del agua
en los canales abiertos debe ser superior a 0.40
m s-1
. En las zanjas colectoras raramente será
posible mantener estas velocidades mínimas,
por lo que será necesario segar las plantas
acuáticas con mayor frecuencia (9).
Sección típica. Para la red básica de drenaje se
deben utilizar zanjas a cielo abierto de sección
trapezoidal, cuyo nivel de agua esté siempre
abajo del terreno, ya que solo en estas
condiciones se permitirá el desagüe de los
drenes superficiales y subterráneos, además del
escurrimiento lateral del agua superficial hacia el
interior de los mismos (8).


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Para lograr lo anterior, es indispensable que
toda la sección del canal de drenaje se forme
mediante excavación de la cubeta de los
canales de drenaje, con una profundidad mínima
de 1.2 a 1.8 m, incluyendo el bordo libre del 25
% de la profundidad de diseño (10). En los
suelos de turba y orgánicos, se debe incluir un
valor adicional para considerar asentamientos.
Taludes “Z”. La inclinación depende en cada
caso particular de varios factores, pero muy
particularmente de la clase de terreno donde
están alojados. Por ejemplo, en un material
rocoso se podrán permitir taludes que tiendan a
ser verticales, en cambio en terrenos más
arenosos se tendrá que construir con taludes
más tendidos, para evitar derrumbes, etc., que
elevan los costos de conservación (Cuadro 5).
Los taludes recomendados para los canales de
desagüe se presentan en el Cuadro 6.
Cuadro 5. Talud para secciones trapeciales en
diferentes materiales
Características de los
suelos
Canales poco
profundos
Canales
profundos
Roca en buenas
condiciones
Vertical 0.25:1
Arcillas compactadas o
conglomerados
0.5:1 1.0:1
Limos arcillosos 1.0:1 1.5:1
Limos arenosas 1.5:1 2.0:1
Arenas sueltas 2.0:1 3.0:1
Fuente: Trueba, 1984 (19)
Cuadro 6. Taludes para canales
Sección
Profundidad
(cm)
Taludes
recomendados
Taludes
mínimos
Triangular 0.30 – 0.60 6:1 3:1
Triangular 0.63 ó más 4:1 3:1
Trapezoidal 0.30 – 0.90 4:1 2:1
Trapezoidal 0.93 ó más 1.5:1 1:1
Fuente: Agricultural Engineers Yearbook, 1967, citado por Coras,
2000 (3)
En el diseño del talud deberá preverse el tipo de
mantenimiento a realizar (8), pues éste, estará
determinado por el talud como se observa en el
Cuadro 7.
Área del dren “A”. Se calcula con la siguiente
fórmula (1):
A = db + zd!
…………..…………………...……
(2)
Donde:
A = Área del dren, (m2
).
b = Base, (m).
d = Tirante hidráulico, (m).
z = Talud de la pared, (adimensional).
Cuadro 7. Taludes de los canales de drenaje para
varios métodos de mantenimiento
Tipo de
mantenimiento
Taludes
recomendado
Observaciones
Segadoras 3:1
Pendientes más
planas, tractores de
ruedas. Equipos
especiales para
pendientes mayores.
Pastoreo
2:1
o
más plano
Para canales de más
de 1.30 m de
profundidad se deben
utilizar trampas.
Dragas 1:1
Generalmente en
suelos muy estables
donde el control de la
vegetación no es
posible a más de 1.30
m de profundidad.
Equipo de cuchillas 3:1
Son mejores las
pendientes más
suaves.
Arados de
vertedera
3:1
Son mejores las
pendientes más
suaves.
Productos químicos Cualquiera
Tener cuidado con
cultivos.
Quema Cualquiera ---


12
Perímetro de mojado “P”. Se calcula con la
siguiente fórmula (1):
P = b + 2d z! + 1 ………………………………
(3)
Donde:
P = Perímetro de mojado, (m).
b = Base, (m).
Radio hidráulico “R”. Se calcula con la
siguiente fórmula (1):
R =
!"!!!!
!!!" !!!!
………………………….……… (4)
Donde:
R = Radio hidráulico, (m).
b = Base, (m).
Libre bordo “E”. Es recomendable usarse para
secciones sin revestimiento en tanto no se
tengan valores específicos (1):
E =
!
