Cosecha de agua

Introducción

Desde siempre el limitante más
importante para la producción en nuestra provincia, y en
todas aquellas zonas con problemas de aridez, ha sido la
disponibilidad del recurso agua; es por eso que es de vital
importancia aprovechar de la mejor manera posible las escasas
precipitaciones que se suceden en el año.

Ante la escases, se ha recurrido por
ejemplo a perforaciones para extraer aguas subterráneas,
pero cada vez se debe llegar más profundo para encontrar
el agua y para muchos productores los costos elevados de estas
obras son inaccesibles, por lo que es necesario encontrar un
solución que permita disponer del recurso, y que a la vez
el balance de costos sea favorable.

Para lograr esto, el hombre ha empleado
estrategias que le permitan hacer un uso eficiente de la
precipitación, para satisfacer en la medida de lo posible
los requerimientos de los diferentes cultivos, entre estas
estrategias, una de las más importantes es la cosecha de
agua.

Objetivos

• Describir y explicar los pasos a seguir
  para planificar un sistema de cosecha de agua, su
  mantenimiento y uso eficiente.

• Comprender la importancia de la
  captación y aprovechamiento del agua de lluvia en las
  zonas áridas.

• Establecer ventajas y desventajas del
  sistema.

• Ejemplificar una situación
  practica referida a nuestra provincia.

Desarrollo

Cosecha de agua:

Se puede definir como la recolección
del agua precipitada y de la escorrentía superficial, en
un tanque de almacenamiento o embalse, para su posterior
utilización en la producción agropecuaria o
forestal.

Necesidad de la construcción del
sistema

Encarar la construcción de un
sistema de cosecha de agua, significa el uso de mano de obra,
maquinarias, compra de materiales, es decir genera un costo
determinado, por lo que es importante establecer si realmente es
necesaria esta obra.

La manera de determinar esto es mediante el
análisis de la precipitación efectiva y el uso
consuntivo del cultivo que se produzca, definiendo a los mismos
como:

Precipitación efectiva: es el
agua de precipitación almacenada en la zona de
enraizamiento y que está disponible para el uso de la
planta, en otras palabras es el agua que no se ha perdido por
evaporación, percolación profunda o
escorrentía.

Para áreas con pendiente menor al
4-5% , se puede calcular de la siguiente manera:

Pe = 0.8 x PP – 25 si PP > 75
mm/mes

Pe = 0.6 x PP – 10 si PP < 75
mm/mes

Uso consuntivo: Es el requerimiento de agua del
cultivo y se lo obtiene:

UC = Kc x ETo = [mm/dia, mm/mes; mm/ciclo]

Kc: factor del cultivo

ETo: Evapotranspiración del cultivo de referencia
en unidad de tiempo (dia, mes, ciclo)

En función de estos dos valores, se debe
determinar si existe o no un déficit hídrico, es
decir determinar si el uso consuntivo del cultivo es mayor que la
precipitación efectiva.

NA = UC – Pe

Na: necesidad de agua

UC: uso consuntivo del cultivo

Pe: precipitación
efectiva

En que básicamente existen tres
situaciones:

UC = Pe NA = 0 El agua de lluvia es
suficiente

UC > Pe NA >0 Se necesita
contribución del riego.

UC < Pe NA = 0 Hay exceso agua de lluvia, drenaje es
necesario.

Es entonces en la segunda situación, donde la
cosecha de agua es necesaria para suplir este
déficit.

Otro concepto importante es el de la
lluvia de diseño, la cual es la cantidad de lluvia
estacional en la cual, o arriba de la cual, el sistema
está diseñado para proveer escorrentía
superficial suficiente para cubrir el requerimiento de agua de
los cultivos. Si la lluvia es inferior a esta lluvia de
diseño, hay un riesgo de fracaso del cultivo debido a
estrés por humedad. Cuando la lluvia es superior, entonces
la escorrentía superficial está en excedente y
podría superar la capacidad de almacenamiento de tanques o
embalses y dañar las estructuras.

También es importante definir la
escorrentía, puesto que en este sistema se favorece a la
misma para captar el agua, entonces se define como la
proporción de lluvia que fluye superficialmente sobre el
terreno como escorrentía.

