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“SECRETARÍA DE AGRICULTURA,
GANADERÍA,
DESARROLLO RURAL,
PESCA Y ALIMENTACIÓN”
Subsecretaría de Desarrollo Rural
Dirección General de Apoyos para el Desarrollo Rural”
Drenaje Superficial
en Terrenos Agrícolas
2
DRENAJE SUPERFICIAL EN TERRENOS AGRÍCOLAS
Introducción
Definición. El drenaje agrícola es el conjunto de obras que
es necesario construir en una parcela cuando existen exce-
sos de agua 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 apro-
piado para las raíces de las plantas y conseguir así su ópti-
mo desarrollo.
Tipos de problemas de drenaje agrícola. Existen funda-
mentalmente dos tipos, superficial y subterráneo.
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 habla de drenaje superfi-
cial y este es del presente trabajo.
Los problemas de drenaje superficial se dan con mayor fre-
cuencia 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 satu-
ra 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 alimen-
tan los niveles freáticos; lo que combinado con una red de
drenaje insuficiente o ineficiente, propicia la elevación de
los mantos freáticos.
Causas. 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 pasivas son cuando existen impedimentos general-
mente naturales para desalojar dichos excesos de agua, ya
sean topográficos, suelos poco permeables, restricciones
del perfil del suelo, etc., aunque también pueden ser artifi-
ciales, como obstrucciones de diferente tipo, red de drena-
je inadecuada, azolvamiento, etc.
Para evaluar la gravedad de un problema de drenaje, am-
bas causas deben ser analizadas conjuntamente, lo cual en
términos cualitativos se explica con relativa facilidad, pero
se complica considerablemente cuando se pretende ex-
plicar en términos cuantitativos. Por ejemplo, una recarga
dada puede no producir problemas de exceso de agua si
no se tienen impedimentos para su salida y en cambio, la
misma recarga con dificultades para desalojarse producirá
un problema.
Efectos. Los problemas de drenaje se presentan cuando
las inundaciones superficiales asfixian a los cultivos, debi-
do 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, internamen-
te 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 nutrientes
de la mayoría de las plantas.
Un drenaje interno ineficiente en áreas bajo riego, además
de afectar la aireación e intercambio gaseoso, las aguas
3
freáticas generalmente presentan altos contenidos de sa-
les, originando en muchas ocasiones problemas de ensa-
litramiento de los suelos. Aunque también se presentan
en zonas tropicales, las aguas freáticas tienen bajos conte-
nidos de sales, por lo que más que considerarse como un
problema, pueden ser aprovechadas para la subirrigación
de cultivos.
Información necesaria a considerar para identificar los
problemas de drenaje. Los datos que en general hay que
tomar en cuenta 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?
Objetivos
Objetivos específicos y propósitos de una práctica de dre-
naje.
●● Restablecer condiciones adecuadas para el desa-
rrollo de los cultivos.
●● 	Eliminar el exceso de agua del suelo (superficial o
internamente), a fin de mantener las condiciones
de aireación y las actividades biológicas indispen-
sables para cumplir los procesos fisiológicos rela-
tivos al crecimiento radical. Esto garantizará que
los cultivos no se ahoguen y tengan un mejor de-
sarrollo de las raíces, lo que a su vez significa un
adecuado soporte mecánico y un mayor acceso al
agua y a los nutrientes.
●● 	Abatir niveles freáticos someros.
●● 	Crear condiciones que permitan mediante la apli-
cación de lavados, remover las sales en exceso del
perfil del suelo y el mantener un balance salino.
Objetivos estratégicos de los sistemas de drenaje (en zo-
nas húmedas y áridas). Contribuir a conservar y aumen-
tar la productividad agrícola minimizando los impactos
negativos, tanto de excesos de agua y de sales como los
ambientales.
Beneficios y desventajas del drenaje agrícola.
Beneficios. Los principales beneficios que se obtienen en
suelos bien drenados son:
●● Evitar los impactos ambientales negativos.
●● Minimizar los efectos negativos en la productivi-
dad 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 radi-
cular de las plantas, aumentando la disponibilidad
y el aprovechamiento de agua y de nutrimentos,
lo que a su vez las hace más resistentes a la sequía
e incrementa su rendimiento.
●● 	Facilitar el acceso a las parcelas y la movilización
de maquinaria e implementos para realizar las la-
bores culturales, colectar la cosecha, manejar el
suelo y los cultivos, etc.
●● 	Favorecer las condiciones térmicas del suelo y
se puede calentar más rápido en primavera per-
mitiendo la siembra temprana, ya que un suelo
pobremente drenado requiere 5 veces más de ca-
lor para elevar 1° C su temperatura que un suelo
seco.
●● 	Disminuir las pérdidas de nitrógeno del suelo oca-
sionadas por la desnitirificación.
●● 	Propiciar una mayor actividad biológica, que fa-
vorece la formación de una mejor estructura del
suelo y una mayor fertilidad.
Desventajas. Las principales desventajas del drenaje agrí-
cola son:
●● Altos costos de inversión, debido a que se requie-
re 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. Además, su
mantenimiento debe ser estricto para evitar la in-
vasión de malezas o el exceso de sedimentos que
les restan capacidad de evacuación.
●● 	El drenaje subterráneo contribuye a la pérdida o
4
reducción de nutrientes del suelo.
●● Cuando existen terrenos de propiedad particu-
lar dentro de la zona de riego, los drenes deben
respetar al máximo posible los linderos de dichas
propiedades, lo que limita al sistema.
Características de los dos tipos de drenaje agrícola.
Las características principales de los dos sistemas de drena-
je, 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 ve-
locidades 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.
De acuerdo con Palacios (2002), las condiciones que gene-
ralmente se presentan para que ocurra este tipo de proble-
mas, son:
●● Precipitaciones de“alta”intensidad,
●● 	“Baja”velocidad de infiltración del agua en el sue-
lo, inferior a la intensidad de la precipitación.
●● 	“Poca” pendiente de los suelos que no propicia el
escurrimiento.
Un sistema de drenaje superficial tiene tres componen-
tes 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 compo-
nerse de varias de las siguientes obras:
●● Nivelación, emparejamiento o “conformación” de
la superficie del terreno, con el fin de suprimir las
hondonadas o depresiones que acumulen agua o
bien dando pendientes suaves al terreno para que
propiciar el escurrimiento del agua.
●● 	Surcos profundos y con pendiente continúa hacia
una zanja conectada con los colectores de drena-
je.
●● 	Zanjas, canales o desagües, ya sean para intercep-
tar, captar y desalojar el agua o para unir las partes
bajas de los terrenos con los colectores de drena-
je.
●● 	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 1. Sistema paralelo
●● Con pendiente cruzada que siguen el contorno de
la pendiente en terrenos moderadamente inclina-
dos de topografía irregular (espina de pescado).
Figura 2. Espina de pescado
●● Localizado para drenar las depresiones donde
existen encharcamientos en terrenos relativamen-
te planos de topografía ondulada.
Figura 3. Sistema localizado
Fuente: Types of relief drainage systems (SCS-USDA: Drainage
of Agricultural Land (1973)
5
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 recoger
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 des-
embocar a drenes superficiales colectores
Hay cuatro tipos de drenaje subterráneo:
●● Zanjas abiertas profundas
●● 	Zanjas profundas cubiertas con filtros de grava,
arena, etc., así como con tubos.
●● 	Drenes internos cilíndricos o tubulares sin revesti-
miento: drenes topo.
●● 	Drenes internos cilíndricos revestidos o drenaje
entubado, que es el más común en la actualidad.
Especificaciones
Diseño de la red. Según Rojas (1976), el diseño de un siste-
ma de drenaje superficial comprende dos fases principales,
el trazo y el diseño de las secciones hidráulicas.
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 según IMTA (1986), las siguientes espe-
cificaciones:
Localización. Los drenes deberán localizarse siempre so-
bre cauces naturales, con los acondicionamientos que re-
quieran para darles la capacidad y funcionamiento adecua-
dos, 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 in-
fluye en la densidad de la red básica de drenaje. Así, mien-
tras 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. IMTA (1986) señala que para tener un mejor fun-
cionamiento hidráulico, es deseable que los canales de
desagüe tengan trazo recto y que se eviten en lo posible
cambios de dirección. Sin embargo, es mejor el que se ob-
tiene 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.
El IMTA (1986) recomienda para el diseño de curvas las si-
guientes curvaturas mínimas señaladas en el Cuadro 1.
Cuadro 1. Radios mínimos de curvatura (m) en sue-
los estables y sin protección en los márgenes.
De acuerdo con Palacios (2002), la disposición de los des-
agües y colectores parcelarios bajo distintas condiciones
de pendiente de los terrenos son:
●● 	Pendiente mínima. Los desagües y los colectores
deben ser perpendiculares, que sus longitudes
sean moderadas, con espaciamientos homogé-
neos y sus pendientes deben ser continuas.
Zanjas pequeñas con ancho
menor de 4.5 m.
Zanjas de tamaño mediano
con un ancho de 4.5 a 10.7 m.
Zanjas grandes con ancho
mayor a 10.7 m.
Menos de 0.05
De 0.05 a 0.10
Menos de 0.05
De 0.05 a 0.10
Menos de 0.05
De 0.05 a 0.10
90
122
152
183
183
244
19
14
11
10
10
7
Fuente: IMTA, 1986.
Figura 4. Distribución de planos de escurrimiento y
desagües en terrenos sin pendiente.
●● 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 al-
cancen velocidades de escurrimiento que provo-
quen erosión. Los colectores se colocan perpen-
diculares a la pendiente, en forma de tajos que
captan los escurrimientos.
6
Figura 5. Distribución de planos de escurrimiento y
desagües en terrenos con pendiente.
El diseño del sistema de desagües de acuerdo con Palacios
(2002), consiste en:
●● 	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 localiza-
ción.
●● Definir la capacidad de conducción y dimensiones
de la sección hidráulica de los desagües y colecto-
res de drenaje superficial.