!"
………………………………………….…
(5)
Donde:
E = Libre bordo, (m).
Cálculo del caudal diseño
Para estimar el caudal de diseño de un área de
proyecto, se ejemplifica la aplicación del Método
de curvas numéricas para drenaje superficial
(17). Dicho planteamiento consiste en realizar
los siguientes cálculos:
● Tiempo de drenaje (td)
● Lluvia de diseño (Pd)
● Escorrentía de diseño (E)
● Caudal de diseño (Q)
● Capacidad de los colectores en las
intersecciones
Cálculo del tiempo de drenaje (td)
El tiempo de drenaje se calcula con la fórmula 6:
td = tt − t10 …………………………………..…
(6)
Donde:
td = Tiempo de drenaje, (hr).
tt = Tiempo total de exceso de agua, (hr).
t10 = Tiempo para que el suelo alcance un 10 %
de aireación, (hr), que depende de la textura del
suelo y se obtiene en el Cuadro 8.
Cuadro 8. Tiempo (horas) para que el suelo
recupere 8, 10 y 15 % de aireación después de
saturado, para diferentes clases texturales
Textura t8 t10 t15
Arena 1.3 2.0 4.1
Arena fina 2.0 3.0 6.9
Franco arenoso 6.3 10.8 29.8
Franco 11.2 20.2 61.3
Franco limoso 19.3 36.7 122.2
Franco arcilloso arenoso 10.2 18.4 55.0
Franco arcilloso 9.5 16.9 49.9
Franco arcilloso limoso 18.4 34.9 115.4
Franco arenoso 4.4 7.3 19.0


13
Arcillo limoso 16.0 29.9 96.3
Arcilloso 31.9 63.6 230.8
Banco 9.8 17.6 52.2
Bajío 12.7 23.2 72.0
Fuente: Rojas, 1984 (17)
A su vez, el valor de tt se calcula con la fórmula
7:
tt = Cc×Dp!.!"
……………………………….… (7)
Donde:
Cc = Coeficiente de cultivo (adimensional) y se
obtiene en el Cuadro 9.
Dp = Daño permisible (%) y su valor se asume
en un 10 %.
Un ejemplo de datos de textura superficial de
tres series de suelos, se muestra en el Cuadro
10.
Considerando que existen varias texturas
superficiales en el área del ejemplo, se calculará
un valor ponderado para el parámetro t10 a
obtener del Cuadro 8. Entonces, considerando
los porcentajes de textura superficial en el área
del ejemplo que son, Franco arenosa 22.0 %,
Franco limosa 69.4 % y Franco arcillo arenosa
8.6 % y ponderándolos para las diferentes
texturas, se obtiene un valor de 29.4 hr para t10.
Cuadro 9. Coeficiente de cultivo Cc utilizado en el
cálculo del tiempo total de exceso de agua tt
Fuente: Rojas, 1984 (17)
Cuadro 10. Textura superficial
Textura
superficial
Seriede
suelo
Superficie
(ha)
Superficie
(%)
Franco arenosa Palmar 349.24 22.0
Franco limosa Cafetales 1,106.46 69.4
Franco arcillo arenosa Limones 136.56 8.6
Total 1,592.26 100.0
Fuente: Elaboración propia de datos experimentales
Para obtener el valor del Coeficiente de Cultivo
Cc del Cuadro 9, se eligió el trébol ladino como
ejemplo, cuyo valor de Cc de 38.31.
Por lo tanto, el valor de tt es:
tt = 38.31× 10 !.!"
= 110.49 hr
Entonces, el valor de td es:
td = 110.49 − 29.4 = 81 hr = 3 días
Cálculo de la lluvia de diseño (Pd)
Cultivo Cc
Alfalfa 36.25
Algodón 13.93
Trébol 54.05
Cebolla 9.80
Garbanzo 24.77
Frijol negro 3.74
Trébol ladino 38.31
Maíz 12.90
Girasol 12.26
Pasto braquiaria 125.52
Soya 33.02
Sorgo 12.51
Tabaco 5.93
Papa 10.32
Tomate 8.00
Zanahoria 11.48


14
La lluvia de diseño depende de dos factores, el
tiempo de drenaje y el período de retorno
deseado. El tiempo de drenaje determina a su
vez la duración de la lluvia de diseño.