Depende entre otros factores, de la
pendiente, del tipo de suelo, de la cubierta vegetal, de la
humedad del suelo previa a la lluvia, así como de la
intensidad y duración de la lluvia. Cabe destacar que es
de vital importancia que la intensidad y la duración sean
suficientes para producir la escorrentía.

Planificación del
sistema

Consta básicamente de tres partes,
Área de captación (Ac), Tanque de almacenamiento o
embalse(Ta) y Área de siembra (As), las cuales dependen de
la superficie con que se cuenta, situación socio-
económica del productor y características
edafoclimaticas de la zona.

Área de
captación

Como el grafico anterior lo muestra, esta
área es la que se ubica en la parte más elevada del
terreno.

El área de captación debe ser
recorrida completamente, observando las líneas naturales
del escurrimiento y en donde se encuentra la mayor
concentración de caudales

Es necesario un levantamiento
topográfico para determinar depresiones donde pueda
estancarse el agua, lo que significa una disminución en la
cantidad del agua captada, y además este levantamiento
sirve para determinar si el área posee la pendiente
necesaria para que la escorrentía se vea favorecida, la
cual no debe ser nunca menor al 2%.

La superficie destinada a la
captación depende de las precipitaciones anuales, de la
cantidad de agua que se necesita, de la pendiente, de la
cobertura vegetal y del tipo de suelo y se debe tener especial
cuidado en que esta superficie debe estar protegida
fundamentalmente de contaminaciones orgánicas y
agroquímicos.

Esta área puede estar en una
relación de 2:1 hasta 10:1 con el área de
siembra.

Tanque de
almacenamiento o embalse

Es el área donde se acumula el agua obtenida en
el área de captación, cuya función es la de
abastecer al sistema durante todo el año, y se selecciona
en base a la concentración de caudales en el área
de captación.

El volumen del lugar de almacenamiento, depende de la
demanda de agua, en función de las precipitaciones,
vientos, exposición solar y características del
suelo, para poder tener una idea de las perdidas por
infiltración y evaporación.

   Su ubicación debe ser tal que
esté posicionada en zonas de menor nivel que el
área de captación de agua de lluvia, previendo que
los excedentes se deriven lateralmente, sin pasar por la cuenca
receptora, o bien si el presupuesto lo permite, construir
aliviaderos para desalojar el agua en exceso.

Como lo muestra la imagen, el dique cuenta
también con un caño que desaloja el agua y la
dirige a los canales, para ser llevada al área de
siembra.

Es aconsejable que el área de almacenamiento
tenga una forma rectangular, con la menor longitud en la
dirección de los vientos preponderantes. Esto minimiza la
acción evaporante de la superficie libre de agua y el
efecto erosivo en los taludes por el efecto del
oleaje.

  Otro efecto positivo para contrarrestar las
pérdidas por evaporación es que sea lo más
profunda posible, con la menor superficie expuesta posible.
También en caso de que sea posible, que los
márgenes del área estén
vegetados.          

  No se recomiendan para la construcción del
embalse, aquellas áreas donde hayan

Afloramientos de roca, suelos salinos o
materiales que permitan infiltraciones excesivas como la arena
y/o formaciones semejantes, generalmente muy porosas. Lo
más apropiado es una capa natural de tierra de textura
fina, donde la velocidad de infiltración básica en
la profundidad máxima de la excavación con tractor
de oruga, no sea mayor de 2 mm por día.

Algunas veces se puede optar por no
compactar el área, y de esta manera permitir la recarga
del acuífero.

En caso de que se desee impermeabilizar,
una práctica usada es cubrir el fondo del embalse con
plásticos o membranas, los cuales estén
superpuestos en función de la pendiente.

Canales de
conducción del agua

Es una infraestructura que permite la
conducción y distribución del agua captada desde
una fuente de almacenamiento. No se reviste con ningún
material, por tanto es solo un corte en el suelo a tajo abierto.
Esto permite el humedecimiento de la cobertura vegetal por
acción de la filtración en el suelo. Se construyen
transversalmente a la pendiente dominante del terreno.