Estructuras. Al momento de realizar los levantamientos to-
pográficos, se localizan estructuras del sistema de desagüe
y entre las principales están los puentes, alcantarillas, caí-
das, 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 mani-
fiesta en función del tamaño de la sección hidráulica. IMTA
(1986), propone la siguiente relación:
Donde:
n = Coeficiente de rugosidad (adimensional)
r = radio hidráulico, m
Los valores de los coeficientes de rugosidad se presentan
en el Cuadro 2.
Cuadro 2. Valores de n para canales y zanjas dados
por Hartón.
La Ecuación 1 o el Cuadro 2 se utilizará en base a la informa-
ción disponible y cuando se utilizan ambos, es preferible
utilizar el valor mayor.
Velocidades máximas y mínimas permisibles “V”
(m/s) en los drenes.
Velocidad máxima permisible. Según Luthin (1967), para
evitar el deslave en las zanjas abiertas desprovistas de ve-
getación, antes del diseño se deben conocer las velocida-
des máximas permisibles. En el cuadro 3 se muestran las
velocidades máximas permisibles considerando el material
en que reposan los canales.
Cuadro 3. Velocidades máximas permisibles en m/s
para diferentes canales
( )rn ln0071.0032.0 ⋅−= ---------- (1)
Velocidad mínima permisible. Depende de la sedimenta-
ción, crecimiento de plantas acuáticas y control sanitario.
La velocidad a la que no se produce sedimentación, de-
pende del material transportado por el agua. En la prácti-
ca para asegurar el arrastre de limos, la velocidad debe ser
mayor a 0.25 m/s y para arenas superior a 0.5 m/s. Según
FIRA (1985), la velocidad mínima permisible es posible ob-
CONDICIONES DE LAS PAREDES
Superficie Perfectas Buenas Medianas Malas
En tierra, alineados y
uniformes
En roca, lisos y
uniformes
En roca con salientes
y sinuoso
Sinuosos y de
escurrimiento lento
Dragados en tierra
Con lecho pedregoso
y bordos de tierra
enhierbados
Plantilla de tierra,
taludes ásperos
0.17
0.025
0.035
0.0225
0.025
0.025
0.028
0.20
0.030
0.040
0.025
0.0275
0.030
0.030
0.0225
0.033
0.045
0.0275
0.030
0.035
0.033
0.025
0.035
s/d
0.030
0.033
0.040
0.035
Fuente: Coras, 2000.
Condición de canal Vel. Max.
Arena fina
Franco Arenoso
Franco limoso aluvial
Franco Firme
Arcilla no plástica (coloidal)
Limos aluviales
Hardpans
0.50
0.58
0.67
0.83
1.25
1.25
2.00
Fuente: Coras, 2000.
7
tenerla en el canal con la determinación de su pendiente
mínima, de tal forma que se propicie la mínima sedimenta-
ción. Como se muestra en el Cuadro 4, la velocidad está en
función del material de arrastre.
Cuadro 4. Velocidades (m/s) mínimas en cauces par
evitar la sedimentación
El crecimiento de plantas acuáticas y de musgos puede dis-
minuir grandemente la capacidad de descarga del canal,
por lo que en general, una velocidad media de 0.75 m/s im-
pedirá tal crecimiento, aunque la velocidad media del agua
en los canales abiertos debe ser superior a 0.40 m/s. En las
zanjas colectoras raramente será posible mantener estas
velocidades mínimas, por lo que será necesario segar las
plantas acuáticas con mayor frecuencia (ILRI, 1977).
Sección típica. Según IMTA (1986), para la red básica de
drenaje se deben utilizar zanjas a cielo abierto de sección
trapecial, cuyo nivel de agua esté siempre abajo del terre-
no, ya que solo en estas condiciones se permitirá el desfo-
gue de los drenes superficiales y subterráneos, además del
escurrimiento lateral del agua superficial hacia el interior
de los mismos.
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 mí-
nima de 1.2 a 1.8 m, incluyendo el bordo libre del 25% de
la profundidad de diseño, como lo señala Luthin (1967). En
los suelos de turba y orgánicos, se debe incluir un valor adi-
cional para considerar asentamientos.
Taludes “Z”. La inclinación depende en cada caso particu-
lar de varios factores, pero muy particularmente de la clase
de terreno donde están alojados. Por ejemplo, en un mate-
rial rocoso se podrán permitir taludes que tiendan a ser ver-
ticales, 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).
Cuadro 5. Talud para secciones trapeciales en
diferentes materiales.
Los taludes recomendados para los canales de desagüe se
presentan en el Cuadro 6.
Cuadro 6. Taludes para canales.
IMTA (1986) sugiere que en el diseño del talud deberá pre-
verse el tipo de mantenimiento a realizar, pues éste, estará
determinado por el talud como se observa en el Cuadro 7.
Cuadro 7. Taludes de los canales de drenaje para
varios métodos de mantenimiento.
Tipo de material En el fondo Media
Arcilla
Arcilla fina (2 mm)
Arena gruesa (5 mm)
Gravilla (8 mm)
Grava (25 mm)
0.08
0.16
0.21
0.32
0.65
0.11
0.23
0.30
0.46
0.93
Fuente: Pizarro, 1978.
Características de los suelos Canales poco
profundos
Canales
profundos
Fuente: Trueba, 1984.
Roca en buenas condiciones
Arcillas compactas o
conglomerados
Limos arcillosos
Limos arenosos
Arenas sueltas
Vertical
0.5:1
1.0:1
1.5:1
2.0:1
0.25:1
1.0:1
1.5:1
2.0:1
3.0:1
Sección Prof. (cm)
Taludes
recomendados
Taludes
mínimos
Fuente: Agricultural Engineers Yearbook, 1967, citado por
Coras (2000).
Triangular
Triangular
Trapezoidal
Trapezoidal
0.30 – 0.60
0.63 ó más
0.30 – 0.90
0.93 ó más
6:1
4:1
4:1
1.5:1
3:1
3:1
2:1
1:1
Observaciones
Taludes
recomendado
Tipo de
mantenimiento
Fuente: Coras, 2000.
Segadoras 3:1
Pendientes más planas,
tractores de ruedas.
Equipos especiales para
pendientes mayores.
Para canales de más de
1.30 m de profundidad
se deben utilizar trampas
Generalmente en suelos
muy estables donde el
control de la vegetación
no es posible a más de
1.30 m de profundidad.
Son mejores las
pendientes más suaves
Son mejores las
pendientes más suaves
Pastoreo 2:1
o mas plano
Dragas 1:1
Equipos de
cuchillas
3:1
Arados de
vertedera
3:1
Productos
químicos
Cualquiera Tener cuidado con
cultivos
Quema Cualquiera ---------
8
Área del dren “A” (m2
). Se calcula con la siguiente fórmula
presentada por Arteaga (1993):
2
zddbA += ---------- (2)
Donde:
b = base (m)
d = Tirante hidráulico (m)
z = Talud de la pared (adim.)
Perímetro de mojado “P” (m). Se calcula con la siguiente
fórmula presentada por Arteaga (1993):
12 2
++= zdbP ---------- (3)
Donde:
b = base (m)
d = Tirante hidráulico (m)
z = Talud de la pared (adim.)
Radio hidráulico “R” (m). Se calcula con la siguiente fór-
mula presentada por Arteaga (1993):
12 2
2
++
+
=
zdb
zdbd
R ---------- (4)
Donde:
b = base (m)
d = Tirante hidráulico (m)
z = Talud de la pared (adim.)
Libre bordo “E” (m). Es recomendable usarse para seccio-
nes sin revestimiento en tanto no se tengan valores especí-
ficos (Arteaga, 1993).
Donde:
d = Tirante hidráulico (m)
Ejemplos
Estimación del caudal de diseño para el área de un proyec-
to. Ejemplo de aplicación del Método de la Curva Número
adaptado por Rojas (1984) para drenaje superficial.
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
dE 3/1= ---------- (5)
Cálculo del tiempo de drenaje (td). El tiempo de drenaje
se calcula con la fórmula 6:
10ttttd −= ---------- (6)
Donde:
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.
A su vez, el valor de tt se calcula con la fórmula 7:
46.0
DpCctt ×= ---------- (7)
Donde:
Cc = Coeficiente de cultivo (adim) y se obtiene en el Cuadro
9.
Dp = Daño permisible (%) y su valor se asume en un 10%.
Cuadro 8. Tiempo (hr) para que el suelo recupere 8,
10 y 15% de aireación después de saturado, para
diferentes clases texturales.
Cuadro 9. Coeficiente de cultivo Cc utilizado en el
cálculo del tiempo total de exceso de agua tt.
t8 t10 t15Textura
Fuente: Rojas, 1984.
Arena
Arena fina
Franco arenoso
Franco
Franco limoso
Franco arcilloso arenoso
Franco arcilloso
Franco arcilloso limoso
Franco arenoso
Arcillo limoso
Arcilloso
Banco
Bajío
1.3
2.0
6.3
11.2
19.3
10.2
9.5
18.4
4.4
16.0
31.9
9.8
12.7
2.0
3.0
10.8
20.2
36.7
18.4
16.9
34.9
7.3
29.9
63.6
17.6
23.2
4.1
6.9
29.8
61.3
122.2
55.0
49.9
115.4
19.0
96.3
230.8
52.2
72.0
CcCULTIVO
Fuente: Rojas, 1984.
Alfalfa
Algodón
Trébol
Cebolla
Garbanzo
Frijoles negros
Trébol ladino
Maíz
Girasol
Pasto braqiaria
Soya
Sorgo
Tabaco
Papa
Tomate
Zanahoria
36.25
13.93
54.05
9.80
24.77
3.74
38.31
12.90
12.26
125.52
33.02
12.51
5.93
10.32
8.00
11.48
9
Un ejemplo de datos de textura superficial de tres series de
suelos, se muestra en el Cuadro 10.
Cuadro 10. Textura superficial
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, consi-
derando 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 hrs para
t10.
Para obtener el valor del Coeficiente de Cultivo Cc del Cua-
dro 9, se eligió el trébol ladino como ejemplo, cuyo valor
de Cc de 38.31.
