PROGRAMAS QUE ESTUDIAN ESTOS PROCESOS

1. EVAPOTRANSPIRACION
Agroclima: un programa para el cálculo de la evapotranspiración por el método
FAO Penman-Monteith desde planillas de cálculo o lenguajes de programación
Introducción El Paper 56 de la serie FAO Irrigation and Drainage (Allen et al.,
1998, referido aquí como FAO56) constituye la revisión más reciente del
procedimiento para estimar la evapotranspiración de referencia (ETP). El método
se basa en la ecuación Penman-Monteith recomendada por un Comité de
Expertos convocado por la FAO en 1990 (Smith et al., 1992). El método ha tenido
aceptación; no obstante, una limitante para su aplicación es la ausencia de un
programa de computación que permita implementarlo de manera sencilla.
CROPWAT (Smith, 1992) versión 4 es el último programa desarrolló la FAO para
calcular la ETP por el método FAO56. El programa es poco flexible; la entrada de
datos climáticos requiere un formato específico (CLIMWAT; Simth, 1993) y solo
permite el cálculo de la ETP mensual. CROPWAT fue sucedido por REF-ET
(Allen, 2000) el cual permite calcular la ETP diaria, pero mantiene limitaciones en
el intercambio de datos. Otro programa, ET_CSDLL (Donatelli et al, 2003),
consiste en una serie de rutinas capaces de calcular la ETP, contenidas en una
librería de intercambio dinámico para Windows (archivo DLL). Muchas
aplicaciones tienen la capacidad de invocar esas rutinas. No obstante, la
comunicación (interface) entre el programa y la librería ET_CSDLL se debe
realizar por medio de una estructura especial de datos, por lo que su uso requiere
programar la interface. Esas rutinas tampoco pueden usarse, sin una tediosa
programación, como función de planillas de cálculo, cuyo resultado se actualiza
automáticamente al modificar la planilla. El objetivo de este trabajo es presentar el
desarrollo de un programa, AGROCLIMA, diseñado para calcular la ETP por el

2. método FAO56 en planillas de cálculo o, con mínima programación, desde
cualquier aplicación capas de importar funciones desde una DLL.
LA INFILTRACIÓN
SOFTWARE EXISTENTE PARA INFILTRACIÓN Y FUNCIONES HIDRÁULICAS
DE SUELOS
Programas que Permiten Modelar Flujo en Medios Porosos Existen diversos
modelos que permiten predecir el movimiento del agua y los químicos en y a
través de la zona no-saturada del suelo. Estos modelos numéricos necesitan de la
estimación de numerosos parámetros. Esto es particularmente cierto cuando se
analiza las propiedades hidráulicas de los suelos no-saturados, propiedades que
dependen de la velocidad a la cual el agua y los químicos disueltos se mueven
dentro del suelo. En los últimos años se han desarrollado numerosos métodos de
laboratorio y de campo para determinar las funciones hidráulicas de los suelos
(Klute, 1986), aunque la mayoría de ellos son costosos y difíciles de implementar
(Van Genchten, Leij y Yates, 1991). Las mediciones in situ de la conductividad
hidráulica del suelo son actualmente difíciles y muy lentas. Así, es necesario
utilizar métodos más expeditivos y rápidos para determinar las propiedades de los
suelos no-saturados. A continuación se presenta una breve lista de software que
permite abordar el problema de la infiltración desde distintos puntos de vista. Entre
los programas más conocidos que permiten modelar flujo en medios porosos se
encuentran:
-HYDRUS
- UNSATCHEM-2D
- CHAIN-2D
- MODFLOW
- GMS
- VS2DI
- CHEMFLOW
- HST3D
- SOILCO2
- D-HYSAM
- NOUR EL-DIN
- TETRANS
- MOC3D
- SALTMOD
- VLEACH

