Diseño de métodos de riego superficial por gravedad

UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA
ÁREA AGROPECUARIA Y DE RECURSOS NATURALES
RENOVABLES
CARRERA DE INGENIERÍA AGRÍCOLA
Docente:
Temístocles Maldonado Rojas1
Loja- Ecuador
2 007
1
.- Ingeniero Agrícola, Magíster en Ingeniería Agrícola, Mención Riego y Drenaje, Universidad de
Concepción–Chile.

Diseño de Métodos de Riego por Superficie 3
CONTENIDO
PRÓLOGO ……………………………………………………………………… ... 5
PRESENTACIÓN ………………………………………………………………… 6
PROCESO INVESTIGATIVO DE LA UNIDAD ……………………………… .. 7
Capítulo 1: Interrelaciones agua–suelo–planta–atmósfera ……… ………. 8
1. CUÁNDO, CUÁNTO Y CÓMO REGAR? ………… .. 8
2. LA EVAPOTRANSPIRACIÓN DE LOS CULTIVOS ………..... 9
3. EL AGUA DEL SUELO ……………………………………………………… 11
4. LA INFILTRACION DEL AGUA EN EL SUELO ………………………… 24
5. CUESTIONARIO DE AUTOEVALUACIÓN ………………………………. 26
Capítulo 2: Criterios de selección del método de riego ..................................... . 34
1. DESCRIPCCIÓN DE LOS MÉTODOS DE RIEGO ……………….. .. 34
2. CRITERIOS DE SELECCIÓN DEL MÉTODO DE RIEGO ……………… 40
Capítulo 3: Eficiencia de riego ……………………………………………….. . 46
1. INTRODUCCIÓN …………………………………………………………. . 46
2. COMPONENTES DE LA EFICIENCIA DE RIEGO …………………… . 46
3. LA EFICIENCIA COMO PARÁMETRO DE CALIDAD DEL RIEGO …. .. 55
4. CUESTIONARIO DE AUTOEVALUACIÓN …………………………….. . 63
Capítulo 4: Requerimientos de riego ………………………………………..... 64
1. BALANCE HÍDRICO …………………………………………………….. …. 64
2. CÁLCULO DE REQUERIMIENTOS DE RIEGO ………………………… ... 68
3. CUESTIONARIO DE AUTOEVALUACIÓN ………………………………. 71
Capítulo 5: Hidráulica del riego por superficie …………………………………. 72
1. FASES DEL RIEGO POR SUPERFICIE ……………………………………….. 72
2. ECUACIONES DEL FLUJO BÁSICAS ………………………………………… 74
3. PERÍODOS DE RIEGO …………………………………………………………. 80
4. ANÁLISIS DE LAS PÉRDIDAS DE AGUA EN RIEGO POR SUPERFICIE .. 83
Capítulo 6: Diseño del riego gravitacional ………………………………………. 90
1. DISEÑO DEL RIEGO POR SURCOS ………………………………………….. 90
2. DISEÑO DEL RIEGO POR MELGAS ……………………………………… ….106
3. CUESTIONARIO DE AUTOEVALUACIÓN …………………………………. 113
BIBLIOGRAFIA ………………………………………………………………… … 115
Anexo 1. Guía del trabajo práctico, investigación formativa ……………….. ….117

PRÓLOGO
La fuerte presión sobre la tierra para producir alimentos para un población mundial en
rápido crecimiento, (6 000 millones de habitantes hoy a más de 8 000 millones en el año
2030 2
), ha hecho que el empleo eficiente del agua de riego sea de importancia vital,
particularmente en los países más pobres donde el mayor potencial para aumentar la
producción alimentaria y los ingresos rurales se encuentra frecuentemente en las zonas
de riego.
Respecto del uso del agua en 93 países en desarrollo, la referida publicación señala que
está disminuyendo el ritmo de aumento del consumo del agua. Para el año 2 030, los
países en desarrollo podrán aumentar considerablemente su producción, incrementando
alrededor de 33% los cultivos de regadío, pero utilizando tan solo 12% más de agua.
Esto indica que la eficiencia del riego está mejorando en las regiones áridas y
semiáridas del mundo en desarrollo, y continuará mejorando, debido en gran parte a que
en estas regiones las limitaciones de agua les obligará a utilizar técnicas de riego más
eficientes.
En América Latina y el Caribe, un 36% de la región está ocupada por zonas áridas y
semiáridas. La escasez o ausencia de precipitaciones en las zonas áridas (350 millones
de hectáreas), no permite la producción agropecuaria ni forestal en secano y la
agricultura sólo es posible bajo riego. En las zonas semiáridas (391 millones de
hectáreas), las precipitaciones insuficientes e irregulares, junto con los frecuentes
períodos de sequía, limitan las alternativas de producción agropecuaria;
constituyéndose el riego en un factor de seguridad a las inversiones agropecuarias
(Matías Prieto. Segunda Reunión de ATPs-FAO, Santiago 20 al 23 de junio del 2000).
El manejo eficiente del agua de riego, básicamente está determinado por factores de
clima, suelo y cultivo, y por la forma como se distribuye y aplica el agua en la parcela .
Por lo tanto, un buen diseño del método de riego y adecuada operación del mismo, debe
considerar los requerimientos hídricos del cultivo, la disponibilidad hídrica del área a
irrigarse, las características físicas del suelo, las restricciones climáticas y topográficas y
las limitaciones económicas.
El presente documento de Diseño de Métodos de Riego por Superficie, pretende ser un
libro de utilidad práctica para Profesionales y Técnicos involucrados en la planificación,
diseño y operación de sistemas de riego; así como también para Estudiantes de Ciencias
Agrícolas y demás personas comprometidas en promover el desarrollo rural con equidad
y justicia social.
2
Noticias de la FAO. Marzo-Abril de 2000. Publicación mensual de la Dirección de información,
Roma-Italia.

Ingeniería Agrícola 6
PRESENTACIÓN
La Unidad Diseño de Métodos de Riego por Superficie forma parte de la estructura
académica del Módulo 6 de la Carrera de Ingeniería Agrícola: Sistemas de Riego por
Superficie y Presurizados, que se imparte en el Tercer Curso de la Carrera.
El área de influencia de la Universidad Nacional de Loja, es la Región Sur del País,
concretamente la Provincia de Loja, misma que se caracteriza por ser eminentemente
agrícola, donde la producción de los cultivos depende básicamente del riego. En la zona
norte el riego es complementario, al centro de la Provincia el riego es necesario durante
el segundo semestre del año; mientras que en la zona sur es indispensable casi todo el
año.
La superficie regable en la Provincia de Loja, entre proyectos en construcción y estudio
supera las 17 000 ha. El proyecto de mayor importancia constituye el Sistema de Riego
Zapotillo con un área potencial de 8 000 ha; en tanto que la superficie irrigada apenas
alcanza unas 3 500 ha, representando el 20 % del área regable. El riego privado cubre
aproximadamente unas 13 500 ha que representaría el 80%. Esta información sugiere la
constante formación de Ingenieros Agrícolas especialmente en el campo del manejo de
suelos y agua.
Los principales problemas del sector agrícola de la Provincia de Loja, entre otros, son
la discriminación regional, condiciones adversas de clima y topografía, falta de
planificación integral del desarrollo, falta de capacitación y asistencia técnica; siendo
uno de los problemas más críticos la falta de riego y el mal manejo del agua en sitios
donde se dispone de éste recurso. En éste contexto, la Carrera de Ingeniería Agrícola del
Área Agropecuaria, tiene como objetivo fundamental formar profesionales que
contribuyan al desarrollo tecnificado de la agricultura en procura del bienestar
socioeconómico del productor rural y respetando las normas de protección ambiental.
Por lo expuesto anteriormente, la Unidad Diseño de Sistemas Superficiales de Riego por
Gravedad, pretende que el futuro Profesional Ingeniero Agrícola, en base al
conocimiento de los problemas de la producción agrícola bajo riego, pueda capacitarse
humanista y técnicamente para participar en la planificación, diseño, construcción,
evaluación y manejo de sistemas de riego, sin dejar de lado los aspectos organizativos y
medioambientales que exige el desarrollo agrícola sustentable.
Consecuentemente, el desarrollo sustentable de la agricultura bajo riego, demanda un
eficiente aprovechamiento y manejo del agua de riego y drenaje, una infraestructura
hidráulica adecuada y una eficiente administración, operación y mantenimiento de los
sistemas de riego.

Capítulo 1
LAS INTERRELACIONES
AGUA–SUELO–PLANTA–ATMÓSFERA
1. El ABC DEL RIEGO: ¿CUÁNDO, CUÁNTO Y CÓMO REGAR?
1.1 Definición: El riego consiste en reponer al perfil del suelo la falta de humedad debida
a un desbalance entre el agua disponible en el suelo y el agua consumida por el cultivo.
Dependiendo de las condiciones climáticas del lugar, la reposición de agua al suelo puede
ser ocasional o permanente: ocasional (suplementaria) durante la estación lluviosa, es
decir cuando la precipitación no compensa la evapotranspiración de los cultivos; y
permanente durante la época de verano o temporada de riego.
La mala práctica del riego puede ocasionar grandes desperdicios de agua junto con el
arrastre de nutrientes y partículas del suelo; así como también puede disminuir el
rendimiento de las cosechas si se aplica menos agua de la requerida por los cultivos. Por
otro lado, la frecuente y excesiva aplicación de agua al suelo hace que se formen “napas
freáticas” altas, así como también la salinización del suelo; problemas que sólo pueden
resolverse mediante la implementación de costosos sistemas de drenaje y recuperación de
suelos.
1.2 El ABC del riego: El problema del manejo eficiente del riego plantea la respuesta a
tres preguntas básicas: cuánto regar?, cómo regar? y cuándo regar? . Para responder con
certeza a estas interrogantes, se requiere conocer las relaciones fundamentales que
existen entre el agua, el suelo, la planta y la atmósfera; junto con el conocimiento de la
mecánica de fluidos, la hidráulica y el apoyo de la computación.
El cuánto regar está relacionado con la cantidad de agua a aplicar en cada riego, para lo
cual se requiere conocer la capacidad de almacenaje de agua del suelo (agua
aprovechable), y la facilidad que dicho suelo tiene para absorber agua durante el tiempo
de riego (infiltración).
El cómo regar se refiere a la forma de aplicar el agua al suelo, es decir se relaciona con el
método de riego a utilizarse. Para responder ésta pregunta se requiere conocer las
diferentes técnicas de riego, tanto del riego gravitacional como presurizado: surcos,
melgas, pozas, aspersión, microaspersión, goteo, etc.
El cuándo regar se relaciona con la frecuencia con que deben repetirse los riegos; es
decir, está relacionado con el tiempo que transcurre entre un riego y el próximo (intervalo
o frecuencia de riego). Esta pregunta se puede responder en base al conocimiento de la
disponibilidad neta de agua en el perfil del suelo, y de la velocidad de consumo de dicha
humedad por el cultivo (uso consuntivo o evapotranspiración).

2. LA EVAPOTRANSPIRACIÓN
Para determinar la cantidad de agua que hay que reponer al suelo mediante riego, se
requiere conocer la evapotranspiración (Et) o más específicamente el consumo de agua
de los cultivos. En este capítulo de revisión de bases técnicas no se profundiza sobre el
tema de la Et , sin embargo es necesario señalar que hoy gracias a la ayuda de la
electrónica se puede obtener rápidamente esta información como es el caso del
programa computacional Cropwat de la FAO o base de datos que se encuentran
disponibles en las páginas Web de las Instituciones relacionadas con el desarrollo de
recursos naturales.
2.1 Evapotranspiración de los cultivos, Etc
La evapotranspiración determina la cantidad de agua consumida por el cultivo entre dos
riegos consecutivos, y se define como la suma de la transpiración realizada por la planta
y la evaporación de agua producida desde el suelo. Según el Estudio FAO, Riego y
Drenaje N° 24, la evapotranspiración del cultivo se expresarse como:
Etc = Eto x kc 1.1
Et = evapotranspiración del cultivo, mm/día
Eto = evapotranspiración de referencia, mm/día
Kc = coeficiente de cultivo, adimensional
2.2 Procedimiento de cálculo de la Etc
Para calcular la Etc, durante el período vegetativo del cultivo, se requiere conocer el coeficiente
Kc, mismo que depende de las 4 fases de desarrollo:
1) Fase inicial.- Comprende el período de germinación y crecimiento inicial; se estima que
ésta va desde la siembra hasta el 10% de cobertura del suelo.
2) Fase de desarrollo.- También conocida como fase de crecimiento. Va desde el final
de la fase inicial hasta que completa el período de desarrollo; es decir desde el 10%
hasta el 80% de cobertura vegetal.
3) Fase de mediados del período.- Denominada también fase de maduración.
Comprende desde que se logra el 80% de cobertura hasta comienzos de la
maduración. En algunos cultivos esta fase puede iniciarse con la floración.
4) Fase de finales del período o fase de cosecha.- Va desde comienzos de la
maduración hasta la cosecha total (maduración plena).
Generalmente, los valores de Kc para la mayoría de cultivos se encuentran en tablas
según la fase de desarrollo; es decir, se tiene un Kc estacional. Para obtener un
coeficiente promedio mensual, que permita calcular la evapotranspiración mensual del
cultivo, es necesario trazar la correspondiente curva de Kc, tal como se muestra en el
desarrollo del ejercicio siguiente:

Ejercicio 1.1. Trazar la curva de Kc del cultivo de maíz, si la duración del período
vegetativo es de 4 meses, iniciándose la siembra el 1° de julio. En base a la referida
curva, obtener los correspondientes valores de Kc promedio mensual.
Resolución: datos para graficar la curva de Kc
Fases de
Desarrollo
Duración
días
Kc
Tabular (1)
Kc
Promedio
Tiempo
promedio
Coordenadas
(x , y)
Fase 1 10 0,3- 0,5 0,4 5 (5 , 0.4)
Fase 2 50 0,7-0,85 0,78 25 (35, 0.78)
Fase 3 40 1,05-1,2 1,13 20 (80, 1.13)
Fase 4 20 0,8-0,95 0,88 10 (110, 0.88)
(1).- Valores tomados de la Tabla 2.8 del libro de Carlos Grassi
Utilizando papel milimetrado, en el eje de las ordenadas se prepara la escala
correspondiente al valor de Kc, y en el eje de las abscisas la escala del tiempo. Luego se
grafica las coordenadas de la tabla anterior y se traza la curva correspondiente (fig 1.1).
b) Entrando con el tiempo promedio mensual en la escala horizontal (15, 45, 75, 105
días), interceptando la curva y leyendo en la escala vertical se obtiene los
correspondientes valores de Kc.
Mes jul ago Sep oct
Kc prom. 0,53 0,88 1.11 0,95
Ejercicio 1.2 Con los valores de Kc obtenidos, y en base a los datos de Eto que se
entregan, calcular la Et mensual del cultivo. Cuál será la Et máxima para el referido
período?.
Aplicando la Ec. 1.1, la Et mensual del cultivo de maíz durante el período vegetativo de
julio a octubre es:

Mes jul ago Sep oct
Eto , mm 118,1 134,2 131,4 127,3
Et, mm 62,6 118,1 145,5 120,9
Por ejemplo: Et (jul) = 118,1 x 0,53 = 62,59 mm
Et max =
día
mm85,4
30
5,145

2.3 Aplicaciones del cálculo de la Etc
2.3.1 Frecuencia de riego, Fr .- Una de las aplicaciones inmediatas del cálculo de la Et
es la determinación del intervalo entre riegos o frecuencia de riego.
Fr = maxEt
Ln
1.2
Cuando existen precipitaciones significativas durante la estación de riego, éste puede ser
suplementario o complementario; en consecuencia, la frecuencia de riegos se calcula
como.
Fr = )max( PefEt
Ln
 1.2a
Donde:
Ln = lámina neta o rápidamente aprovechable, mm
Et max= evapotranspiración máxima, mm/día
Pef = precipitación efectiva, mm/día
La Pef es parte de la precipitación total, que efectivamente contribuye al proceso
evapotranspiratorio de la planta. Su valor se calcula con cierta probabilidad de ocurrencia,
generalmente 75 a 80%.
2.3.2 Necesidades de riego, NRn .- Otra de las aplicaciones de la Et es el cálculo de los
requerimientos hídricos del proyecto o necesidades de riego netas, mismos que resultan
de:
NRn = Et - Pef 1.3
Considerando la cantidad de agua necesaria para mantener una adecuada concentración de
sales en el suelo, los requerimientos netos se calculan como:
NRn = Et – Pef + Rl 1.3a
Donde
Rl = requerimientos de lavado (se puede estimar en un 10% de Etmax)
Rl = CEr / (5 CEe-CEr) x 100
CEr = conductividad eléctrica del agua de riego, dS/m
CEe = conductividad eléctrica del estracto a saturación del suelo, dS/m

Fuente: Cap. 12, Aqua Crop FAO
1 dS/m = 1 mmho/cm
Si por ejemplo: CEr = 1, 4; CEe = 1, 7
Rl = 1,4 /(5 x 1,7 – 1,4) x 100 = 19, 7 = 20 %
Ejercicio 1.3. Continuando con el ejercicio anterior, calcular la frecuencia de riego del
cultivo para el mes de máxima demanda, si se sabe que la lámina neta o agua rápidamente
aprovechable del suelo es de 30,0 mm.
Según la Ec. 1.2, la frecuencia de riego es:
Fr = díamm
mm
/85,4
0,30
= 6,2 días
De acuerdo a los cálculos, el cultivo debe regarse cada 6 días, tiempo en el que habrá
consumido 29 mm de agua (6 x 4,85), de los 30 mm disponibles en el suelo.
Ejercicio 1.4. En base a los datos del Ej. 1.2, calcular las necesidades de riego netas, para
el mes de máxima demanda, considerando una precipitación efectiva de 17 mm. Expresar
los resultados en términos de lámina (mm) , volumen de agua (m3
/ha) y como caudal
continuo en l/s/ha.
Et max = 145,5 mm ............. septiembre
De acuerdo a la Ec 1.3, las necesidades de riego netas son:
NRn = 145,5 – 17,0 = 128,5 mm
Sabiendo que 1 mm = 10 m3
/ha , las necesidades de riego en términos de volumen
por unidad de superficie se expresan como:
V = 1285 m3
/ha
Considerando los 30 días del mes de septiembre, los requerimientos de riego de lámina de
agua por día equivalen a:
Nr = días
mm
30
5,128
= 4,28 mm/día
Sabiendo que 1 mm/día = 0,116 l/s/ha , los requerimientos de riego en términos de
caudal por unidad de superficie son:
q = 4,28 x 0,116 = 0,49 l/s/ha
Observe que este es un caudal obtenido considerando las 24 horas del día, por eso algunos
investigadores del riego le llaman caudal ficticio continuo.
Calidad del agua de riego
Cer, dS/m Calidad
0,0 – 0,2
0,3 – 1,0
1,1–2,0
2,1–3,0
+ 3,0
Excelente
Buena
Moderada
Pobre
Muy pobre
Estrés de salinidad
Cualificación CEe, dS/m
Extremadamente sensible
Salinidad sensible
Moderadamente sensible
Moderadamente tolerable
Tolerable
Extremadamente tolerable
0–6
1–8
2–12
5–18
7–25
8–37

Ejercicio 1.5. Con los resultados del Ej. 1.4, sabiendo que el área cultivada es de 10 ha y
que la eficiencia de riego es del 40% (riego gravitacional), cuál será el caudal de toma en
la acequia de cabecera, considerando: a) 24 horas al día; b) jornada de riego de 8 horas
por día; c) riego durante 5 días por semana.
a) el caudal ficticio continuo para las 24 horas del día considerando la eficiencia de riego
es:
q 24 hr = 4,0
49,0
= 1,2 l/s/ha
Por lo tanto, el caudal de toma en la acequia de cabecera para regar las 10 ha es:
Q = 1,2 l/s/ha x 10 ha = 12 l/s
En la práctica del riego gravitacional, este es un caudal que el regante fácilmente puede
manejar, y que se denomina Módulo de Riego; es decir: Q = q x Ar
b) Si la jornada de riego fuera tan solo de 8 horas por día, el caudal a captarse en el canal
terciario es:
Q 8 hr = 12 x 8
24
= 36 l/s
c) Si riego 5 días de los 7 días de la semana, el caudal de toma será:
Qtoma = 36 x 7/5 = 50, 4 l/s
Observe que si un regante o trabajador agrícola puede manejar “técnicamente” un caudal
de 12 l/s, entonces para manejar un caudal de 50 l/s se necesita 4 regantes.
3. EL AGUA DEL SUELO
3.1 Retención de humedad del suelo
Desde el punto de vista de su disponibilidad para la planta, el agua del suelo puede
clasificarse en: i) agua gravitacional o agua de drenaje; ii) agua capilar o agua disponible;
iii) agua higroscópica o no disponible.
Considerando al suelo como un reservorio de agua, esta clasificación del agua, puede
representarse esquemáticamente como:

Fig 1.2 Disponibilidad de agua del suelo según textura
La capacidad de retención de humedad del suelo se define como el contenido de
humedad que el suelo es capaz de retener entre los límites conocidos como capacidad
de campo (CC), y marchitez permanente (MP). Esta agua retenida en el suelo también
se denomina agua disponible o agua aprovechable para la planta (AA).
La Capacidad de campo (CC) se define como la máxima capacidad de retención en
condiciones de libre drenaje, luego de haber desaparecido el escurrimiento o apozamiento
superficial del agua. La CC se alcanza, según el tipo de suelo, entre 24 y 72 horas (1 - 3
días); es decir, 1 día para suelos livianos, y 2 y hasta 3 días para suelos pesados. La
capacidad de campo es un dato que se obtiene en el campo, mediante determinaciones
periódicas del contenido de humedad del suelo, hasta que la variación del mismo respecto
del tiempo sea prácticamente despreciable (punto de inflexión de la figura 1.3).
Según investigaciones del CESA (Central Ecuatoriana de Servicios Agrícolas), un suelo
de textura media entra a capacidad de campo unas 10 a 12 horas después del riego.

, %
Punto de inflexión
 cc y m = x
y
X
tiempo, horas
Fig 1.3 Representación del punto a capacidad de campo
El punto de inflexión se puede encontrar cuando la pendiente (m) de la recta tangente a
dicho punto es menor o igual al 10%. La energía con que el agua queda retenida en el
suelo en este punto está comprendida entre 1/10 y 1/3 de atmósfera, entre 100 y 200 cm
de altura de agua, o ente pF3
2 y 2.3.
 CC en suelos de textura pesada o arcillosa equivale a 1/3 de atm
 CC en suelos de textura liviana o arenosa equivale a 1/10 de atm
Marchites permanente (MP), es el contenido de humedad del suelo al cual las plantas
experimentan marchites irreversible; es decir que las hojas de la planta no alcanzan a
recuperar su apariencia de hojas frescas. El punto a MP corresponde al límite inferior del
agua disponible, en este punto el agua se encuentra retenida a una energía de succión de
15 atm, que la planta es incapaz de vencer. El valor de MP puede determinarse en el
laboratorio por métodos biológicos, utilizando p.ej. el método del girasol.
Tanto el valor de CC como el de MP puede determinarse utilizando el equipo de las
cámaras de presión, sometiendo las muestras de suelo a una presión de 1/3 y 15 atm
respectivamente, para luego medirse el contenido de humedad por el método
gravimétrico.
Un criterio práctico para estimar el contenido de humedad del suelo a marchitez
permanente es considerar el 55 % de capacidad cde campo: θmp = 55 % (θcc).
3
pF = 10log
(altura de agua, cm.)