Por lo tanto, el valor de tt es:
hrstt 49.110)10(31.38 46.0
=×=
ro de Curva”del Soil Conservation Service S.C.S. (1972), me-
diante la siguiente ecuación:
díashrstd 3814.2949.110 ==−=
Donde:
	 Pd =Lluvia de diseño, (cm).
	 S =Infiltración potencial, (cm).
El valor de S se calcula mediante la ecuación:
( )
( )SPd
SPd
E
×+
×−
=
8.0
2.0
2
----------- (8)
Donde:
	 CN = Número de la Curva, (adim).
El valor de CN depende del uso del suelo o cubierta, del tra-
tamiento o práctica del suelo, de la condición hidrológica
que a su vez se obtiene del cuadro 11 y del tipo hidrológico
del suelo.
Cuadro 11. Condición hidrológica para varios usos
del suelo (CP, 1991).
54.210
1000
×





−





=
CN
S ---------- (9)
Textura superficial Serie de Suelo Sup.(ha) Sup. (%)
Franco arenosa
Franco limosa
Franco Arcillo Arenosa
Palmar
Cafetales
Limones
TOTAL
349.24
1,106.46
136.56
1.592.26
22.0
69.4
8.6
100.0
Entonces, el valor de td es:
Cálculo de la lluvia de diseño (Pd). La lluvia de diseño de-
pende 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 agro-económicos. 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 ejem-
plo, 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 va-
lor de 13.08 cm.
Cálculo de escorrentía de diseño (E). La escorrentía de di-
seño (E), 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 del“Núme-
Uso del 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 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 considera-
das como buenas, están densamente pobla-
das y sin pastorear.
Áreas
boscosas
Pastizales mezclados con leguminosas
sujetas a un cuidadoso sistema de manejo
de pastoreo. Son considerados como de
buenas condiciones hidrológicas.
Pastizales
mejorados
Praderas densas, moderadamente pastorea-
das, 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.
Rotación
de praderas
Condiciones hidrológicas buenas se refieren
a cultivos los cuales forman parte de una
buena rotación de cultivos (cultivos de
escarda, praderas, cultivos tupidos). Condi-
ciones hidrológicas malas se refiere a
cultivos manejados basándose en monocul-
tivos.
Cultivos
10
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 (Cuadro 11).
●● 	Tipo Hidrológico: Para el ejemplo se clasificaron
los suelos como del D (alto potencial de escorren-
tía).
Con esta información se entra al Cuadro 12.
Así, el valor de la Curva Número CN para los datos de ejem-
plo resulta que es 80.
Con el valor de CN, se calculó la infiltración potencial S
(Ecuación 9):
Con el valor de S y de Pd se obtiene la Escorrentía de diseño
E (Ecuación 8).
Cálculo del caudal de diseño (Q). El caudal de diseño se
calcula mediante la Ecuación del Cypress Creek (Palacios,
2002):
( )[ ] 35.654.2101000 =×−= CNS cm
( )
( )
cmE 68.7
35.68.008.13
35.62.008.13
2
=
×+
×−
=
p
ACQ × ---------- (10)
2462.1573.4 EC × ---------- (11)
td
E
E
24
24
∗
 ---------- (12)
Obteniendo estos datos se entra al Cuadro 12, en donde
se presentan los valores de CN para diferentes condiciones.
Cuadro 12. Curvas número (CN) para los complejos
suelo-cobertura en cuencas en condición de hume-
dad media (CP, 1991).
Uso del suelo
o cubierta
Barbecho
Cultivos
en surcos
Cultivos
tupidos y
granos
pequeños
Leguminosas
en hilera o
forraje en
rotación
de siembra
densa
Praderas o
pastizales
Tratamiento
o práctica
Condición
hidrológica
Grupo de suelo
Hidrológico
A B C D
Surco recto
Surco recto
Surco recto
En contorno
En contorno
En contorno
y terraceado
En contorno
y terraceado
Surco recto
Surco recto
En contorno
En contorno
En contorno
y terraceado
En contorno
y terraceado
Surco recto
Surco recto
En contorno
En contorno
En contorno
y terraceado
En contorno
y terraceado
Sin tratam
Sin tratam
Sin tratam
En contorno
En contorno
En contorno
Mala
Mala
Buena
Mala
Buena
Mala
Buena
Mala
Buena
Mala
Buena
Mala
Buena
Mala
Buena
Mala
Buena
Mala
Buena
Mala
Aceptable
Buena
Mala
Aceptable
Buena
Buena
Mala
Aceptable
Buena
77
72
67
70
65
66
62
65
63
63
61
61
59
66
58
64
55
63
51
68
49
39
47
25
6
30
45
36
25
59
72
74
86
81
78
79
75
74
71
76
75
74
73
72
70
77
72
75
69
73
67
79
69
61
67
59
35
58
66
60
55
74
82
84
91
88
85
84
82
80
78
84
83
82
81
79
78
85
81
83
78
80
76
86
79
74
81
75
70
71
77
73
70
82
87
90
94
91
89
88
86
82
81
88
87
85
84
82
81
89
85
85
83
83
80
89
84
80
88
83
79
78
83
79
77
86
89
92
Praderas
(permanente)
Bosques
Parques,
patios
Caminos
de tierra
Caminos de
superficie
dura
Donde:
	 C= Coeficiente de drenaje (l/s/ha)
	 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 (1965):
Donde:
E24
= Escorrentía de diseño para 24 hrs (cm)
A su vez, E24
es calculada mediante:
Donde:
E = Escorrentía diseño, (cm).
td =Tiempo de drenaje, (hr).
11
Con los valores del ejemplo de E y td, se obtiene el valor
de E24
:
Siendo el valor del coeficiente de drenaje C:
El área de las cuencas de los cauces del área del 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:
Cálculo de la capacidad de los colectores en las intersec-
ciones. Según Rojas (1976), la determinación del gasto que
pasará por un dren colector aguas abajo de una intersec-
ción, puede realizarse en dos formas:
●● 	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 co-
lectores son casi iguales. Esto es debido a que los
tiempos de concentración serán aproximadamen-
te iguales.
●● 	Considerando todo el área de la cuenca aguas arri-
ba de la intersección y utilizar un coeficiente de
drenaje ponderado (en caso de que sean diferen-
tes). 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 proce-
dimiento 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 to-
tal, 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
  cmcmE 56.2722468.724 ×
)//(7.856.262.1573.4 haslC ×
  slQ /82.053,426.592,17.8 6
5
×
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 coefi-
cientes por unidad de área. Las diferentes curvas se grafi-
can para facilitar el cálculo.
Espaciamiento entre drenes parcelarios
subterráneos (Fórmula de Hooghoudt).
Existen varias fórmulas empíricas para calcular el espa-
ciamiento 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 de la presente ficha que se refiere al drenaje
de zonas lluviosas, en las que existe un equilibrio dinámi-
co 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
(Figura 6, Quiroga 2007):




 ∗



 ∗∗
q
HKa
q
HDekbL
22
48 ---- (13)
L
H
Q
B Kb
Ka
D
P
T
Figura 6. Parámetros de un sistema de drenaje
Donde:
L = Separación entre drenes, m
Ka = Conductividad hidráulica por encima del nivel del
dren, m/día
Kb = Conductividad hidráulica por abajo del nivel del dren,
m/día
12
H = Altura del nivel freático del piso al dren, m
De = Profundidad equivalente, m, que es igual a:
q = Coeficiente de drenaje, m/día, que es igual
1))(ln()
1
55.2(( ∗∗

Pm
D
L
D
D
De -- (14)
  ETPICLDq −∗−− 1 -------------------- (15)
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.
Como ejemplo de aplicación, se va a considerar a 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 pro-
fundidad (P+D)
●● 	Por lo tanto, la profundidad o distancia del hidroa-
poyo al fondo del dren (D), es de 5.75
●● 	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 como dato
que la máxima precipitación pluvial para un tiem-
po de retorno de 5 años es de 500 mm/día o 0.5
m/día o 0.021 m/hr.
●● 	El Coeficiente de escorrentía (C), del método racio-
nal, seleccionado para este caso, es de 0.5
●● 	La Intensidad de la lluvia (I) es LD/24 = 0.021 m/hr
●● 	La evapotranspiración diaria (ETP) es de 3.76 mm/
día o 0.00376 m/día
Se procede hacer los cálculos con las Ecuaciones 13, 14, 15
y 16:
  2
1
2
12 mTBPm ∗∗ ------------------- (16)
  2
1
2
12 mTBPm ∗∗
  412.05105.023.0 2
1
2
∗∗Pm m
m
Pm
D
L
D
D
De
92.2
1))
412.0
40(ln()
40
75.555.2((
75.5
1))(ln()
1
55.2((

∗∗

∗∗

  −∗−− ETPICLDq 1
0.021 – (1 – 0.5) * 0.021 – 0.00376 = 0.0067
   
m
q
HKa
q
HDekbL
641
0067.0
15.02.14
0067.0
15.092.22.18
48
2
22

∗∗∗∗∗




 ∗



 ∗∗
L = 25.3 m
Donde:
D = Profundidad o distancia del hidroapoyo al fondo del
dren, m
L1 = Distancia estimada entre drenes, m
C = Coeficiente de escorrentía del método racional (adim.)
LD = Lluvia de diseño, m/día
I = Intensidad de la lluvia, m/día
ETP = Evapotranspiración, m/día
Pm = Perímetro de mojado del dren, m, que es igual a:
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.
La conductividad hidráulica del suelo (Ka y Kb), está relacio-
nada con la textura y estructura del suelo y puede ser obte-
nido en campo o laboratorio. También puede ser estimado
utilizando el Cuadro 13 (Quiroga, 2007):
Cuadro 13. Conductividad hidráulica de algunas
clases texturales de suelo.
Textura
Franco arenosa
Franco
Franco limoso
Franco arcilloso
K (m/día)
3.0
1.5
1.2
0.5
Fuente: Martínez, 1986.
Ejemplo de aplicación de la ecuación de Hooghoudt. La
resolución de la ecuación de Hooghoudt en su expresión
más general, 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 Ecuaciones 13
13
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 sucesiva-
mente hasta encontrar el valor de L1 de 21.3 m que coinci-
de con el de L igual también a 21.3 m (Cuadro 14).