3. Se presenta una breve descripción de HYDRUS que permite modelar el flujo en
medios porosos no saturados.
HYDRUS: El programa HYDRUS, es un programa para simular flujo
unidimensional, transporte de un sólo soluto y movimiento de calor, en un medio
variablemente saturado. Hydrus-2D permite realizar el análisis del flujo de agua y
transporte de solutos en medios porosos no saturados en dos dimensiones.
Ambas versiones modelan el flujo del agua usando la ecuación de Richards, y
Anexo 3: Software Existente - 156 los solutos y el movimiento de calor usando
ecuaciones de transporte convección y dispersión. El programa también considera
histéresis en las propiedades hidraúlicas del suelo no saturado. En la versión
unidimensional el flujo puede ser considerado en dirección vertical, horizontal o
inclinado. Aunque se simula también el movimiento de calor, el programa asume
que el proceso del flujo de agua no se afecta por los cambios de la temperatura en
el sistema. El programa permite histéresis tanto en la retención suelo-agua como
en las funciones de conductividad hidraúlica. Permite escalar la funciones
hidraúlicas de suelo no saturado para tener en cuenta los cambios continuos en
las propiedades hidráulicas. Además, considera condiciones alternativas de
drenaje de bordes. Los antecedentes de este programa son el código de WORM
(van Genuchten, 1987), versiones anteriores de HYDRUS (Kooly van
Genuchten,1991), SWM_II (Vogel,1987) y SWMS_2D (Simunek y otros, 1994). El
código de HYDRUS asume flujo unidimensional en un suelo variablemente
saturado bajo condiciones isotérmicas. Permite además, el uso de tres modelos
analíticos diferentes para propiedades hidraúlicas de suelos (Brooks y Corey,
1966; van Genuchten, 1980; y Vogel y Cislerová, 1988), también permite que las
propiedades hidraúlicas se puedan leer directamente de tablas. Implementa las
funciones de van Genuchten (1980) que usan la distribución estadística tamaño de
poro del modelo de Mualem (1976) para obtener una ecuación de predicción para
la función de conductividad hidráulica en términos de los parámetros de retención
de agua del suelo. Utiliza un proceso para escalar las funciones para simplificar la
descripción de la variabilidad en las propiedades hidráulicas no saturadas de los
perfiles de suelo heterogéneos. Asume que la variabilidad hidráulica en cierto
punto del perfil del suelo puede ser aproximada por un conjunto de
transformaciones lineales que relacionan las características hidraúlicas
individuales con las características de referencia. La técnica se basa en el
concepto introducido por Miller y Miller (1956) para medios porosos que difiere
solamente en la escala de la geometría. HYDRUS implementa dos tipos de
condiciones para describir las interacciones sistemas independientes en los
bordes de la región de flujo. Estas, son condiciones de borde de carga de presión

4. especificada y las condiciones de borde de flujo específico. HYDRUS-2D resuelve
la ecuación de Richards en dos dimensiones para el flujo de agua no saturado y la
ecuación de Fick para el transporte de solutos. La ecuación de flujo incorpora un
término de sumidero al igual que HYDRUS 5.0. Permite analizar el movimiento de
agua y solutos en medios no saturados, parcialmente saturados o completamente
saturados (Simunek y otros, 1996). 3.2 Modelos que describen las propiedades
hidráulicas de los suelos no saturados UNSODA es un programa que consiste en
una base de datos de las propiedades hidráulicas de los suelos no saturados
(contenido de humedad, conductividad hidráulica y difusividad del agua en el
suelo), propiedades básicas del suelo (distribución del tamaño de partículas,
densidad, contenido de materia orgánica, etc.) e información adicional sobre el
suelo y los procedimientos experimentales. El programa puede utilizarse para: (1)
guardar y editar datos, (2) buscar datos, (3) escribir los contenidos de conjuntos de
datos seleccionados y (4) para describir los datos hidráulicos de los suelos no
saturados con expresiones analíticas de forma cerrada, (Leij y otros, 1996). RETC
(RETention Curve), fue desarrollado por van Genuchten, Leij y Yates dentro del
Laboratorio de Salinidad de U.S.A., Departamento de Agricultura. El programa usa
los modelos paramétricos de Brooks-Corey (1964) y van Genuchten (1978) para
representar las curvas de retención de agua del suelo, y los modelos de
distribución teórica del tamaño de poros de Mualem (1976a) y Burdine (1953) para
determinar la función de conductividad hidráulica en Anexo 3: Software Existente -
157 función de los datos observados de retención de agua del suelo. El programa
también permite un ajuste analítico simultáneo de los datos observados de
retención de agua y conductividad. El código de RETC es descendiente del código
SOHYP (van Genuchten, 1978). RETC incluye una valuación directa de las
funciones hidráulicas cuando los parámetros del modelo son conocidos, también
incluye una forma más flexible para introducir los parámetros para los procesos de
optimización y la posibilidad de evaluar los parámetros del modelo de los datos
observados de conductividad y retención de agua. El código de RETC puede ser
modificado fácilmente para tener en cuenta los procesos más complicados como
flujo histerético bifásico (Lenhard y otros, 1991) o el flujo preferencial (Germann,
1990). 3.3 Modelos para cálculo de las necesidades de agua de los cultivos
Existen programas que se utilizan para determinar las necesidades de agua de los
cultivos, entre los mismos se encuentran: CROPWAT ClimWat 3.4 Comentarios
Hay numerosos programas para el cálculo de infiltración en medios porosos
saturados o no saturados. Estos programas permiten resolver el problema para
casos particulares, en general medios semi-infinitos, debido a que la ecuación de
Richards es altamente no lineal y no existen soluciones cerradas. Todos estos
programas necesitan la definición de las propiedades hidráulicas de los suelos y
en muchos casos necesitan los parámetros de las funciones hidráulicas para los
distintos modelos. Este trabajo busca determinar entonces el escurrimiento