El período de retorno se escoge de acuerdo al
riesgo que se pueda correr, según criterios
agroeconómicos. El Soil Conservation Service
de USA, recomienda un período de retorno de 5
años para obras de drenaje superficial, que es el
seleccionado.
El valor de la duración de la lluvia de diseño
para el ejemplo, corresponde al valor calculado
de td, es decir 3 días y la lluvia de diseño Pd se
obtiene de la estación meteorológica más
cercana, que para el caso del ejemplo se
utilizará el valor de 13.08 cm.
Cálculo de escorrentía de diseño (E)
La escorrentía de diseño es la lámina de exceso
de agua superficial que se debe desalojar en el
tiempo de drenaje td.
Para estimar la escorrentía, se utiliza el método
dl “Curvas numéricas” del Soil Conservation
Service, mediante la siguiente ecuación (18):
E =
!"!!.!×! !
!"!!.!×!
…………………...………………
(8)
Donde:
Pd = Lluvia de diseño, (cm).
S = Infiltración potencial, (cm).
El valor de S se calcula mediante la ecuación:
S =
!""
!"
− 10 ×2.54 ……………………...… (9)
Donde:
CN = Curva numérica (adimensional).
El valor de CN depende del uso del suelo o
cubierta, del tratamiento o práctica del suelo, de
la condición hidrológica que a su vez se obtiene
del Cuadro 11 y del tipo hidrológico del suelo
(Cuadro 12).
Cuadro 11. Condición hidrológica para varios
usos del suelo
Uso de suelo Condición hidrológica
Pastos naturales
Pastos en condiciones malas,
dispersos, fuertemente
pastoreados con menos que la
mitad del área total con
cobertura vegetal. Pastos
considerados con condiciones
regulares, moderadamente
pastoreados con la mitad o las
tres cuartas partes del área
total con cubierta vegetal.
Pastos en buenas condiciones,
ligeramente pastoreados y con
más de las tres cuartas partes
del área total con cubierta
vegetal.
Áreas boscosas
Áreas en condiciones malas,
tienen árboles dispersos y
fuertemente pastoreados sin
crecimiento rastrero. Áreas de
condiciones regulares, son
moderadamente pastoreadas y
con algo de crecimiento. Áreas
consideradas como buenas,
están densamente pobladas y
sin pastorear.
Pastizales mejorados
Pastizales mezclados con
leguminosas sujetas a un
cuidadoso sistema de manejo
de pastoreo. Son considerados
como de buenas condiciones
hidrológicas.
Rotación de praderas
Praderas densas,
moderadamente pastoreadas,
usadas en una bien planeada
rotación de cultivos y praderas,
son consideradas como que
están en buenas condiciones
hidrológicas. Áreas con
material disperso y
sobrepastoreadas, son
considerados como malas
condiciones hidrológicas.
Cultivos
Condiciones hidrológicas
buenas se refieren a cultivos
los cuales forman parte de una
buena rotación de cultivos


15
Uso de suelo Condición hidrológica
(cultivos de escarda, praderas,
cultivos tupidos). Condiciones
hidrológicas malas se refiere a
cultivos manejados basándose
en monocultivos.
Fuente: Colegio de Postgraduados, 1991 (2)
Cuadro 12. Grupo hidrológico del suelo
Grupo de suelo Características del suelo
A
Suelo con bajo potencial de
escurrimiento, incluye arenas
profundas con muy poco limo y
arcilla; también suelo permeable
con grava en el perfil. Infiltración
básica 8-12 mm hr-
1
.
B
Suelos con moderadamente bajo
potencial de escurrimiento. Son
suelos arenosos menos
profundos y más agregados que
el grupo A. Este grupo tiene una
infiltración mayor que el
promedio cuando húmedo.
Ejemplos: suelos migajones,
arenosos ligeros y migajones
limosos. Infiltración básica 4-8
mm hr
-1
.
C
Suelos con moderadamente alto
potencial de escurrimiento. Son
suelos someros y suelos con
considerable contenido de arcilla,
pero menos que el grupo D. Este
grupo tiene una infiltración menor
que la promedio después de
saturación. Ejemplo: suelos
migajones arcillosos. Infiltración
básica 1-4 mm hr
-1
.