Para ejemplificar el procedimiento con otros datos distin-
tos de profundidad de drenes, profundidad del hidroapo-
yo y conductividad hidráulica del suelo, en el Cuadro 14 se
presentan resultados obtenidos con dicho proceso iterati-
vo, manteniendo constantes los siguientes valores:
●● 	(B) de 0.3 m
●● 	(T) de 0.05 m
●● 	(LD) de 0.021 m/hr
●● 	(C) de 0.5
●● 	(I) de 0.021 m/hr
●● 	(ETP) de 0.00376 m/día
●● 	(H) de 0.15 m
Cuadro 14. Espaciamientos entre drenes para dife-
rentes valores de profundidad de dren (P) y con-
ductividades hidráulicas del suelo (Ka y Kb).
Para complementar la información, en el Cuadro 15 se pre-
sentan algunos da tos de profundidades y espaciamientos
de drenes mas comunes en suelos no diferenciados.
Cuadro 15. Profundidades y espaciamientos de
drenes, mas comunes en suelos no diferenciados
Métodos para calcular los gastos de diseño hidráuli-
co para drenaje en general. En el apartado 6.1.4 se uso
la ecuación de Cypress Creek para el cálculo del gasto en
drenes de aguas superficiales, sin embargo, de manera
general, la mayoría de los procedimientos para calcular es-
currimiento han sido diseñados para estimar las crecidas
máximas o avenidas máximas. Entre los métodos se tienen
el de envolventes máximas, el racional y el racional modi-
ficado:
Método de envolventes. Este método toma en cuenta sólo
el área de la cuenca. Aunque no son métodos que analicen
propiamente la relación entre la lluvia y el escurrimiento,
pueden ser de gran utilidad en los casos en que se requie-
ran sólo estimaciones gruesas de los gastos máximos pro-
bables, o bien, cuando se carezca casi por completo de in-
formación.
Método racional. Dentro de la importancia de los escurri-
mientos, se considera la estimación de ellos para la planea-
ción de obras de manejo de los recursos hidráulicos y para
su aprovechamiento en áreas de riego.
El escurrimiento máximo de un área de drenaje es esencial
para el diseño de estructuras vertedoras y de almacena-
miento, por tal razón es necesario estimarlos, para ello se
usan formulas empíricas como el método racional, el cual
se expresa por la ecuación.
Donde:
Qs = Gasto máximo probable de escurrimiento en m3
/s.
C = coeficiente de escurrimiento, que varía de 0.1 a 1, el
cual depende de las características de la cuenca, es adi-
mensional
I = Intensidad de la lluvia expresada en mm/h.
A = Área de la cuenca, en ha.
0.0028 = Coeficiente de conversión de unidades, resultante
de cambiar mm y hectáreas a m2
, y horas a segundos.
El Coeficiente de escurrimiento es la proporción de lluvia
que fluye superficialmente sobre el terreno como escorren-
tía. Depende entre otros factores, de la pendiente, del tipo
de suelo, de la cubierta vegetal, de la humedad del suelo
previa a la lluvia, así como de la intensidad y duración de
la lluvia.
Método racional modificado. Los excesos de la precipita-
ción máximos en cuencas pequeñas también pueden ser
estimados por el método racional modificado. Este método
puede ser utilizado cuando existen datos pluviográficos de
P Kb q L2
Fuente: Obtenidos por el autor.
p+D Pm D L1 De Ka L
1.25
1.25
1.25
1.50
1.50
1.50
1.75
1.75
1.75
1.50
1.50
1.50
7.0
7.0
7.0
6.0
6.0
6.0
5.0
5.0
5.0
4.0
4.0
4.0
0.412
0.412
0.412
0.412
0.412
0.412
0.412
0.412
0.412
0.412
0.412
0.412
5.75
5.75
5.75
4.50
4.50
4.50
3.25
3.25
3.25
2.50
2.50
2.50
40.0
25.0
21.3
40.0
25.0
20.7
40.0
22.0
19.7
40.0
30.0
28.8
2.92
2.26
2.04
2.67
2.15
1.93
2.28
1.83
1.74
1.94
1.81
1.79
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
2.5
2.5
2.5
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
2.5
2.5
2.5
0.0067
0.0067
0.0067
0.0067
0.0067
0.0067
0.0067
0.0067
0.0067
0.0067
0.0067
0.0067
641
498
452
586
474
429
502
407
388
898
838
829
25.3
22.3
21.3
24.2
21.8
20.7
22.4
20.2
19.7
30.0
28.9
28.8
SUELO ESPACIAMIENTO
(m)
PROFUNDIDAD
(m)
Arcilloso
Arcillo limoso
Franco Limoso
Franco arenoso
Arenoso franco
Suelos Irrigados
10 - 17
13 - 13
20 - 33
33 - 40
33 - 67
50 - 200
1.00 - 1.15
1.00 - 1.15
1.15 - 1.30
1.30 - 1.50
1.30 - 1.65
1.65 - 2.65
CIAQs 0028.0 ---------- (17)
14
una estación dentro o cerca del área de estudio, utilizando
la fórmula 32 (Colegio de Postgraduados, 1991).
Donde:
Q = Escurrimiento máximo, en m3
/s
C = Coeficiente de escurrimiento, que varía de 0.1 a 1, de
acuerdo con las características propias de la cuenca (Cua-
dro 16).
P = Lluvia de diseño para un período de retorno dado, en
mm.
A = Área de la cuenca, en ha.
Es importante considerar que para un período crítico, la llu-
via reportada en 24 horas se puede presentar en una hora,
por lo que este valor se debe expresar en cm/hora.
Cuadro 16. Valores de C para el cálculo de escurri-
mientos.
CPAQ 0028.0 ---------- (18)
Para drenaje subterráneo:
●● 	Trazo
●● 	Excavación
●● 	Colocación de la tubería
●● 	Colocación de las conexiones de la tubería y seña-
lamientos externos
●● 	Enterrado de la tubería y acomodo de materiales
●● 	Construcción de estructuras
o	De protección a la tubería
o	De aforo
o	Rejillas coladeras y registros
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 uti-
lizados.
Drenes a cielo abierto.
a. Maquinaria pesada:
●● 	Zanjeadota múltiple (Extractora y desparramado-
ra 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 cu-
charón
Drenes entubados.
a. Maquinaria pesada:
●● 	Zanjadoras:
●● 	De cincel
●● 	De cadena
●● 	De disco rotatorio
●● 	Motoconformadora
b. Equipo ligero y mediano:
●● 	Escrepas autopropulsadas
Bosque
Plano (0-5% pendiente)
Ondulado (6-10% pendiente)
Escarpado (11-30% pendiente)
Pastizales
Plano (0-5% pendiente)
Ondulado (6-10% pendiente)
Escarpado (11-30% pendiente)
Terrenos Cultivados
Plano (0-5% pendiente)
Ondulado (6-10% pendiente)
Escarpado (11-30% pendiente)
0.10
0.25
0.30
0.10
0.16
0.22
0.30
0.40
0.52
0.30
0.35
0.50
0.30
0.36
0.42
0.50
0.60
0.72
Topografía
Vegetación
Textura del Suelo
Gruesa Media Fina
0.40
0.50
0.60
0.40
0.55
0.60
0.60
0.70
0.82
Fuente: Colegio de Postgraduados, 1991
Procedimientos para su implementación
Los procedimientos que en la práctica son los más utiliza-
dos, son:
Para drenes a cielo abierto:
●● 	Trazo
●● 	Excavación
●● 	Retiro y acomodo de materiales
●● 	Construcción de estructuras
o	De protección
o	De aforo
o	De acceso y tránsito
o	Rejillas coladeras y registros
15
●● 	Emparejadora
●● 	Niveladora
●● 	Cucharones
●● 	Equipo rayo láser y remolque de los rollos de plás-
tico
Costos asociados
Una vez que se han definido los diferentes componentes
del proyecto, como la ubicación más conveniente de latera-
les 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 topográfi-
cos, análisis de suelos, determinación de la con-
ductividad hidráulica, visitas a las parcelas, etc.
●● 	Materiales y accesorios, incluyendo principalmen-
te tubería de diferente diámetro, coples, uniones,
T’s, 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 com-
pañía constructora, puede ser un mismo precio.
Un caso especial puede ocurrir cuando se tengan
que usar dos tractores para la tracción de la ma-
quinaria. 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 princi-
palmente del espaciamiento, de la profundidad y del diá-
metro dominante de los drenes. Los costos entre 12,000 a
21,000 por hectárea suelen ser comunes.
Bibliografía.
ArteagaT. E. 1986. Pequeñas zonas de riego. Estudios y pro-
yecto (Primera parte). Chapingo, México. Departamento de
Irrigación. UACh
Colegio de Postgraduados.1991. Manual de Conservación
del Suelo y del Agua (3a ed.) Montecillo, Méx. C. P.
Coras M. P. M. 2000. Drenaje Superficial. Chapingo, México.
Departamento de Irrigación.
FIRA. 1985.“Serie de Agricultura, Riego y Drenaje”. Volumen
2, Banco de México. México.
González, R.D., Ruvalcaba, P.I. 2000. Diseño de un Sistema
de Drenaje Superficial para Zonas Tropicales y Subtropica-
les. Chapingo, México. Departamento de Irrigación.
ILRI, International Institute for Land Reclamation and Im-
provement, 1977. Principios y Aplicaciones del Drenaje”
Wageninge, Holanda.
IMTA, Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. 1986.
“Manual de Drenaje”Dirección General de Irrigación y Dre-
naje SARH, México.
Luthin, James. 1967. Drenaje de Tierras Agrícolas. Centro
Regional de Ayuda Técnica. México 684 p.
Martínez, M. B. 1986. Drenaje agrícola. Ministerio de Agri-
cultura, Pesca y alimentación. Manual Técnico No. 5, Volu-
men I, 239p, Bolivia.
Palacios V. Oscar, 2002. Apuntes de Drenaje Agrícola. Cha-
pingo México, Departamento de Irrigación.