La pendiente que se debe utilizar en su
construcción no debe ocasionar erosión en el suelo.
Si estamos sobre terreno muy pedregoso la pendiente debe ser un
poco mayor para evitar la pérdida de agua por
infiltración en el fondo del canal.

Canal principal

Son canales que conducen el agua a las
parcelas bajo riego desde la captación o fuente de agua
(por ejemplo una microrepresa) hasta la primera
ramificación. Por lo general es el canal que domina toda
el área que se riega. Se recomienda construirla con una
pendiente de entre 0,5% y 1%, para que el agua se traslade a
velocidades no erosivas.

Canal secundario

Son los canales que permiten la
distribución del agua en las parcelas que serán
regadas. Estos canales se derivan de los canales de
conducción

Canales de tercer orden

Son los canales que se utilizan para
aplicar directamente el riego y distribuir el agua en la
parcela.

Área de siembra

El área de siembra debe estar
próxima al embalse para que los costos de
distribución del agua se reduzcan y en un nivel más
bajo, para aprovechar la pendiente natural; también, debe
ser uniforme para facilitar el establecimiento de los surcos y
camellones.

Preferentemente, la pendiente del terreno
debe ser menor al 5% y los suelos deberán ser de textura
entre franco arenosa y franco arcillosa y con una profundidad
mínima de 50 cm, evitando áreas pedregosas, con
problemas de salinidad y propensas a inundarse.

Obras
complementarias

Estas son obras que muchas veces son
necesarias y pueden estar destinadas al mantenimiento o
mejoramiento del sistema.

Decantador de sedimentos, una rápida de ingreso
de agua y un disipador de energía:

Estas obras permiten el arribo del agua captada  al
cuenco de almacenamiento con la menor cantidad de sedimentos
posible y a una velocidad tal que no erosione las paredes y el
piso de la represa.

Pozo/s o perforación/iones contiguo/s a
la represa que permita/n extraer el agua subterránea y
recaptar el agua infiltrada a través del piso de la
misma.

Estas construcciones permitirán extraer el agua
de los acuíferos para su aprovechamiento.

Preferentemente se debe usar energías renovables
para la extracción del agua, a fin de aminorar costos y
disminuir la contaminación. Un ejemplo es el uso del
molino, los cuales funcionan con mínima velocidad de
viento, con un umbral de arranque de 3 km./hora.

Este sistema puede ser de importancia cuando en la finca
existen animales, para que no tengan que beber directamente de la
represa, con todos los trastornos que eso ocasiona:
contaminación del agua y riesgo de romper los bordes de la
represa.

Sistemas de potabilización: cuando el agua que se
almacena también es destinada para el consumo
humano.

Adaptación a sistemas de riego: el agua
almacenada puede ser usada en sistemas de riego por goteo y por
aspersión.

Mantenimiento

• Rehacer surcos y camellones todos los años,
  en el final del periodo de cosecha

• Mantener libre de malezas el área de
  captación

• Eliminación de obstáculos que impidan
  la escorrentía

• Es importante que durante el primer
  año, la microrepresa sea llenada solamente hasta el
  50%

• de su capacidad.

• Es necesario realizar 2 limpiezas de
  los canales al año; una antes del inicio de las
  lluvias y otra después de las mismas, eliminando todos
  los sedimentos y malezas que colmatan el canal y dificultan
  el libre desplazamiento del agua.

• Se recomienda sembrar gramíneas
  a los bordes del canal para estabilizarlo y
  protegerlo

Ventajas

• Alta calidad físico
  química del agua de lluvia,

• Sistema independiente y por lo tanto
  ideal para comunidades dispersas y alejadas,

• Empleo de mano de obra y/o materiales
  locales,

• No requiere energía para la
  operación del sistema,

• Fácil de mantener

• Aprovechamiento de áreas
  perdidas productivamente, como sectores con
  cárcavas.

• El sistema es sostenible puesto que
  conserva el suelo, el agua, no contamina el medio ambiente y
  tiene una producción rentable.

Desventajas

• Alto costo inicial que puede impedir su
  implementación por parte de las familias de bajos
  recursos

• Económicos

• La cantidad de agua captada depende de
  la precipitación del lugar y del área de
  captación.