D
Suelos con alto potencial de
escurrimiento. Por ejemplo,
suelos pesados, con alto
contenido de arcillas expandibles
y suelos someros con materiales
fuertemente cementados.
Infiltración básica menor 1 mm
hr
-1
.
Obteniendo estos datos se entra al Cuadro 13,
en donde se presentan los valores de CN para
diferentes condiciones.
Para el ejemplo, se consideraron los siguientes
datos:
• Uso del suelo: pastizales para pastoreo.
• Tratamiento: no tienen.
• Condición Hidrológica: prácticamente casi el
100 % del área tiene cobertura vegetal por lo
que la es catalogada como buena.
• Tipo Hidrológico: Para el ejemplo se
clasificaron los suelos con alto potencial de
escorrentía (Grupo de suelo D).
Cuadro 13. Curva numérica (CN) para los
complejos suelo-cobertura en cuencas en
condición de humedad media
Uso
delsuelo
o
cubierta
Tratamiento
o
práctica
Condición
hidrológica
Grupo de suelo
hidrológico
A B C D
Barbecho Surco recto Mala 77 86 91 94
Cultivos en
surcos
Surco recto Mala 72 81 88 91
Surco recto Buena 67 78 85 89
En contorno Mala 70 79 84 88
En contorno Buena 65 75 82 86
En contorno
y terraceado
Mala 66 74 80 82
En contorno
y terraceado
Buena 62 71 78 81
Cultivos
tupidos y
granos
pequeños
En contorno
y terraceado
Mala 61 72 79 82
En contorno
y terraceado
Buena 59 70 78 81
Leguminosas
en hilera o
forraje en
rotación
de siembra
densa
En contorno
y terraceado
Mala 63 73 80 83
En contorno
y terraceado
Buena 51 67 76 80
Praderas o
pastizales
Sin
tratamiento
Mala 68 79 86 89
Sin
tratamiento
Aceptable 49 69 79 84
Sin
tratamiento
Buena 39 61 74 80
En contorno Aceptable 25 59 75 83


16
Uso
delsuelo
o
cubierta
Tratamiento
o
práctica
Condición
hidrológica
Grupo de suelo
hidrológico
A B C D
Praderas
permanente
Buena 30 58 71 78
Bosques
Mala 45 66 77 83
Aceptable 36 60 73 79
Buena 25 55 70 77
Parques,
patios
59 74 82 86
Caminos de
tierra
72 82 87 89
Caminos de
superficie dura
74 84 90 92
Con esta información se entra al Cuadro 13. Así,
el valor de la Curva Número CN para los datos
de ejemplo resulta que es 80.
Con el valor de CN, se calcula la infiltración
potencial S (Ecuación 9):
S =
1000
80
− 10 ×2.54 = 6.35 cm
Con el valor de S y de Pd se obtiene la
Escorrentía de diseño E (Ecuación 8).
E =
13.08 − 0.2×6.35 !
13.08 + 0.8×6.35
= 7.68 cm
Cálculo del caudal de diseño (Qp)
El caudal de diseño se calcula mediante la
ecuación del Cypress Creek (13):
Qp = C×A!
……………………….………...… (10)
Donde:
Qp = Caudal de diseño (l s-1
)
C = Coeficiente de drenaje, (l s-1
ha-1
).
A = Área a drenar, (ha).
p = Exponente empírico, usualmente 5/6.
La fórmula anterior presenta la conveniencia de
incorporar el efecto del aumento del área a
drenar en el valor final del caudal de diseño.
El Coeficiente C de drenaje, se obtiene de una
ecuación propuesta por Stephen y Mills:
C = 4.573 + 1.62×E!" ……………………..… (11)
Donde:
E!" = Escorrentía de diseño para 24 horas, (cm).
A su vez E!" es calculada mediante:
E!" =
!×!"
!"
…………………..….……………… (12)
Donde:
E = Escorrentía de diseño, (cm).
td = Tiempo de drenaje, (h).
Con los valores del ejemplo de E y td, se obtiene
el valor de E!":
E!" =
7.68×24
72
= 2.56 cm
Siendo el valor del coeficiente de drenaje C:
C = 4.573 + 1.62×2.56 = 8.7
l
s
/ha
El área de las cuencas de los cauces para el
ejemplo es de 1,592.26 ha.