Experiencias de campo
Durante 7 días, se tomaron muestras de suelo del sector Los Molinos de la Granja
Experimental La Argelia, y se determinaron los contenidos de humedad en base a peso,
obteniéndose los siguientes resultados:
T, horas 24 48 72 96 120 144 168
θbp,% 30,45 21,8 18,7 15,45 14,1 10,85 6,33
Utilizando el programa Curve Expert 1.3, se encontró la función matemática que mejor
se ajusta a los datos:
Y = (a + bx) / (1 + cx + dx2); R = 0, 9985
Y = contenido de humedad θ, %; x = tiempo, horas
a = - 1, 8766 E – 11; b = 4 466 E 6; c = 92 920 349; d = 2 210 551, 7
En base a la ecuación anterior, se generaron valores de contenido de humedad del suelo
para incrementos de 5 horas, obteniéndose la siguiente función potencial:
Y = 80, 6 x-0,32
R = 0, 97
Aplicando el criterio que el contenido de humedad a capacidad de campo se encuentra
cuando la variación del contenido de humedad respecto del tiempo (dy/dx), es
prácticamente despreciable; es decir está alrededor del 10%, se tiene:
Para dy/dx (80, 6 x -0,32
) = - 0,10; x = 67 hr ; Y = 21 %
Para dy/dx (80, 6 x -0,32
) = - 0,12; x = 58, 5 hr; Y = 22 %
Tomando un promedio, θcc = 21, 5 %
Consecuentemente, el tiempo al que el suelo alcanza este contenido de humedad, luego
del riego es 60 horas; es decir 2,5 días.
Un resultado similar, del punto a capacidad de campo, se puede encontrar haciendo un
análisis por tramos de la curva de descenso del contenido de humedad del suelo:

Tramo AB: pérdida rápida de agua que va desde saturación (35 %), hasta cuando inicia
la pérdida lenta de agua (21, 8 %). Este tramo de la curva corresponde a la porosidad
drenable o porosidad de aireación del suelo.
Tramo BC: corresponde a la humedad crítica; θ = 21, 8 % a 15, 5 %. Es decir
corresponde al agua fácilmente aprovechable por la planta. Consecuentemente, el riego
debe darse cuando el contenido de humedad del suelo haya disminuido de 21,8 a 15,5
%.
Tramo CD: que representaría al punto de marchitez, comprendido entre 15,5 y 12 %. Es
importante notar que el límite superior se conoce como marchitez incipiente ó punto
óptimo de riego; y el límite inferior marchitez permanente.
Este análisis permite deducir: θcc = 21, 8 %; θcrít = 15, 5 %; θmp = 12, 0 %.
Utilizando el Programa SPAW versión 6.02.75 (Keith E. Saxton, USDA), para
contenidos de arena y arcilla de 31,8 % y 25,4 % respectivamente; materia orgánica 2,5
% (datos del laboratorio de suelos), se obtiene los siguientes resultados:
Textura franca. Contenidos de humedad, base preso: θmp = 11,6 % ; θcc = 22,3 %;
Saturación = 33 %. Ksat = 9,8 mm/hr; Da = 1,41 g/cc
Como puede apreciarse, los valores de contenido de humedad a capacidad de campo
aplicando 3 métodos: análisis matemático, método gráfico y programa SPAW, son
similares; alrededor de 22 %.
A
B
C
D
6,33
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Contenidodehumedad,%
Tiempo, horas

Aplicado el criterio práctico para estimar el contenido de humedad del suelo a marchitez
permanente, θmp = 55 % (θcc), se tiene: θmp = 0,55 x 22 = 12 %; valor similar
obtenido de la figura uno, y muy cercano al encontrado con el programa SPAW (11,6
%).
3.2 Energía de retención de humedad del suelo
A medida que disminuye el contenido de humedad en el suelo, aumenta la energía de
retención (también conocida como succión matrical), siendo entonces mayor la energía se
succión de las raíces para extraer dicha humedad. El gráfico que relaciona la succión
matricial del suelo versus el contenido de humedad, se llama "Curva característica de
humedad" o "Curva de capacidad hídrica" (fig 1.4), muy útil para el diseño y manejo del
riego.
Fig 1.4 Curva de retención de humedad del suelo
La fig 1.4 muestra que suelos de diferente textura presentan diferentes curvas de retención
de humedad. Así por ejemplo, al aplicar 1 atm de succión (100 cb), el porcentaje de agua
extraída es de 25% en el suelo arcilloso, y 82% en suelo arenoso; y a la inversa, para
extraer un 40% de agua se requiere una energía de 2 atm en el suelo arcilloso y 0,2 atm

(20 cb) en suelo arenoso, lo que quiere decir que a igualdad de contenido de humedad, los
diferentes suelos retienen el agua con distinta energía.
Para la mayoría de cultivos la humedad óptima del suelo se encuentra alrededor de 80 cb
(rango de funcionamiento de un tensiómetro); lo que corresponde aproximadamente al 50
% del agua aprovechable (fig 1.4). Como regla general, el riego debe aplicarse cuando el
potencial matrical o tensión de humedad del suelo esté cercana a 20 cb.
3.3 Punto óptimo de riego
La mayor o menor facilidad con que las raíces pueden extraer el agua del suelo no es el
volumen ocupado por esa agua, sino la energía con que es retenida. Por tanto, el
contenido de humedad óptimo para las plantas (confort hídrico) no depende mucho de
la cantidad de agua o contenido de humedad del suelo si no mas bien del potencial
hídrico del mismo. El potencial hídrico del suelo (h) se expresa como:
h = p + o + m + g 1.4
p = potencial de presión (presión del agua )
o = potencial osmótico (soluto del suelo)
m = potencial matrical (matríz del suelo)
g = potencial gravitacional (de posición)
Bajo condiciones de insaturación y mínima concentración de sales en el suelo, las
componentes de presión (p), y del soluto (o), son prácticamente despreciables. Bajo
tales condiciones, la ecuación 1.4 se reduce a:
h = m + g 1.5
Un método práctico para determinar el potencial mátrico del suelo (m) es mediante el
uso del tensiómetro. Observe que el tensiómetro mide directamente el potencial hidráulico
y no el potencial mátrico del suelo; una regla práctica en el uso del tensiómetro es la
siguiente:
 m = longitud del tensiómetro – lectura del manómetro 1.6
El rango de humedad en que debe regarse los cultivos está entre 0 y 80 cb; pero para la
mayoría de cultivos el punto óptimo de riego es cuando el tensiómetro registra entre 30
y 50 cb.
Ejercicio 1.6 La lectura del manómetro de un tensiómetro de 70 cm de longitud
instalado en un suelo a 60 cm de profundidad es de 40 cb. a) Calcular el potencial
matrical y el potencial hidráulico del suelo con referencia al punto de ubicación de la
cápsula porosa b) Si se desea regar cuando el potencial matrical del suelo sea de – 20
cb, cuál será la lectura del manómetro?

a) Según la Ec 1.6, se tiene:
 m = longit tensiómetro – lectura manómetro
0,70 0,60  m = 70 cm x cm
cb
10
1
– 40 cb = 7 – 40 = – 33 cb
Como el manómetro registra directamente el potencial hidráulico:
h = – 40 cb
b) Despejando lectura del manómetro de la Ec 1.6, se tiene:
Lect man = Long tensiómetro – m
Lect man = 70 cm x cm
cb
10
1
– ( – 20 cb) = 7 + 20 = 27 cb (momento del riego).
Experiencias de campo, punto óptimo de riego
El estrés de humedad ó déficit hídrico depende de la energía de retención del agua, y no
propiamente del valor de contenido de humedad del suelo; consecuentemente el punto
óptimo de riego debe obtenerse de la curva de retención de humedad del suelo.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00
Tensióndehumeda,cb
Contenido de humedad, %

En general se conoce que el punto a capacidad de campo de un suelo franco está entre
10 y 20 cb; es decir cuando las fuerzas que retienen el agua (cohesión y adherencia),
superan a la fuerza gravitacional que producen el drenaje rápido del agua. En el presente
caso para θcc = 22 %, corresponde a una TH = 15, 5 cb; y para el contenido de humedad
crítico ó momento del riego θcrít = 15, 5 %, la TH = 38 cb. Consecuentemente, se
determinó que los riegos deben aplicarse cuando el tensiómetro marque alrededor de
38 cb. En la siguiente figura se presenta la curva del pF obtenida con el Programa
HYDRUS–1D, versión 3.0
En base a esta curva se puede determinar que para un θcrít (bp) = 15,5 % = 22,8 % (bv),
el punto óptimo de riego debe alcanza un valor de pF = 2,6, correspondiente a una altura
de succión de 398 cm, equivalente a 39,8 cb (pF = log (h, cm)). Capacidad de campo
corresponde a una TH = 12,6 cb (pF = 2,1). Estos valores no se alejan mucho de
aquellos encontrados con el método de campo. La porosidad drenable o porosidad de
aireación para este tipo de suelo es de 7 % (0,40 – 0,33 = 0,07), que de acuerdo a datos
referenciales se puede calificar como baja por ser menor al 13 %, considerando que la
porosidad total para un suelo franco es de 46 % (0,46–0,33 = 0,13); consecuentemente
se deberían tomar medidas de corrección para aumentar la capacidad de aireación del
suelo.
3.4 Patrón de distribución de raíces
Para efectos de programación del riego, es necesario conocer la profundidad a la cual las
raíces extraen agua del suelo. El patrón típico de distribución de raíces de un cultivo se

asemeja a un triángulo equilátero invertido, tal como se muestra en la figura 1.5. Según
esta figura, el 70% de la humedad extraída por el cultivo proviene del un medio superior
de la zona radicular (2/4); por eso se considera como profundidad efectiva entre 70 y 80
% de la profundidad total de raíces (un valor práctico es 70 por ciento).
D/4 40 %
D/4 30 %
D
D/4 20 %
D/4 10 %
Fig 1.5 Patrón típico de extracción de humedad de un cultivo
Según Norero (1976), citado por Graci (1985), la profundidad de enraizamiento de los
cultivos crece en función del tiempo, de acuerdo a la siguiente ecuación.
xD
tc
t
tc
t
Dx 











 5,18,1
1.7
Donde:
Dx = variación de la profundidad radical, m
t = tiempo al que se desea conocer D, días
tc = tiempo que dura el ciclo vegetativo, días
D = profundidad total de raíces del cultivo, m
Ejercicio 1.7. Estimar la variación del desarrollo radicular del cultivo de maíz, el mismo
que tiene un ciclo vegetativo de 120 días y profundidad total de raíces de 0,80 m.
Calculando para un tiempo promedio, considerando las 4 fases de desarrollo del cultivo, y aplicando la Ec
1.7 se tiene:
D15 días = 1,8 x
 8,0120/155,1
120
15
xx 
= 0,25 m
D45 días = 1,8 x
 8,0120/455,1
120
45
xx 
= 0,61 m

D75 días = 1,8 x
 8,0120/755,1
120
75
xx 
= 0,79 m
D105 días = 1,8 x
 80,0120/1055,1
120
105
xx 
= 0,79 m
Observe que cuando el cultivo está a mediados de la tercera fase (fase de maduración,
75 días después de la plantación), éste alcanza el máximo desarrollo radicular
(aproximadamente 80 cm) , llegándose a estabilizar a partir de la referida fase.
3.5 Láminas de riego
Lámina de agua aprovechable (LAA ) .- Uno de los valores más importantes en el
cálculo de la programación del riego es la determinación de LAA o agua disponible en
el perfil del suelo para uso consuntivo de las plantas. Comúnmente se ha convenido que
el suelo está constituído por 3 fases: fase sólida, representada por la parte mineral y
orgánica del suelo; fase líquida, representada por el agua; y, fase gaseosa, representada
por el aire del suelo. Estas 3 fases del suelo pueden representarse volumétricamente
como se indica en la siguiente figura:
D
d
Fig 1.6 Partes constitutivas del suelo
La ecuación que permite calcular la cantidad de agua expresada en lámina que un suelo de
cierta profundidad (D) es capaz de almacenar, se puede obtener en base al siguiente
análisis:
De acuerdo con la Figura 1.6, el contenido de humedad en base a volumen, expresado en
porcentaje es producto de la siguiente relación:
bv =
100x
D
d
El contenido de humedad en base a peso se expresa como:
bp =
100x
Da
Dw
x
D
d
Dw = densidad del agua = 1 gr / cm3
= 1 000 gr / lit = 1 Ton / m3
Aire
Agua
Sólidos

Da = densidad aparente del suelo, gr/cm3
En general, la Da del suelo presenta los siguientes valores:
Tipo se suelo Da, gr/cm3
Arenoso 1,50 a 1,65
Arcilloso 1,20 a 1,25
Franco 1,35 a 1,45
Como densidad del agua Dw = 1 gr / cm3
, la ecuación anterior queda:
bp =
100
1
x
Da
x
D
d
; despejando d se tiene:
d =
  xDaxD
bp
100

De acuerdo con la definición anterior de agua aprovechable (AA), el contenido de
humedad del cubo de suelo se puede expresar como: (bp) = cc - mp;
consecuentemente, la altura de agua d se puede expresar como d = LAA. Reemplazando
se tiene:
LAA =
  xDaxD
MPCC
100
 
LAA = (CC - MP ) x Da x D 1.8
Donde:
LAA = lámina de agua aprovechable, mm
CC = contenido de humedad a capacidad de campo en base a peso, decimal
MP = contenido de humedad a marchitez permanente en base a peso, decimal
Da = densidad aparente del suelo, adimensional
D = profundidad del suelo, mm.
Lámina de agua rápidamente aprovechable (LARA) .- La cantidad de agua consumida por
la planta, entre dos riegos consecutivos, se llama “agua rápidamente aprovechable”. Es
decir, que para aplicar el próximo riego no debe permitirse un agotamiento total del agua
disponible en el suelo, sino cierto porcentaje (p) el cual depende de la tolerancia del
cultivo al estres de humedad y del criterio de riego o punto óptimo de riego visto en el
punto 3.4. Por lo tanto, LARA se expresa como:
LARA = p x (CC - MP ) x Da x D 1.9
Donde:
p = porcentaje de agotamiento (cuadro 1)
Como el riego se aplica cuando queda una humedad remanente (Hr) en el suelo, el
porcentaje de agotamiento p se puede expresar como:

CC
p = (1 – Hr) ; Hr = (1–p)
p
Reemplazando en la ecuación 1.9 se tiene:
LARA = (1– Hr) x (CC–MP) x Da X D
Hr
MP
Generalmente se admite un agotamiento del agua del suelo comprendido entre 40 y 60%
de la disponibilidad total, dependiendo de la sensibilidad del cultivo al déficit de
humedad. Cuando no se dispone de datos sobre el porcentaje de agotamiento "p", se
puede considerar un 50 % (ver tabla 2.2 del libro de Carlos Grassi).
Cuadro 1. Porcentaje de agotamiento p según tipo de cultivo y ETo4
Tipo de
cultivo
ETo, mm/día
Baja: 2 a 5
ETo, mm/día
Media - Alta: 6 a 10
hortalizas 30 - 40 15 - 25
frutales 40 - 50 20 - 35
pastos 50 - 70 30 - 45
cereales 60 - 70 40 - 55
Otros autores recomiendan los siguientes valores:
Grupo Cultivo
1 Ajo, cebolla, lechuga, papa, pimentón, zanahoria
2 Coliflor, poroto, repollo, tomate, vid
3 Alfalfa, cítricos, maravilla, melón, sandía, trigo
4 Algodón, beterraga, espárrago, maíz, olivo, tabaco, trigo
Grupo
Evapotranspiración, mm/día
2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 50 57 65 70 75 78 80 82 84
2 32 42 52 60 65 67 72 75 77
3 20 30 40 50 55 57 62 65 70
4 12 20 30 40 45 50 55 57 60
Fuente: Universidad Arturo Prat, Iquique–Chile/2002
4
Evapotranspiración del cultivo de referencia según Doorenbos y Pruitt,ó Etmax. Estudio FAO riego y
drenaje N° 24 (1976).

Lámina bruta o lámina total de riego (Lb) .- La cantidad total de agua que se entrega por
riego, debe considerar las pérdidas que se producen durante la aplicación del agua a la
parcela; en riego gravitacional, básicamente las pérdidas por percolación profunda y
escurrimiento superficial. Por lo tanto, la Lb estará en función de la eficiencia de
aplicación del agua (Efa), tema que se trata en el Capítulo 3 del presente Manual.
Lb = Efa
LARA
1.10
Ejercicio 1.8. Dada una muestra cúbica de suelo de 10 cm de lado que tiene una masa o
peso total de 1,82 kg, de la cual 0,38 kg es agua, calcular: a) Contenido de humedad en
base a peso, b) contenido de humedad en base a volumen, c) lámina de agua, d) densidad
aparente del suelo.
a) el contenido de humedad en base a peso ( bp), se obtiene en base a la relación entre
el peso del agua (Pw) y el peso del suelo seco (Ps).
 bp =
100x
Ps
Pw
=
%4,26100264,0
44,1
38,0
38,082,1
38,0


x
kg
kg
b) El contenido de humedad en base a volumen ( bv), resulta de la relación entre el
volumen del agua (Vw) y el volumen del suelo (Vs)
 bv =
100x
Vs
Vw
Se sabe que Pw = 380 gr , y Dw = 1 gr/cm3
; por lo tanto, Vw = 380 cm3
Vs = 10 x 10 x 10 cm = 1000 cm3
 bv =
%38100
1000
380
x
c) Lám de agua = 2
3
100
380
cm
cm
Area
Vw

= 3,8 cm = 38 mm
Lámina de agua, también se puede calcular como:
Lám de agua =  bv x D = 0,38 x 10 cm = 3,8 cm = 38 mm
d) Da = 3
1000
1440
cm
gr
Vs
Ps

= 1,44 gr/cm3
ó bien Da =
44,1
264,0
38,0

bp
bv



Observe que lámina de agua también se puede calcular como:
Lám agua =  bp x Da x D = 0,264 x 1,44 x 10 = 3,8 cm = 38 mm
Ejercicio 1.9. Con la información que se entrega, correspondiente a dos tipos de
suelos, calcular: a) la lámina de agua aprovechable, b) si ambos suelos tuvieran el
mismo cultivo, p.ej. maíz, y dicho cultivo se encontrara en el máximo estado de
desarrollo (Et máx = 5 mm/día), cuál será la lámina de agua rápidamente
aprovechable? c) ¿Cuál será el intervalo entre riegos ? d) si se riega por surcos, con
una eficiencia de aplicación del 40 % , cuál será la lámina total de agua a aplicar?
Tipo de suelo CC, % MP, % Da, gr/cm3
D, cm
Franco arcilloso (A) 39 21 1,0 100
Arenoso (B) 12 8 1,2 100
a) Considerando un 70% de la profundidad total del suelo como profundidad efectiva de
raíces, y aplicando la Ec 1.8 se tiene:
LAA (suelo A) = (0, 39 – 0,21) x 1,0 x (0,70 x 100) cm = 12,6 cm = 126 mm
LAA (suelo B) = ( 0,12 – 0,08) x 1,2 x (0,70 x 100) cm = 3,36 cm = 33,6 mm
Observe que el suelo arcilloso, para las mismas condiciones de profundidad, tiene una
mayor capacidad de retención de agua que el suelo arenoso. Esto significa que luego de
un riego abundante, el suelo arcilloso dispondrá de 1260 m3
/ha de agua para los cultivos,
en cambio el suelo arenoso sólo tendrá 336 m3
/ha.
b) Según el Cuadro 1, el porcentaje de agotamiento del agua disponible del suelo está
entre 60 y 70 % (cereales); adoptando el valor más bajo con el propósito de asegurar un
riego oportuno, el agua a reponerse en el próximo riego por efecto del consumo del
cultivo, según la Ec 1.9, es:
LARA(suelo A) = 0,60 x 126 = 75,6 mm
LARA(suelo B) = 0,60 x 33,6 = 20,2 mm
c) De acuerdo a la Ec 1.2, el intervalo entre riegos es:
Fr (suelo A) =

díamm
mm
/5
6,75
15 días
Fr (suelo B) =

díamm
mm
/5
2,20
4 días
Obsérvese que debe regarse con más frecuencia al suelo arenoso (cada 4 días), debido a
que la capacidad de retención de agua de este tipo de suelo es baja.
d) Considerando la eficiencia de riego, la lámina total de agua a aplicarse , según la Ec.
10, es:

Lb (suelo A) =

4,0
6,75
189 mm
Lb (suelo B) =

4,0
2,20
50,5 mm
Obsérvese que para bajas eficiencias de riego (40%), la mayor parte del agua se
desperdicia. Por ejemplo en el caso del suelo arcilloso, del total de agua aplicado, 189
mm, el cultivo sólo aprovecha 76 mm. Estas pérdidas de agua se pueden evitar utilizando
métodos de riego tecnificado como es el caso de la aspersión, microaspersión o el riego
por goteo.
Ejercicio 1.10 Con los datos obtenidos en el literal b del ejercicio 1.9, calcular el
contenido de humedad mínimo que debe alcanzar el suelo antes de dar el próximo riego?
De acuerdo a lo anterior,  mín =  MP + Hr ; Hr = 1 – p
Hr, % = 1 – 0,60 = 0,40 = 40 %
Suelo A: AA = (0,39 – 0,21) = 0,18 = 18%
Hr = 0,4 ( 18 % ) = 7,2 %
El contenido de humedad antes del riego será:  mín =  MP + Hr
 mín = 21 % + 7,2 % = 28,2% .............. punto óptimo de riego
Suelo B: AA = (0,12 – 0,08) = 0,04 = 4%
Hr = 0,4 ( 4 % ) = 1,6 %
 mín = 8 % + 1,6 % = 9,6% .................. punto óptimo de riego

3.6 CUESTIONARIO DE AUTOEVALUACIÓN
1. En base a la información de campo que se entrega, obtener: a) el punto a CC del suelo,
método gráfico, use papel milimetrado; b) la ecuación de descenso del contenido de humedad,
método gráfico, use papel log–log; c) en base a la Ec. obtenida en “b”, calcular el punto a CC y
compararlo con el valor obtenido en “a”.
Tpo,días 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
θ,% (vp) 30.7 28.8 28.9 28.5 27.7 26.9 26.2 26.5 26.3 25.5
2. Calcular la lámina de retención de agua de un suelo homogéneo de 70 cm de profundidad.
Las muestras de suelo tomadas a CC, después del riego, dieron los siguientes resultados: PSH =
366 gr; Pss = 300 gr; VTS = 230 cm3
; el % de MP, obtenido en platos de presión a 15 Atm fue
de 14 %.
3. Se hizo un hueco en el suelo cuyo volumen fue de 1 000 cm3
. El peso húmedo del suelo a CC
fue de 1 800 gr, de los cuales 300 gr eran de agua. Se desea conocer: a) contenido de agua en
base a volumen; b) contenido de agua en base a peso; c) Da; d) % de aireación, sabiendo que el
peso específico del suelo es de 2,65 gr/cm3
.
4. Qué lámina de agua hay que aplicar a un suelo que está a PMP para llevarlo a CC ?.
Datos: D = 70 cm ; CC = 20 % ; MP = 8,0 % ; Da = 1,2.
5. En una propiedad de 3 ha se entregan 1 500 m3
de agua por riego, sin pérdidas por
escurrimiento. Si Da = 1,35 ; θi(vp) = 18 % ; D = 90 cm. ¿con qué % de agua en base a volumen
quedará el suelo?
6. Qué altura de agua se necesita para suplir el déficit de humedad aprovechable de un suelo
cultivado con trigo cuya profundidad de raíces es de 80 cm?. Calcule además cuanta agua
aprovechable queda en el suelo después de regar?. Las características físicas del perfil del suelo
son las siguientes:
Prof, cm Da, gr/cc CC, % MP, % θi, %
0,0 – 30
30 – 70
70 – 90
1,3
1,35
1,45
27
22
14
13
10
6
20
16
12
7. Calcular la lámina de agua que ha perdido un suelo cultivado, homogéneo en
profundidad, en un período de 19 días, cuando el contenido de humedad disminuye desde
27,3% a 14,8%. Profundidad de raíces D = 72 cm.; Da = 1,42 gr/cm3
. Cuál será la
evapotranspiración del cultivo en el referido período?
8. Calcular la lámina total de agua disponible en un suelo estratificado, para la
profundidad efectiva, sabiendo que la profundidad total de raíces del cultivo es 1,2 m.
Estrato, cm Textura  cc, %  mp, % Da
0-19 FoAcLo 34,5 17,5 1,57
19-37 Ac 34,8 21,6 1,63
37-67 Ac 30,7 18,8 1,60
67-150 FoAcLo 31,1 16,8 1,60