Pizarro, Fernando. 1978. Drenaje Agrícola y Recuperación
de Suelos Salinos. Editora Agrícola Española S.A. Madrid
521 p.
Quiroga, Alex. 2007. Drenaje de parcelas agrícolas en zonas
tropicales. http://biblioteca.arcobol.com/CustomView4list.
asp?order=url&ordertype=DESC
Rojas, Rafael. 1976. Drenaje Superficial de Tierras Agrícolas.
Centro Interamericano de Desarrollo Integral de Aguas y
Tierras (CIDIAT). Venezuela. 93 p.
Rojas, Rafael. 1984. Drenaje Superficial en Tierras Agrícolas.
Serie Riego y Drenaje. CIDIAT. Venezuela. 96 p.
Trueba, C. S. 1984.“Hidráulica”. Editorial CECSA.
Elaboró:
M.C. Félix Alberto LLerena Villalpando.
allerena@correo.chapingo.mx
Departamento de Irrigación de la Universidad Autónoma
Chapingo.
Revisión Técnica:
Dr. Demetrio S. Fernández Reynoso.
Departamento de Hidrociencias, Colegio de Postgradua-
dos.
demetrio@colpos.mx

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Drenaje agrícola superficial

  • 1. “SECRETARÍA DE AGRICULTURA, GANADERÍA, DESARROLLO RURAL, PESCA Y ALIMENTACIÓN” Subsecretaría de Desarrollo Rural Dirección General de Apoyos para el Desarrollo Rural” Drenaje Superficial en Terrenos Agrícolas
  • 2. 2 DRENAJE SUPERFICIAL EN TERRENOS AGRÍCOLAS Introducción Definición. El drenaje agrícola es el conjunto de obras que es necesario construir en una parcela cuando existen exce- sos de agua 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 apro- piado para las raíces de las plantas y conseguir así su ópti- mo desarrollo. Tipos de problemas de drenaje agrícola. Existen funda- mentalmente dos tipos, superficial y subterráneo. 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 habla de drenaje superfi- cial y este es del presente trabajo. Los problemas de drenaje superficial se dan con mayor fre- cuencia 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 satu- ra 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 alimen- tan los niveles freáticos; lo que combinado con una red de drenaje insuficiente o ineficiente, propicia la elevación de los mantos freáticos. Causas. 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 pasivas son cuando existen impedimentos general- mente naturales para desalojar dichos excesos de agua, ya sean topográficos, suelos poco permeables, restricciones del perfil del suelo, etc., aunque también pueden ser artifi- ciales, como obstrucciones de diferente tipo, red de drena- je inadecuada, azolvamiento, etc. Para evaluar la gravedad de un problema de drenaje, am- bas causas deben ser analizadas conjuntamente, lo cual en términos cualitativos se explica con relativa facilidad, pero se complica considerablemente cuando se pretende ex- plicar en términos cuantitativos. Por ejemplo, una recarga dada puede no producir problemas de exceso de agua si no se tienen impedimentos para su salida y en cambio, la misma recarga con dificultades para desalojarse producirá un problema. Efectos. Los problemas de drenaje se presentan cuando las inundaciones superficiales asfixian a los cultivos, debi- do 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, internamen- te 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 nutrientes de la mayoría de las plantas. Un drenaje interno ineficiente en áreas bajo riego, además de afectar la aireación e intercambio gaseoso, las aguas
  • 3. 3 freáticas generalmente presentan altos contenidos de sa- les, originando en muchas ocasiones problemas de ensa- litramiento de los suelos. Aunque también se presentan en zonas tropicales, las aguas freáticas tienen bajos conte- nidos de sales, por lo que más que considerarse como un problema, pueden ser aprovechadas para la subirrigación de cultivos. Información necesaria a considerar para identificar los problemas de drenaje. Los datos que en general hay que tomar en cuenta 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? Objetivos Objetivos específicos y propósitos de una práctica de dre- naje. ●● Restablecer condiciones adecuadas para el desa- rrollo de los cultivos. ●● Eliminar el exceso de agua del suelo (superficial o internamente), a fin de mantener las condiciones de aireación y las actividades biológicas indispen- sables para cumplir los procesos fisiológicos rela- tivos al crecimiento radical. Esto garantizará que los cultivos no se ahoguen y tengan un mejor de- sarrollo de las raíces, lo que a su vez significa un adecuado soporte mecánico y un mayor acceso al agua y a los nutrientes. ●● Abatir niveles freáticos someros. ●● Crear condiciones que permitan mediante la apli- cación de lavados, remover las sales en exceso del perfil del suelo y el mantener un balance salino. Objetivos estratégicos de los sistemas de drenaje (en zo- nas húmedas y áridas). Contribuir a conservar y aumen- tar la productividad agrícola minimizando los impactos negativos, tanto de excesos de agua y de sales como los ambientales. Beneficios y desventajas del drenaje agrícola. Beneficios. Los principales beneficios que se obtienen en suelos bien drenados son: ●● Evitar los impactos ambientales negativos. ●● Minimizar los efectos negativos en la productivi- dad 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 radi- cular de las plantas, aumentando la disponibilidad y el aprovechamiento de agua y de nutrimentos, lo que a su vez las hace más resistentes a la sequía e incrementa su rendimiento. ●● Facilitar el acceso a las parcelas y la movilización de maquinaria e implementos para realizar las la- bores culturales, colectar la cosecha, manejar el suelo y los cultivos, etc. ●● Favorecer las condiciones térmicas del suelo y se puede calentar más rápido en primavera per- mitiendo la siembra temprana, ya que un suelo pobremente drenado requiere 5 veces más de ca- lor para elevar 1° C su temperatura que un suelo seco. ●● Disminuir las pérdidas de nitrógeno del suelo oca- sionadas por la desnitirificación. ●● Propiciar una mayor actividad biológica, que fa- vorece la formación de una mejor estructura del suelo y una mayor fertilidad. Desventajas. Las principales desventajas del drenaje agrí- cola son: ●● Altos costos de inversión, debido a que se requie- re 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. Además, su mantenimiento debe ser estricto para evitar la in- vasión de malezas o el exceso de sedimentos que les restan capacidad de evacuación. ●● El drenaje subterráneo contribuye a la pérdida o
  • 4. 4 reducción de nutrientes del suelo. ●● Cuando existen terrenos de propiedad particu- lar dentro de la zona de riego, los drenes deben respetar al máximo posible los linderos de dichas propiedades, lo que limita al sistema. Características de los dos tipos de drenaje agrícola. Las características principales de los dos sistemas de drena- je, 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 ve- locidades 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. De acuerdo con Palacios (2002), las condiciones que gene- ralmente se presentan para que ocurra este tipo de proble- mas, son: ●● Precipitaciones de“alta”intensidad, ●● “Baja”velocidad de infiltración del agua en el sue- lo, inferior a la intensidad de la precipitación. ●● “Poca” pendiente de los suelos que no propicia el escurrimiento. Un sistema de drenaje superficial tiene tres componen- tes 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 compo- nerse de varias de las siguientes obras: ●● Nivelación, emparejamiento o “conformación” de la superficie del terreno, con el fin de suprimir las hondonadas o depresiones que acumulen agua o bien dando pendientes suaves al terreno para que propiciar el escurrimiento del agua. ●● Surcos profundos y con pendiente continúa hacia una zanja conectada con los colectores de drena- je. ●● Zanjas, canales o desagües, ya sean para intercep- tar, captar y desalojar el agua o para unir las partes bajas de los terrenos con los colectores de drena- je. ●● 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 1. Sistema paralelo ●● Con pendiente cruzada que siguen el contorno de la pendiente en terrenos moderadamente inclina- dos de topografía irregular (espina de pescado). Figura 2. Espina de pescado ●● Localizado para drenar las depresiones donde existen encharcamientos en terrenos relativamen- te planos de topografía ondulada. Figura 3. Sistema localizado Fuente: Types of relief drainage systems (SCS-USDA: Drainage of Agricultural Land (1973)
  • 5. 5 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 recoger 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 des- embocar a drenes superficiales colectores Hay cuatro tipos de drenaje subterráneo: ●● Zanjas abiertas profundas ●● Zanjas profundas cubiertas con filtros de grava, arena, etc., así como con tubos. ●● Drenes internos cilíndricos o tubulares sin revesti- miento: drenes topo. ●● Drenes internos cilíndricos revestidos o drenaje entubado, que es el más común en la actualidad. Especificaciones Diseño de la red. Según Rojas (1976), el diseño de un siste- ma de drenaje superficial comprende dos fases principales, el trazo y el diseño de las secciones hidráulicas. 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 según IMTA (1986), las siguientes espe- cificaciones: Localización. Los drenes deberán localizarse siempre so- bre cauces naturales, con los acondicionamientos que re- quieran para darles la capacidad y funcionamiento adecua- dos, 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 in- fluye en la densidad de la red básica de drenaje. Así, mien- tras 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. IMTA (1986) señala que para tener un mejor fun- cionamiento hidráulico, es deseable que los canales de desagüe tengan trazo recto y que se eviten en lo posible cambios de dirección. Sin embargo, es mejor el que se ob- tiene 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. El IMTA (1986) recomienda para el diseño de curvas las si- guientes curvaturas mínimas señaladas en el Cuadro 1. Cuadro 1. Radios mínimos de curvatura (m) en sue- los estables y sin protección en los márgenes. De acuerdo con Palacios (2002), la disposición de los des- agües y colectores parcelarios bajo distintas condiciones de pendiente de los terrenos son: ●● Pendiente mínima. Los desagües y los colectores deben ser perpendiculares, que sus longitudes sean moderadas, con espaciamientos homogé- neos y sus pendientes deben ser continuas. Zanjas pequeñas con ancho menor de 4.5 m. Zanjas de tamaño mediano con un ancho de 4.5 a 10.7 m. Zanjas grandes con ancho mayor a 10.7 m. Menos de 0.05 De 0.05 a 0.10 Menos de 0.05 De 0.05 a 0.10 Menos de 0.05 De 0.05 a 0.10 90 122 152 183 183 244 19 14 11 10 10 7 Fuente: IMTA, 1986. Figura 4. Distribución de planos de escurrimiento y desagües en terrenos sin pendiente. ●● 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 al- cancen velocidades de escurrimiento que provo- quen erosión. Los colectores se colocan perpen- diculares a la pendiente, en forma de tajos que captan los escurrimientos.