Por lo tanto, para el área del ejemplo se obtiene
el siguiente valor de caudal total a desalojar:
Qp = 8.7×1592.26!/!
= 4,053.82 l/s
Cálculo de la capacidad de los colectores
en las intersecciones


17
La determinación del gasto que pasará por un
dren colector aguas abajo de una intersección,
puede realizarse en dos formas (16):
• Sumando las capacidades de los colectores
que se unen. Este método da una capacidad
mayor que la que se describe en el siguiente
inciso, debiendo utilizarse, cuando las áreas
drenadas por los colectores son casi iguales.
Esto es debido a que los tiempos de
concentración serán aproximadamente
iguales.
• Considerando todo el área de la cuenca
aguas arriba de la intersección y utilizar un
coeficiente de drenaje ponderado (en caso
de que sean diferentes). Este método será
utilizado cuando un cauce que drena una
pequeña área se une a otro colector de área
de aportación mucho mayor. En los casos
intermedios se puede utilizar una
combinación de ambos métodos.
El Soil Conservation Service recomienda el
siguiente procedimiento llamado Regla 20-40.
Caso 1. Cuando el área tributaria de uno de los
colectores está entre 40 y 50 por ciento del área
total, la capacidad del dren aguas abajo de la
intersección, se determina sumando las
capacidades de ambos colectores antes de la
unión.
Caso 2. Cuando el área tributaria de un colector
es menor al 20 por ciento del área total, la
capacidad del colector se obtiene sumando
ambas áreas y utilizando un coeficiente de
drenaje ponderado (área equivalente), para toda
el área.
Caso 3. En el caso de que el área drenada por
uno de los laterales esté en el rango de 20 a 40
por ciento del área total, el gasto total puede ser
obtenido a partir de la descarga menor obtenida
por el método (1), al 20 % y proporcionado a la
descarga mayor obtenida por el método (2) al 40
%. De esa forma el cálculo se hace mediante el
cómputo de los caudales por ambos casos (1 y
2) y obteniendo la diferencia entre esos dos
valores; entonces se hace una interpolación
utilizando el valor real del porcentaje del área
del lateral en cuestión.
Cálculo de áreas equivalentes (Ae)
Cuando el exceso de agua es removida a
diferentes cantidades en varias partes de una
cuenca, es necesario transformar los datos en
áreas equivalentes o en caudales equivalentes,
de manera que los cálculos puedan llevarse a
cabo sin ninguna confusión.
La mejor forma de realizar estos cálculos, es
mediante una recopilación de diferentes
coeficientes de drenaje basados en el área total
de cada sub-área, en vez de utilizar coeficientes
por unidad de área. Las diferentes curvas se
grafican para facilitar el cálculo.
Espaciamiento entre drenes parcelarios
subterráneos
Existen varias fórmulas empíricas para calcular
el espaciamiento entre drenes subterráneos,
que dependen del régimen de recarga de los
mantos freáticos superficiales, ya sea
permanente o establecido o no permanente o no
establecido.
Para el caso del presente trabajo que se refiere
al drenaje de zonas lluviosas, en las que existe
un equilibrio dinámico debido a que la misma
cantidad de agua que ingresa es la misma que
sale, se utilizan los conceptos de régimen
permanente, cuya fórmula de Hooghoudt es la
siguiente (15) (Figura 10):


18
L!
= 8Kb×De×
!
!
+ 4Ka×
!!
!
………...... (13)
Figura 10. Parámetros de un sistema de drenaje
Fuente: Quiroga, 2007 (15)
Donde:
L = Separación entre drenes, (m).
Ka = Conductividad hidráulica por encima del
nivel del dren, (m día-1
).
Kb = Conductividad hidráulica por abajo del nivel
del dren, (m día-1
).
H = Altura del nivel freático del piso al dren, (m).
De = Profundidad equivalente, (m), que es igual
a:
De =
!
!.!!×
!
!"
× !"
!
!"
!!
……..……………..… (14)
q = Coeficiente de drenaje, (m día-1
), que es
igual:
q = LD − 1 − C ×I − ETP …..……………… (15)
Donde:
D = Profundidad o distancia del hidroapoyo al
fondo del dren, (m).
L1 = Distancia estimada entre drenes, (m).