9. Con los datos del ejercicio 8, calcular la Et del cultivo, si transcurrido un lapso de 13
días después de alcanzadas las condiciones de equilibrio los contenidos de agua en el
suelo son los siguientes:
Estrato, cm 0-19 19-37 37-67 67-150
, % 22,3 24,1 28,9 30,9
10. Calcular el % de agua consumido y la fracción remanente respecto a la disponibilidad
total, sabiendo que :
actual = 8, 5% ; CC = 14,7 % ; MP = 6, 2 %
11. Repetir el cálculo del ejercicio 10 como relaciones de lámina, teniendo en cuenta que
Da = 1,48 ; D = 84 cm. Se desea conocer lámina consumida (Lc) y lámina remanente
(Lr)
12. Dibujar la curva característica de humedad para un suelo estratificado con una
profundidad de la zona radical D = 0,60 m. Exprese el contenido de humedad en valor
absoluto, en % y en lámina.
Contenido de humedad del suelo, %
Estrato
cm
Succión, Atm Da
1/3 1,0 2,5 15
0 - 19 34,5 25,4 22,8 17,5 1,57
19 - 37 34,8 27,0 25,1 21,6 1,63
37 - 67 33,7 24,6 22,3 18,8 1,60
13. Un suelo cultivado bajo riego, homogéneo en profundidad, se somete a diferentes
déficit de humedad o porcentajes de agotamiento del agua disponible: p = 25, 50 y 75 %
a) Para cada valor p, cuál será la lámina de agua a reponerse ? b) Cuál será el valor de 
que debe mantenerse en el suelo antes de dar el próximo riego?
Datos adicionales : CC = 21% ; MP = 10% ; Da = 1,4 ; D = 40 Cm

4. INFILTRACIÓN DEL AGUA EN EL SUELO
4.1 Velocidad de infiltración, VI
La velocidad de infiltración es el proceso mediante el cual el agua penetra al interior del
suelo en un tiempo determinado; o en otras palabras, representa la capacidad que tiene el
suelo para absorber el agua en un tiempo determinado. La velocidad de infiltración de un
suelo depende de varios factores, entre los cuales se pueden destacar los siguientes:
 Factores relacionados con las características físicas del suelo como textura y
estructura.
 Contenido de humedad del suelo lo que determina suelo húmedo o seco.
 Otros factores tales labores culturales, agrietamiento, compactación, etc.
El concepto de VI es uno de los más importantes en el manejo del riego, ya que permite
calcular durante que tiempo se debe aplicar el agua al suelo, como también seleccionar el
método de riego, según la capacidad del suelo para facilitar el paso del agua; así por
ejemplo, en suelos arenosos no es recomendable utilizar métos gravitacionales, pero sí
métodos presurizados como la microaspersión.
Existen varios modelos que describen el proceso de infiltración del agua en el suelo, entre
los cuales se pueden mencionar:
Kostiakov (1932), encontró una expresión matemática que relaciona la lámina de agua
infiltrada con el tiempo en que se infiltra dicha lámina.
VI = a . t b
1.11
VI = velocidad de infiltración o infiltración instantanea, mm/h
t = tiempo de infiltración o tiempo de contacto del agua con el suelo, min
a = coeficiente que representa la VI para t = 1 min
b = exponente negativo, -1 < b < 0
El modelo de Kostiakov–Lewis (1985), describe el fenómeno de infiltración de agua en el
suelo mediante la siguiente ecuación:
Z = k . ta
+ fo . t
Z = volumen infiltrado, m3/m/min
k, a = parámetros empíricos
fo = infiltración básica
t = tiempo de infiltración, min

El SCS, modificó la ecuación de Kostiakov, introduciendo un coeficiente C, equivalente a
0,275 pulg (aproximadamente 7 mm), y generó varias familias de infiltración de acuerdo
al tipo de suelo. Conociendo la lámina infiltrada y el tiempo de infiltración se puede
seleccionar la familia de infiltración y los correspondientes parámetros A y B de la
ecuación de infiltración acumulada: Icum = A . tB
+ C
4.2 Infiltración acumulada, Icum
La sumatoria de las alturas de agua infiltradas durante el tiempo de infiltración se conoce
como infiltración acumulada. Según esta definición, la ecuación de Icum se obtiene
integrando la Ec. de VI.
Icum =  ( VI ) =
x
b
a
)1(  t (b + 1)
1.12
Haciendo A = 1b
a
; y, B = b+1, la ecuación puede expresarse como:
Icum = A x t B
1.12a
Icum = mm ; t = min
Los parámetros a y b o A y B de la ecuación de infiltración pueden obtenerse
analíticamente por el método de mínimos cuadrados o gráficamente representando las
mediciones de campo en un papel doble logarítmico. Obtenida la ecuación de infiltración,
es posible despejar el tiempo necesario para que se infiltre la lámina neta.
4.3 Infiltración promedio, Ip
La velocidad de infiltración promedio relaciona la Icum y el tiempo transcurrido desde
que comenzó la infiltración.
Ip = t
Icum
; reemplazando se tiene:
Ip = )1( b
a
x t ^ (b+1) x t
1
; simplificando:
Ip = )1( b
a
x t ^ b 1.13
4.4 Infiltración básica, Ib
Según el Soil Conservation Service (SCS) de los EE.UU., la Ib corresponde al valor en
que la variación de la velocidad de infiltración respecto al tiempo es menor o igual que el

10 % de su valor. En otras palabras, corresponde al valor en que la variación de la VI
respecto al tiempo es prácticamente despreciable (fig 1.7).
VI, mm/h
Punto de inflexión
Ib y m = x
y
X
tiempo, horas
Fig 1.7. Representación de la infiltración básica
Con fines de diseño es preferible trazar la curva de VI y encontrar VIb en aquel punto de
la curva, cuando la pendiente (m) de la tangente a dicho punto sea menor o igual al 10%
(punto de inflexión). Analíticamente, el tiempo al que se logra la Ib se encuentra
igualando la derivada de la Ec. de VI con el 10 % de la misma ecuación:
dt
d
(VI) = - 10 % VI
dt
d
(a t ^ b) = - 0.1 (a t ^ b)
despejando se obtiene: t = - 10 b
Por lo tanto, el tiempo básico se expresa como:
tb = - 10 b, horas ó tb = - 600 b, min
Como VI = a t b
; entonces, VIb = a tb b
Reemplazando:
VIb = a ( - 600 b )b
, mm / hr; t = min 1.14
El concepto de VIb y su respectivo valor son muy importantes en la selección de
aspersores, microaspersores, goteros y otros elementos de emisión del riego
presurizado. Así por ejemplo, existe el criterio que la intensidad de precipitación del
equipo de riego seleccionado debe ser menor o igual que la VIb del suelo: Ip <= VIb.

Para facilidad en la interpretación de los datos medidos de infiltración, el ILRI (1965),
presenta los siguientes valores referenciales.
Cuadro 2. Infiltración básica según tipo de suelo
Tipo de suelo Ib, mm/hr
Arenoso grueso 25 a 60
Arenoso fino 18 a 25
Franco arenoso 14 a 18
Franco limoso 10 a 14
Franco arcilloso 7 a 10
Arcillo limoso 4 a 7
Arcilloso compacto 2 a 5
Clasificación de la infiltración básica
Clasificación Ib, mm/hr
muy baja < 2,5
baja 2,5 a 15
media 15 a 28
alta 28 a 53
Muy alta > 53
4.5 Métodos para medir la infiltración del agua en el suelo
Con fines de diseño, la medición de la velocidad de infiltración del agua debe hacerse a
través de métodos de campo tales como: i) método del cilindro infiltrómetro, ii) método
de la cubeta de infiltración, iii) método del surco infiltrómetro; y, iv) método del balance
de volúmenes ( también conocido como método de los 2 puntos). Por ser este tema objeto
de otros cursos, no se desarrolla aquí la metodología correspondiente.
Ejercicio 1.11 Con los datos de infiltración que se entregan, obtenidos en infiltrómetros
de cilindro, obtener: a) los parámetros de la ecuación de infiltración acumulada de las
pruebas individuales, b) los parámetros de la ecuación de infiltración promedio de ambas
pruebas, c) con los datos de (b), obtener la ecuación de velocidad de infiltración
instantanea, d) con los datos de (c), obtener el valor de la infiltración básica.
Datos de las pruebas individuales de campo
Tiempo, min Icum1, mm Icum2, mm
5 7 9
10 12 11
15 13 12
30 18 16

45 21 18
60 29 20
75 30 21
90 33 23
120 37 24
150 40 27
180 44 31
a) Programando la hoja electrónica de Microsoft Excel, en base al método de mínimos
cuadrados, los parámetros de las cuaciones de infiltración acumulada son los siguientes:
Icum (P1) = 3,39 t 0,5
, mm ; t = min
Icum (P2) = 5,07 t 0,335
, mm ; t = min
b) A = 2
07,539,3 
= 4,23 ; B = 2
335,05,0 
= 0,42
Icum = 4,23 t 0,42
, mm ; t = min
c) Derivando la ecuación de infiltración obtenida en el literal b, se obtiene la ecuación de velocidad de
infiltración.
VI = 4,23
42,0
t
dt
d
= 0,42 x 4,23 x t (0,42 – 1)
VI = 1,78 t – 0,58
, mm/min ; t = min
VI = 106,6 t – 0,58
, mm/hr ; t= min
d) Aplicando la ecuación 1.14, la infiltración básica es:
VIb = a ( - 600 b )b
, mm / hr; t = min
VIb = 106,6 ( - 600 x – 0,58) – 0,58
VIb = 3,58 mm/hr
Comparando con los valores del Cuadro 2, una infiltración de 4 mm/hr corresponde a un
suelo arcilloso, y se clasifica como infiltración baja.
Ejercicio 1.12 Con los datos siguientes, que corresponden a una prueba de infiltración
en un surco de 25 m de longitud, en el que se ha medido el caudal salido, obtener la
ecuación de infiltración acumulada Icum. Espaciamiento de los surcos 0.8 m.

Prueba de infiltración en surcos y procesamiento de datos de campo
Estac 1
t, min
Estac 2
t, min
tpo. prom
min
Qe
l/s
Qs
l/s
Qi
l/s
VI
mm/hr
inicio - - 0,38 - - -
0 0 - 0,38 - - -
25 3 14 0,38 0,038 0,342 61,56
48 26 37 0,38 0,120 0,260 46,80
78 56 67 0,38 0,154 0,226 40,68
118 96 107 0,38 0,176 0,204 36,72
188 166 177 0,38 0,189 0,191 34,38
268 246 257 0,38 0,197 0,183 32,94
358 336 347 0,38 0,208 0,172 30,96
478 456 467 0,38 0,214 0,166 29,88
La ecuación para calcular velocidad de infiltración (mm/hr), se expresa como:
VI = WxL
Qix3600
1.15
Qi = caudal infiltrado, l/s
W = espacio entre surcos, m
L = longitud del surco, m
Ingresando los datos de tiempo promedio (min), y velocidad de infiltración (mm/h), a la
hoja de cálculo Excel, se obtiene:
VI = 98,361 t –0,2
, mm/hr ; t = min
VI = 60
361,98
t –0,2
= 1,639 t – 0,2
, mm/min ; t = min
Integrando la ecuación de VI, se obtiene
Icum = 12,0
639,1
 t (-0,2+1)
Icum = 2,05 t 0,8
, mm ; t = min
Ejercicio 1.13 Ajustar para el área neta de infiltración la ecuación obtenida en el ejercicio
8, teniendo en cuenta que el perímetro mojado del surco es 50 cm. Cuál será el tiempo
necesario para que se infiltre una lámina neta de 40 mm?
Icum (aj) = Icum x W
P
1.16
P = perímetro mojado del surco, m

P W = espaciamiento entres surcos, m
Icum (aj) = 2,05 t 0,8
x 8,0
5,0
Icum (aj) = 1,28 t 0,8
, mm ; t = min
Despejando t de la ecuación Icum y reemplazando valores se obtiene:
t =
 
28,1
40
1/ 0,8
= 73,9 min
En consecuencia, el tiempo requerido para que se infiltre en el suelo una lámina de 40
mm es de 1hr 15 min.
4.6 CUESTIONARIO DE AUTOEVALUACIÓN
1. Con los datos siguientes correspondientes a una prueba de infiltración en un surco de
30 m de longitud, obtener: a) la función de la lámina infiltrada acumulada Icum, b) la
ecuación de velocidad de infiltración instantánea, c) el valor de la velocidad de
infiltración básica. Espaciamiento de los surcos W = 1,0 m.
Prueba de infiltración en surcos, datos de campo
Hora Estac 1
t = min
Estac 2
t = min
Tpo prom Qe
l/s
Qs
l/s
Qi
l/s
VI
mm/hr
8:00 inicio - - 1,0 - - -
8:18 18 0 1,0 - - -
8:20 20 2 1,0
8:30 30 12 1,0
8:45 45 27 1,0
9:00 60 42 1,0
9:30 90 72 1,0
10:00 120 102 1,0
11:00 180 162 1,0
12:00 240 222 1,0
2. Durante las mediciones de la infiltración del agua, en dos tipos de suelo, se
obtuvieron los siguientes resultados:
Lámina infiltrada, mm
t cum, min
2 4 6 10 15 20
Suelo A 11,4 16,4 20,3 26,5 32,7 38,0
Suelo B 7,5 12,3 16,4 23,6 31,5 38,6
a)¿Cuáles son las velocidades de infiltración instantáneas de ambos suelos al primer
minuto y a los 45 minutos?. b) ¿Cuál de estos suelos acumulará más agua durante un
riego de una hora de duración?. c) Si se quiere agregar una carga de agua de 15 cm
¿Cuánto tiempo hay que regar cada uno de estos suelos?.
3. La ecuación de VI de un suelo es VI = 6 t – 0,5
, cm/hr ; t = min. a) ¿Cuál es la altura de
agua aplicada en 240 min?. b) ¿Cuál es la VI a los 240 min de riego?. c) Si la Da del suelo

es 1 gr/cm3
y el riego se efectuó con un i = 13% y CC = 25% ¿Qué profundidad del
suelo se mojó?. d) Si el suelo tiene una profundidad de 80 cm, indique si quedó un déficit
o exceso y qué altura de agua corresponde?.
5. Se riega un campo de maíz de 10 ha con 8 000 m3
de agua, el escurrimiento superficial es de
1 500 m3
.La percolación profunda de 700 m3
; el déficit de humedad en la zona de raíces antes del
riego es de 70 mm. a) ¿Cuál es la eficiencia de aplicación? ; b) ¿Cuál es la eficiencia de
almacenaje?
6. Se desea conocer la eficiencia de aplicación y el volumen de agua que se pierde por percolación
profunda, en un área cultivada de trigo (profundidad de raíces 80 cm), por lo cual se midió el
volumen de agua que entró al terreno ( 800 m3
) y el volumen de salida (250 m3
). El contenido de
humedad del suelo en el momento de regar es de 12% y la capacidad de campo es de 20% (Da =
1,2 gr/cc); (superficie 0,5 ha).
7. Cuál será la eficiencia de riego para una melga de 200 m de largo y 15 m de ancho, que se le
aplican 75 l/seg en la cabecera. La Ec de velocidad de infiltración es VI = 15 t – 0,47
+ 4, cm/hr ; t =
min. Se deja correr el agua durante 160 min, habiendo alcanzado los 200 m en 60 min. El déficit
de agua del suelo era de 80 mm. Calcular Efa y Efzr.
8. Considerando el modelo de Bishop, calcular el tiempo en que el agua debe llegar al final del
surco, si la pérdida por percolación asumida es del 10% . Datos adicionales: Ln = 80 mm, Icum =
5,2 t 0,67 mm, t = min.
Pperc =
100
12
1
x
R
b


.................... Modelo de Bishop
9. Se confecciona un marco de madera de 5m de largo para trazar surcos en curvas de nivel. Si una
de las patas del marco es de 12 cm, cual será la altura de la segunda pata para trazar una pendiente
de 0,6 %?
10. En base a la información que se entrega, obtenida de una prueba en surcos, calcular: a) la
función de avance; b) la longitud de los surcos para R = 4; c) la eficiencia de aplicación.
Prueba de avance
X, m
10 20 50 100 150 200
T, min
2 4 15 37 65 93
Icum = 4,8 t 0,55
mm; t = min
LARA = 100 mm
W = 0,70 m
Q / surco = 0,82 l / s
11. Explique 3 criterios más importantes para seleccionar el método de riego

Capítulo 2
Criterios de selección del método de riego
1. DESCRIPCIÓN DE LOS MÉTODOS DE RIEGO
La práctica de reposición de agua al suelo puede realizarse de diferente manera, según
la técnica de riego utilizada, distinguiéndose básicamente los siguientes métodos de
riego: i) riego superficial o gravitacional, ii) riego subsuperficial, iii) riego presurizado.
1.1 Riego gravitacional
El riego superficial por gravedad se caracteriza por distribuir el agua sobre la superficie
del suelo, debido a la acción de la fuerza gravitacional. Según como la superficie del
suelo sea cubierta por el agua, surgen diferentes métodos del riego por superficie:
surcos, melgas, pozas, riego por desbordamiento, etc.
En el riego por surcos el agua fluye por pequeños cauces, mojando sólo una parte del
terreno, conduciendo un caudal que puede variar entre 0.3 y 3 l/s, según pendiente y
textura del suelo. La aplicación del agua al terreno se hace desde una acequia de cabecera
o acequia principal, tal como se muestra en las figuras 2.1 y 2.2.
En el riego por melgas el agua escurre a través de cauces muy anchos, comprendidos
entre 5 y 20 m., inundando totalmente la superficie del terreno. El flujo escurre en láminas
entre 5 y 15 cm., con un caudal que puede variar entre 10 y 100 l/s (fig 2.3).
Las condiciones topográficas del terreno introducen variantes en el método de riego por
superficie. Un terreno plano, de suave pendiente, permite un trazado de surcos y melgas
rectas; mientras que un terreno con fuerte pendiente requiere el trazado de surcos y
melgas en contorno. Si la pendiente del terreno no permite el riego en contorno, una
alternativa para incorporar agua al suelo aunque sea irregularmente distribuida, es el riego
por desbordamiento; en este método el agua desborda desde una reguera que sigue
aproximadamente la curva de nivel, en Chile se conoce como riego por tendido (fig 2.4).
Para condiciones especiales de suelo y topografía, se presentan algunas variantes del riego
por surcos tales como corrugación, zig-zag, canteros, pocetas, serpentín, (fig 2.5 a 2.7).
Ultimamente, el estudio de la intermitencia del flujo del agua hacia el terreno a irrigarse,
ha introducido otra variante del riego por superficie como es el riego intermitente o
riego pulsante. Esta práctica del riego por superficie consiste en desviar el flujo del agua
a otro grupo de surcos o melgas por un determinado tiempo, para luego más tarde,
retornar el flujo al campo parcialmente regado. Según Keller (1979), el flujo pulsante
puede ser utilizado para minimizar las pérdidas de agua por escurrimiento al pie del surco
o melga.

Fig 2.1 Método de riego por surcos
Fig 2.2 Forma de distribución del agua a los surcos

Fig 2.3 Método de riego por melgas
Fig 2.4 Método de riego por tendido

Fig 2.5 Método de riego por canteros
Fig 2.6 Método de riego por serpentín

Fig 2.7 Método de riego por pocetas y canteros
1.2 Riego sub-superficial
En este método de riego, el agua llega a la zona de raíces del cultivo mediante el proceso
de ascenso capilar, debido a la presencia de una napa freática poco profunda, cuyo nivel
bajo la superficie del suelo se regula por medio de zanjas o drenes de tubería.
1.3 Riego presurizado
Los métodos de riego presurizados se caracterizan por tener un sistema de distribución
del agua a presión. Se trata de un sistema de riego mecanizado que asegura un control
preciso de la cantidad de agua a aplicarse, adaptándose a cualquier condición de suelo,
clima y topografía. Entre los principales métodos de riego a presión se tienen el riego de
aspersión, microaspersión y el método de Goteo.
El riego por aspersión se caracteriza por aplicar el agua al suelo en forma de lluvia.
Según la presión de trabajo se puede clasificar en aspersión tradicional (fig 2.8), aspersión
gigante (cañones) y aspersión de pivote central.

Fig 2.8 Método de riego por aspersión
Mediante el riego por microaspersión (fig 2.9), se aplica el agua asperjada en forma de
microgotas. Básicamante se conocen 3 tipos de microemisores: Microaspersor (giratorio),
Microjet (estático o dinámico), Nebulizador o pulverizador (estático).
Fig 2.9 Método de riego por microaspersión
El riego por goteo (fig 2.10) es un sistema de riego localizado, que humedece una parte
del área ocupada por el cultivo, caracterizado por aplicar el agua en forma de gotas.
Existen diferentes emisores de goteo: Goteros, mangueras de goteo, mangueras de
exudación y microtubos.

Fig 2.10 Método de riego por goteo
2. CRITERIOS DE SELECCIÓN DEL MÉTODO DE RIEGO
La selección del método de riego más apropiado es con el propósito de conseguir que la
producción de los cultivos alcance los máximos beneficios, sin causar daños al medio
ambiente (erosión, salinización, contaminación de aguas superficiales y subsuperficiales).
Básicamente los criterios de selección tienen relación con el cultivo, suelo, topografía, y
disponibilidad de agua; sin embargo, la selección de un determinado método de riego
implica considerar otros factores tales como inversiones en equipos de riego, nivelación
de tierras, obras hidráulicas, drenaje, etc. Por lo tanto, la selección del método de riego
más conveniente deberá hacerse en base al análisis de los siguientes factores:
2.1 Tipo de cultivo
Dado que existen cultivos que pueden regarse por un sólo método de riego y otros por
varios métodos, el tipo de cultivo es el primer criterio que determina el método de riego.
Por ejemplo, el arroz generalmente se riega por inundación (melgas o pozas). Cultivos en
hileras como la papa es conveniente regar por surcos. Cultivos densos como pastos y
cereales pueden regarse por aspersión o inundación. Frutales y hortalizas cultivados en
hileras pueden ser regados por goteo y microaspersión.
2.2 Topografía
Las restricciones impuestas por la topografía comprenden: ubicación de la fuente de agua,
pendiente de la parcela, relieve y microrrelieve del terreno. En general, el riego por
superficie puede adaptarse a terrenos con relieve que va de plano a ondulado. Así, una
topografía plana con pendiente de 0.2% es ideal para el riego por surcos y melgas rectas;
contrariamente una topografía irregular con fuerte pendiente (8-10%), la alternativa sería
el riego en contorno.
El riego presurizado se adapta a varias condiciones de topografía y pendiente. Así por
ejemplo el riego por aspersión se puede implementar en suelos con pendiente hasta del

20%; en tanto que el riego por microaspersión y goteo en terrenos con pendientes de hasta
el 60%.
2.3 Tipo de suelo
En este aspecto se deben considerar las características internas del perfil del suelo:
Textura, estructura, infiltración, nivel freático, entre otros. En general, suelos poco
profundos y con alta velocidad de infiltración, no se adaptan bien al riego por superficie;
bajo tales condiciones será preferible regar por aspersión y en casos especiales por
microaspersión, ya que éste tipo de suelos por su baja capacidad de retención de humedad
requieren aplicaciones de agua frecuentes y pequeñas.
Los métodos de riego gravitacionales se adaptan mejor a suelos de textura media a
pesada, con baja capacidad de infiltración; mientras que en suelos arcillosos compactos no
se recomienda el riego por aspersión.
2.4 Disponibilidad de agua
La cantidad de agua disponible, en términos de caudal, tiempo e intervalo de entregas,
puede ser un factor determinante en el método de riego a utilizar. La disponibilidad de un
caudal elevado, en un tiempo reducido y con grandes intervalos de entrega, permite el
empleo del riego por inundación ( melgas, pozas, desbordamiento ).
Cuando el caudal disponible es escaso, por períodos largos de tiempo y entregas
frecuentes, es posible regar eficientemente por surcos. Si el caudal es muy escaso y de
entrega continua, será preferible utilizar el riego presurizado para aumentar la eficiencia.
2.5 Costos
Si el agua es cara, debido a las obras generales del sistema de riego, obliga un uso
eficiente del agua y lo recomendable será regar por métodos tecnificados. Contrariamente,
si el agua es barata no existirá mayor interés por una tecnificación del riego; aún cuando
la experiencia ha demostrado que el riego tecnificado resulta finalmente ser más rentable.
Los costos de implementación y operación a nivel predial, también inciden en la selección del método de
riego. Así por ejemplo, terrenos nivelados y con una adecuada red de distribución del agua, permitirán el
manejo de grandes volúmenes de agua como el caso del riego por inundación.
2.6 Otros criterios
Existen otros factores que pueden determinar la conveniencia o no de un método de riego
en particular. Así por ejemplo. sitios que estén afectados por alta velocidad del viento, el
riego por aspersión estaría descartado; ya que bajo tales condiciones la eficiencia de
aplicación resultaría muy baja. Otro factor de gran importancia en la selección del método
de riego son los conocimientos, habilidades y destrezas del agricultor para manejar el
riego. Si éstas condiciones son favorables entonces será posible introducir el riego
tecnificado (aspersión, microaspersión, goteo); caso contrario habrá que pensar en el
mejoramiento de las técnicas de riego tradicionales.