5. superfical y el flujo subsuperficial para poder determinar el caudal superficial con
mayor precisión y obtener en forma simultánea cómo se encuentra el suelo.
EJEMPLOS:
INFILTRACION:
Tasa de infiltración (T)
T = 30/11
(30 minutos entre lecturas y 11 cm, como última diferencia)
= 2.73 min/cm
-Velocidad de infiltración (Vp)
Este valor, con base en el anterior, se obtiene de tablas o fórmulas; para este caso
se puede aproximar al valor de Vp = 8,20 x 10-7 m/seg (de la tabla del AyA) o se
interpola para una magnitud más exacta.
- Caudal o gasto (Q) de agua por día que recibirá el suelo.
Para este ejemplo, se estima que una persona representa una descarga de 162
litros/día. (Es muy importante definir este dato teniendo en cuenta, por ejemplo
“usos” de agua que a veces se tienen tan altos como 400 litros por persona por
día, o en forma contraria es posible contar con la utilización, en el proyecto, de
artefactos de bajo consumo y reglas claras para un uso racional del agua).
==> Una casa con 6 personas producirá (162 x 6) = 972 lt/día por lo que haciendo
las conversiones ese valor representa:
Q = 972 lt/día = 0,972 m3/día
= 0,000 011 25 m3/seg = 1,112 5 x 10-5 m3/seg = 0,011 25 litros / segundo
- Cálculo del Área de infiltración que se requiere en zanjas o pozos
Ai = Q/Vp; obteniéndose el dato en metros cuadrados
Ai = 1,125 x 10-5 / 8,20 x 10-7 = 13,72 m2

6. Este valor debe ser afectado por otros factores, siendo los más importantes:
•Precipitación (Fp) (Se recomienda un valor no menor a 2,5, sin embargo, debe
definirse con claridad para qué zona del país es ese valor. Ya que si el patrón
fuese San José, ese dato deberá ajustarse de acuerdo a las diferencias de
precipitación media que se registran para otros lugares más lluviosos).
•El revestimiento superior (rc)
(“0” con nada cubriendo la superficie del terreno y casi 1, al cubrirse) No puede ser
1, ya que la ecuación se indetermina)
. Entonces, Superfície del terreno o área verde requerida: A’c = Ai (Fp)
A’c = 13.72 (2,5) = 34,3 m2
Superficie total requerida para el campo de infiltración:
Ac = A’c / (1 - rc)
Ac = 34,3 / (1 – 0) = 34,3 m2 (mismo valor para este caso del ejemplo, donde no
se colocará NADA encima. Nótese con la ecuación que si se va “tapando” ya sea
colocando losetas u otros revestimientos superiores, la superficie de terreno
requerida para ubicar el campo de infiltración será mayor). Este cálculo es muy
importante, porque de esta forma se determina la parte del lote que se debe
destinar al campo de infiltración. El detalle a resaltar es que siempre se ha
asumido darle importancia solo al cálculo de la “longitud de drenaje” y, el proceso
correcto no es solo eso. Es necesario también tener claro que para un buen
proyecto se debe saber qué tan grande debe ser la superficie requerida para
colocar ahí toda esa longitud de drenaje que se calculó.
EVAPOTRANSPIRACION.
Fórmula para la Estimación del Uso del Agua
Uso del Agua = (ETo X Kc) dividido entre la eficiencia del sistema de irrigación
Consulte una estación meteorológica agrícola para obtener las tasas diarias. La
ETo diaria puede resumirse considerando el periodo de tiempo que coincida con
su horario de riego, o considerando el periodo que transcurrió desde el último
riego o lluvia significativa. Por ejemplo, para los cálculos que se muestran en este
resumen, nosotros utilizaremos el ETo diario de los últimos siete días.