• Se debe disponer como mínimo de
  10 Ha

Diseño de
un sistema de cosecha de agua

Para hacer mas practico el cálculo, se tomara una
situación hipotética de un cultivo de maíz,
en el departamento Capayan, localidad Capayan, donde el productor
posee un campo de 100 ha., el terreno no se encuentra bajo riego
y desea destinar 5 ha. Para el cultivo, donde el área
destinada a la captación tiene una pendiente del 4%, suelo
con textura franco limosa y cobertura menor al 10%

En primer lugar se sabe que la precipitación
media anual es de 400 mm, y que el maíz tiene un uso
consuntivo de aproximadamente 500 mm en todo su ciclo vegetativo,
por lo tanto se tiene un déficit hídrico de 100 mm,
y se determina que es necesario realizar un sistema de cosecha de
agua para suplirlo.

El primer paso consiste en el
cálculo del volumen bruto (Vb) de agua a almacenar en el
cual se incluyen las pérdidas totales de agua (PTA) en
embalses durante el período de utilización del agua
almacenada.

Los datos utilizados en la fórmula,
deben transformarse a metros, de la manera siguiente:

El tamaño del estanque o embalse
debe hacerse en función del volumen bruto que desea
almacenarse, por ejemplo para este caso, para facilitar el
cálculo, podría hacerse un estanque rectangular de
100 metros de largo, 20 metros de ancho y 7 metros de
profundidad; la profundidad se excede dos metros del calculo
teórico para dejar un volumen libre en caso de
precipitaciones mayores a las esperadas o bien para evitar el
efecto del viento.

Cosecha de agua para pequeños
productores: captación en techo

La inversión inicial para un sistema
como el anterior puede ser muy elevada, y estar fuera del alcance
de pequeños productores que no cuenten con grandes
extensiones, o bien cuya producción este destinada al
consumo propio, por lo que se puede plantear un sistema de
cosecha que requiere una inversión menor y puede ser usado
por cualquier productor.

El sistema de captación de agua de
lluvia en techos está compuesto de los siguientes
elementos:

a)captación; b)
recolección y conducción; c) interceptor; y d)
almacenamiento

Captación: La captación
está conformado por el techo de la edificación, el
mismo que debe tener la superficie y pendiente adecuadas para que
facilite el escurrimiento del agua de lluvia hacia el sistema de
recolección. En el cálculo se debe considerar
solamente la proyección horizontal del techo.

Los materiales empleados en la
construcción de techos para la captación de agua de
lluvia son la plancha metálica ondulada, tejas de arcilla,
paja, etc.

La plancha metálica es liviana,
fácil de instalar y necesita pocos cuidados, pero puede
resultar costosa y difícil de encontrar en algunos lugares
donde se intente proyectar este sistema.

Recolección y Conducción:
Este componente es una parte esencial ya que conducirá el
agua recolectada por el techo directamente hasta el tanque de
almacenamiento. Está

conformado por las canaletas que van
adosadas en los bordes más bajos del techo, en donde el
agua tiende a acumularse antes de caer al suelo.

El material de las canaletas debe ser
liviano, resistente al agua y fácil de unir entre
sí, a fin de reducir las fugas de agua. Al efecto se puede
emplear materiales, como el bambú, madera, metal o
PVC.

Las canaletas de metal son las que
más duran y menos mantenimiento necesitan, sin embargo son
costosas. Las canaletas confeccionadas a base de bambú y
madera son fáciles de construir pero se deterioran
rápidamente. Las canaletas de PVC son más
fáciles de obtener, durables y no son muy
costosas.

Las canaletas se fijan al techo con a)
alambre; b) madera; y c) clavos.

Por otra parte, es muy importante que el
material utilizado en la unión de los tramos de la
canaleta no contamine el agua con compuestos orgánicos o
inorgánicos. En el caso de que la canaleta llegue a captar
materiales indeseables, tales como hojas, excremento de aves,
etc. el sistema debe tener mallas que retengan estos objetos para
evitar que obturen la tubería montante o el dispositivo de
descarga de las primeras aguas.