2.7 Resumen de los criterios de selección
En los cuadros 2.1 y 2.2, se resumen los principales criterios de selección de los métodos
de riego por superficie y presurizado, respectivamente.
Cuadro 2.1 Adaptación, limitaciones y ventajas de los métodos de riego por superficie
ADAPTACIÓN LIMITACIONES VENTAJAS
Surcos
rectos
1. Todos los cultivos en
hileras y frutales.
2. Todos los suelos
regables.
3. Pendientes hasta el 2%
Óptima 0,2%.
1. Requerimientos moderados de
mano de obra para riego.
2. Algo de pérdidas por
escurrimiento, generalmente se
requiere para uniforme
aplicación del agua.
3. Peligro de erosión pluvial con
pendientes fuertes.
1. Uniforme aplicación de
agua.
2. Alta eficiencia de
aplicación.
3. Buen control sobre el
agua de riego
4. Equipos de control
como tubos, sifones y
compuertas disponibles
a bajo costo.
Surcosen
contorno
1. Todos los cultivos en
hileras y frutales.
2. Todos los suelos
regables.
3. Pendiente entre 2 y 15%,
óptimas menores a 8%.
1. Requerimientos elevados de
mano de obra.
2. Presenta peligro de erosión en
terrenos con alta pendiente.
3. No es conveniente en suelos
que se agrietan al secarse o muy
arenosos.
4. Dificultad para las labores
culturales y de cosecha.
1. No requiere más que un
trabajo de
emparejamiento del
terreno.
2. Bajo costo de
mantenimiento.
corrugación
1. Cultivos de siembra
densa (pastos y
cereales).
2. Todos los suelos
regables.
3. Pendientes hasta el 8%.
1. Requerimientos de mano de
obra para el riego
medianamente elevados.
2. Se requieren recorridos cortos
en suelos de alta velocidad de
infiltración.
3. Terreno disparejo favorece
deterioro de la maquinaria
agrícola.
1. Aumento de eficiencia y
uniformidad con
relación al método por
desbordamiento en
terrenos ondulados.
2. Mejora la inundación de
las melgas en tierras
nuevas.
3. Se puede regar con
caudales reducidos.
Melgas
rectangulares
densa (pastos y
cereales).
2. Todos los suelos
regables.
3. Pendientes hasta 1,5%,
óptima 0,2%.
1. Se requieren trabajos
importantes de nivelación.
2. Se requiere relativamente
grandes caudales.
3. Los suelos poco profundos no
pueden ser nivelados
económicamente.
aplicación con buen
proyecto y operación
independientemente
del tipo de suelo.
2. Eficiente uso de mano
de obra durante el riego
3. Bajos costos de
mantenimiento.
4. Buen control sobre el
agua de riego.

Continuación cuadro 2.1
Melgasen
contorno
1.
Especialmente
para cultivos de
arroz, pastos y
cereales.
2. Suelos de textura media a
fina.
3. Pendiente inferior al 1%
y de preferencia menores
a 0,5%.
1. Se requieren grandes caudales.
2. No se puede aplicar en cultivos
sensibles a la inundación.
3. Los camellones estorban las
labores de cultivo y de cosecha.
4. El agua debe ser de buena
calidad para evitar acumulación
de sales.
5. Baja eficiencia de aplicación del
agua.
1. No requiere más que un
trabajo de
emparejamiento del
terreno.
2. Bajo costo de
mantenimiento.
Pozas
1. Huertos frutales y
cultivos de siembra
densa.
2. Todos los suelos
regables, en especial con
muy alta o muy baja
velocidad de infiltración.
3. Pendientes hasta el 2,5%
en bancales o terrazas,
óptima 0,2%.
1. Requiere a menudo importantes
trabajos de nivelación.
2. Requiere grandes caudales.
3. Costo inicial relativamente alto.
4. Los camellones estorban las
labores de cultivo y de cosecha.
5. Puede afectar la producción en
cultivos sensibles a la
inundación.
1. Buen control del agua
de riego.
aplicación.
3. Uniforme aplicación del
agua y lixiviación de
sales.
4. Bajo costo de
mantenimiento.
5. Buen control de la
erosión por riego o por
lluvia.
6. Pueden construirse en
terrazas para reducir el
movimiento de tierra.
Desbordamiento
otendido
densa (pastos y
cereales).
2. Todos los suelos
regables.
3. Pendientes hasta el 10%.
4. Terrenos ondulados y
suelos poco profundos
donde la nivelación no
es posible.
1. Subdivide el campo.
2. Requerimientos elevados de
mano de obra para el riego.
3. Baja eficiencia de aplicación del
agua.
4. Desigual distribución del agua
en el suelo.
5. Posible peligro de erosión.
1. Bajo costo inicial.
2. Adaptable a una amplia
gama de cultivos.
3. Requiere pocas
estructuras permanentes.
4. El caudal escurrido de
áreas más altas puede
ser colectado y vuelto a
usar.

Cuadro 2.2 Adaptación, limitaciones y ventajas de los métodos de riego presurizado
Goteo
1. Todos los cultivos,
excepto cultivos
densos.
2. Todo tipo de suelo,
con la precaución de
tener un programa de
lavado en suelos
salinos.
3. Sin restricciones de
pendiente.
1. Alto costo de inversión ya
que necesita agua a
presión y un sistema
completo de control del
riego.
2. Especial cuidado en el
filtraje y mantenimiento
de goteros.
1. Alta eficiencia del sistema ( 90 y
95%) y uniforme distribución del
agua.
2. Sólo se aplica el agua que las raíces
son capaces de absorber.
3. Facilita el control de malezas.
4. Permite el uso de pequeños caudales
y aprovechar el agua las 24 hr sin
necesidad de supervisión continua.
5. Permite ejecutar otras labores en el
predio durante el riego.
6. Se puede administrar,
dosificadamente, fertilizantes y
pesticidas solubles en agua durante el
riego.
7. Puede utilizarse agua de baja calidad.
Cintas
1. 1. Principalmente
hortalizas, tanto al aire
libre como en
invernadero.
2. 2. Todo tipo de suelo,
con la precaución de
tener un programa de
lavado.
1. Requiere de filtración de
agua.
2. En suelos con pendiente la
distribución no es
uniforme.
3. Afectado por el
taponamiento causado por
las colonias de algas o
partículas en suspensión.
1. Relativamente bajo costo.
2. Fácil de instalar y remover.
3. Permite el uso de peqeños caudales.
predio durante el riego.
riego.
Microaspersión
1. Frutales
principalmente.
2. Todo tipo de suelo.
3. Sin mayores
limitaciones de
pendiente.
1. Alto costo de inversión,
dado que se requiere de 1
o 2 microjets o
microaspersores por
planta.
2. En sectores ventosos la
distribución del agua no es
uniforme.
3. Requiere de filtración de
agua.
1. Se aplica el agua localizadamente
sobre la zona de raíces.
2. Mínimas pérdidas por escurrimiento
superficial.
3. Baja expansión de las malezas.
predio.
riego.

Continuación cuadro 2.2
Aspersión
1. Principalmente
praderas y cultivos
densos.
2. Todo tipo de suelo
regable.
3. Las mismas
restricciones de
pendiente que
cualquier método por
superficie.
1. Alto costo de inversión ya
que necesita agua a
presión y un complejo
sistema de distribución.
2. Significativos costos de
operación, especialmente
en instalaciones móviles.
3. No apto para zonas con
vientos fuertes y
persistentes.
4. Requiere mayor presión
que otros sistemas
presurizados, con más
consumo por metro cúbico
de agua aplicada.
1. Alta eficiencia del sistema (70 a
85%) y uniforme distribución del
agua.
2. Tiene efecto sobre el control de
heladas a través de la llovisna
proporcionada.
predio.
4. Se puede administrar
riego.

Capítulo 3
Eficiencia de riego
1. INTRODUCCIÓN
Se ha comprobado que en varios proyectos de riego de Ecuador, particularmente en la
provincia de Loja, se ha dado demasiada atención al diseño y construcción de dichos
proyectos, dejándose de lado los problemas relacionados con la operación, dentro de los
cuales se destaca el mal manejo del agua en la parcela. Esta situación ha traído como
consecuencia baja producción y productividad de los cultivos, deterioro del medio
ambiente y disminución de ingresos en los productores.
En términos generales, la eficiencia de riego implica manejo adecuado del agua en el
predio agrícola; en otras palabras implica el grado de habilidad que tiene el regante para
manejar el agua. Pero por más cuidado que se tenga en el manejo del agua, siempre van
a existir pérdidas, estas pérdidas ocurren principalmente durante la aplicación del agua
al suelo y también durante la conducción, tanto en la red de riego externa como en la
red interna de distribución del agua a la parcela.
2. COMPONENTES DE LA EFICIENCIA DE RIEGO
2.1 Eficiencia global de riego o eficiencia del proyecto
De acuerdo a lo anterior, la eficiencia global de riego o eficiencia del proyecto (Efp)
puede expresarse como:
Efp = Efce x Efci x Efa 3.1
donde:
Efce = eficiencia de conducción externa, referida a la red de canales principales,
secundarios y terciarios.
Efci = eficiencia de conducción interna, referida a la red de distribución del agua a la
parcela (acequias principales, secundarias y terciarias)
Efa = eficiencia de aplicación del agua al suelo, referida al método de riego utilizado
(surcos, melgas, aspersión , microaspersió, goteo, otros).
En otras palabras, la eficiencia del proyecto estaría representada por la eficiencia de
conducción, eficiencia de distribución y eficiencia de aplicación:
Efp = Efc x Efd x Efa
2.2 Eficiencia de conducción, Efc
La Efc de la red de riego depende básicamente del caudal, pendiente del canal,
rugosidad, tipo de sección y de la permeabilidad del suelo o material de que está
construido dicho canal. En general, la Efc se puede definir en base a la siguiente
relación:

Volumen de agua entregado a la acequia de cabecera
Efc =
Volumen de agua captado en la fuente de abastecimiento
También se puede expresar como:
Q entregado por la conducción
Efc =
Q entregado a la conducción
Q entregado a la conducción – Q perdido en la conducción
Efc =
Q entregado a la conducción
El caudal perdido en la conducción se puede estimar en base a las pérdidas por filtración
en los canales, para lo cual se propone la siguiente ecuación:
P = mQ
A
 3.2
P = % de pérdida de agua/ km de canal
Q = caudal conducido por el canal, m3
/s
A y m = constantes empíricas que dependen de la permeabilidad del suelo o material del
canal, según la tabla:
Constante Permeabilidad
baja
Permeabilidad
media
Permeabilidad
alta
A 0,70 1,90 3,40
m 0,30 0,40 0,50
Consecuentemente, el caudal perdido se expresa como:
Qperd = P x Lcanal
Qperd = caudal perdido, m3/seg
Lcanal = longitud del canal, km.

Ejercicio 3.1 Un canal en tierra que mide 270 m de longitud transporta 60 l/s. El suelo
es de una textura que corresponde a una permeabilidad media. a) ¿Cuál será el caudal
que llega al final de los 270 m? ; b) ¿Cuál será la eficiencia de conducción del canal?
De acuerdo a la ecuación 3.2, según la tabla correspondiente, para permeabilidad media
los valores de las constantes A y m son 1,9 y 0,4 respectivamente. Aplicando la referida
ecuación, el porcentaje de pérdida de agua por kilómetro de canal es:
P = 4,0
06,0
9,1
= 5,85% / km
El caudal perdido en los 270 metros de longitud de canal es:
Q perdido = 0,0585 x 0,27 = 0,0158 m3
/s = 15,8 l/s
Por tanto, el caudal entregado por el canal es:
Q entregado = 60 – 15,8 = 44,2 l/s
Según los conceptos expuestos anteriormente, la eficiencia de conducción del canal es:
Efc = 60
2,44
= 73,7%
Para efectos de comparación se puede decir que este valor (74%), es aproximadamente
igual al encontrado por el Ex-INERHI de Ecuador, para canales en tierra (75%).
Según datos del Ex-INERHRI (Instituto Ecuatoriano de Recursos Hidráulicos), para el
caso de canales sin revestir, las pérdidas de agua se pueden estimar en base a los
siguientes porcentajes: 15% (suelo liviano), 10% (suelo medio), 5% (suelo pesado).
Estudios realizados por éste Instituto, señalan que la eficiencia de conducción promedio
para canales en tierra es de 75 a 85%.
Pérdidas por conducción según tipo de conducción y material
Tipo de conducción Material Pérdidas, l/seg/km
Canal
Canal
Tubería
Tubería
Tierra
Concreto
Concreto
PVC
17
10
9
1
Fuente: Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, IMTA
Eficiencia de conducción externa, Efce .- Como la red de riego frecuentemente está
compuesta por canales principales, secundarios y terciarios, entonces la eficiencia de
conducción externa (Efce) se expresa como:
Efce = Efc (ppal) x Efc (sec) x Efc ( terc) 3.3
Efc (ppal) = eficiencia de conducción en el principal
Efc (sec) = eficiencia de conducción en el secundario
Efc (terc) = eficiencia de conducción en el terciario

Grassi ( 1985), presenta los siguientes valores de Efc. de la red de riego, según
parcelamiento del área.
Tipo de conducción Predios < 20 ha Predios > 20 ha
Canales sin revestir 80 % 70 %
Canales revestidos o tuberías 90 % 80 %
Eficiencia de conducción interna, Efci .- Este parámetro de eficiencia considera las
pérdidas en la red interna de riego que comprende las acequias de distribución del agua
a las parcelas; es decir, se refiere a la eficiencia de conducción parcelaria. La Efci
resulta de la siguiente relación:
Q promedio entregado a las parcelas de riego
Efci =
Q captado en la toma parcelaria
Vásquez y Chang (1987) presentan los siguientes valores de Efci en acequias de parcela.
Tipo de acequia Parcelas < 20 ha Parcelas > 20 ha
Sin revestir 60 a 75 % 80 %
Revestida o tubería 70 a 90 % 90 a 95 %
2.3 Eficiencia de aplicación, Efa
Dependiendo del método de riego, se pueden producir grandes o pequeñas pérdidas
durante la aplicación del agua al suelo. La Efa se define como la relación entre el
volumen de agua almacenado en la zona de raíces (VZR) para uso consuntivo y el
volumen total aplicado (VTA); en otras palabras, la Efa indica el porcentaje de agua
aprovechado por el cultivo.
Efa =
100x
VTA
VZR
3.4
También se puede expresar en términos de lámina: lámina almacenada en zona de raíces
(LZR) versus lámina total aplicada (LTA); ó lámina neta (Ln) respecto de lámina bruta
(Lb).
Efa =
100x
LTA
LZR
; ó Efa =
100x
Lb
Ln
3.4a
Consecuentemente, Lb = Ln / Efa

En el caso del riego gravitacional, inevitablemente se producen pérdidas por percolación
profunda por debajo de la zona efectiva de raíces y por escurrimiento superficial al pie
del surco o melga, tal como se indica en la siguiente figura:
Ln
Icum Escurr.
Percolación
Frente de humedad
Fig. 3.1 Perfil de humedecimiento del riego superficial por gravedad
De acuerdo a lo anterior, el VTA se descompone en:
VTA = VZR + Vperc + Vesc; donde:
Vperc = volumen percolado; Vesc = volumen escurrido
Por lo tanto, la ecuación 3.4 puede expresarse como:
Efa =
100
)(
x
VTA
VescVpercVTA 
Efa = ( VTA
VescVperc )(
1


) x 100 3.5

De acuerdo a lo anterior, las Efci y Efa, permiten definir la eficiencia de riego parcelaria
como:
Efr (parcelaria) = Efci x Efa 3.6
En los Cuadros 3.1 y 3.2 se presentan algunos valores de Efa, citados por diferentes
fuentes bibliográficas.
Cuadro 3.1. Valores de eficiencia de aplicación según método de riego, %
Método de riego SCS ILRI
Melgas rectas en pendiente 60 - 75 53
Pozas o melgas sin pendiente 60 - 80 58
Desbordamiento 50 - 55 -
Surcos 55 - 70 57
Corrugaciones 50 - 70 -
SCS .- Soil Conservation Sistem EE.UU., citado por C. Grassi ( 1985)
ILRI.- Instituto de Investigación de Tierras y Agua, Holanda (1978)
Cuadro 3.2. Eficiencia de aplicación según método de riego y grado de manejo, %
Método de riego Manejo bueno Manejo pobre
Surcos 50 - 75 30 - 50
Melgas 50 - 85 30 - 50
Aspersión 60 - 85 40 - 60
Goteo 60 - 85 50 - 60
Fuente: Centro Internacional de Riego, EE.UU. Manual N°3 (1985)
Israelsen y Jensen, citado por Grassi (1985), definen la eficiencia de riego referida al
predio como:
Volumen de agua consumido por los cultivos del predio
Efr (predio) =
Volumen de agua derivado hacia el predio
Efr (predio) =
100x
NRb
NRn

Considerando la precipitación efectiva (Pef) y la cantidad de agua necesaria para
mantener una adecuada concentración de sales en el suelo, las necesidades de riego
netas (NRn) se calculan como:
NRn = Et – Pef + Rl
Los requerimientos de lavabo (Rl) se pueden estimar en un 10 % de la
evapotranspiración de los cultivos. Consecuentemente:
Efr (predio) = NRb
RlPefEt 
3.7
Con fines de diseño, se puede considerar el 65% como una eficiencia de riego buena en
riego gravitacional, 75% en riego por aspersión y 90 a 95% en riego por goteo.
Ejercicio 3.2 En base a la información que se entrega, calcular la eficiencia global de
un proyecto de riego (eficiencia del proyecto), para todo el ciclo de riego y para cada
mes en particular.
Area regada: 5 200 ha
Mes 1 2 3 4 5 6 Total
Et, mm 98 123 156 194 174 158
Pef, mm 87 51 24 63 71 54
Vd, (1) 7,8 10,6 16,5 15,4 10,4 13,7
Rl, mm
NRb, mm
Efp, %
(1).- volumen derivado, m3
x 10 6
Resolución:
Mes 1 2 3 4 5 6 Total
Et, mm 98 123 156 194 174 158 903
Pef, mm 87 51 24 63 71 54 350
Vd, m3
x 106
7,8 10,6 16,5 15,4 10,4 13,7 74,4
Rl, mm 9,8 12,3 15,6 19,4 17,4 15,8 90,3
NRn, mm 20,8 84,3 147,6 150,4 120,4 119,8 643,3
NRb, mm 150 204 317 296 200 263,5 1430,5
Efp, % 13,9 41,3 46,6 50,8 60,2 45,5 45,0

Ejemplo de cálculo: Los requerimientos de lavado se calculan como un 10% de la Et.
Las necesidades de riego netas para el mes 1 son:
NRn (mes 1) = 98 – 87 + 9,8 = 20,8 mm
Las necesidades de riego totales en mm se calculan en base a la siguiente relación:
NRb, m = regadaArea
derivadoVol
.
.
NRb (mes 1) = 100005200
6108,7
x
x 
m3
/ m2
= 0,15 m = 150 mm
La eficiencia del proyecto para cada mes en particular se calcula en base a la ecuación
3.7: Efp = NRn / NRb
Efp (1) = 150
8,20
= 0,1386 = 13,9 %
De acuerdo con los valores obtenidos (cuadro resumen), la eficiencia global del
proyecto es de 45%, que se podría calificar como una eficiencia de riego baja. Es
importante notar que en el primer mes del ciclo de riego se presenta la eficiencia más
baja, debido a que el agua utilizada en dicho mes es mínima en comparación con el agua
disponible en la red de riego (20,8 << 150 mm).
Ejercicio 3.3 Calcular la eficiencia de aplicación y las pérdidas por percolación y
escorrentía, como resultado de un riego por surcos practicado en una parcela cultivada
de 2,1 ha de maíz, perteneciente a un proyecto de riego.
Datos adicionales:
 Lámina antes del riego (L1) : 52 mm
 Lámina después del riego (L2) : 114 mm, 48 horas después del riego
 Caudal entrado promedio (Qep) : 88,8 l/s , medido durante 8 horas
 Caudal salido promedio (Qsp) : 15,5 l/s , medido durante 6,25 horas
 Evapotranspiración del cultivo (Et) : 5,5 mm/día
Resolución:
Según la ecuación 3.4a, la eficiencia de aplicación se expresa como:
Efa =
100x
LTA
Ln
Ln = (L2 – L1) + L(Evt) = (114 – 52) + 5,5 x 2 = 73 mm
La lámina total aplicada (LTA) se puede calcular en base a la siguiente relación:
LTA = Area
Qepxtpo

LTA =


4
3
101,2
36008108,88
x
xxx
0,12178 m = 121,78 mm
Efa =
100
78,121
73
x
59,94 %
Las pérdidas por percolación (P perc), se calculan con la relación:
P perc =
100x
LTA
Lperc
; la lámina percolada resulta ser:
L perc = LTA – (L esc + LZR)
La lámina escurrida en función del caudal escurrido queda:
L esc = Area
Qspxtpo
=


4
3
101,2
360025,6105,15
x
xxx
0,01661 m = 16,61 mm
L perc = 121,78 – (16,61 + 73) = 32,17 mm
P perc =
100
78,121
17,32
x
= 26,42 %
Las pérdidas por escorrentía (P esc) se calculan con la relación:
P esc =
%64,13100
78,121
61,16
100  xx
LTA
Lesc
Resumiendo se tiene:
Efa = 59,94%
P perc = 26,42%
P esc = 13,64%
Total = 100,00%
La Efa comparada con los valores de los Cuadros 3.1 y 3.2, se puede interpretar como
buena (> 50%). Las pérdidas por percolación son altas, lo ideal sería entre 10 y 15%.
Las pérdidas por escorrentía se pueden calificar como aceptables.

3. LA EFICIENCIA COMO PARÁMETRO DE CALIDAD DEL RIEGO
3.1 Eficiencia de almacenaje en la zona de raíces, Efzr
En este punto se presentan criterios para evaluar la eficiencia del riego en la zona
efectiva de raíces. Suponiendo el caso que la Efa del agua sea alta, pero la calidad del
riego sea baja, debido a una falta de humedad en la zona radicular para satisfacer el
consumo de agua del cultivo; para medir este problema, se plantea el concepto de
“eficiencia de almacenaje en la zona de raíces (Efzr”), el mismo que se define en
base a la siguiente relación:
Volumen de agua almacenado en la zona de raíces después del riego
Efzr =
Volumen de agua requerido en la zona de raíces antes del riego
Efzr = Ln
Lzr
Vn
Vzr

3.8

Veamos el siguiente ejemplo: Si la lámina requerida en la zona de raíces antes del riego
( Ln ó LARA) es de 40 mm, pero mediante la aplicación del riego se presentaron los
tres casos siguientes. ¿Cuál será la Efa y la Efzr?
Caso A B C
Lám. aplicada, mm 30 45 65
Lám. almacenada, mm 30 36 40
Caso A: 30mm
Efa = Lzr / Lb = 30 / 30 = 100 %
40mm Lzr 30 mm Efzr = Lzr/ Ln = 30 / 40 = 75 %
Déficit
Frente de humedad
Caso B: 45 mm
Efa = 36 / 45 = 80 %
40 mm Lzr 36 mm Efzr = 36 / 40 = 90 %
Caso C:
65 mm
40 mm Lzr 40 mm Efa = 40 / 65 = 61.5 %
Ezr = 40 / 40 = 100 %
Percolación
Se supone, en este ejemplo, que el riego se aplica sin escurrimiento superficial, siendo
las pérdidas de agua únicamente por percolación profunda.