  • 6. 6 Figura 5. Distribución de planos de escurrimiento y desagües en terrenos con pendiente. El diseño del sistema de desagües de acuerdo con Palacios (2002), consiste en: ●● 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 localiza- ción. ●● Definir la capacidad de conducción y dimensiones de la sección hidráulica de los desagües y colecto- res de drenaje superficial. Estructuras. Al momento de realizar los levantamientos to- pográficos, se localizan estructuras del sistema de desagüe y entre las principales están los puentes, alcantarillas, caí- das, 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 mani- fiesta en función del tamaño de la sección hidráulica. IMTA (1986), propone la siguiente relación: Donde: n = Coeficiente de rugosidad (adimensional) r = radio hidráulico, m Los valores de los coeficientes de rugosidad se presentan en el Cuadro 2. Cuadro 2. Valores de n para canales y zanjas dados por Hartón. La Ecuación 1 o el Cuadro 2 se utilizará en base a la informa- ción disponible y cuando se utilizan ambos, es preferible utilizar el valor mayor. Velocidades máximas y mínimas permisibles “V” (m/s) en los drenes. Velocidad máxima permisible. Según Luthin (1967), para evitar el deslave en las zanjas abiertas desprovistas de ve- getación, antes del diseño se deben conocer las velocida- des máximas permisibles. En el cuadro 3 se muestran las velocidades máximas permisibles considerando el material en que reposan los canales. Cuadro 3. Velocidades máximas permisibles en m/s para diferentes canales ( )rn ln0071.0032.0 ⋅−= ---------- (1) Velocidad mínima permisible. Depende de la sedimenta- ción, crecimiento de plantas acuáticas y control sanitario. La velocidad a la que no se produce sedimentación, de- pende del material transportado por el agua. En la prácti- ca para asegurar el arrastre de limos, la velocidad debe ser mayor a 0.25 m/s y para arenas superior a 0.5 m/s. Según FIRA (1985), la velocidad mínima permisible es posible ob- CONDICIONES DE LAS PAREDES Superficie Perfectas Buenas Medianas Malas En tierra, alineados y uniformes En roca, lisos y uniformes En roca con salientes y sinuoso Sinuosos y de escurrimiento lento Dragados en tierra Con lecho pedregoso y bordos de tierra enhierbados Plantilla de tierra, taludes ásperos 0.17 0.025 0.035 0.0225 0.025 0.025 0.028 0.20 0.030 0.040 0.025 0.0275 0.030 0.030 0.0225 0.033 0.045 0.0275 0.030 0.035 0.033 0.025 0.035 s/d 0.030 0.033 0.040 0.035 Fuente: Coras, 2000. Condición de canal Vel. Max. Arena fina Franco Arenoso Franco limoso aluvial Franco Firme Arcilla no plástica (coloidal) Limos aluviales Hardpans 0.50 0.58 0.67 0.83 1.25 1.25 2.00 Fuente: Coras, 2000.
  • 7. 7 tenerla en el canal con la determinación de su pendiente mínima, de tal forma que se propicie la mínima sedimenta- ción. Como se muestra en el Cuadro 4, la velocidad está en función del material de arrastre. Cuadro 4. Velocidades (m/s) mínimas en cauces par evitar la sedimentación El crecimiento de plantas acuáticas y de musgos puede dis- minuir grandemente la capacidad de descarga del canal, por lo que en general, una velocidad media de 0.75 m/s im- pedirá tal crecimiento, aunque la velocidad media del agua en los canales abiertos debe ser superior a 0.40 m/s. En las zanjas colectoras raramente será posible mantener estas velocidades mínimas, por lo que será necesario segar las plantas acuáticas con mayor frecuencia (ILRI, 1977). Sección típica. Según IMTA (1986), para la red básica de drenaje se deben utilizar zanjas a cielo abierto de sección trapecial, cuyo nivel de agua esté siempre abajo del terre- no, ya que solo en estas condiciones se permitirá el desfo- gue de los drenes superficiales y subterráneos, además del escurrimiento lateral del agua superficial hacia el interior de los mismos. 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 mí- nima de 1.2 a 1.8 m, incluyendo el bordo libre del 25% de la profundidad de diseño, como lo señala Luthin (1967). En los suelos de turba y orgánicos, se debe incluir un valor adi- cional para considerar asentamientos. Taludes “Z”. La inclinación depende en cada caso particu- lar de varios factores, pero muy particularmente de la clase de terreno donde están alojados. Por ejemplo, en un mate- rial rocoso se podrán permitir taludes que tiendan a ser ver- ticales, 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). Cuadro 5. Talud para secciones trapeciales en diferentes materiales. Los taludes recomendados para los canales de desagüe se presentan en el Cuadro 6. Cuadro 6. Taludes para canales. IMTA (1986) sugiere que en el diseño del talud deberá pre- verse el tipo de mantenimiento a realizar, pues éste, estará determinado por el talud como se observa en el Cuadro 7. Cuadro 7. Taludes de los canales de drenaje para varios métodos de mantenimiento. Tipo de material En el fondo Media Arcilla Arcilla fina (2 mm) Arena gruesa (5 mm) Gravilla (8 mm) Grava (25 mm) 0.08 0.16 0.21 0.32 0.65 0.11 0.23 0.30 0.46 0.93 Fuente: Pizarro, 1978. Características de los suelos Canales poco profundos Canales profundos Fuente: Trueba, 1984. Roca en buenas condiciones Arcillas compactas o conglomerados Limos arcillosos Limos arenosos Arenas sueltas Vertical 0.5:1 1.0:1 1.5:1 2.0:1 0.25:1 1.0:1 1.5:1 2.0:1 3.0:1 Sección Prof. (cm) Taludes recomendados Taludes mínimos Fuente: Agricultural Engineers Yearbook, 1967, citado por Coras (2000). Triangular Triangular Trapezoidal Trapezoidal 0.30 – 0.60 0.63 ó más 0.30 – 0.90 0.93 ó más 6:1 4:1 4:1 1.5:1 3:1 3:1 2:1 1:1 Observaciones Taludes recomendado Tipo de mantenimiento Fuente: Coras, 2000. Segadoras 3:1 Pendientes más planas, tractores de ruedas. Equipos especiales para pendientes mayores. Para canales de más de 1.30 m de profundidad se deben utilizar trampas Generalmente en suelos muy estables donde el control de la vegetación no es posible a más de 1.30 m de profundidad. Son mejores las pendientes más suaves Son mejores las pendientes más suaves Pastoreo 2:1 o mas plano Dragas 1:1 Equipos de cuchillas 3:1 Arados de vertedera 3:1 Productos químicos Cualquiera Tener cuidado con cultivos Quema Cualquiera ---------
  • 8. 8 Área del dren “A” (m2 ). Se calcula con la siguiente fórmula presentada por Arteaga (1993): 2 zddbA += ---------- (2) Donde: b = base (m) d = Tirante hidráulico (m) z = Talud de la pared (adim.) Perímetro de mojado “P” (m). Se calcula con la siguiente fórmula presentada por Arteaga (1993): 12 2 ++= zdbP ---------- (3) Donde: b = base (m) d = Tirante hidráulico (m) z = Talud de la pared (adim.) Radio hidráulico “R” (m). Se calcula con la siguiente fór- mula presentada por Arteaga (1993): 12 2 2 ++ + = zdb zdbd R ---------- (4) Donde: b = base (m) d = Tirante hidráulico (m) z = Talud de la pared (adim.) Libre bordo “E” (m). Es recomendable usarse para seccio- nes sin revestimiento en tanto no se tengan valores especí- ficos (Arteaga, 1993). Donde: d = Tirante hidráulico (m) Ejemplos Estimación del caudal de diseño para el área de un proyec- to. Ejemplo de aplicación del Método de la Curva Número adaptado por Rojas (1984) para drenaje superficial. 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 dE 3/1= ---------- (5) Cálculo del tiempo de drenaje (td). El tiempo de drenaje se calcula con la fórmula 6: 10ttttd −= ---------- (6) Donde: 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. A su vez, el valor de tt se calcula con la fórmula 7: 46.0 DpCctt ×= ---------- (7) Donde: Cc = Coeficiente de cultivo (adim) y se obtiene en el Cuadro 9. Dp = Daño permisible (%) y su valor se asume en un 10%. Cuadro 8. Tiempo (hr) para que el suelo recupere 8, 10 y 15% de aireación después de saturado, para diferentes clases texturales. Cuadro 9. Coeficiente de cultivo Cc utilizado en el cálculo del tiempo total de exceso de agua tt. t8 t10 t15Textura Fuente: Rojas, 1984. Arena Arena fina Franco arenoso Franco Franco limoso Franco arcilloso arenoso Franco arcilloso Franco arcilloso limoso Franco arenoso Arcillo limoso Arcilloso Banco Bajío 1.3 2.0 6.3 11.2 19.3 10.2 9.5 18.4 4.4 16.0 31.9 9.8 12.7 2.0 3.0 10.8 20.2 36.7 18.4 16.9 34.9 7.3 29.9 63.6 17.6 23.2 4.1 6.9 29.8 61.3 122.2 55.0 49.9 115.4 19.0 96.3 230.8 52.2 72.0 CcCULTIVO Fuente: Rojas, 1984. Alfalfa Algodón Trébol Cebolla Garbanzo Frijoles negros Trébol ladino Maíz Girasol Pasto braqiaria Soya Sorgo Tabaco Papa Tomate Zanahoria 36.25 13.93 54.05 9.80 24.77 3.74 38.31 12.90 12.26 125.52 33.02 12.51 5.93 10.32 8.00 11.48