C = Coefciente de escorrentía del método
racional, (adimensional).
LD = Lluvia de diseño, (m día-1
).
I = Intensidad de la lluvia, (m día-1
).
ETP = Evapotranspiración, (m día-1
).
Pm = Perímetro de mojado del dren, (m), que es
igual a:
Pm = B + 2×T× 1 + m! !/!
…...………...... (16)
Donde:
B = Base del canal, (m).
T = Tirante de agua, (m).
m = Talud del canal.
La profundidad de los drenes (P), se define en
base a la profundidad del sistema radical del
cultivo de la parcela a drenar (Cuadro 14).
La conductividad hidráulica del suelo (Ka y Kb),
está relacionada con la textura y estructura del
suelo y puede ser obtenido en campo o
laboratorio (15). También puede ser estimado
utilizando el Cuadro 15.
Cuadro 14. Profundidad de las raíces de cultivos
Cultivo
Profundidad radical efectiva
(cm)
Maíz 120
Trigo 100
Durazno 180
Cebolla 60
Sandia 120
Pimiento 60
Melón 90
Papa 60
Coliflor 60
Alfalfa 180
Manzano 180
Zanahoria 90
Fuente: DRH, 2012 (4)
Cuadro 15. Conductividad hidráulica de algunas
clases texturales de suelo


19
Textura K (m día
-1
)
Franco arenosa 3.0
Franco 1.5
Franco limoso 1.2
Franco arcilloso 0.5
Fuente: Martínez, 1986 (11)
A continuación se ejemplifica la aplicación de la
ecuación de Hooghoudt, que para su resolución
requiere de un cálculo iterativo.
Inicialmente se asume un valor de L1 arbitrario
para un dren de cierto perímetro mojado Pm,
calculándose a continuación el espesor del
estrato equivalente De con la Ecuación 14. Este
valor se introduce en la Ecuación 13 para
determinar el espaciamiento L. Si el valor
obtenido se diferencia apreciablemente del valor
supuesto, se repite el procedimiento con el
nuevo valor encontrado para L y así
sucesivamente, hasta obtener valores
suficientemente cercanos de L. Tras varios
tanteos el valor de L calculado debe ser igual al
supuesto.
Para fines prácticos, se considera un suelo con
los siguientes datos:
• La profundidad del dren (P), es de 1.25 m.
• La base del dren (B) es de 0.30 m.
• El tirante de agua (T) es de 0.05 m.
• El talud del dren (m) es de 0.5.
• La capa impermeable está situada a 7.0 m
de profundidad (P+D). (Por lo tanto, la
profundidad o distancia del hidroapoyo al
fondo del dren (D), es de 5.75 m).
• El primer valor que se asigna de distancia
entre drenes (L1) para el proceso iterativo,
es de 40 m.
• La altura (H) del nivel freático es de 0.15 m.
• Para la lluvia de diseño (LD), se utiliza la
precipitación máxima para un periodo de 5
años que es de 500 mm día-1
ó 0.5 m día-1
ó
0.021 m h-1
.
• El Coeficiente de escorrentía (C), del
método racional, seleccionado para este
caso, es de 0.5.
• La Intensidad de la lluvia (I) es LD/24 =
0.021 m h-1
.
• La evapotranspiración diaria (ETP) es de
3.76 mm día-1
ó 0.00376 m día-1
.
• La conductividad hidráulica (Ka y Kb) es de
1.2 m día-1
para un suelo con textura franco
limoso.
Se procede hacer los cálculos con las
Ecuaciones 13, 14, 15 y 16:
Pm = 0.3 + 2×0.05× 1 + 0.5! !/!
= 0.412 m
De =
5.75
2.55×
5.75
40 × ln
5.75
0.412 + 1
De = 2.92 m
q = 0.021 − 1 − 0.5 ×I − 0.00376 = 0.0067
L!
= 8 ∗ 1.2×2.92×
0.15
0.0067
+ 4 ∗ 1.2×
0.15!
0.0067
L!
= 644 m
L = 25.4 m
Si se continua con el proceso asignando un
segundo valor a L1 de 25 m, el segundo valor de
L es de 22.3 y así sucesivamente hasta
encontrar el valor de L1 de 21.3 m que coincide
con el de L igual también a 21.3 m (Cuadro 16).