3.2 Eficiencia de uniformidad, Efu
Este parámetro de eficiencia está relacionado con el grado de uniformidad en la
aplicación del agua sobre el área irrigada. Cuando se aplica el agua de riego,
dependiendo del método utilizado, se obtiene una buena o mala distribución del agua en
el área regada; lo que significa que cada punto o sitio de dicha área no recibe la misma
cantidad de agua. La uniformidad de distribución del agua (también denominada
eficiencia de distribución, Efd) puede calcularse en base a la siguiente ecuación:
Efu =
1001 x
d
y









3.9
n
dyi
y
n
i
 

= promedio de las desviaciones de las láminas yi de agua aplicadas con
respecto al promedio


n
yi
d
n
i
promedio de la lámina de agua aplicada durante el riego
Christiansen (1942), tratando de evaluar el grado de uniformidad en la aplicación del
agua mediante el riego de aspersión, propuso una expresión idéntica a la Ec. 3.9, que se
denomina “Coeficiente de Uniformidad de Christiansen, CUC”
CUC =
1001 x
ynx
yyi
n
i















3.10
yi = altura de agua caída en cada punto observado
y
= promedio de las alturas de agua caídas
n = número de puntos observados
En general, el coeficiente de uniformidad referido al promedio de las láminas de agua
puede expresarse como:

Promedio del un medio inferior del agua aplicada
CU = 3.10a
Promedio general
Un concepto más exigente para evaluar la uniformidad de distribución del agua (UD) es
el siguiente:
Promedio del un cuarto inferior del agua recibida
UD =
Promedio general
Como regla general, valores de CU > 80% se consideran aceptables.
En el Cuadro 3.3, se presentan valores de eficiencias posibles de alcanzar según método
de riego, tomados del libro de Luis A. Gurovich (1987).
Cuadro 3.3. Eficiencias posibles de alcanzar según método de riego
Método de riego Efa Efzr Efu
Desbordamiento (1) 0,40 0,85 0,60
Surcos 0,55 0,85 0,75
Melgas 0,60 0,90 0,70
Aspersión 0,90 1,00 0,85
Goteo 0,95 1,00 0,90
(1) Conocido también como escurrimiento o riego por tendido en Chile.
3.3 Ejercicios de aplicación
Ejercicio 3.4. Calcular la uniformidad de distribución del agua en un riego por melgas
rectas, si los datos medidos en terreno son los siguientes:
Dist, m 0 40 80 120 160 200 240 280
Infilt, mm 122 116 106 91 69 75 98 117
Resolución.

Distancia
m
Lam Inf
mm
Promedio
d
dyi 
0 122 99,25 22,75
40 116 99,25 16,75
80 106 99,25 6,75
120 91 99,25 - 8,25
160 69 99,25 -30,25
200 75 99,25 -24,25
240 98 99,25 - 1,25
280 117 99,25 17,75
n = 8
 794  128
Aplicando la ecuación 3.9 se tiene:
16
8
128
y
Efu = (1 - 25,99
16
) x 100 = 83,88 = 84 %
Un resultado igual se obtiene con la Ec. 3.10
CUC =
%84100
25,998
128
1 





 x
x ;
Este mismo resultado se obtiene aplicando la Ec 3-10a, para lo cual se ordena los datos
de lámina infiltrada de mayor a menor:
Dato 122 116 106 91 69 75 98 117
> a < 122 117 116 106 98 91 75 69
El promedio del ½ de los datos más bajos es:
y
1/2 Inferior =
25,83
4
333


CU =
%8488,83100
25,99
25,83
x
Consecuentemente se puede decir que el regante tiene una buena práctica de manejo del
riego por melgas, logrando una uniformidad de distribución del agua aceptable (84% >
80%).
Ejercicio 3.5. Se están regando simultáneamente 10 surcos de maíz de 100 m de
longitud, espaciados cada 50 cm. En base a la información que se entrega, calcular: Efa,
Efzr, Efd y las pérdidas por percolación y escorrentía.
Prof, cm
ᶿ1, %
 2, % Da
0 - 20 28 15 1,1
20 - 50 25 20 1,2
50 - 100 26 22 1,2
 Pendiente del surco : 0,5 %
 Q aplicado/surco : 1,5 l/s
 Profund. radicular : 100 cm
 VI = 22
6,0
t
cm/hr; t = min
 Hora de inicio del riego: 08h00
 Hora de corte del agua : 09h00
Para saber cuanto tiempo estuvo el agua en cada punto a lo largo del surco, se estacó
cada 20 m, siendo los tiempos de llegada y desaparición del agua los siguientes:
Estac, m 0 20 40 60 80 100
Hora de llegada 8:00 8:05 8:13 8:25 8:40 9:00
Hora de
desaparic.
9:05 9:10 9:15 9:20 9:25 9:25
Resolución: a) según la Ec 3.4, la Efa en términos de volumen se expresa como:
Efa = VTA
VZR
VZR = LZR x Área
VTA = Q aplicado x tiempo

LZR se puede calcular en base a la Ec de infiltración acumulada:
VI = 220 t - 0,6
mm / hr ; t = min
Integrando la Ec de VI se obtiene:
Icum = 9,17 t 0,4
mm ; t = min
La lámina de agua infiltrada en cada punto a lo largo del surco resulta:
Estac, m 0 20 40 60 80 100
Hora de llegada 8:00 8:05 8:13 8:25 8:40 9:00
Hora de desaparic. 9:05 9:10 9:15 9:20 9:25 9:25
tpo. efect. de riego, min 65 65 62 55 45 25
Lam. Infilttrada, mm 48,7 48,7 47,8 45,6 42,0 33,2
  mmIcum 266
Por ejemplo, para t = 65 min: Icum = 9,17 (65) 0,4
= 48,7 mm
LZR
=
mm33,44
6
266

..........lámina promedio infiltrada
Por tanto, el volumen almacenado es:
VZR = 44,33 x 10 – 3
x (100 x 0,5) = 2,217 m3
El volumen total aplicado es:
VTA = 1,5 x 10 –3
x 3 600 = 5,4 m3
Consecuentemente, la Efa resulta:
Efa =
%4141,0
4,5
217,2

............. baja
Observe que aproximadamente el 60% del agua aplicada se está perdiendo ( 2,2 < 5,4
m3
)
b) de acuerdo al punto 3.1, la eficiencia de almacenaje en zona de raíces se puede
expresar como:
Efzr = Vn
VZR
; el volumen neto requerido antes del riego está en función de la
lámina neta:
Ln (0-100 cm) = Ln (0-20) + Ln (20-50) + Ln (50-100)
Ln (0-100 cm) = 2,86 + 1,80 + 2,40 = 7,06 cm = 70,6 mm
Vn = 70,6 x 10 –3
x (100 x 0,5 ) = 3,53 m3
Efzr =
%8,62628,0
53,3
217,2

................ baja
Observe que la Efzr es baja debido a que ningún punto a lo largo del surco recibió la
lámina requerida; 44,3 mm < 70,6 mm. Para mayor comprensión de resultados, este
ejercicio se representa en la siguiente figura:

t = min
Recesión t 2 = 25
......................................................................................................
.............................................. .tc.............................................
65 Avance
T 1 = 60
Escurr.
Ln
70,6 mm
Frente de humedad
Déficit
c) La eficiencia de distribución del agua a lo largo del surco se calcula en base a la
lámina infiltrada, aplicando la Ec 3.9
Efd = 






 


yn
yyi
1
;
y
= 44,33 mm
33,447,48  yyi
+ ............................. +
33,442,33 
= 31,31 mm
Efd =
  %8888,0118,01
33,446
31,31
1 






x .................aceptable
Observe que aproximadamente el 90% de los puntos observados (5 de 6 puntos),
recibieron una lámina de agua mayor que el promedio.
d) De acuerdo a los resultados obtenidos, y según puede observarse en el gráfico
correspondiente, no existen pérdidas por percolación, debido a las razones que ya se
dijeron anteriormente.
e) Las pérdidas por escorrentia se calculan en base a la siguiente relación:

Pesc = VTA
EscVol ..
Vesc = VTA – VZR = 5,4 – 2,217 = 3,183 m3
Pesc =
%59589,0
4,5
183,3

Efa = 41 % Efzr = 63 %
Pesc = 59 %
Pperc = 0 % Efd = 88 %
100 %
En suma se puede decir que el riego ha sido de mala calidad, lo ideal sería tener Efzr entre
90 y 95%. La pregunta es ¿Cómo mejorarlo?
En primera instancia se puede pensar que el tiempo de riego es muy corto (1 hora), y que
tendría que ser aumentado hasta que se infiltre la lámina neta en el pie del surco; pero esta
alternativa aumentaría mucho más las pérdidas por escorrentia. En este caso, una práctica
eficiente de manejo del agua consiste en lo siguiente:
1° Aplicar el caudal máximo no erosivo durante el tiempo de avence T1
2° Concluido T1 , aplicar un caudal reducido equivalente a ½ de Qmax, durante el
tiempo de reposición de la lámina neta t2 .
Con esta técnica se espera completar el almacenaje de agua en la zona efectiva de raíces y
al mismo tiempo reducir la escorrentia superficial al pie del surco.
4. CUESTIONARIO DE AUTOEVALUACIÓN
1. Se riega un campo de maíz de 10 ha con 8 000 m3
de agua, el escurrimiento
superficial es de 1 500 m3
.La percolación profunda de 700 m3
; el déficit de humedad
en la zona de raíces antes del riego es de 70 mm. a) ¿Cuál es la eficiencia de
aplicación? ; b) ¿Cuál es la eficiencia de almacenaje?
2. Se desea conocer la eficiencia de aplicación y el volumen de agua que se pierde por
percolación profunda, en un área cultivada de trigo (profundidad de raíces 80 cm), por
lo cual se midió el volumen de agua que entró al terreno ( 800 m3
) y el volumen de
salida (250 m3
). El contenido de humedad del suelo en el momento de regar es de
12% y la capacidad de campo es de 20% (Da = 1,2 gr/cc); (superficie 0,5 ha).

3. Cuál será la eficiencia de riego para una melga de 200 m de largo y 15 m de ancho,
que se le aplican 75 l/seg en la cabecera. La Ec de velocidad de infiltración es VI = 15
t – 0,47
+ 4, cm/hr ; t = min. Se deja correr el agua durante 160 min, habiendo alcanzado
los 200 m en 60 min. El déficit de agua del suelo era de 80 mm. Calcular Efa y Efzr.

Capítulo 4
Requerimientos de riego
1. BALANCE HÍDRICO
El balance hídrico (BH), tal como dice la palabra, consiste en hacer un balance entre las
entradas y salidas de agua al suelo. Este balance permite establecer los períodos de
déficit o excesos de agua, lo cual a su vez permite elaborar el plan de cultivos y la
correspondiente programación del riego.
1.1 Elementos del balance hídrico
De acuerdo a lo anterior, para determinar los elementos del BH se deben identificar
tanto los elementos de entrada como de salida de agua; o en otras palabras, las pérdidas
o ganancias de agua del suelo. Las pérdidas o salidas de agua del suelo se pueden
contabilizar como: evapotranspiración (Evt), percolación profunda (dp) y escorrentía
(E). Las entradas de agua están representadas por la precipitación (PP) y en algunos
casos por el ascenso capilar (dca), debido a una napa freática (NF) poco profunda; como
ganancias de agua también se puede considerar la reserva de humedad inicial del suelo
(fig 4.1).
t
PP
Evt
Ev E
I
dp
-------------------------------------------------- NF
dca
EI
Fig 4.1 Elementos del balance hídrico

Dependiendo de la zona geográfica o estación del año, se pueden presentar los
siguientes casos:
Si las entradas de agua son mayor que las salidas, entonces habrá exceso de agua. Esta situación se daría
en zonas húmedas, donde los trabajos relacionados con la
El cálculo de la precipitación probable (PP%) puede hacerse numérica o gráficamente.
Para el método gráfico, las ecuaciones que permiten graficar la posición de probabilidad
son:
a. Ecuación de California: P = n
m
b. Ecuación de Weibull : P = 1n
m
c. Ecuación de Hazen : P = n
m
2
12 
Donde m = número de orden ( 1,2 ,3, .................. n)
El procedimiento de cálculo es el siguiente: i) Tabular las precipitaciones mensuales
anuales para un período dado ( n > 10 años). ii) Ordenar los datos en forma decreciente
iii) Calcular la posición de trazo según weibull. iv) Dibujar los puntos en un papel de
probabilidades y trazar la recta de mejor ajuste. v) Calcular los valores mensuales según
la probabilidad seleccionada en base a la siguiente ecuación:
PP % =
xPPm
PPa
PPxx%
4.2
Donde:
PP % = precipitación probable para el mes considerado
PPxx% = precipitación anual, según probabilidad seleccionada (leída en el
gráfico)
PPm = precipitación media mensual tabular
PPa = precipitación media anual tabular
A modo de ejemplo, se presenta la siguiente guía de cálculo:
Precipitación probable, Estación Meteorológica La Argelia, Loja–Ecuador
Año ENE FEB  > a < m P, %
1964 41,1 47,5 657,2 1177,0 1 3,2
1993 85,4 105,4 1149,6 555,0 30 96,8
 90,3 113,8 909,4

PP,mm
Aplicando la Ec 4.2 y calculando para
el mes de febrero se tiene:
* Precip.Promedio PP80% =
mmx 6,958,113
4,909
762

*
762 *
*
50% 80% P, %
Papel de probabilidades
Es importante notar, en esta figura, que la precipitación 80% probable es un valor que se
encuentra por debajo de la precipitación promedio (50%), y que por lo tanto se podría
considerar como un año seco.
1.2 Precipitación efectiva, Pef
Según el método del USDA Soil Conservation Service (citado por el Estudio FAO, Riego y Drenaje, N° 46), la Pef se puede calcular
de acuerdo a :
Pef =
 
125
2,0125 xPtotPtot 
; para Ptot < 250 mm
Pef = 125 + 0,1x Ptot ; para Ptot > 250 mm
Siguiendo con el ejemplo, y aplicando el método del USDA, la precipitación efectiva
80% probable para el mes de febrero es:
Pef =
  mm
x
81
125
6,952,01256,95


81 < 113,8 mm ............... aceptado

1.4 Cálculo del balance hídrico, BH
El procedimiento de cálculo del BH se desarrolla en base al siguiente ejemplo, considerando que el suelo tiene una capacidad de almacenaje de agua de 100 mm.
Ejercicio 4.1. Cálculo del balance hídrico climático (ejemplo hipotético)
MESES ENE FEB MAR
ABR
MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Eto, mm 118 118 139 126 108 102 108 127 132 130 138 127
P75%, mm 315 287 342 398 212 80 42 32 17 15 11 10
Di, mm 100 100 100 100 100 78 12 0 0 0 0 0
Exceso 97 169 203 272 104 - - - - - - -
Déficit - - - - - - - 83 115 115 127 117
Di = variación de almacenaje de agua en el suelo
P75% = precipitación probable al 75%
Procedimiento de cálculo: Consiste en calcular Di, aplicando la Ec 4.1, para determinar si existe exceso o déficit de agua en el mes correspondiente.
Para iniciar el BH, se parte del último mes en que la PP supera la Eto (en este caso mayo). Como la PP > Eto, se asigna una reserva de humedad al
suelo Di = 100 mm
JUNIO: Di = 100 (reserva de fines del mes de mayo) + 80 (PP) – 102 (Eto) = 78 mm ; no existe exceso ni déficit.
JULIO: Di = 78 + 42 – 108 = 12 mm ; no existe exceso ni déficit.
AGOSTO: Di = 12 + 32 – 127 = - 83 mm ; como las entradas de agua son menor que las salidas, existe un déficit de 83 mm y Di = 0
ENERO: Di = 0 + 315 – 118 = 197 mm ; como la capacidad de almacenaje del suelo es 100, exceso = 97 mm.
MAYO: Di = 100 + 212 – 108 = 204 mm ; exceso = 104 mm.
El resultado final del BH nos permite determinar el período de exceso de agua (enero – mayo), y el período de déficit de agua (agosto – diciembre) y
consecuentemente planificar los cultivos bajo riego y temporal. Estos resultados se pueden representar en un gráfico como el que se muestra en la
siguiente figura.

PP, mm
* PP80%
*
* °
° ° Eto 20%
° °
° Déficit
*
* *
meses
2. CÁLCULO DE REQUERIMIENTOS DE RIEGO
2.1 Procedimiento de cálculo
Una vez determinada las estaciones de riego y de secano, se debe formular el patrón de
cultivos del proyecto o predio en particular. Luego se calcula la evapotranspiración de los
cultivos, para finalmente determinar los requerimientos de riego del proyecto. Este
procedimiento de cálculo se desarrolla en base al siguiente ejercicio.
Ejercicio 4.2. En base a la información que se entrega, calcular los requerimientos de riego
del proyecto, si se planifica el riego por surcos con una eficiencia del 40 %. ¿Cuál será la
dotación de riego, si se cambia al riego por microaspersión, para aumentar la eficiencia a un
80?
Patrón de cultivos del Proyecto
Cultivos E F M A M J JUL AGO SEP OCT NOV DIC % Ar
Papa xxx xxx xxx xxx 25
Frutales xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx 30
Maíz xxx xxx xxx xxx 45
Ar = área de riego
Evapotranspiración de los cultivos (Et), mm
Cultivos JUL AGO
SEP
OCT NOV DIC
Papa 60,5 106 133,3 110,5
Frutales 113,4 133,4 138,6 136,5 144,9 133,4
Maíz 62,6 118,1 145,9 120,9

Cálculo de requerimientos de riego, Efp = 40 %
Parámetro E F M A M J JUL AGO
SEP
OCT NOV DIC
Etp, mm 77,3 119,7 140,2 123,0 43,5 40,0
P 80%, mm 42,0 32,0 17,0 15,0 11,0 10,0
NRn, mm 35,3 87,7 123,2 108,0 32,5 30,0
NRb, mm 88,3 219,3 308,0 270,0 81,3 75,0
Vol, m3
/ha 883 2193 3080 2700 813 750
q, l/s/ha 0,34 0,85 1,19 1,04 0,31 0,29
La evapotranspiración promedio ponderada de los cultivos (Etp) se calcula como:
Etp = Et papa x 0,25 + Et frut x 0,30 + Et maíz x 0,45
Las necesidades de riego netas: NRn = Etp – P 80%
Las necesidades de riego brutas: NRb = NRn/Efp
q, l/s/ha = NRb, mm/día x 0,116
Como resultado final del cálculo de requerimientos de riego se obtiene el caudal
característico de riego, también denominado caudal ficticio continuo, dotación de riego ó
demanda de riego. Se denomina caudal ficticio continuo porque se obtiene considerando las
24 horas del día.
q = 1,19 l/s/ha
Si se riega por microaspersión con una eficiencia del 80% (el doble del riego por surcos) , la
dotación de riego será:
NRb = 8,0
2,123
= 154 mm = 5,13 mm/día ........ mes de septiembre
q = 5,13 x 0,116 = 0,595
q = 0,6 l/s/ha
Lo que significa un mayor aprovechamiento del agua de riego disponible en el predio, en
términos de aumentar el área a irrigarse, junto con lo beneficios de protección del recurso
suelo que presenta el riego tecnificado.
2.2 Aplicaciones del cálculo de requerimientos hídricos
Determinación del módulo de riego, Mr .- el Mr se define como un caudal continuo,
expresado en l/s, que puede ser manejado por el regante, se obtiene al multiplicar el área
modular (Am) por el caudal característico de riego (q).
Mr = Am x q , l/s 4.3

En Ecuador por ejemplo, el módulo de riego para la región sierra está alrededor de 20 l/s; y
para la costa 50 l/s. El área modular consiste en la división o parcelamiento de la zona de
riego, delimitada por caminos, quebradas o linderos de catastros.
Determinación del área de riego, Ar .- Conociendo la disponibilidad de agua del predio y la
demanda de riego, se puede obtener el área a irrigarse (Ar).
Ar = q
Q
, ha 4.4
Q = caudal disponible, l/s
q = caudal característico de riego, l/s/ha
Ejercicio 4.3. En base a los resultados del ejercicio 4.1, determinar: a) El Módulo de Riego
de un área servida por un canal terciario que tiene un parcelamiento de 10 ha por propiedad,
sabiendo que el tiempo de entrega del agua es de 8 horas por día. b) Si el número de parcelas
dominadas por el canal terciario es de 3, cuál será el caudal de toma en canal secundario? c)
Si se decide instalar el riego de microaspersión, qué área se podría irrigar con el módulo de
riego calculado en a ?
Desarrollo.
a) De acuerdo a lo anterior, q 24 hr = 1,19 l/s/ha
q 8 hr = 1,19 x 8
24
= 3,57 l/s/ha
Según la Ec 4.3, el módulo de riego es: Mr = 3.57 l/s/ha x 10 ha = 35,7 l/s
b) El caudal de toma en el secundario resulta:
Q sec = 35,7 x 3 = 107,1 l/s
c) Según el ejercicio 4.2, para el riego de microaspersión, q 24 hr = 0,6 l/s/ha
q 8 hr = 0,6 x 8
24
= 1,8 l/s/ha
El área a irrigarse (Ec 4.4) considerando el módulo de 35,7 l/s resulta:
Ar =

hasl
sl
q
Q
//
/
8,1
7,35
19,8 ha
Es importante destacar en este ejemplo que mediante riego tecnificado se puede aumentar
significativamente el área a irrigarse, pasándose de 10 ha a 19,8 ha; consiguiéndose por tanto
un mayor aprovechamiento del agua disponible en el predio y mejor protección del recurso
suelo.

3. CUESTIONARIO DE AUTOEVALUACIÓN
1. Con los datos que se entregan, correspondientes a un proyecto de riego, calcular el balance hídrico considerando que la capacidad
de almacenaje de agua del suelo es de 100 mm.
Mes ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Eto,mm 73,5 64,1 66,9 72,3 78,2 81,1 82,8 88,3 84,9 88,5 84,9 77,8
P75% 59 78 74 89 31 49 41 38 27 32 38 41
Di,mm
Exceso
Déficit
2. En base a la información que se entrega, calcular los requerimientos de riego del Proyecto, asumiendo una eficiencia de riego de 40%.
Patrón de cultivos del proyecto
Cultivo ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC %Ar
Tomate – frejol xxx xxx xxx xxx xxxx xxx xxx xxx xxx 45
Pimiento xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx 30
Caña de azúcar xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx 25
Evapotranspiración de los cultivos, mm
Cultivo ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Tomate – frejol 61,5 63,3 116,3 128,4 101,2 59,0 94,75 125,6 109,8
Pimiento 56,5 72,0 117,6 122,7 97,8 59,8 69,7 125,4 126,8 110,9
Caña de azúcar 62,9 64,9 82,5 102,5 122,7 128,4 140,7 145,1 145,8 153,7 141,5 126,1
Precipitación efectiva, mm
Mes ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
P ef. 63,3 76,5 100,4 83,4 34,0 15,0 9,4 11,2 27,7 55,8 48,0 58,9

Capítulo 5
Hidráulica del riego por superficie
1. FASES DEL RIEGO POR SUPERFICIE
La operación completa del riego por superficie ocurre en 4 fases: i) avance del agua, ii)
almacenamiento, iii) vaciamiento y iv) recesión (fig 5.1).
t, min
---------------------------------------------------------------------------------…………………
curva de recesión
Fase de retiro horizontal
Fase de retiro vertical
.......................................................................................................................................
Fase de almacenamiento
Fase de avance
Curva de avance
Distancia x, m
Fig 5.1 Fases del riego por superficie

El proceso de infiltración del agua en el suelo, que involucra las 4 fases del riego superficial,
produce el siguiente patrón de infiltración (fig 5.2).
Ln
Icum Escurr.
Percolación
Frente de humedad durante frente de humedad
el almacenamiento durante el avance
Fig 5.2 Patrón de infiltración en el riego por superficie
Fase de avance.- también denominada fase de humedecimiento o mojado del surco.
Constituye el avance del frente de agua desde la cabecera hacia el pie del surco o melga; en
otras palabras es el tiempo de avance del agua (ta).
Fase de almacenamiento.- es el tiempo comprendido entre el tiempo en que el agua tarda en
llegar al final del surco y el tiempo de corte del agua. Esta fase permite que al final del surco
se haya infiltrado la cantidad de agua requerida.
Fase de vaciamiento .- constituye el período comprendido entre el corte del agua en la
cabecera y el comienzo de la recesión. Esta fase concluye al momento en que desaparece el
agua de la superficie del suelo en la cabecera.
Fase de recesión.- constituye el retiro del agua desde la cabecera hacia el pie. Como puede
verse en la Figura 5.1, la curva de recesión es inversa a la de avance, lo que permite completar
la lámina neta al pie del surco o melga.
Lo ideal en riego por superficie es asegurar en el perfil del suelo una lámina neta uniforme a
lo largo de todo el surco o melga; pero durante la aplicación del agua puede presentarse un
déficit o un exceso de agua, tal como se muestra en la siguiente figura:

t, min
Recesión
to
Avance
0 X = L
Icum Ln
déficit
exceso
Fig 5.3 Perfil de humedecimiento según el tiempo de oportunidad de riego, to
De acuerdo a la figura 5.3, la distancia entre las curvas de avance y recesión representa el
tiempo de contacto entre el agua y el suelo o tiempo de oportunidad de riego (to), que permite
calcular la lámina infiltrada a lo largo del recorrido. Si el tc es menor, habrá menor pérdidas
por percolación, pero no se asegura que la zona efectiva de raíces haya alcanzado el
almacenaje requerido. Al contrario, si tc es mayor, mayores serán dichas pérdidas, pero el
volumen de agua almacenado en la zona radicular satisface los requerimientos netos de
consumo de agua de los cultivos. Por tanto, conocer bien las curvas de avance y receso,
constituye la base fundamental para diseñar y manejar correctamente el riego por superficie.
2. ECUACIONES DEL FLUJO BÁSICAS
En el diseño de riego por superficie se viene aplicando conceptos de la hidráulica de canales,
debido a la similitud del flujo en canales abiertos con el flujo en surcos o melgas. Sin
embargo, existen diferencias debido a que en canales el régimen de flujo es permanente,
mientras que en surcos o melgas el régimen de flujo es no permanente y no uniforme. Por eso,
las ecuaciones diferenciales parciales como las ecuaciones de Saint – Venant, serían las más
indicadas para representar el flujo del agua en riego por superficie. En la actualidad gracias a
la electrónica se han desarrollado modelos matemáticos y computacionales que permiten
optimizar el diseño del riego gravitacional, pero que en la práctica no son de uso común,
tendiendo al diseño tradicional (modelo de simulación SIRMOD)