Interceptor : Conocido también como
dispositivo de descarga de las primeras aguas

provenientes del lavado del techo y que
contiene todos los materiales que en él se encuentren en
el momento del inicio de la lluvia. Este dispositivo impide que
el material indeseable ingrese al tanque de almacenamiento y de
este modo minimizar la contaminación del agua almacenada y
de la que vaya a almacenarse posteriormente.

En el diseño del dispositivo se debe
tener en cuenta el volumen de agua requerido para lavar el techo
y que se estima en 1 litro por m2 de techo.

El volumen de agua resultante del lavado
del techo debe ser recolectado en un tanque de

plástico. Este tanque debe
diseñarse en función del área del techo para
lo cual se podrán emplear recipientes de 40, 60, 80
ó 120 litros, y para áreas mayores de techo se
utilizarían combinaciones de estos tanques para captar
dicho volumen.

Almacenamiento: Es la obra destinada
a almacenar el volumen de agua de lluvia necesaria para el
consumo diario de las personas beneficiadas con este sistema, en
especial durante el períodode sequía

La unidad de almacenamiento debe ser
duradera y al efecto debe cumplir con las

especificaciones siguientes:

• Impermeable para evitar la
  pérdida de agua por goteo o
  transpiración,

• De no más de 2 metros de altura
  para minimizar las sobre presiones,

• Dotado de tapa para impedir el ingreso
  de polvo, insectos y de la luz solar,

• Disponer de una escotilla con tapa
  sanitaria lo suficientemente grande como para que

• permita el ingreso de una persona para
  la limpieza y reparaciones necesarias,

• La entrada y el rebose deben contar con
  mallas para evitar el ingreso de insectos y
  animales.

Dotado de dispositivos para el retiro de
agua y el drenaje. Esto último para los casos
de

limpieza o reparación del tanque de
almacenamiento. En el caso de tanques enterrados,

deberán ser dotados de bombas de
mano.

El siguiente cuadro muestra una
estimación del volumen del tanque de almacenamiento en
función de la superficie del techo, para una
precipitación media de 400 mm anuales.

Otras formas de
captación del agua de lluvia

Microcaptación

Involucra conservación de suelo, aumento de la
disponibilidad de agua para los cultivos, mitiga los efectos de
la sequía y mejorar el entorno ecológico. La
microcaptación se caracteriza porque se realiza en
cultivos forrajeros, industriales, vegetación nativa,
árboles, arbustos y frutales.

El área de escorrentía está formada
por microcaptaciones que aportan cantidades adicionales de agua a
cortas distancia, y se almacena in situ, es decir en el mismo
lugar donde se encuentra el área de siembra.

De esta manera se basa en limitar la escorrentía
solo al área de microcaptación y disminuirla en el
área de siembra,

Sus objetivos son aumentar la capacidad de
retención de humedad del suelo aprovechable en la zona de
la raíz y reducir la perdida de agua aprovechable
almacenada en el suelo que es por evaporación y
transpiración de plantas indeseables.

Para un correcto sistema de microcaptacion se deben
tener en cuenta los siguientes aspectos:

Selección de Cultivos:

Hay que tener en cuenta su aptitud al ecosistema de la
zona y la importancia económica y social de estos cultivos
en el área de trabajo, una vez seleccionados los cultivos
se determina las necesidades mínimas de agua para su
desarrollo definiéndose si es necesaria la
microcaptación o si la cantidad de agua que llueve es
suficiente para el cultivo.

Labores culturales:

Entre las labores para aumentar la escorrentía
superficial se incluye despejar la vegetación o aplicar
materiales impermeabilizantes artificiales, como empedrados,
concreto, etc.

Labranza:

Esta tiene como objetivo fundamental preparar la cama de
siembra, controlar las malezas, favorecer la infiltración
y controlar la erosión.

La forma de proteger el suelo de la erosión es
manteniendo una cubierta vegetal densa en forma
permanente.

En una labranza de conservación se aplica mulch
residual y/o se incrementa la rugosidad de la superficie por
medio de labranza en fajas, sistema de labranza en surcos
etc.

Barbecho:

Es tierra que no se siembra durante uno o más
años, es empleada para aumentar la cantidad de agua en el
suelo antes de sembrar, tiene un cierto riesgo de desarrollo de
maleza y de erosión.