20
En el Cuadro 16 se presentan resultados
obtenidos con dicho proceso iterativo con otros
datos distintos de profundidad de drenes,
profundidad del hidroapoyo y conductividad
hidráulica del suelo.
Cuadro 16. Espaciamientos entre drenes para
diferentes valores de profundidad de dren (P) y
conductividades hidráulicas del suelo (Ka y Kb)
P P+D Pm D L1 De Ka Kb q L
2
L
1.25 7.0 0.412 5.75 40.0 2.92 1.2 1.2 0.0067 644 25.4
1.25 7.0 0.412 5.75 25.0 2.26 1.2 1.2 0.0067 498 22.3
1.25 7.0 0.412 5.75 21.3 2.04 1.2 1.2 0.0067 452 21.3
1.50 6.0 0.412 4.50 40.0 2.67 1.2 1.2 0.0067 586 24.2
1.50 6.0 0.412 4.50 25.0 2.15 1.2 1.2 0.0067 474 21.8
1.50 6.0 0.412 4.50 20.7 1.93 1.2 1.2 0.0067 429 20.7
1.75 5.0 0.412 3.25 40.0 2.28 1.2 1.2 0.0067 502 22.4
1.75 5.0 0.412 3.25 22.0 1.83 1.2 1.2 0.0067 407 20.2
1.75 5.0 0.412 3.25 19.7 1.74 1.2 1.2 0.0067 388 19.7
1.50 4.0 0.412 2.50 40.0 1.94 2.5 2.5 0.0067 898 30.0
1.50 4.0 0.412 2.50 30.0 1.81 2.5 2.5 0.0067 838 28.9
1.50 4.0 0.412 2.50 28.8 1.79 2.5 2.5 0.0067 829 28.8
Fuente: Elaboración propia de datos del problema
Para complementar la información, en el Cuadro
17 se presentan algunos datos de profundidades
y espaciamientos de drenes más comunes en
suelos no diferenciados.
Cuadro 17. Profundidades y espaciamientos de
drenes, más comunes en suelos no diferenciados
Suelo
Espaciamiento
(m)
Profundidad
(m)
Arcilloso 10 - 17 1.00 - 1.15
Arcillo limoso 13 - 13 1.00 - 1.15
Franco Limoso 20 - 33 1.15 - 1.30
Franco arenoso 33 - 40 1.30 - 1.50
Arenoso franco 33 - 67 1.30 - 1.65
Suelos irrigados 50 - 200 1.65 - 2.65
Fuente: González y Ruvalcaba, 2000 (7)
Gasto de diseño hidráulico para drenaje
La ecuación de Cypress Creek sirve para el
cálculo del gasto en drenes de aguas
superficiales, sin embargo, de manera general,
la mayoría de los procedimientos para calcular
escurrimiento han sido diseñados para estimar
las crecidas máximas o avenidas máximas.
Entre los métodos se tienen el racional
modificado:
Método racional modificado
Los excesos de la precipitación máximos en
cuencas pequeñas también pueden ser
estimados por el método racional modificado (2).
Este método puede ser utilizado cuando existen
datos pluviográficos de una estación dentro o
cerca del área de estudio, utilizando la fórmula
17.
Q = 0.0028×C×P×A …………………….… (17)
Donde:
Q = Escurrimiento máximo, (m3
s-1
).
C = Coefciente de escurrimiento, que varía de
0.1 a 1, de acuerdo con las características
propias de la cuenca (Cuadro 18).
P = Lluvia de diseño para un período de retorno
dado, (mm).
A = Área de la cuenca, (ha).
Es importante considerar que para un período
crítico, la lluvia reportada en 24 horas se puede
presentar en una hora, por lo que este valor se
debe expresar en mm h-1
.
Procedimiento para la implementación de
drenaje agrícola
Los procedimientos que en la práctica son los
más utilizados, son:


21
Para drenes a cielo abierto:
• Trazo.
• Excavación.
• Retiro y acomodo de materiales.
• Construcción de estructuras de protección,
aforo, acceso y tránsito o Rejillas coladeras
y registros.
Para drenaje subterráneo:
• Trazo.
• Excavación.
• Colocación de la tubería.
• Colocación de las conexiones de la tubería y
señalamientos externos.