2.1 Ecuación de Manning.- Combinando esta ecuación con la ecuación de continuidad, el
caudal a aplicar a un surco o melga resulta de:
Q = A x V =
2/1
0
3/21
SAR
n 5.1
donde:
Q = caudal, m3
/s
A = sección de escurrimiento, m2
n = coeficiente de rugosidad
R = P
A
= radio hidráulico, m
P = perímetro mojado, m
S0 = pendiente, m/m
En el caso del riego por melgas: A = W x D0, donde W es el espacio entre camellones y D0 es
el espesor o carga de agua en la melga. Generalmente el ancho de la melga es muy grande en
relación al espesor del flujo, entonces R = D0; y la Ec 5.1 puede expresarse como:
Q =
2/1
0
3/5
0
1
SWD
n
Definiendo el caudal por unidad de ancho como Qw = W
Q
, y reemplazando se obtiene:
Qw =
2/1
0
3/5
0
1
SD
n 5.2
Despejando Do:
D0 =
5/3
2/1
0








S
Qwxn
D0 = 3.0
0
6.06.0
S
xnQw
5.3
Respecto del tirante Do, se puede presentar los siguientes casos:
a. Flujo a tirante normal: este es el caso de pendiente del terreno elevada (> 0,4%), en que
el gradiente hidráulico S1, coincide con la pendiente de la melga S0 (fig 5.4). D0 en la
cabecera es el tirante normal Dn ; es decir:
S1 = S0 ; D0 = Dn ; S0 > 0,4%

S1
S0
Fig 5.4 Representación del gradiente hidráulico y pendiente del terreno
D0 = 3,0
0
6,06,0
S
xnQw
; D0 = Dn 5.4
b. Flujo a tirante inferior al normal: ésta condición se presenta cuando la pendiente del terreno
es inferior a la pendiente hidráulica, y el tirante D0 menor al tirante normal Dn .
S0 < S1 ; D0 < Dn
S0 < 0,4% ; S1 = X
D
S 0
0 
; reemplazando en la Ec 5.2:
Qw =
2/1
0
0
3/5
0
1







X
D
SD
n ; despejando D0 se obtiene:
D0 = 3,0
0
0
6,06,0







X
D
S
xnQw
5.5
c. Pendiente en dirección del flujo igual a cero: en éste caso S0 = 0 ; S0 = X
D0
; la
ecuación 5.2 queda:
Qw =
2/1
03/5
0
1






X
D
D
n ; despejando Do:

D0 = 3,0
0
6,06,0






X
D
nQw
5.6
En general, el coeficiente de rugosidad de Manning para el diseño de surcos o melgas varía
entre 0,021 y 0,035. Grassi(1985), presenta los siguientes valores de n:
Cobertura n
Surco recién abierto
Surco después de dos riegos
Vegetación 10 a 12 cm uniformemente distribuida
Vegetación 40 a 50 cm uniformemente distribuida
0,042
0,033
0,040
0,076
Con fines de diseño, n = 0,03; So = 0,05 y 0,5 %
Para suelo sin cultivo n = 0,02 a 0,04
Ejercicio 5.1. Representar en papel milimetrado la curva de avance y de receso
correspondiente a una prueba realizada en melgas rectas, y el patrón de distribución de la
lámina de agua infiltrada a lo largo del recorrido.
Dist, m 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250
Avance, min 0 5 14 22 32 43 58 70 82 91 109
Receso, min 0 9 16 22 26 29 32 33 35 36 37
Datos adicionales:
- Icum = 6,8 t 0,5
mm, t = min
- Tiempo de almacenamiento = 153 min *
- Tiempo de retiro vertical = 16 min *
*.- tiempos registrados a la cabecera
Resolución
Distancia X
m
Tpo. Avance
min
Tpo. Receso
min
tc
min
Icum
mm
0 0 0 278 113,4
25 5 9
50 14 16 280 113,8
75 22 22
100 32 26 272 112,1
125 43 29
150 58 32 252 107,9
175 70 33
200 82 35 231 103,3
225 91 36
250 109 37 206 97,6
La representación gráfica del presente ejercicio es la siguiente:

t, min
t, ret.Vertic
278 -----------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
tc t.almac
ta = 109 -------------------------------------------------------------------------------------------------------
t1
ta
0,0 tax
x 250 x, m
75 mm Ln
Icum0
-------------------------------------------------------------------------------------------------------
Percolación
Frente de humedecimiento
Fig 5.5 Representación gráfica de los ejercicios 5.1 y 5.2
El tiempo de contacto requerido a la distancia x (tcx), que permite calcular la lámina
infiltrada, se puede calcular como:
t1 = ta – tax ; por ejemplo:
tcx=50 = (109-14) + 153 + 16 + 16 = 280 min ; la correspondiente lámina infiltrada es:
Icum = 6,8 (280)0,5
= 113,8 mm
Dibujando los datos obtenidos en un papel milimetrado, se obtiene un gráfico como el que
se muestra en la figura 5.5.
Ejercicio 5.2 Mostrar en el mismo dibujo del ejercicio 5.1 la pérdida de agua por percolación
si se aplica en el pie de la melga una lámina neta de 75 mm, y el patrón de distribución de
agua si el tiempo de almacenamiento se redujera a 120 min.
Desarrollo: Siguiendo el procedimiento anterior, los datos de lámina infiltrada que permiten
trazar el nuevo perfil de humedecimiento son:
tcx = t1 + t almac + t ret. veric + t ret.horiz

Dist x, m 0 50 100 150 200 250
tc, min 245 247 239 219 198 173
Icum, mm 106,4 106,8 105,1 100,6 95,7 89,4
Ejemplo de cálculo:
tcx=50 = (109-14) + 120 + 16 + 16 = 247 min
Icum = 6,8 (247)0,5
= 106,8 mm
Observe que en este caso el frente de humedecimiento se desplaza hacia arriba (fig 5.5),
debido a que la lámina infiltrada a lo largo de la melga es menor, siendo las pérdidas por
percolación, consecuentemente menores.
Ejercicio 5.3 Calcular el tirante D0 con que fluye el agua, en la cabecera de una melga, con
las pendientes que se indican: So = 0,5%; 0,1%; 0,0%
Datos:
Qw = 5,8 l/s x m
n = 0,15
X= 30 m
Para S0 = 0,5% ; aplicando la Ec 5.4 se tiene:
D0 =
cmm
x
1,7071,0
005,0
15,00058,0
3,0
6,06,0

Para s0 = 0,1% ; aplicando la Ec 5.5:
D0 =
 
3,0
0
3,0
0
6,0
30
001,0
01458,0
30
001,0
15,00058,0















DD
x
; calculando por tanteo:
Sí D0 = 0,07 ; D0(calc) = 0,081  0,07
0,08 ; D0(calc) = 0,078
0,078 ; D0(calc) = 0,0788
0,079 ; D0(calc) = 0,0786
Por tanto, D0 = 0,079 m = 7,9 cm
Para S0 = 0,0% ; aplicando la Ec 5.6:
D0 =
 
3,0
0
3,0
0
6,0
30
01458,0
30
15,00058,0












 DD
x
; calculando por tanteo:

Sí D0 = 0,08 ; D0 (calc) = 0,086  0,08
0,086 0,084
0,085 0,085
Por tanto, D0 = 0,085 m = 8,5 cm
3. PERÍODOS DE RIEGO
Las cuatro fases que comprende la operación completa del riego por superficie, se concentran
en tres períodos de riego: avance, reposición de agua al suelo y recesión.
3.1 Período de avance (T1).- constituye el tiempo de riego durante el avance del agua
desde la cabecera hasta el pie de la melga o surco. La representación gráfica de la distancia
recorrida por el agua versus el tiempo se conoce como curva de avance. Para un mismo tipo
de suelo es posible obtener varias curvas de avance, haciendo variar el caudal aplicado por
surco, como se muestra en la Fig 5.6.
X Q1
Q2
L
Q3
Q1 > Q2 > Q3
Tiempo
T1
Fig 5.6 Familias de curvas de avance
La ecuación matemática que describe la fase de avance se conoce como función de avance:
X = p T r
5.7
X = distancia de avance
p = coeficiente para t = 1 (papel log–log)
r = exponente; 0 < r  1
T = tiempo de avance
p = f (Q, So, n, sección)
r = f (tipo de suelo, infiltración)

En general T1 = (1/3 a 1/4) t2
Las constantes de la función de avance p y r pueden obtenerse mediante análisis de mínimos
cuadrados o gráficamente utilizando en un papel doble logarítmico (fig 5.7). La importancia
de disponer de las curvas de avance es porque permite obtener la máxima longitud del surco o
melga en función del tiempo de avance, tal como se muestra en la siguiente figura:
X X = p Tr
* Q = 1,5 l/s
Lmax
*
* r = y/x
p
1,0 tiempo
Papel log–log T1
Fig 5.7 Gráfico de la función de avance
3.2 Segundo período: reposición de agua al suelo (t 2) .- representa el tiempo de
riego durante el cual se permite reponer al suelo la lámina neta (Ln) ó agua rápidamente
aprovechable. El período de reposición de agua al suelo se calcula en base a la Ln a reponerse
en el extremo del surco o melga (fig 5.8).
Icum = A t B
Haciendo Icum = Ln ; t = t 2 , se tiene:
t 2 =
B
A
Ln
/1







fase. de reposición. de agua al suelo t2
fase de avance T1
//// //// //// //// //// //// ////
Ln
Icum0
Percolación
Fig 5.8 Representación gráfica del segundo período de riego
Observación: para reducir las pérdidas por percolación se puede reducir el caudal aplicado
durante el tiempo de reposición de la lámina neta t 2 .
3.3 Tercer período: retiro del agua .- concluido T1 y t2 , se suspende el agua en la
cabecera y ésta se va retirando de la superficie del suelo a través de 2 fases: a) la fase de
vaciamiento, denominada también retiro vertical tr y b) la fase de recesión o retiro horizontal
th (fig 5.9).
Análisis del tiempo total de riego
De acuerdo a lo anterior, la curva que representa la fase de recesión es opuesta a la curva de
avance y por lo tanto tiende a incrementar el tiempo de contacto al pie del surco. Si se
considera el tiempo de receso real en el cálculo del tiempo total de riego, se estaría aplicando
una mayor lámina neta y en consecuencia habrá mayor percolación. Para evitar este problema
es necesario bajar la curva de recesión real a una curva de recesión teórica, tal como se
muestra en la siguiente figura:

......................................................................................................................
Recesión teórica
th =t3
t2
tr *
tap ...................................................tc................................................................
tco
T1
0
Ln
Icumo ..................................................................................................
Percolación
Fig 5.9 Representación del tiempo total de riego
Según este análisis, cuando se cumple el tiempo de reposición de la lámina neta t2 en x = L, el
tiempo de aplicación del agua o tiempo de riego resulta de:
Tr = T1 + t2 – t3
El tiempo de corte del agua registrado en la cabecera, considerando que durante el tiempo de
retiro vertical también se está infiltrando agua en el suelo, es:
tco = T1 + t2 – t3 – tr
El tiempo de retiro del agua t3 se toma en cuenta en surcos o melgas de pendiente suave; en
pendiente fuerte, t3 ocurre tan rápidamente que puede despreciarse.
Cuando se cumple t2 en x = 0 (caso de melgas), se tiene la siguiente situación:
Tr = t2
tco = t2 – tr
Si el espesor del flujo sobre la superficie del suelo es grande, como es el caso de las melgas,
el retiro vertical del agua se calcula como:
t r = 6,1
5,0
0
88,0
2
175,0
0
2,02,1
0094,0
120

















xSt
nxQw
S
xQwn
; para S0 < 0,4 % 5.8

Donde:
t r = min ; S0 = m/m
Qw = m3
/s x m ; t 2 = min
4.0 ANÁLISIS DE LAS PÉRDIDAS DE AGUA EN RIEGO POR SUPERFICIE
Las pérdidas de agua en riego gravitacional básicamente se deben a: i) percolación profunda por
debajo de la zona efectiva de raíces; ii) Escurrimiento superficial al pie del surco o melga.
4.1 Percolación profunda .- según Bishop, citado por Grassi (1985), las pérdidas por
percolación ( Pperc) se pueden estimar en base al parámetro (b+1) de la ecuación de
infiltración y de la relación de tiempos R = t 2 / T 1 . Este planteamiento se representa en la
siguiente figura:
x = 0 x = L
Icum0 Ln R Icum0
(R+1)Icum0
percolación
Icum0 = 1b
a
Fig 5.10 Pérdidas de agua según el modelo de Bishop
De acuerdo a este modelo, la lámina infiltrada está representada por:
a) Durante el tiempo de mojado (T1 ), se aplica en la cabecera una lámina Icum0 , equivalente
a:
Icum0 =
1
1
1


b
T
b
a
; A = a / (b+1) ; B = (b+1)
b) Cuando concluye el riego, es decir cuando se cumple t 2 en x = L:
- al final del surco se aplica una lámina equivalente a:
R Icum 0 ; t 2 = R T1
- en la cabecera la lámina aplicada es:
(R+1) Icum0 ; para T = T1 + t 2

El porcentaje de pérdidas por percolación (Pperc) se expresa e base a la siguiente relación:
Pperc =
100
..
.
x
InfTotA
PercA
Según la figura 5.10, el área percolada corresponde aproximadamente al área del triángulo; y
el área total infiltrada al área del trapecio. Reemplazando valores y simplificando se obtiene:
Pperc =
 
 
100
1
1
11
11
x
RR
RR
bb
bb




5.9
Una ecuación simplificada del modelo de Bishop es:
Pperc =
100
12
1
x
R
b


5.9a
Según Grassi ( 1985), para una relación de tiempos R = 4, las pérdidas por percolación
estarían entre 4 y 8 %; es decir:
R =
4
1
2

T
t
; por tanto, el tiempo de avance del agua será:
T 1 = 2
4
1
t
; t 2 = tiempo de reposición de la lámina neta
Investigaciones relacionadas con el manejo del agua en riego por surcos señalan los siguientes
valores para R.
R 1 2 4
Efa, % 66 80 88
4.2 Pérdidas por escurrimiento (Pesc).- Durante el tiempo de mojado del surco o
melga (T 1 ) no existe escurrimiento, pero sí durante el tiempo de reposición del agua t 2 .
Según Willardson y Bishop, las Pesc se pueden estimar en base a la siguiente relación:
Pesc =
100
1
x
Qe
Qs
R
R






 5.10
Donde:
Qs = caudal salido, l/s
Qe = caudal entrado, l/s
Las pérdidas por percolación y escorrentia pueden expresarse en términos de la eficiencia de
aplicación como:
Efa = 1 – (Pperc + Pesc) x 100

Efa = 1 -
 
 
100
11
1
11
11
x
Qe
Qs
R
R
RR
RR
bb
bb


















5.11
Simplificando:
Efa = 1-
100
112
1
x
Qe
Qs
R
R
R
b
















5.11a
Ejercicio 5.4 Calcular el tiempo de abastecimiento de agua a la cabecera de una melga, para
restituir al suelo en ese punto una lámina neta de 45 mm, considerando el efecto del receso
vertical.
Datos:
Qw = 5 l/s x m
n = 0,15
So = 0,1 %
L = 250 m
Icum = 5,3 t 0,42
, mm ; t = min
De acuerdo a la fig 5.9, el tiempo de abastecimiento del agua a una melga cuando se cumple
t 2 en x = 0, resulta:
tabast = t 2 - t r
Despejando t de la ecuación de lámina infiltrada se tiene:
t 2
42,0/1
3,5
45






= 162,8 min
Entrando datos a la ecuación 5.8, el tiempo de retiro vertical es:
tr =
    min22,13
001,08,162
005,015,00094,0
001,0120
005,015,0
6,1
5,088,0
175,0
2,02,1














x
xx
x
x
El tiempo de abastecimiento del agua en la cabecera es:
tabast = 162,8 – 13,2 = 149,6  150 min ( 2 hr 30 min)
Ejercicio 5.5 Calcular los tiempos de contacto (tc), resultante de los 3 períodos que
comprende el riego superficial y representar gráficamente el perfil longitudinal que determina
las láminas infiltradas. Marcar las pérdidas por percolación y discutir cómo pueden reducirse.
Datos:

X = 15,1 t 0,6
m ; t = min
L = 250 m
Icum = 2,9 t 0,78
mm ; t = min
Ln = 90 mm
Ec reces hor: X = 6,2 t m; t = min (intercepto en el origen)
Retiro vertical: tr = 7 min
Se suspende la aplicación de agua cuando de cumple t 2 en X = L
Resolución: una representación gráfica del presente ejercicio es la siguiente:
th1
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
t 3 th x
---------------------------------------------------------------------------------------------------- t 2
t r *
t c
t ap
t co -----------------------------------------------------------------------------------------------------------
t a tc1 T 1
x t ax
Ln
Icum 0
Percolac.
Según este esquema, el tiempo de contacto a una distancia x resulta de:
tcx = tc1 + t 2 – th1
tc1 = T1 – tax
th1 = t3 – thx
En base a este análisis, se obtiene la siguiente tabla de resultados:
X, m 0 50 100 150 200 250
T1 , min 107,55
tax , min 0 7,36 23,35 45,9 74,15 107,55
tc1 , min 107,55 100,19 84,20 61,65 33,40 0,0
t2 , min 81,78
thx , min 0,0 8,06 16,13 24,19 32,26 40,32
th1 , min 40,32 32,26 24,19 16,13 8,06 0,0
tc , min 149,01 149,71 141,79 127,3 107,12 81,78
Icum, mm 143,72 144,2 138,26 127,1 111,09 90,0

Representando estos datos en un papel milimetrado, se obtiene un gráfico similar al que se
muestra en la figura siguiente:
t, min -------- -- ------------------------------------------------------------------------------
t2 = 81,8
tc
taplic =149,0
-------------------------------------------------------------------------------------------
T1 = 107,6
0,0 250
m
Ln = 90 mm
Icum = 143,7-------------------------------------------------------------------------------
Percolación
mm
Como puede observarse en la figura, las pérdidas por percolación representan una cantidad
importante, las que pueden estimarse aplicando el modelo de Bishop:
Pperc =
100
12
1
x
R
b


; la relación de tiempos R resulta:
R =
76,0
6,107
8,81
1
2

T
t
Pperc =
%31
176,02
78,0

x
Este porcentaje de pérdidas se puede calificar como altas, si se considera aceptable un 10 %
en promedio. Además, según el valor de R, la eficiencia de aplicación del agua sería inferior a
66%. La pregunta es ¿Cómo puede mejorarse el riego, en este caso disminuir las pérdidas por
percolación?
Una de las prácticas de manejo del agua que ha mejorado significativamente la eficiencia del
riego gravitacional es la siguiente:
1. Durante el tiempo de avance (T1 ) se aplica el caudal máximo no erosivo, el mismo que se
puede calcular como:
qmax =
sl
So
/,
63,0
,%

donde So = pendiente del terreno.
2. Durante el período de reposición de la lámina neta t 2 , aplicar un caudal reducido
equivalente a la mitad del Qmax. Este caudal se reduce cuando el agua ha recorrido
aproximadamente los ¾ de la longitud máxima.
Ejercicio 5.6 Considerando el modelo de Bishop, calcular el tiempo en que el agua debe
llegar al final del surco, si la pérdida por percolación asumida es del 10% . Datos adicionales:
Ln = 80 mm, Icum = 5,2 t 0,67
mm, t = min.
Pperc =
100
12
1
x
R
b


; según la Ec de infiltración: b +1 = 0,67
Reemplazando el valor de (b+1) y despejando R se tiene:
1,0
12
76,0

R
R = 2,85 ; como R = R
t
T
t
t 2
1
1
2

De la Ec de infiltración se obtiene:
t 2 =
min59
2,5
80
67,0/1






Por tanto, el tiempo de avance del agua es:
T 1 =
min217,20
85,2
59


Capítulo 6
Diseño del riego gravitacional
1. DISEÑO DEL RIEGO POR SURCOS
En el riego por surcos el agua escurre por pequeños canales, debido a la acción de la fuerza
gravitacional, mojando solo una parte del terreno. Este método de riego es adecuado en
cultivos escardados como maíz, papa, frejol y hortalizas; pudiéndose utilizar en el riego de
presiembra.
1.1 Factores de diseño
Para hacer un buen diseño de un sistema de riego por surcos debe considerarse factores como
suelo (pendiente, textura y profundidad), cultivo y sistema de distribución del agua al predio.
Con un buen diseño y manejo del agua se puede lograr eficiencias del orden de 50 a 60%.
1.1.1 Factores de suelo y pendiente. La pendiente del terreno limita el largo de los surcos,
por lo tanto no es recomendable en pendientes mayores a 2%. En estos casos la solución es
hacer los surcos en curvas de nivel con pendiente que varía de 0,2 a 0,6 %, considerando
como pendiente máxima del terreno 7%. La pendiente mínima del surco debe ser 0,05% para
que se produzca el flujo superficial del agua, teniendo presente que el caudal aplicado debe
ser mayor al caudal infiltrado.
También debe considerarse en el diseño la textura y profundidad del suelo. Los suelos de textura gruesa o
arenosa retienen menos cantidad de agua que los suelos de textura fina o arcillosa. En el cuadro 6.1 se presenta
el largo máximo que deben tener los surcos de riego de acuerdo con la textura, y pendiente del terreno. Además
se incluye la profundidad del suelo, ya que este factor hace que la cantidad de agua a aplicar sea mayor.
Cuadro 6.1 Largo máximo de surcos (m), según pendiente, textura y profundidad del suelo
Pdte, %
TEXTURA DEL SUELO
Arenosa Franca Arcillosa
PROFUNDIDAD DEL SUELO, cm
50 100 150 50 100 150 50 100 150
0,25 150 220 265 250 350 440 320 460 535
0,50 105 145 180 170 245 300 225 310 380
0,75 80 115 145 140 190 235 175 250 305
1,00 70 100 120 115 165 200 150 230 260
1,50 60 80 100 95 130 160 120 175 215
2,00 50 70 85 80 110 140 105 145 185
Otro factor que debe considerarse en el diseño de este método de riego es la separación o
espaciamiento de los surcos, factor que está relacionado con la naturaleza física del suelo y
la profundidad de erraizamiento del cultivo (fig 6.1). En suelos arenosos, el agua profundiza
rápidamente produciéndose un escaso movimiento lateral, lo que indica que la separación de
los surcos no debe sobrepasar los 30 a 40 cm. Por el contrario, en suelos arcillosos el
movimiento lateral predomina, siendo posible separar los surcos hasta un metro, aplicando el

riego por un tiempo prolongado. El tamaño del surco depende del tipo de suelo, del cultivo y
del implemento agrícola; varía entre 10 y 40 cm el ancho superficial y entre 5 y 20 cm la
profundidad del agua, dejando un borde libre de 5 a 10 cm.
Franco
Arcilloso
Arenoso
Figura 6.1. Esquema del bulbo húmedo según textura del suelo
1.1.2 Caudal de los surcos. El caudal de entrega por surco depende de la pendiente y textura
del suelo, el mismo que se puede calcular con la siguiente relación empírica:
Qmax = ,%oS
C
, l/s 6.1
Donde: Qmax = caudal máximo no erosivo
C = 0,57 para suelos arenosos
C = 0,63 para suelos francos
C = 0,96 para suelo arcillosos
C prom = 0,72
Así por ejemplo, para un suelo de textura media y pendiente del surco So = 1,0%, el caudal
máximo no erosivo es: Qmax = 0,63 l/s. Con fines de diseño y manejo adecuado del riego por
surcos es conveniente determinar Q max en terreno, utilizando 3 surcos de riego para aplicar
el caudal obtenido con la relación empírica, un caudal inferior a Qmax, y un caudal superior a
Qmax. La observación visual del caudal que arrastre menor partículas de suelo determinará el
caudal máximo no erosivo.
En general, el caudal por surco fluctúa entre 0,25 y 3,0 l/s; y la velocidad máxima del agua
entre 0,15 y 0,18 m/s. Para un mejor aprovechamiento del agua disponible y manejo eficiente
del riego, en la práctica se requiere de dos caudales:
1°.- Un caudal máximo durante el tiempo de mojado del surco T1
2°.- Un caudal reducido durante el tiempo de reposición de la lámina neta, t2
El caudal se reduce a un medio o un tercio de Qmax, cuando el agua llega a dos tercios o tres
cuartos de la longitud máxima del surco. Esta práctica de manejo permite disminuir las
pérdidas por escurrimiento superficial y aprovechar mejor el agua en la zona efectiva de
raíces. Para aplicar el caudal reducido es conveniente utilizar tubos cortos o sifones, cuya
Q max = 0,75 / So
(USDA)

descarga está en función del diámetro del tubo y de la carga hidráulica, tal como se indica en
el cuadro 6.2. La figura 6.2 muestra la carga hidráulica h en dos situaciones de descarga del
sifón.
B
A
h
h
Fig 6.2. (A) Sifón libre ; (B) Sifón sumergido ; h = carga hidráulica
La ecuación general de descarga del sifón corresponde a:
Q =
xgxhCxAx 2 ; C = 0,62 a 0,63
Donde C es el coeficiente de descarga; A es el área del tubo; g es la aceleración gravitacional
(9,81 m/s2
); h es la carga hidráulica. Es importante notar en esta ecuación que para obtener
una mayor o menor descarga del sifón basta aumentar o disminuir h respectivamente (ver
cuadro 6.2).
Cuadro 6.2 Caudal a través de tubos cortos y sifones (l/s), según carga hidráulica.
Diámetro
cm
Carga hidráulica , cm
2,5 5,0 7,5 10 12,5 15 17,5 20
1 0,03 0,05 0,06 0,07 0,07 0.08 0,09 0,09
2 0,13 0,19 0,23 0,23 0,26 0,30 0,32 0,37
3 0,30 0,42 0,51 0,59 0,66 0,73 0,79 O,84
4 0,53 0,75 0,91 1,06 1.18 1.29 1,40 1,49
5 0,83 1,17 1,43 1,65 1,85 2,02 2,18 2,33
6 1,19 1,68 2,06 2.38 2,66 2,91 3,14 3,36
7 1,62 2,29 2,80 3,42 3,62 3,96 4,28 4,58
8 2.11 2,99 3,66 4,23 4,72 5,18 5,59 5,98
9 2,67 3,78 4,63 5,35 5,98 6,55 7,07 7,56
10 3,30 4,67 5,72 6,60 7,38 8,09 8,73 9,34