  • 9. 9 Un ejemplo de datos de textura superficial de tres series de suelos, se muestra en el Cuadro 10. Cuadro 10. Textura superficial 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, consi- derando 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 hrs para t10. Para obtener el valor del Coeficiente de Cultivo Cc del Cua- dro 9, se eligió el trébol ladino como ejemplo, cuyo valor de Cc de 38.31. Por lo tanto, el valor de tt es: hrstt 49.110)10(31.38 46.0 =×= ro de Curva”del Soil Conservation Service S.C.S. (1972), me- diante la siguiente ecuación: díashrstd 3814.2949.110 ==−= Donde: Pd =Lluvia de diseño, (cm). S =Infiltración potencial, (cm). El valor de S se calcula mediante la ecuación: ( ) ( )SPd SPd E ×+ ×− = 8.0 2.0 2 ----------- (8) Donde: CN = Número de la Curva, (adim). El valor de CN depende del uso del suelo o cubierta, del tra- tamiento o práctica del suelo, de la condición hidrológica que a su vez se obtiene del cuadro 11 y del tipo hidrológico del suelo. Cuadro 11. Condición hidrológica para varios usos del suelo (CP, 1991). 54.210 1000 ×      −      = CN S ---------- (9) Textura superficial Serie de Suelo Sup.(ha) Sup. (%) Franco arenosa Franco limosa Franco Arcillo Arenosa Palmar Cafetales Limones TOTAL 349.24 1,106.46 136.56 1.592.26 22.0 69.4 8.6 100.0 Entonces, el valor de td es: Cálculo de la lluvia de diseño (Pd). La lluvia de diseño de- pende 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 agro-económicos. 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 ejem- plo, 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 va- lor de 13.08 cm. Cálculo de escorrentía de diseño (E). La escorrentía de di- seño (E), 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 del“Núme- Uso del 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 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 considera- das como buenas, están densamente pobla- das y sin pastorear. Áreas boscosas Pastizales mezclados con leguminosas sujetas a un cuidadoso sistema de manejo de pastoreo. Son considerados como de buenas condiciones hidrológicas. Pastizales mejorados Praderas densas, moderadamente pastorea- das, 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. Rotación de praderas Condiciones hidrológicas buenas se refieren a cultivos los cuales forman parte de una buena rotación de cultivos (cultivos de escarda, praderas, cultivos tupidos). Condi- ciones hidrológicas malas se refiere a cultivos manejados basándose en monocul- tivos. Cultivos
  • 10. 10 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 (Cuadro 11). ●● Tipo Hidrológico: Para el ejemplo se clasificaron los suelos como del D (alto potencial de escorren- tía). Con esta información se entra al Cuadro 12. Así, el valor de la Curva Número CN para los datos de ejem- plo resulta que es 80. Con el valor de CN, se calculó la infiltración potencial S (Ecuación 9): Con el valor de S y de Pd se obtiene la Escorrentía de diseño E (Ecuación 8). Cálculo del caudal de diseño (Q). El caudal de diseño se calcula mediante la Ecuación del Cypress Creek (Palacios, 2002): ( )[ ] 35.654.2101000 =×−= CNS cm ( ) ( ) cmE 68.7 35.68.008.13 35.62.008.13 2 = ×+ ×− = p ACQ × ---------- (10) 2462.1573.4 EC × ---------- (11) td E E 24 24 ∗  ---------- (12) Obteniendo estos datos se entra al Cuadro 12, en donde se presentan los valores de CN para diferentes condiciones. Cuadro 12. Curvas número (CN) para los complejos suelo-cobertura en cuencas en condición de hume- dad media (CP, 1991). Uso del suelo o cubierta Barbecho Cultivos en surcos Cultivos tupidos y granos pequeños Leguminosas en hilera o forraje en rotación de siembra densa Praderas o pastizales Tratamiento o práctica Condición hidrológica Grupo de suelo Hidrológico A B C D Surco recto Surco recto Surco recto En contorno En contorno En contorno y terraceado En contorno y terraceado Surco recto Surco recto En contorno En contorno En contorno y terraceado En contorno y terraceado Surco recto Surco recto En contorno En contorno En contorno y terraceado En contorno y terraceado Sin tratam Sin tratam Sin tratam En contorno En contorno En contorno Mala Mala Buena Mala Buena Mala Buena Mala Buena Mala Buena Mala Buena Mala Buena Mala Buena Mala Buena Mala Aceptable Buena Mala Aceptable Buena Buena Mala Aceptable Buena 77 72 67 70 65 66 62 65 63 63 61 61 59 66 58 64 55 63 51 68 49 39 47 25 6 30 45 36 25 59 72 74 86 81 78 79 75 74 71 76 75 74 73 72 70 77 72 75 69 73 67 79 69 61 67 59 35 58 66 60 55 74 82 84 91 88 85 84 82 80 78 84 83 82 81 79 78 85 81 83 78 80 76 86 79 74 81 75 70 71 77 73 70 82 87 90 94 91 89 88 86 82 81 88 87 85 84 82 81 89 85 85 83 83 80 89 84 80 88 83 79 78 83 79 77 86 89 92 Praderas (permanente) Bosques Parques, patios Caminos de tierra Caminos de superficie dura Donde: C= Coeficiente de drenaje (l/s/ha) 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 (1965): Donde: E24 = Escorrentía de diseño para 24 hrs (cm) A su vez, E24 es calculada mediante: Donde: E = Escorrentía diseño, (cm). td =Tiempo de drenaje, (hr).
  • 11. 11 Con los valores del ejemplo de E y td, se obtiene el valor de E24 : Siendo el valor del coeficiente de drenaje C: El área de las cuencas de los cauces del área del 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: Cálculo de la capacidad de los colectores en las intersec- ciones. Según Rojas (1976), la determinación del gasto que pasará por un dren colector aguas abajo de una intersec- ción, puede realizarse en dos formas: ●● 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 co- lectores son casi iguales. Esto es debido a que los tiempos de concentración serán aproximadamen- te iguales. ●● Considerando todo el área de la cuenca aguas arri- ba de la intersección y utilizar un coeficiente de drenaje ponderado (en caso de que sean diferen- tes). 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 proce- dimiento 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 to- tal, 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   cmcmE 56.2722468.724 × )//(7.856.262.1573.4 haslC ×   slQ /82.053,426.592,17.8 6 5 × 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 coefi- cientes por unidad de área. Las diferentes curvas se grafi- can para facilitar el cálculo. Espaciamiento entre drenes parcelarios subterráneos (Fórmula de Hooghoudt). Existen varias fórmulas empíricas para calcular el espa- ciamiento 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 de la presente ficha que se refiere al drenaje de zonas lluviosas, en las que existe un equilibrio dinámi- co 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 (Figura 6, Quiroga 2007):      ∗     ∗∗ q HKa q HDekbL 22 48 ---- (13) L H Q B Kb Ka D P T Figura 6. Parámetros de un sistema de drenaje Donde: L = Separación entre drenes, m Ka = Conductividad hidráulica por encima del nivel del dren, m/día Kb = Conductividad hidráulica por abajo del nivel del dren, m/día
  • 12. 12 H = Altura del nivel freático del piso al dren, m De = Profundidad equivalente, m, que es igual a: q = Coeficiente de drenaje, m/día, que es igual 1))(ln() 1 55.2(( ∗∗  Pm D L D D De -- (14)   ETPICLDq −∗−− 1 -------------------- (15) 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. Como ejemplo de aplicación, se va a considerar a 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 pro- fundidad (P+D) ●● Por lo tanto, la profundidad o distancia del hidroa- poyo al fondo del dren (D), es de 5.75 ●● 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 como dato que la máxima precipitación pluvial para un tiem- po de retorno de 5 años es de 500 mm/día o 0.5 m/día o 0.021 m/hr. ●● El Coeficiente de escorrentía (C), del método racio- nal, seleccionado para este caso, es de 0.5 ●● La Intensidad de la lluvia (I) es LD/24 = 0.021 m/hr ●● La evapotranspiración diaria (ETP) es de 3.76 mm/ día o 0.00376 m/día Se procede hacer los cálculos con las Ecuaciones 13, 14, 15 y 16:   2 1 2 12 mTBPm ∗∗ ------------------- (16)   2 1 2 12 mTBPm ∗∗   412.05105.023.0 2 1 2 ∗∗Pm m m Pm D L D D De 92.2 1)) 412.0 40(ln() 40 75.555.2(( 75.5 1))(ln() 1 55.2((  ∗∗  ∗∗    −∗−− ETPICLDq 1 0.021 – (1 – 0.5) * 0.021 – 0.00376 = 0.0067     m q HKa q HDekbL 641 0067.0 15.02.14 0067.0 15.092.22.18 48 2 22  ∗∗∗∗∗      ∗     ∗∗ L = 25.3 m Donde: D = Profundidad o distancia del hidroapoyo al fondo del dren, m L1 = Distancia estimada entre drenes, m C = Coeficiente de escorrentía del método racional (adim.) LD = Lluvia de diseño, m/día I = Intensidad de la lluvia, m/día ETP = Evapotranspiración, m/día Pm = Perímetro de mojado del dren, m, que es igual a: 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. La conductividad hidráulica del suelo (Ka y Kb), está relacio- nada con la textura y estructura del suelo y puede ser obte- nido en campo o laboratorio. También puede ser estimado utilizando el Cuadro 13 (Quiroga, 2007): Cuadro 13. Conductividad hidráulica de algunas clases texturales de suelo. Textura Franco arenosa Franco Franco limoso Franco arcilloso K (m/día) 3.0 1.5 1.2 0.5 Fuente: Martínez, 1986. Ejemplo de aplicación de la ecuación de Hooghoudt. La resolución de la ecuación de Hooghoudt en su expresión más general, 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 Ecuaciones 13