• Enterrado de la tubería y acomodo de
materiales.
• Construcción de estructuras de protección a
la tubería, aforo o rejillas coladeras y
registros.
Cuadro 18. Valores de C para el cálculo de
escurrimientos
Topografía Textura del Suelo
Vegetación Gruesa Media Fina
Bosque
Plano (0-5 % pendiente)
Ondulado (6-10 % pendiente)
Escarpado (11-30 % pendiente)
0.10
0.25
0.30
0.30
0.35
0.50
0.40
0.50
0.60
Pastizales
0.10
0.16
0.22
0.30
0.36
0.42
0.40
0.55
0.60
Terrenos Cultivados
0.30
0.40
0.52
0.50
0.60
0.72
0.60
0.70
0.82
Equipo para su construcción
Dado que el estudio de la maquinaria utilizada
para la construcción, operación y mantenimiento
de los sistemas de drenaje es muy amplio y
detallado, solo se mencionan los tipos de
maquinaria que en la práctica son los más
utilizados.
Drenes a cielo abierto
a. Maquinaria pesada:
• Zanjeadora múltiple (Extractora y
desparramadora del material).
• Dragas.
• Excavadoras.
• Zanjeadoras.
• Tractores de empuje y de levante.
• Motoconformadoras.
• Camiones de volteo.
b. Equipo ligero y mediano:
• Retroexcavadoras y traxcavos montados a
tractor agrícola.
• Equipo ligero con implementos como cincel
y cucharón.
Drenes entubados
a. Maquinaria pesada:
• Zanjeadoras.
• De cincel.
• De cadena.
• De disco rotatorio.
• Motoconformadora.
b. Equipo ligero y mediano:


22
• Escrepas autopropulsadas.
• Emparejadora.
• Niveladora.
• Cucharones.
• Equipo rayo láser y remolque de los rollos
de plástico.
Costos asociados
Una vez que se han definido los diferentes
componentes del proyecto, como la ubicación
más conveniente de laterales y colectores,
longitudes, diámetros, necesidad de piezas
auxiliares etc., se procede a la estimación de los
costos, que están constituidos por:
• Estudios previos, incluyendo estudios
topográficos, análisis de suelos,
determinación de la conductividad
hidráulica, visitas a las parcelas, etc.
• Materiales y accesorios, incluyendo
principalmente tubería de diferente diámetro,
coples, uniones, tés, tapones, rejillas y
filtros.
• Instalación. Esta generalmente se cobra por
metro lineal, en función de la profundidad.
Mientras no se rebase el rango de
profundidad a que puede instalar el equipo
disponible por parte de la compañía
constructora, puede ser un mismo precio.
Un caso especial puede ocurrir cuando se
tengan que usar dos tractores para la
tracción de la maquinaria. Algunas
compañías pueden cobrar un precio por
metro lineal, incluyendo materiales e
instalación, del orden de 40 a 50 pesos.
• Operación y mantenimiento durante la vida
útil del sistema.
• Intereses por financiamiento.
Los costos suelen expresarse en pesos y
dependen principalmente del espaciamiento, de
la profundidad y del diámetro dominante de los
drenes.
Bibliografía
1. Arteaga T. E. 1993. Hidráulica elemental.
Primera edición. UACh, Departamento de
Irrigación. Chapingo, México.
2. Colegio de Postgraduados (CP). 1991.
Manual de Conservación del Suelo y del
Agua. 3a ed. Montecillo, México.
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24
“DRENAJE SUPERFICIAL EN
TERRENOS AGRICOLAS”
Segunda Edición
México, Noviembre 2017
Secretaría de Agricultura,
Ganadería, Desarrollo Rural,
Pesca y Alimentación
Subsecretaría de Desarrollo Rural,
Dirección General de Producción
Rural
Sustentable en Zonas Prioritarias
Responsables de la Ficha
M. C. Félix Alberto Llerana Villalpando
(allerena@correo.chapingo.mx)
Dr. Demetrio S. Fernández Reynoso
(Demetrio@colpos.mx)
M.C. Osiel López Velasco
(ossiel.lv@gmail.com)
Colegio de Postgraduados
Carretera México-Texcoco, km 36.5
Montecillo, Edo. de México 56230
Tel. 01 (595) 95 2 02 00 (ext. 1213)

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