1.2 Procedimiento de diseño
1.2.1 Cálculo del régimen de riego. Para diseñar un sistema de riego por surcos se deben
realizar los siguientes cálculos:
a) Lámina de agua aprovechable, LAA
LAA = (CC – MP) x Da x Pef ; Pef = 70% (Prof. total de raíces)
b) Lámina de agua rápidamente aprovechable, LARA
LARA = p x LAA ; p = porcentaje de agua aprovechable (criterio de riego)
c) Frecuencia de riego, Fr
Fr = maxEt
LARA
; Fr (aj) = Entera (Fr)
d) Ciclo de riego o período de riego (Pr), definido como el tiempo necesario para irrigar toda
el área
Pr = Fr (aj) – Días no laborables
e) Lámina de riego ajustada, Lr (aj)
Lr (aj) = Fr (aj) x Etmax ; Lr (aj) < LARA
f) Lámina total de riego o lámina bruta, Lb
Lb = Efa
ajLr )(
g) Tiempo total de riego, Tr
Tr = T 1 + t 2 + t adic.
t adic = tiempo para hacer el cambio desde un grupo de surcos hacia otro grupo de surcos
h) Turnos de riego por día
Turnos riego / día = Tr
Jr
; Jr = jornada de riego (horas de riego por día)
i) Turnos por período de riego
Turnos / Pr = Turnos riego / día * Pr
- Superficie bajo riego por turno, Sr / Turno

Sr / Turno = Pr/Turnos
Sr
; Sr = An = % (At)
- Dosis bruta por turno, Db / Turno
Db / Turno = Sr / Turno * Lb
- Caudal mínimo requerido, Qmin
Qmin = Tr
TurnoDb/
; condición de diseño: Qo > Qmin
1.2.2 Diseño de la distribución del sistema de riego. Dependiendo del criterio del
planificador y de las condiciones del área a irrigarse, pueden surgir varias alternativas de
distribución del sistema de riego. Básicamente deben calcularse los siguientes elementos del
diseño:
- Número de unidades de riego, N°UR = Largo del terreno / Lmax surco
L surco(aj) = Área neta de riego / (ancho terreno * N°UR)
- Número total de surcos = N° surcos / UR * N°UR
- Número de surcos por turno de riego = Qo / Q (surco)
- Número de regantes = Qo / Q que maneja el regante
- Número de surcos por regante = Surcos por turno / N° de regantes
- Surcos a regar por día = Surcos por regante * N° de regantes * turnos / día
- Período de riego, Pr
Pr = díasurN
surtotN
cos/
cos..


; Condición de diseño: Pr < Fr
Si el Pr > Fr, condición que no se puede aceptar, entonces puede analizarse las siguientes
alternativas del rediseño:
a. Fraccionar el área total de riego, a fin de tener menor superficie de riego por turno.
b. Aumentar el caudal disponible, almacenando el agua fuera de las horas de riego (por la
noche).
c. Aplicar el caudal reducido, mediante el siguiente “truquito”
1° regar surcos impares con Qmax durante T1 (2 sifones/surco)  1ra. tanda
2° regar surcos pares con Qmax durante T1 (2 sifones/surco)  2da. tanda
3° regar surcos pares e impares con Qred durante t2 ( 1 sifón por surco)  2 tandas
Con esta técnica de manejo del agua, el tiempo de riego por tanda resulta de:

Tr =
adict
tT
.
2
2 21


1.3 Trazado de los surcos
En el trazado de los surcos debe considerarse dos aspectos determinantes: la pendiente y
dirección de los surcos, teniendo siempre presente de no causar exageradas pérdidas de agua
in erosión del suelo. Una de las alternativas para controlar la erosión del suelo es disminuir la
pendiente cambiando la dirección de los surcos. Se puede trazar surcos en dirección diagonal
a la máxima pendiente o surcos en dirección normal a la máxima pendiente (surcos en
contorno).
Para el trazado de los surcos existen varios métodos, entre los cuales se describen los
siguientes:
1. Método del nivel de ingeniero: se requiere de un nivel de ingeniero, mira topográfica,
cinta métrica, combo y estacas. Por ejemplo, si la pendiente adoptada es 0,4%, y la lectura de
la mira en el borde de la reguera es 1,84, ello significa que la próxima lectura a 10 m de
distancia será 1,88 (1,84 + 0,04) ; h = S0 x L = 0,004 x 10 = 0,04; la lectura subsiguiente será
1,92; y así sucesivamente.
2. Método del caballete: se requiere de un caballete de madera con un nivel de carpintero
empotrado en el travesaño horizontal, como se indica en la figura 6.4. Una de las patas del
caballete es regulable, que se fija de acuerdo a la pendiente que se desee dar al surco. Por
ejemplo, para obtener un surco con una pendiente de 0,4%, la pata regulable debe ser 2 cm
mayor que la pata fija ( 0,004 x 5 = 0,02m = 2cm).
1,84
1,88
10,0
Fig 6.3 Nivel de ingeniero para determinar la pendiente de un surco
S= 0,4%
Nivel de carpintero Listón de 1x2”
5,0
Fig 6.4 Caballete de madera

3. Método de la manguera de jardín: el principio es el mismo que para el método del
caballete, con la diferencia que se utiliza como nivel el menisco formado en la columna de
agua de la manguera (fig 6.5). Por ejemplo, si se utiliza una manguera cuya distancia entre
listones es de 10 m, para trazar un surco con 4,0% de pendiente, el nivel de referencia del
listón B debe estar 4 cm (0,004 x 10) más arriba que el nivel de referencia del listón A.
1.4 Riego por surcos en contorno
Este método se emplea comúnmente en terrenos ondulados que poseen pendientes entre 3 y
7%. Se adapta bien a cultivos de hortalizas y frutales. Aunque el método se llama en curvas
de nivel, no se sigue exactamente dichas curvas, sino que los surcos se trazan con una
pendiente que varía entre 0,3 a 0,6% según el grado de inclinación del terreno.
En este sistema de riego, la acequia que alimenta los surcos se traza en la dirección de la
máxima pendiente o diagonal a la misma, por lo que hay que instalar represas y saltos de agua
para evitar efectos erosivos o un reparto desigual del caudal a los surcos.
Los surcos matrices deben trazarse lo más paralelos posible y a una distancia entre 10 y 20m
entre surcos. Luego se trazan los surcos intermedios a la distancia que requiera el cultivo y
por último los surcos de relleno de entrada y de salida ( fig 6.6).
1,5
1,54
10,0
Manguera de jardín
Fig 6.5 Nivel de manquera
A
D
B
Reguera Drenaje
C
A

1.5 Riego por acequias en contorno
Una variante del riego en contorno constituye el riego por acequias en contorno, o lo que
podría llamarse riego por tendido mejorado. Este método es recomendable para regar suelos
con pendientes pronunciadas (5 a 10%) y cultivos densos. Sobre el cauce de la reguera en
contorno se instalan retenciones que permitan derivar el agua por medio de sifones o tubos
cortos. Si el borde inferior está nivelado y estabilizado, se puede forzar el agua a desbordar
sobre el mismo con un tirante mas o menos uniforme. El riego se practica de arriba hacia
abajo, empezando por la parte más alta de la reguera hasta concluir en la parte más baja. Las
regueras de riego o acequias en contorno deben trazarse con una pendiente mínima
comprendida entre 0,1 y 0,4%, para lograr un flujo uniforme a lo largo del reguero y
consecuente uniforme distribución del agua sobre el terreno a irrigarse. El espaciamiento entre
las regueras se determina en función de la pendiente y textura del suelo (cuadro 6.3), con
texturas francas la distancia debe ser mayor que cuando los suelos son de texturas arenosas.
Cuadro 6.3 Distancia entre regueras en contorno
Pendiente del terreno
%
Distancia
m
2 – 4 20
4 – 6 15
6 – 8 12
8 – 10 10
1.6 Ejercicios de diseño
Ejercicio 6.1 Los resultados de pruebas de campo realizadas en surcos son los siguientes:
Distancia
X, m
Tiempo, min
Q = 0,252 l/s Q = 0,378 l/s Q = 0,504 l/s
30 22 13 10
60 89 42 27
90 195 90 57
120 343 158 92
150 513 239 143
180 333 202
210 457 266
240 337

1. Representar en papel doble logarítmico las curvas de avance como x = f(t) y obtener las
correspondientes funciones de avance.
2. Calcular las longitudes más recomendables para R = 4, esto es, las combinaciones de Q y
L, para la menor pérdida por percolación aceptable a los fines de diseño.
3. En el caso del surco al cual se aplica el Qmax no erosivo, calcular las longitudes L, para
cultivos con profundidad de enraizamiento D = 0,60; 1,0 y 1,20 m.
4. Calcular las pérdidas por percolación con el Qmax no erosivo, cuando x = L = 100 m y
para las profundidades de enraizamiento indicadas.
5. Calcular la eficiencia de riego para el caudal máximo no erosivo, siendo R = 4 y
profundidad de raíces 1,20 m; teniendo en cuenta que se reducirá el caudal a la mitad
cuando x = ¾ (Lmax).
Datos: CC = 22% ; MP = 11% ; Da = 1,4 ; D = 1,20 ; W = 0,5 m
So = 1,5% . Icum = 2,41 t 0,59
, mm ; t = min
Nota: Se riega cuando se ha agotado el 50% del agua disponible.
Resolución:
Punto 1: Dibujando los puntos distancia versus tiempo en un papel doble logarítmico y
trazando la recta de mejor ajuste se obtiene el siguiente resultado:
x, m
Q = 0,504 l/s (3)
x = p t r
Q = 0,378 l/s (2)
Q = 0,252 l/s (1)
y
x (1) x = 6,3 t 0,50
r = x
y
(2) x = 8,0 t 0,54
(3) x = 9,7 t 0,55
p
t, min
Punto 2:
R =
)(4/14 21
1
2
tT
T
t

; t2 = f ( Ln, Icum)
Ln = 0,50 x (0,22 – 0,11) x 1,4 x 1200 = 92,4 mm

Icum = 2,41 t 0,59
; t2 =
min2,483
41,2
4,92
41,2
59,0/159,0/1











 Ln
T1 =
min8,120
4
2,483

Reemplazando T1 en las correspondiente ecuaciones de avance, se obtiene las siguientes
longitudes de surco:
Para Q = 0,252 l/s ; L = 69,2 m
Para Q = 0,378 l/s ; L = 106,5 m
Para Q = 0,504 l/s ; L = 135,5 m
Punto 3: Aplicando la ecuación 6.1, Qmax =
sl /42,0
5,1
63,0

; en base a este resultado se
puede adoptar como caudal máximo no erosivo Q = 0,378 l/s. Con la ecuación de avance de
esta prueba ( x = 8 t 0,54
), resultan las siguientes longitudes en función de la profundidad de
enraizamiento.
D, m Ln, mm t 2 , min T1 , min L, m
0,60 46,2 149,3 37,3 56,5
1,00 77,0 354,9 88,7 90,2
1,20 92,4 483,2 120,8 106,5
Punto 4:
P perc = 12
1


R
b
; b+1 = 0,59 ; R = t2 /T1
T1 =
min5,107
0,8
100
0,8
54,0/154,0/1











 x
Para R = 1,39 ; P perc = 15,6%
Para R = 3,30 ; P perc = 7,8%
Para R = 4,49 ; P perc = 5,9%
Se puede observar que si R aumenta, la pérdida por percolación disminuye, lo que evidencia
la importancia de manejar bien el tiempo de riego.
Punto 5: La eficiencia de riego se puede expresar en términos de volumen como:
Efa =
100x
VTA
Vn
; según las condiciones del punto 5, el VTA resulta de:
VTA = V. a Qmax + V. a Qred ; Vn = Ln x Área
 Qmax se aplica durante T1 ; y Qred duranta t2

 Q se reduce cuando x = ¾ (106,5) = 79,8  80 m, tal como se muestra en la
siguiente gigura:
71 min 120,8 min
Acequia de cabecera
Surco de riego 80 m 106,5 m
Para L = 80 m ; T1 =
min71
0,8
80
54,0/1






V.Qmax = 0,378 x 71 x 60 = 1 610 l = 1,61 m3
V.Qred = ½(0,378) x 483,2 x 60 = 5 479 l = 5,48 m3
VTA = 1,61 + 5,48 = 7,09 m3
Vn = 92,4 x 10-3
x (106,5 x 0,5 ) = 4,92 m3
Efa =
%4,69
09,7
92,4

........... se puede calificar como aceptable
¿Cuál sería la eficiencia de riego si no se aplica el caudal reducido?
VTA = 0,378 x (120,8 + 483,2) x 60 = 13 698 l = 13, 698 m3
Efa =
%36
7,13
92,4

......... eficiencia de aplicación baja
Ejercicio 6.2. En base a la información que se entrega, correspondiente a una parcela que
pertenece a un proyecto de riego, diseñar el sistema de riego por surcos y estimar la eficiencia
de riego del sistema.
1. Datos de la parcela
Área total, At : 24 ha ( 400 x 600 m)
Área neta, An : Considere un 3% de At por caminos, canales, drenajes
Pendiente del terreno: Norte–sur: 1,5% ; Este–Oeste: 1,0%
2. Cultivo
Míz: separación (plantas x hileras): 0.5 x 1,0 m
Práctica agrícola : surcos rectos
Et max : 5 mm/día
Profundidad de raíces: 0,80 m

Porcentaje de agua aprovechable: 50%
3. Suelo
Textura: Franca
Constantes hidrofísicas: CC = 21% ; MP = 10% ; Da = 1,3
Profundidad efectiva : 1,0 m
Ecuación de infiltración: Icum = 2,41 t 0,59
mm, t = min
Ecuación de avance : x = 9,7 t 0,55
m ; t = min ; Q = 0, 504 l/s
4. Riego
Efa = 60 % ( asumida)
Jornada de riego: 10 hr/día
Días no laborables: 2
Caudal que maneja el regante: 15 l/s
5. Abastecimiento de agua
Fuente de abastecimiento: toma en canal secundario
Caudal disponible, Qo = 100 l/s
Desarrollo del ejercicio
1. CÁLCULO DEL RÉGIMEN DE REIGO
Los cálculos básicos del diseño del sistema de riego por surcos se realizan según el
procedimiento planteado en el punto 2.1 del presente capítulo.
LAA = (0,21 – 0,10) x 1,3 x ( 0,70 x 800) = 80 mm
LARA = 0,50 x 80 = 40 mm
Fr =
días0,8
0,5
40

Pr = 8 – 2 = 6 días
Lb =
mm6,66
60,0
40

t 2 =
min9,116
41,2
40
59,0/1






; T1 = ¼ (116,9) = 29,2 min ; t adic = 30 min
Tr = 29,2 + 116,9 + 30 = 176 min
Turnos / día = 4,3
176
6010

x
; Turnos / día (aj) = 3,0
Turnos /Pr = Turnos / día * Pr = 3 x 6 = 18
Sr = 97% (24 ha) = 23,28 ha.

Sr / Turno =
ha293,1
18
28,23

Db / Turno = 1,293 x 10 4
x 66,6 x 10 – 3
= 861, 14 m3
Qmin =
slm /5,81min/89,4
176
14,861 3

La condición de diseño respecto del caudal es Qo > Qmin; en este caso el caudal disponible
(100 l/s) es mayor al caudal mínimo requerido, pudiéndose por lo tanto continuar con el
diseño.
2. DISTRIBUCIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO
Dadas las condiciones de pendiente del terreno, se pueden trazar surcos rectos en el sentido de
la mínima pendiente (S0 = 1%), quedando la acequia de distribución del agua a los surcos en
el sentido de la pendiente máxima, por lo que deben tomarse las medidas de protección
correspondientes. De acuerdo al punto 1.2.2 del presente capítulo, los cálculos que comprende
la distribución del sistema de riego son:
Según la ecuación de avance, la longitud máxima de surco es: Lmax = 9,7 (29,2)0,55
= 62,0 m;
adoptando una longitud de surco de 70 m, se tiene el siguiente esquema de distribución:
600 N° Unidades de riego
N°UR = 600 / 70 = 8, 57
N° UR = 8
1%
400 Sr = 23,28 ha
1,5%
L(surco) =
m
x
73
8400
232800

Caudal máximo no erosivo: Qmax = 0,63 / 1% = 0,63 l/s
Q (prueba) = 0,504 l/s ; 0,504 < 0,63  Q / Surco = 0,504 l/s
N° de surcos por unidad de riego = 400 / 1,0 = 400
N° total de surcos = 400 x 8 = 3 200 surcos
N° de surcos a regar por turno de riego = 100 / 0,504 = 198
N° de regantes o parceleros = 100 / 15 = 6,6 ; N° Regantes = 6
N° de surcos que maneja el regante = 198 / 6 = 33
N° de surcos a regar por día = Surcos / regante * N° regantes * Turnos / día

N° de surcos a regar por día = 33 x 6 x 3 = 594
Período de riego =
días
díaSurcN
SurTotN
38,5
594
3200
/.
cos..



Condición de diseño : Pr < Fr
5,4 < 8 .......... aceptado
En el supuesto que la condición de diseño no hubiera sido aceptada, una alternativa para
reducir el período de riego es aplicar el caudal reducido con el método del “truquito”:
N° surcos / regante = 33 (cálculo anterior)
T1 =
min39
7,9
73
55,0/1






1° etapa: riego 33 surcos impares con Q = 0,504 l/s, durante T1 = 39 min
2° etapa: riego 33 surcos pares con Q = 0,504 l/s, durante T1 = 39 min
3° etapa: riego 66 surcos pares e impares con Q = 0,252 l/s, durante t2 = 117 min
Tr =
min5,12730
2
117392

x
...........tpo. de riego/tanda
Turnos / día =
7,4
5,127
6010

x
; ajustando Turnos / día = 4
Surcos a regar/día = 33 x 6 x 4 = 792 ; N° Regantes = 6
Pr =
días4
792
3200

; Pr (anterior) = 5 días ; Fr = 8 días
5,0 > 4 < 8,0 ........ aceptado
3. ESTIMACIÓN DE LA EFICIENCIA DE RIEGO
Efa = VTA
VZR
; VZR = Ln x Área ; VTA = Qaplic x tpo.
Tpo. Riego = T 1 + t 2 ; T 1 = 39 min; t 2 = 116,9 min
Tr = 39 + 117 = 156 min
VTA = 0,504 x 10 –3
x 156 x 60 = 4,72 m3
Efa =
%86,61
72,4
92,2

VZR = 40 x 10 –3
x (73 x 1,0) = 2, 92 m3
V perc = V inf – VZR ; V inf = L inf x área

L inf = 2,41 (156)0,59
= 47, 4 mm
V inf = 47,4 x 10–3
x ( 73 x 1 ) = 3,46 m3
V perc = 3,46 – 2,92 = 0,54 m3
; P perc =
%4,11
72,4
54,0

V esc = VTA – V inf = 4,72 – 3,46 = 1,26 m3
; P esc =
%7,26
72,4
26,1

Efa = 61, 9 % ......... aceptable
P perc = 11,4 % ......... aceptable
P esc = 26,7 % ......... un poco alta, pero se puede disminuir
aplicando la técnica del caudal reducido
Si se aplica el caudal reducido con el método del truquito, la nueva eficiencia de riego sería:
VTA = V Qmax + V Qred
V Qmax = 0,504 x 10–3
x 39 x 60 = 1,179 m3
V Qred = 0,252 x 10 –3
x 117 x 60 = 1,769 m3
VTA = 2,948 m3
Por tanto, la eficiencia de aplicación del agua será:
Efa =
%99
948,2
92,2

Como puede observarse, el volumen total aplicado apenas supera en uno por ciento al
volumen neto; bajo tales condiciones se espera que las pérdidas por escorrentía sean
prácticamente despreciables.

1.7 Ejercicios propuestos
1. Para diseñar el sistema de riego de un predio de 10 ha, dedicado a la producción de maíz,
se tomaron muestras de suelo para determinar capacidad de campo, densidad aparente y
punto de marchitez permanente. Además se realizaron pruebas de surco infiltrómetro y
avance, para determinar tiempo de riego y largo óptimo de surcos. Los resultados
obtenidos son los siguientes:
a. Muestras de suelo
Prof., cm CC, % MP, % Da
0 – 30 20 8 1,3
30 – 60 18 7 1,4
60 – 120 16 6 1,5
b. Prueba de infiltración. Esta prueba se realizó en surcos de 30 m de largo, la
distancia entre surcos fue lo normal para el cultivo del maíz (0,80 m) en el predio.
Hora Intervalo Tpo.entrada
min
Tpo. Salida
min
Tiempo
promedio
Q entrada
l/s
Q salida
l/s
16:41 - 0 - - - -
16:49 - 8 0 - - -
16:52 0 11 3 1,2 0,3
16:57 5 1,3 0,58
17:02 5 1,3 0,68
17:12 10 1,2 0,68
17:22 10 1,5 1,05
17:37 15 1,3 0,91
17:52 15 1,2 0,84
c. La prueba de avance que determinó el gasto máximo no erosivo se realizó con un
sifón de 1,5 pulgadas (C = 0,6). La diferencia de nivel entre el agua de la acequia y la
boca de salida del sifón fue de 10 cm.
N° estaca Dist., m Minutos N° estaca Dist., m Minutos
0 0 0 6 60 11
1 10 1 7 70 15
2 20 3 8 80 18
3 30 4 9 90 22
4 40 6 10 100 26
5 50 7

d. Información adicional
- profundidad de raíces : 1,0 m
- Et máx : 6 mm / día
- Los riegos se realizarán cuando el cultivo extraiga un 60 % de la humedad aprovechable.
Se desea conocer:
1. Lámina de agua rápidamente aprovechable
2. Frecuencia de riego óptima
3. Largo óptimo de surcos
4. Tiempo de riego
5. Caudal de agua por surcos
6. Si la acequia de cabecera lleva un caudal de 14 l/s ¿Cuántos surcos se pueden regar al
mismo tiempo?
7. Si la jornada de riego es de 8 horas en cuántos días se pueden regar realmente las 10 ha?
8. Se alcanza a cumplir la frecuencia de riego estimada como óptima?, si su respuesta es
negativa, qué solución económica propondría para cumplir la frecuencia óptima de riego?