  • 13. 13 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 sucesiva- mente hasta encontrar el valor de L1 de 21.3 m que coinci- de con el de L igual también a 21.3 m (Cuadro 14). Para ejemplificar el procedimiento con otros datos distin- tos de profundidad de drenes, profundidad del hidroapo- yo y conductividad hidráulica del suelo, en el Cuadro 14 se presentan resultados obtenidos con dicho proceso iterati- vo, manteniendo constantes los siguientes valores: ●● (B) de 0.3 m ●● (T) de 0.05 m ●● (LD) de 0.021 m/hr ●● (C) de 0.5 ●● (I) de 0.021 m/hr ●● (ETP) de 0.00376 m/día ●● (H) de 0.15 m Cuadro 14. Espaciamientos entre drenes para dife- rentes valores de profundidad de dren (P) y con- ductividades hidráulicas del suelo (Ka y Kb). Para complementar la información, en el Cuadro 15 se pre- sentan algunos da tos de profundidades y espaciamientos de drenes mas comunes en suelos no diferenciados. Cuadro 15. Profundidades y espaciamientos de drenes, mas comunes en suelos no diferenciados Métodos para calcular los gastos de diseño hidráuli- co para drenaje en general. En el apartado 6.1.4 se uso la ecuación de Cypress Creek para el cálculo del gasto en drenes de aguas superficiales, sin embargo, de manera general, la mayoría de los procedimientos para calcular es- currimiento han sido diseñados para estimar las crecidas máximas o avenidas máximas. Entre los métodos se tienen el de envolventes máximas, el racional y el racional modi- ficado: Método de envolventes. Este método toma en cuenta sólo el área de la cuenca. Aunque no son métodos que analicen propiamente la relación entre la lluvia y el escurrimiento, pueden ser de gran utilidad en los casos en que se requie- ran sólo estimaciones gruesas de los gastos máximos pro- bables, o bien, cuando se carezca casi por completo de in- formación. Método racional. Dentro de la importancia de los escurri- mientos, se considera la estimación de ellos para la planea- ción de obras de manejo de los recursos hidráulicos y para su aprovechamiento en áreas de riego. El escurrimiento máximo de un área de drenaje es esencial para el diseño de estructuras vertedoras y de almacena- miento, por tal razón es necesario estimarlos, para ello se usan formulas empíricas como el método racional, el cual se expresa por la ecuación. Donde: Qs = Gasto máximo probable de escurrimiento en m3 /s. C = coeficiente de escurrimiento, que varía de 0.1 a 1, el cual depende de las características de la cuenca, es adi- mensional I = Intensidad de la lluvia expresada en mm/h. A = Área de la cuenca, en ha. 0.0028 = Coeficiente de conversión de unidades, resultante de cambiar mm y hectáreas a m2 , y horas a segundos. El Coeficiente de escurrimiento es la proporción de lluvia que fluye superficialmente sobre el terreno como escorren- tía. Depende entre otros factores, de la pendiente, del tipo de suelo, de la cubierta vegetal, de la humedad del suelo previa a la lluvia, así como de la intensidad y duración de la lluvia. Método racional modificado. Los excesos de la precipita- ción máximos en cuencas pequeñas también pueden ser estimados por el método racional modificado. Este método puede ser utilizado cuando existen datos pluviográficos de P Kb q L2 Fuente: Obtenidos por el autor. p+D Pm D L1 De Ka L 1.25 1.25 1.25 1.50 1.50 1.50 1.75 1.75 1.75 1.50 1.50 1.50 7.0 7.0 7.0 6.0 6.0 6.0 5.0 5.0 5.0 4.0 4.0 4.0 0.412 0.412 0.412 0.412 0.412 0.412 0.412 0.412 0.412 0.412 0.412 0.412 5.75 5.75 5.75 4.50 4.50 4.50 3.25 3.25 3.25 2.50 2.50 2.50 40.0 25.0 21.3 40.0 25.0 20.7 40.0 22.0 19.7 40.0 30.0 28.8 2.92 2.26 2.04 2.67 2.15 1.93 2.28 1.83 1.74 1.94 1.81 1.79 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 2.5 2.5 2.5 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 2.5 2.5 2.5 0.0067 0.0067 0.0067 0.0067 0.0067 0.0067 0.0067 0.0067 0.0067 0.0067 0.0067 0.0067 641 498 452 586 474 429 502 407 388 898 838 829 25.3 22.3 21.3 24.2 21.8 20.7 22.4 20.2 19.7 30.0 28.9 28.8 SUELO ESPACIAMIENTO (m) PROFUNDIDAD (m) Arcilloso Arcillo limoso Franco Limoso Franco arenoso Arenoso franco Suelos Irrigados 10 - 17 13 - 13 20 - 33 33 - 40 33 - 67 50 - 200 1.00 - 1.15 1.00 - 1.15 1.15 - 1.30 1.30 - 1.50 1.30 - 1.65 1.65 - 2.65 CIAQs 0028.0 ---------- (17)
  • 14. 14 una estación dentro o cerca del área de estudio, utilizando la fórmula 32 (Colegio de Postgraduados, 1991). Donde: Q = Escurrimiento máximo, en m3 /s C = Coeficiente de escurrimiento, que varía de 0.1 a 1, de acuerdo con las características propias de la cuenca (Cua- dro 16). P = Lluvia de diseño para un período de retorno dado, en mm. A = Área de la cuenca, en ha. Es importante considerar que para un período crítico, la llu- via reportada en 24 horas se puede presentar en una hora, por lo que este valor se debe expresar en cm/hora. Cuadro 16. Valores de C para el cálculo de escurri- mientos. CPAQ 0028.0 ---------- (18) Para drenaje subterráneo: ●● Trazo ●● Excavación ●● Colocación de la tubería ●● Colocación de las conexiones de la tubería y seña- lamientos externos ●● Enterrado de la tubería y acomodo de materiales ●● Construcción de estructuras o De protección a la tubería o De aforo o Rejillas coladeras y registros 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 uti- lizados. Drenes a cielo abierto. a. Maquinaria pesada: ●● Zanjeadota múltiple (Extractora y desparramado- ra 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 cu- charón Drenes entubados. a. Maquinaria pesada: ●● Zanjadoras: ●● De cincel ●● De cadena ●● De disco rotatorio ●● Motoconformadora b. Equipo ligero y mediano: ●● Escrepas autopropulsadas Bosque Plano (0-5% pendiente) Ondulado (6-10% pendiente) Escarpado (11-30% pendiente) Pastizales Plano (0-5% pendiente) Ondulado (6-10% pendiente) Escarpado (11-30% pendiente) Terrenos Cultivados Plano (0-5% pendiente) Ondulado (6-10% pendiente) Escarpado (11-30% pendiente) 0.10 0.25 0.30 0.10 0.16 0.22 0.30 0.40 0.52 0.30 0.35 0.50 0.30 0.36 0.42 0.50 0.60 0.72 Topografía Vegetación Textura del Suelo Gruesa Media Fina 0.40 0.50 0.60 0.40 0.55 0.60 0.60 0.70 0.82 Fuente: Colegio de Postgraduados, 1991 Procedimientos para su implementación Los procedimientos que en la práctica son los más utiliza- dos, son: Para drenes a cielo abierto: ●● Trazo ●● Excavación ●● Retiro y acomodo de materiales ●● Construcción de estructuras o De protección o De aforo o De acceso y tránsito o Rejillas coladeras y registros
  • 15. 15 ●● Emparejadora ●● Niveladora ●● Cucharones ●● Equipo rayo láser y remolque de los rollos de plás- tico Costos asociados Una vez que se han definido los diferentes componentes del proyecto, como la ubicación más conveniente de latera- les 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 topográfi- cos, análisis de suelos, determinación de la con- ductividad hidráulica, visitas a las parcelas, etc. ●● Materiales y accesorios, incluyendo principalmen- te tubería de diferente diámetro, coples, uniones, T’s, 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 com- pañía constructora, puede ser un mismo precio. Un caso especial puede ocurrir cuando se tengan que usar dos tractores para la tracción de la ma- quinaria. 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 princi- palmente del espaciamiento, de la profundidad y del diá- metro dominante de los drenes. Los costos entre 12,000 a 21,000 por hectárea suelen ser comunes. Bibliografía. ArteagaT. E. 1986. Pequeñas zonas de riego. Estudios y pro- yecto (Primera parte). Chapingo, México. Departamento de Irrigación. UACh Colegio de Postgraduados.1991. Manual de Conservación del Suelo y del Agua (3a ed.) Montecillo, Méx. C. P. Coras M. P. M. 2000. Drenaje Superficial. Chapingo, México. Departamento de Irrigación. FIRA. 1985.“Serie de Agricultura, Riego y Drenaje”. Volumen 2, Banco de México. México. González, R.D., Ruvalcaba, P.I. 2000. Diseño de un Sistema de Drenaje Superficial para Zonas Tropicales y Subtropica- les. Chapingo, México. Departamento de Irrigación. ILRI, International Institute for Land Reclamation and Im- provement, 1977. Principios y Aplicaciones del Drenaje” Wageninge, Holanda. IMTA, Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. 1986. “Manual de Drenaje”Dirección General de Irrigación y Dre- naje SARH, México. Luthin, James. 1967. Drenaje de Tierras Agrícolas. Centro Regional de Ayuda Técnica. México 684 p. Martínez, M. B. 1986. Drenaje agrícola. Ministerio de Agri- cultura, Pesca y alimentación. Manual Técnico No. 5, Volu- men I, 239p, Bolivia. Palacios V. Oscar, 2002. Apuntes de Drenaje Agrícola. Cha- pingo México, Departamento de Irrigación. Pizarro, Fernando. 1978. Drenaje Agrícola y Recuperación de Suelos Salinos. Editora Agrícola Española S.A. Madrid 521 p. Quiroga, Alex. 2007. Drenaje de parcelas agrícolas en zonas tropicales. http://biblioteca.arcobol.com/CustomView4list. asp?order=url&ordertype=DESC Rojas, Rafael. 1976. Drenaje Superficial de Tierras Agrícolas. Centro Interamericano de Desarrollo Integral de Aguas y Tierras (CIDIAT). Venezuela. 93 p. Rojas, Rafael. 1984. Drenaje Superficial en Tierras Agrícolas. Serie Riego y Drenaje. CIDIAT. Venezuela. 96 p. Trueba, C. S. 1984.“Hidráulica”. Editorial CECSA. Elaboró: M.C. Félix Alberto LLerena Villalpando. allerena@correo.chapingo.mx Departamento de Irrigación de la Universidad Autónoma Chapingo. Revisión Técnica: Dr. Demetrio S. Fernández Reynoso. Departamento de Hidrociencias, Colegio de Postgradua- dos. demetrio@colpos.mx