Incorporación de materia
orgánica:

Es importante para una mayor infiltración y
almacenamiento de agua en el suelo así como para el
aumento de la fertilidad. Después de la humedad, el
segundo condicionante del cultivo es la disponibilidad de materia
orgánica en el suelo (fertilidad) que se puede solucionar
añadiendo estiércol o abono animal.

Algunos sistemas de captación de agua de lluvia
también extraen con el agua materia orgánica del
área de captación incrementado la fertilidad del
área de cultivo (almacenamiento).

Control de Malezas:

La maleza es un problema debido a las condiciones de
crecimiento favorable de donde se concentra el agua. Se presentan
al comienzo de la estación por lo tanto el deshierbe
temprano es adecuado porque éstas compiten con el
cultivo

Captación del agua de
niebla

Este sistema de captación cobra
singular importancia en terrenos de gran altitud, donde los
problemas de aridez son extremos, y la única fuente de
agua son las minúsculas gotas suspendidas en la niebla, y
gracias a esto se pueden desarrollar pastizales de altura que son
pastoreados por el ganado

Se basa en oponer una resistencia al avance
de la misma, para que condense y se pueda recolectar el
agua.

Entre las características
importantes del sistema, cabe destacar que la niebla se presenta
durante todo el año en estas zonas y que además es
la única fuente de agua disponible puesto que las napas
subterráneas suelen estar salinizadas.

Gracias al agua aportada por la neblina se
pueden desarrollar pastizales de altura que son pastoreados por
el ganado

La tecnología se basa en dos
instrumentos, uno de ellos es el neblinometro, el cual sirve para
medir la potencialidad de un lugar y el otro es el captador, el
cual como su nombre lo dice permite captar el agua en
suspensión.

Características de los sistemas
de cosecha de agua de niebla.

??Estabilidad. Se presenta la mayor parte
año

??Única fuente alternativa para
regiones de gran altitud.

??Altitud. El hecho de contar con este
recurso en la cima de los cordones montañosos
no

requiere de energía para su
extracción ni conducción, pudiendo dirigir el agua
hacia los

sectores deseados sin mayores
dificultades.

??Bajos riesgos de contaminación, en
comparación a otras fuentes de agua.

??Permite un mejor manejo de los recursos
naturales de altura, en el entorno inmediato

donde se presentan las neblinas.

Conclusión

La cosecha de agua es una alternativa
importante para las zonas con déficit hídrico, a
pesar de que puede requerir una elevada inversión inicial,
es una estructura perdurable, fácil de mantener, que no
requiere energía y es flexible para las diferentes
regiones.

Este sistema es una fiel aplicación
del CACU, puesto que realiza la captación en un
área especifica donde se favorece la escorrentía,
el almacenamiento en microrepresas, tanque, diques, etc., la
conservación se realiza impidiendo la infiltración
profunda en el dique y la evaporación, y el uso eficiente
se hace mediante canales u otro sistema de riego.

Es un sistema fácil de planificar,
realizando un levantamiento prolijo del terreno y mediante
cálculos simples se pueden ajustar las diferentes
áreas de acuerdo a la necesidad de cada zona, de cada
cultivo y de cada productor.

Bibliografía

• Manual de captación y
  aprovechamiento del agua de lluvia, experiencias en
  América Latina; FAO, Año 2000.

• Cosecha de agua, una práctica
  ancestral Manejo sostenible de las praderas naturales, Yordy
  Santa Cruz Cárdenas, 2008.

• Guía de diseño para
  captación del agua de lluvia, Unidad de Apoyo
  Técnico en Saneamiento Básico Rural,
  Perú, 2001.

• www.Inta.gob.ar

Autor:

Arévalo, Ana

Guzmán, Constanza
Anabel

Monasterio, Diego

Oyola, Luis

Profesores:

Ing.Agr. Carlos Gómez
Bello

Ing.Agr. Horacio Andrada

Ayudante diplomado:

Ing. Agr. Sixto Viale

Universidad Nacional de
Catamarca

Facultad de Ciencias Agrarias

Cátedra de Uso y Manejo de
suelos

Fecha: 4/06/2013