2. DISEÑO DEL RIEGO POR MELGAS
2.1 Consideraciones sobre el diseño
2.1.1 Aspectos generales. El método de riego por melgas cosiste en dividir el terreno en fajas
o melgas por medio de camellones o bordes, a fin de lograr que cada faja se riegue
independientemente inundando totalmente la superficie del suelo (fig 6.7). Para implementar
este método de riego es necesario nivelar el terreno, recomendándose que los primeros cinco
metros de la melga sean nivelados con pendiente cero para lograr uniformidad en la
aplicación del agua y reducción de la erosión del suelo. Respecto del tamaño de la melga, en
la figura 6.8 se presentan algunas dimensiones referenciales.
Acequia de cabecera
Q
Q
Borde o Camellón
Frente de humedad
Fig. 6.7 Esquema de una melga o platabanda
Do 5 a 10 cm
15 a 20 cm 5 a 15 cm
W = 5 a 20 m
0,6 a 1,0 m
Fig. 6.8 Perfil transversal de una melga
El método se adapta a cultivos de alta densidad de siembra (cereales y forrajes), suelos con
una capacidad de infiltración moderada y topografía relativamente plana (So < 0,5%). No
adaptable en suelos poco profundos, debido a trabajos de nivelación. La pendiente óptima
para instalar el sistema está entre 0,1 y 0,2 %; pudiéndose llegar hasta 3% en suelos de

estructura estable y cobertura de pastos. Si el sistema está bien diseñado, bien construido y
con un buen manejo del agua, se logra una eficiencia entre 60 y 80 %.
La eficiencia de estos sistemas depende principalmente de los datos de infiltración básica y de
pendiente, por lo que se han realizado tablas que permiten estimar la eficiencia en función de
estos dos parámetros.
Cuadro 6.3 Eficiencia de aplicación en melgas
Pendiente Infiltración básica, cm/hr
% >0.76 0.76-1.27 1.27-5.08 6.08-10.16
0,0–0,05
0,05–0,5
0,5–1,0
1,0–2,0
2,0–4,0
4,0–6,0
80
75
65
60
55
50
80
75
70
65
60
55
70
70
70
70
65
60
60
70
70
65
60
55
2.1.2 Variantes del riego por melgas. Este método de riego presenta las siguientes variantes:
a) melgas rectangulares con pendiente y salida de agua al pie; b) melgas rectangulares con
leve pendiente y retención de agua al pie (sin salida de agua al pie); c) melgas niveladas
(pendiente cero) y retención de agua al pie (pozas); d) melgas que siguen las curvas de nivel
(melgas en contorno). e) melgas con abastecimiento por acequia de cabecera que sigue la
curva de nivel y aplica el agua por desbordamiento (melgas por desbordamiento).
2.1.3 Caudal y longitud recomendados. El caudal a aplicar depende de la textura, pendiente
y cubierta vegetal de la platabanda (ver cuadro 6.4). La longitud de la melga depende
básicamente de la textura, pendiente y caudal disponible (Cuadro 6.3). Cabe destacar que
mientras más largas son las platabandas, menor es el costo de distribución y la cantidad de
mano de obra necesaria para el riego (menos estructuras de distribución).
Cuadro 6.4 Caudal por metro de ancho de platabanda y longitud máxima según textura y
pendiente del suelo
Textura del suelo Pendiente, % Caudal, l/s/m Longitud, m
Arenosa 0,2 – 0,4
0,4 – 0,6
0,6 – 1,0
10 – 15
8 – 10
5 – 8
60 – 90
60 – 90
75
Arenosa franca 0,2 – 0,4
0,4 – 0,6
0,6 – 1,0
7 – 10
5 – 8
3 – 6
75 – 150
75 – 150
75
Franco arenosa 0,2 – 0,4
0,4 – 0,6
0,6 – 1,0
5 – 7
4 – 6
2 – 4
90 – 250
90 – 180
90
Franco arcillosa 0,2 – 0,4
0,4 – 0,6
0,6 – 2,0
3 – 4
2 – 3
1 – 2
180 – 300
90 – 180
90
Arcillosa 0,2 – 0,3 2 – 4 350 o más

2.2 Melgas rectangulares con salida de agua al pie
Mediante el diseño de melgas se trata de obtener una relación adecuada entre el caudal, el área
de la melga y la velocidad de infiltración en el suelo. Se aplica un caudal tal que cuando el
agua está próxima al final de la melga, se haya aplicado en la cabecera la lámina neta Ln; con
el tiempo de retiro se completa la Ln al pie.
2.2.1 Caudal a aplicar. El Servicio de Conservación de Suelos de EE.UU. (SCS), propone
las siguientes ecuaciones para calcular el caudal a aplicar a una melga:
a. Caudal por unidad de ancho
Qw =  rttEfax
xLnxL
2
0167,0
6.2
Donde:
Qw = l/s/m ; t = min ; Ln = mm ; L = m
El tiempo de retiro vertical tr se calcula con la ecuación 5.8
Según el ITC (Instituto Tecnológico de Costa Rica), el caudal unitario es un valor que nos
muestra el volumen de agua a utilizar por unidad de tiempo por cada 100 m2 de melga a
regar, este valor se encuentra en función de la infiltración básica, la pendiente y la lámina
bruta como se muestra a continuación en la siguiente ecuación empírica:
b. Caudal máximo y caudal mínimo, l/s
Qmax = 0,354 So
– 0,75
; para cultivos densos 6.3
Qmax = 0,177 So
– 0,75
; para cultivos no densos 6.4
Qmin = n
xlxSo
5,0
0195,0
6.5
2.2.2 Ancho de la melga. Está determinado por la pendiente transversal del terreno, el caudal
disponible y la maquinaria agrícola a emplear. La máxima diferencia de altura que se debe
permitir entre un lado y otro de la platabanda es de 4 a 6 cm (Fig 6.9), con el fin de evitar que
el agua se concentre en el borde más bajo y se formen cauces o surcos individuales.
dH ……. Desnivel transversal

4 cm
Ancho W
Fig. 6.9 Ancho de la melga, W
La pendiente transversal de la melga So se expresa como:
So = W
H
; por tanto, W = oS
H
Por ejemplo, si un terreno tiene una pendiente transversal de 0,4%, y se adopta H = 4 cm, el
ancho de la melga será:
W =
m10
004,0
04,0

El ancho de las melgas presenta una relación inversamente proporcional a la pendiente del
terreno; algunos expertos han publicado que estos anchos de melgas deben de oscilar entre los
5 y los 25 metros, el siguiente cuadro recomienda algunos posibles anchos de melga:
Pendiente, % Ancho, m
0,25 15–20
1,0 12–15
2,0 9–12
Uno de los criterios que no se deben de olvidar para la selección del ancho de la melga es el
ancho de la maquinaria que se utilizará para las labores agrícolas, el ancho de la melga debe
ser igual a un múltiplo del ancho de la maquinaría, de esta manera no se afectará el
rendimiento de los equipos.
2.2.3 Altura de los bordes. El cálculo del espesor del flujo Do, permite estimar los bordes de
la melga. Para el caso de pendiente del terreno elevada (So > 0,4%), Do se calcula con la
ecuación 5.4. Si So < 0,4%, el tiempo de retiro vertical toma importancia, de manera que Do se
calcula como:
Do =
8/316/916/3
454,2 xnxQwtr
6.6
Donde:
Do = m; tr = min ; Qw= m3
/s / m

Ejercicio 6. 3 Diseñar una melga rectangular con salida de agua al pie, para específicamente
conocer: a) el caudal a aplicar por unidad de ancho; b) el tiempo de aplicación del agua
cuando se cumple t2 en x = 0; c) la altura máxima de los bordes; d) los caudales permisibles:
Qmax y Qmin. Considere la siguiente información:
L = 250 m; n = 0,15 ; Icum = 4,1 t 0,65
mm, t = min
Ln = 100 mm; Efa = 70% ; So = 0,1% ; tr = 13,3 min
Cultivo: cereales
a) De acuerdo a la ecuación 6.2, para calcular Qw falta por determinar el tiempo de
reposición de la lámina neta t2
t2 =
min2,136
1,4
100
65,0/1






; por tanto,
Qw =  
msl
x
xx
//85,4
3,132,1367,0
2501000167,0


b) El tiempo de aplicación del agua registrado en la cabecera, considerando el tiempo de
retiro vertical es:
t aplic = t2 – tr = 136,2 – 13,3 = 122,9  123 min
c) De acuerdo a la ecuación 6.6, el espesor del flujo Do es:
Do =
      cmmxxx 10098,0375,015,01085,43,13454,2
16/9316/3

Hmax = Do + borde libre
Hmax = 10 + 5 = 15 cm
d) Aplicando la ecuación 6.3, para cultivos densos se tiene:
Qmax = 0,177 x (0,001) – 0,75
= 31,5 l/s
De acuerdo a la ecuación 6.5, el caudal mínimo es:
Qmin =
  sl
xx
/03,1
15,0
001,02500195,0
5,0


1,03 < 4,85 < 31,5
2.3 Melgas sin salida de agua al pie
En éste caso, la longitud y el caudal deben ser tales que en la cabecera se aplique la Ln,
reteniendo al pie el volumen de agua necesario para compensar el déficit en el tramo final de
la melga (fig 6.10).
x = 0 Dique x = L
Agua escurrida
si no hubiera
Ln el dique
Con el dique se compensa
El déficit en esta zona.
----------------------------------------------------------------------------
Fig. 6.10 Perfil de humedecimiento con retención de agua al pie
Para este caso de aprovechamiento del agua que se pierde por escurrimiento al pie de la
melga, el SCS propone dos alternativas: 1) aumento de la longitud L ; 2) bloqueo de la salida
y reducción del caudal Qw.
Caso 1: Agregando a la longitud de la melga un tramo adicional se tiene:
Lt = L + Le
Le = (1 –fa) x Ci x Cn x L 6.7
CI = coeficiente de infiltración (cuadro 6.5)
Cn = coeficiente de rugosidad (cuadro 6.5)
Cuadro 6.5 Coeficientes CI y Cn, según el SCS
Ib, mm/hr CI n Cn
2,5 1,0 0,04 0,90
7,5 O,9 0,10 0,80
12,5 0,8 0,15 0,75

25,0 O,7 0,20 0,70
37,5 0,65 0,25 0,65
50,0 0,60
Caso 2: Si la longitud está impuesta por el parcelamiento del predio, el caudal reducido Qw´
se calcula como:
Qw´=  xCIxCnEfa
Qw
 11 ; Qw´ < Qw 6.8
Ejercicio 6.4 Diseñar el riego por melgas, en base al ejercicio anterior, analizando las
siguientes variantes:
a) La longitud está impuesta por las condiciones del proyecto; L = 250 m
b) No existe límite para ampliar la longitud de la melga
c) En ambos casos calcular la eficiencia de aplicación y compararla con el ejercicio anterior.
a) De acuerdo al ejercicio anterior, I cum = 4,1 t 0,65
; n = 0,15
VI =
  minmin;/665,21,4 35,065,0
 
tmmtt
dt
d
VI = 159,9 t – 0,35
mm/hr ; t = min
tb = – 10 b = – 10 (– 0,35) = 3,5 hr = 210 min
VIb = 159,9 (210)–0,35
= 24,6 mm/hr ; CI = 0,70
Para n = 0,15 ; Cn = 0,75
Aplicando la ecuación 6.8, el caudal se reduce a:
 
msl
xx
Qw //2,4
75,070,070,011
85,4
´ 


b) La longitud adicional de melga se calcula con la ecuación 6.7.

Le = (1–0,70) x 0,70 x 0,75 x 250 = 39,4 m
Lt = 250 + 39 = 289  290 m
c) La eficiencia de aplicación se puede expresar como: Efa = Ln / Lb
Caso a: Lb =
mm
x
xxx
124
1250
60123102,4 3


Efa = 100 / 124 = 80,6%  81%
81 > 70% ......... correcto
Caso b: Lb =
mm
x
xxx
123
1290
123601085,4 3


Efa = 100 / 123 = 81,3%  81%
81 > 70% ........ correcto.
2.4 Riego por compartimientos estancos
Esta modalidad del riego por inundación se refiere al método de riego por melgas niveladas
(pozas), donde la aplicación del agua se hace a flujo contínuo que pasa de un compartimiento
a otro; o flujo intermitente que alimenta desde una acequia de cabecera a cada uno de los
compartimientos o pozas (fig 6.11). Los compartimientos estancos se construyen en el campo
delineando los camellones matrices que siguen las curvas de nivel ajustadas a un trazo recto,
que se unen luego por medio de camellones transversales a los mismos, determinando así el
área de cada poza. El método se adapta a grandes áreas sin pendiente o con leve pendiente, y
es apropiado para cultivos de alta densidad de siembra y resistentes a ciertos períodos de
inundación como pastos, cereales y especialmente en la inundación de arrozales; también se
puede aplicar en cultivos en línea como maíz, algodón, sorgo y algunos frutales. No se
recomienda este método para el riego de hortalizas. Con un buen diseño, implementación y
manejo se pueden alcanzar altas eficiencias del orden de 70 a 90%.
Acequia
Fig 6.11 Esquema del riego por compartimientos estancos
Acequia

2.5 Riego por melgas en contorno
Este método de riego es similar al descrito en el punto anterior, con la diferencia que en las
melgas en contorno los camellones siguen las curvas de nivel, lo que significa falta de
uniformidad en cuanto a dimensiones, principalmente el ancho. El método requiere que cada
melga sea llenada en breve tiempo, por lo que resulta imprescindible caudales elevados y
suelos de baja velocidad de infiltración (infiltración básica entre 2,5 y 7,5 mm / hr). Se
emplea el método en terrenos planos de pendiente menor que 0,5%, que permiten un ancho de
melga compatible con el trabajo de la maquinaria agrícola. La altura H del camellón resulta
de:
H = Z + D0 +Bl + C
Donde: Z = desnivel vertical (fluctúa entre 3 y 6 cm)
D0 = altura de agua en la melga
Bl = borde libre (no menos de 8 cm)
C = asentamiento de la tierra (no menos de 9 cm).
Los camellones o diques se construyen con un talud 1,5:1 (relación horizontal/vertical) para el
caso de cultivos en línea, y de 3:1 ó 4:1 para el caso de pastos.
3. CUESTIONARIO DE AUTO EVALUACIÓN
Ejercicio 1. Se tiene un terreno de 300 m de ancho por 400 m de largo, con una pendiente
longitudinal promedio de 1,1% y pendiente transversal de 0,4%, donde se desea implementar
el riego por melgas. De pruebas de campo se obtuvo la siguiente información:
- Cultivo a sembrar: alfalfa; profundidad de raíces 0,90 m; ancho de la segadora 3.0 m.
- Características físicas del suelo:
Prof, cm Da, g / cc textura
0 – 50 1,42 franca
50 – 90 1,5 franco arenosa
- Se riega cuando la tensión de humedad del suelo alcanza 2 bares, según la siguiente
información:

Tensión
(bares)
Contenido de humedad (%), base a peso
Prof, 0 – 50 cm Prof, 50 – 90 cm
0,3 22,0 15,0
2,0 13,5 9,1
- Ecuaciones de infiltración: Icum = 0,9625 t 0,5020
cm ; t = min
x = 19,18 t 0,7060
m ; t = min
tr = 10%(t2)
- Pérdida por percolación: < 10% del agua infiltrada
- Eficiencia de aplicación asumida: 70%
- Coeficiente de rugosidad de Manning n = 0,15
Se desea determinar:
a. El tiempo de riego recomendado cuando se cumple t2 en x = L
b. El ancho, largo y número de melgas que se implementará
c. El caudal de riego recomendado
d. La altura máxima de los bordes
e. La eficiencia de aplicación que será alcanzada
f. El período de riego.

BIBLIOGRAFIA
1. COTESU. 1993. Estrategia sectorial COTESU en Riego para el Ecuador. Corporación
Técnica del Gobierno Suizo. Quito, Ecuador.
2. CESA. 1988. Técnica de riego por surcos. Central Ecuatoriana de Servicios Agrícolas. Quito,
Ecuador.
3. Comisión Nacional de Riego. 1996. Manual de obras menores de riego. Editorial Antártica,
Santiago–Chile.
4. Centro Internacional de Riegos. 1985. Bombas y elevadores de agua para ruego. Utah
State University, Logan–USA.
5. Centro Internacional de Riegos. 1987. Teoría y práctica del riego por superficie. Utah State
University, Logan–USA.
6. FAO. 1986. Riego localizado. Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la
Alimentación. Riego y Drenaje, Nº 36. Roma, Italia.
7. FAO. 1977. Las necesidades de agua de los cultivos. Organización de las Naciones Unidas
para la Agricultura y la Alimentación. Riego y Drenaje, Nº 36. Roma, Italia.
8. Grassi Carlos. 1985. Diseño y operación del riego por superficie. CIDIAT, Mérida-
venezuela.
9. Gurovich Luis. 1985. Fundamentos y diseño de sistemas de riego. Universidad Católica de
Chile.
10. IMTA, Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. 1997. Manual para diseño de zonas
de riego pequeñas. Departamento de Irrigación, UACh.
11. INDAP–PRODECOP, INIA Intihuasi. 1998. Manual de Riego .La Serena, Chile.
12. Keller Jack. 1985. SCS National Engineering Handbook. Chapter 7, Trickle Irrigatión.
13. Maldonado Temístocles. 2013. Diseño de métodos de riego superficiales por gravedad.
Carrera de Ingeniería Agrícola
14. Pizarro Fernando. 1990. Riegos localizados de alta frecuencia. Ediciones Mundi–Prensa,
Madrid–España.
16. Pérez C. Silvio. 1997. Cálculo de la necesidad de agua de las plantas. Escuela Superior
Politécnica de Chimborazo, Riobamba–Ecuador
17. Rojas Rafael. 1985. Manual de riego por aspersión. CIDIAT, Mérida-Venezuela.
18. Razuri Luis. 1988. Diseño del riego por goteo. CIDIAT, Mérida-Venezuela.

19. Vásquez A. y Chang L. 1988. Principios Básicos del Riego. Universidad La Molina. Lima,
Perú
20. Wynn R. Walker. 1983. Theory and practice of surface irrigation. Utha State University,
Logan, EE.UU.
Referencias de Internet
www.irrimon.net
sira@star.com.pe
promas@ucuenca.edu.ec
www.infoagro.com
Agrobit@agrobit.com
www.drcalderonlabs.com
www.ingenieriagricola.cl
www.agua.org.mx
www.waterlog.info
www.chileriego.cl

Anexo
Anexo 1. Guía del trabajo práctico, investigación formativa
El trabajo práctico es un producto acreditable terminal de la Unidad que consiste en la
aplicación de conceptos, métodos y técnicas que se han estudiado para la planificación,
cálculo y diseño de los métodos de riego, aplicables al área de estudio. La elaboración del
mismo es responsabilidad de los grupos de trabajo que se conformen, en un proceso paralelo
al desarrollo del evento académico.
GUIA PARA EL DISEÑO DEL RIEGO POR SURCOS
I. INFORMACION BASICA
1.1 Datos de la parcela
- Area total
- Area neta
- Pendiente del terreno
1.2 Cultivo
- Tipo de cultivo
- Práctica agrícola
- Et max.
- Prof. raíces
- % de agua aprovechable
1.3 Suelo
- Textura
- Constantes hidrofísicas : CC, MP, Da
- Prof. Efect.
- Ecs. de Infiltrac.
1.4 Riego
- Efic. de aplicación
- Jornada de riego
- Caudal que maneja el regante
1.5 Abastecimiento de agua
- Fuente de abastecimiento
- Caudal disponible, Q

II. CÁLCULO DEL RÉGIMEN DE RIEGO
2.1 Lámina de agua aprovechable ( LAA )
LAA = ( CC - MP ) * Da * Prof. Efect.
Prof. Efect. = 70 % ( Prof. Tot. raíces )
2.2 Lámina de agua rápidamente aprovechable ( LARA )
LARA = p * LAA
p = % de agua aprovechable
LARA = Ln = Lc
2.3 Intervalo de riego ( Ir )
Ir = LARA / (Et max - PP ef.)
PP ef. = Precipitac. efectiva
Ir ( aj ) = Ent. ( Ir )
2.4 Período de riego ( Pr )
Pr = Ir ( aj ) - Días de paro
Pr < Ir
2.5 Lámina de riego ajustada ( LARA (aj) )
LARA ( aj ) = Ir ( aj ) * Et max
LARA ( aj ) < LARA
2.6 Porcentaje de agua aprovechable ajustado ( p (aj) )
p ( aj ) = Lr ( aj ) / LAA
p ( aj ) < p
2.7 Lámina bruta ( Lb )
Lb = LARA ( aj ) / Efa
2.8 Tiempo de riego ( Tr )
Tr = T1 + t2 + tm
T1 = 1/3 a 1/ 4 de t2
t2 = f ( Lr, Icum )
2.9 Turnos de riego por día

Turnos riego / día = Jornada de riego / Tr
2.10 Turnos por período de riego
Turnos / Pr = Turnos riego / día * Pr
2.11 Superficie bajo riego por turno ( Sr / Turno)
Sr / Turno = Sr / (Turnos/ Pr) ; Sr = % (At)
2.12 Dosis bruta por turno (Db/ Turno)
Db / turno = Sr / Turno * Lb
2.13 Caudal mínimo requerido
Q min. Req = (Db / Turno) / Tr ; ó también :
Q min. Rreq = ( Sr * Lb ) / (Pr * Jornada de riego)
2.14 Caudal por surco ( q / surco )
q / surco = f ( q max. no erosivo )
q max. no erosivo = 0.63 / Pdte, % ; l/s ( Textura media )
2.15 Longitud máxima del surco ( L max )
L max. = f ( Ec. de avance X = p * t ^ r )
t = 1 / 3 a 1 / 4 de t2
t2 = f ( Ln, Icum )
2.16 Trazado del surco
- Método del caballete
- Nivel en “ A “
- Nivel de agua ( manguera transparente )
III. DISTRIBUCION DEL SISTEMA DE RIEGO
3.1 Esquema de distribución
- N° de subparcelas
- N° de surcos / subparcela
- N° total de surcos
3.2 Número de surcos a regar por turno de riego

Surcos / Turno = Q / q (surco)
3.3 Número de regantes o parceleros
N° Regantes = Q / q(regante)
q ( regante ) = 20 y 50 l/s ( Sierra y Costa )
3.4 N° de surcos que maneja el regante
Surcos / Regante = ( Surcos / Turno ) / N° Regantes
3.5 Surcos a regar por día
Surcos / día = Surcos / regante * N° regantes * Turnos / día
También:
Surcos / día = Surcos / Turno * Turnos / día
3.6 Comprobación del “Pr.”
Pr = N° Tot. Surcos / (N° Surcos / día) ; Pr < Ir
IV. CALCULO DE LA EFICIENCIA DE RIEGO
Efr = f ( Efa , P.perc , P. esc )
4.1 Eficiencia de aplicación ( Efa )
4.2 Pérdidas por percolación ( P perc. )
4.3 Pérdidas por escurrimiento ( P esc. )
V. TECNICAS DE MANEJO DEL AGUA
5.1 Técnica del caudal reducido
1° Q max., durante T1
2° Q red., durante t2 ; Q red. = 1/2 ( Qmax. )
5.2 Técnica del riego alternado
1° Con Qmax. riego surcos impares durante T1
2° Con Qmax. riego surcos pares durante T1
3° Con Q red. riego surcos pares e impares , durante t2
Por lo tanto el tiempo de aplicación del agua será:

Tr = ( 2 T1 + t2 ) + tm
Con esta técnica se puede regar el doble de surcos
Se recalcula:
- Turnos / día
- Surcos a regar / día
- Comprobación del período de riego
Loja, 14 de febrero de 2 007

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