7. Los coeficientes de cultivo están en función del tamaño de los doseles o canopies
y de que tanto está expuesta la planta a los rayos solares directamente. La
relación del tamaño del dosel y la exposición a los rayos solares con el consumo
de agua de la planta de vid ha sido estudiada extensivamente por el Dr. Larry
Williams en California. Su investigación ha demostrado que el Kc del viñedo puede
ser estimado, calculando el porcentaje de la aérea del viñedo que está sombreado
al medio día (12 pm). La Tabla 1 nos muestra una estimación de Kc realizada por
Williams (2001) en un viñedo en donde los tallos están distribuidos verticalmente
bajo el sistema VSP y en donde el espaciamiento entre filas es de 8 pies.
Asumimos que el dosel alcanza su tamaño final con Kc=0.51 para el ejemplo
mostrado en este articulo.
Tabla 1. Ejemplo de coeficientes de
cultivo para la vid con un sistema de
guiado VSP y con una distancia entre
filas de 8 pies.
Grados-Día (F)
Kc (Filas de 8
pies)
180 0.13
360 0.17
540 0.21
720 0.26
900 0.31
1080 0.37
1260 0.42
1440 0.46

8. 1620 0.51
1800 0.54
1980 0.57
2160 0.59
2340 0.61
2520 0.62
2700 0.62
La eficiencia del sistema de riego es calculada de acuerdo al tipo de sistema que
se usa. El riego por goteo es el más eficiente y sus valores van de 0.85 a 0.95 (de
85 a 95% de eficiencia). Para el riego por aspersión los valores son .60 y .75 y
para el riego por surcos de entre .40 y .50. En el ejemplo siguiente, asumimos un
riego por goteo con una eficiencia del 90 por ciento.
Ejemplo del Cálculo del Uso del Agua
Se asume
Acumulativo 7 días ETo = 1.69 pulgadas
Coeficiente de Cosecha de la uva Kc= 0.51
Eficiencia del sistema de riego por goteo 90% = 0.90
Cálculo
Uso del Agua = (1.69 X 0.51) / 0.90
Uso del Agua = 0.96-pulgadas
Nuestra estimación de ET ha determinado que 0.96 pulgadas de agua se han
perdido en el viñedo en los últimos siete días, pero no significa necesariamente
que queremos reemplazar toda el agua que se perdió. Mantener agua en
abundancia en los viñedos hace que las plantas de vid continúen creciendo, lo
cual dificultará el control del dosel, creando doseles sombreados, haciendo que el
manejo de las enfermedades sea más difícil, y reduciendo la calidad de la fruta.

9. Los responsables de manejar los viñedos normalmente limitan la disponibilidad de
agua para madurar las vides como una herramienta para controlar el crecimiento.
Williams encontró que remplazando solamente el 75 por ciento del agua que se
pierde reducirá el crecimiento de las vides, afecta muy poco el rendimiento. El
limitar más la cantidad de agua en el viñedo se conoce con el nombre de
“deficiencia de irrigación” o “riego deficitario”, esta estrategia avanzada de
irrigación se usa para manipular el crecimiento de la planta y probablemente
influenciar la calidad de la fruta. Se aconseja que los responsables de los viñedos
consulten más literatura referente al tema y consideren experimental en una
parcela pequeña antes de utilizar esta estrategia en todo el viñedo.
Ejemplo del Cálculo de Cuanta Agua Aplicar
Para nuestro ejemplo, estamos asumiendo que se desea reemplazar el 85 por
ciento del agua que se ha utilizado.
0.96 pulgadas X 0.85 = 0.82 pulgadas de riego se necesitan para reemplazar el 85
por ciento del agua utilizada durante los últimos siete días.
Las pulgadas deben convertirse en galones para determinar por cuánto tiempo
debe de regarse. Estos cálculos usan el factor de conversión acre-pulgada y pies
cuadrados que ocupa una sola planta de vid en su viñedo. Nosotros asumiremos
una vid X fila con un espaciamiento de 4 pies X 8 pies para este ejemplo, por lo
que área cubierta por una planta de vid es de 32 pies cuadrados.
Constantes y Supuestos
Tasa de Riego Deseada = 0.82 pulgadas
1 acre-pulgada = 27,152 galones
1 acre = 43,560 pies cuadrados
Espaciamiento entre vides = 4 pies, Espaciamiento entre hileras = 8 pies
Área por vid = (4 pies X 8 pies) = 32 pies cuadrados
Cálculos
0.82 pulgadas X 27,152 gal/acre-pulgada = 22,265 gal/acre
22,265 gal/acre X (32 pie cuadrados / 43,560 pies cuadrados)
22,265 gal/acre X 0.000735 acre/vid =16.36 gal por vid para reemplazar el 85 por
ciento del agua usada en los últimos siete días.