Universidad del valle

1. Universidad del valle Tecnología en conservación y manejo de suelos y aguas Profesor: Freddy Adalberto Martínez Astudillo Santiago de Cali, marzo 2009 Curso de Granjas Integrales

2. Como calcular el área de la superficie del estanque • Si el estanque es de forma cuadrada o rectangular, multiplique la longitud (en metros, o m) por la anchura (en m) para encontrar el área de la superficie (en metros cuadrados o m2).

4. Area en estanques irregulares • Si el estanque es de forma irregular, pero los lados son generalmente rectos, se puede encontrar el área de la superficie dividiendo el estanque en áreas más pequeñas que pueden calcularse más fácilmente y se suman para obtener el área total de la superficie. Prepare un plaño del área de la superficie del estanque con la mayor precisión posible en una hoja de papel. Divida el plano en cuadrados, rectángulos o triángulos rectos (de 90°).     Nota: cuando divida la superficie de un estanque irregular grande, conviene trazar un eje xy a lo largo del plano. Puede emplear el eje como referencia a lo largo del cual puede trazar sus cuadrados, rectángulos o triángulos

5. Calculo de áreas irregulares

6. Cómo calcular la profundidad medía del agua del estanque cuando está vacío • Si el estanque no es muy grande, se puede marcar el nivel futuro del agua con cuerdas tendidas a través del estanque y atadas a estacas en AB, CD y EF. Las estacas se colocan en el nivel del agua previsto. Mida la profundidad en varios lugares a lo largo de cada cuerda y calcule la profundidad medía del agua como se indica más adelante. Si el estanque es grande y es difícil o imposible tender líneas de orilla a orilla, puede calcular la profundidad medía del agua empleando una combinación de cuerdas cuando sea posible, o una cuadrícula como se indica en la página siguiente.

7. Cómo calcular la profundidad medía del estanque cuando está Lleno

8. Si el estanque es grande, de forma regular y tiene un fondo con una pendiente constante de un extremo al otro, tome más medidas. Entre en el agua y mida la profundidad en nueve o más lugares del estanque. Estanques regulares

9. Si el estanque es grande, de forma irregular y de fondo también irregular, construya una cuadrícula de 5 m x 5 m en su superficie. Entre en el agua y mida la profundidad en cada intersección de la cuadrícula. Haga un promedio de todas las medidas. Estanques irregulares

10. Ha calculado el área de la superficie del estanque según lo indicado en las págs. 20-22 y la profundidad medía del agua según lo indicado en las págs. 23-24. A continuación, empleando las cifras que haya encontrado, puede calcular el volumen del agua multiplicando la superficie en metros cuadrados (m2) por la profundidad medía del agua en metros (m) para obtener el volumen del estanque en metros cúbicos (m3). AREA DE LA SUPERFICIE x PROFUNDIDAD MEDÍA = VOLUMEN Cómo calcular el volumen de agua en el estanque

11. El agua que se pierde verticalmente a través del fondo del estanque, horizontalmente a través de las paredes por infiltración y por el sistema de desagüe del estanque, se Ilama agua de infiltración. Si los terraplenes de su estanque están bien construidos y mantenidos y su sistema de desagüe es impermeable, la cantidad de agua perdida por infiltración horizontal será muy pequeña. Sólo tendrá que calcular la infiltración vertical. La infiltración de agua es mayor en un estanque nuevo cuando se Ilena por primera vez. La estructura del suelo del estanque será todavía buena y se perderá agua. Pérdidas de agua por infiltración

12. Pérdidas de agua por infiltración

13. Cómo calcular las pérdidas de agua causadas por la infiltración • Las cifras que figuran a continuación dan las perdidas por infiltración en milímetros al día (mm/día) en suelos de varias clases (en su estado natural) necesarias para calcular las pérdidas por infiltración durante un cierto tiempo.

14. Infiltración de agua por tipos de suelos

15. Ejemplos • Ejemplo • Su estanque tiene un área de 1 500 m2. El suelo es de légamo. Quiere averiguar la cantidad de agua que se necesita para compensar las pérdidas por infiltración durante seis meses. • Las pérdidas por infiltración en suelo franco en un día promedíarán 14 mm (de 8 a 20 mm/día) o 0,014 m/día (infiltración) x 1 500 m2 (área del estanque) = 21 m3/día.Las pérdidas por infiltración en 6 meses (180 días): • 180 (días) x 21 m3/día = 3 780 m3.

16. Una manera de reducir las pérdidas de agua por infiltración consiste en disgregar la estructura del suelo del fondo del estanque antes de Ilenarlo de agua. Esto se acostumbra hacer en los arrozales de regadío y se denomina sellamiento. En primer lugar, el suelo del estanque se satura con agua. La cantidad de agua que se necesita inicialmente para saturar el fondo (200-300 mm) variará un poco con el tipo de suelo. Supongamos una necesidad uniforme de 300 mm, o 0,3 m. Reducción de las pérdidas de agua por infiltración mediante el sellamiento

17. Sellamiento de estanques

18. Cómo calcular el agua que se necesita para el sellamiento y las pérdidas de agua por infiltración después de sellar • Para calcular la cantidad de agua necesaria para el sellamiento, multiplique el área del estanque (en m2) por 0,3 m. Ejemplo Su estanque tiene un área de 1 500 m2. ¿Cuanta agua necesitará para saturar el fondo antes de pudelarlo? Necesitará 0,3 m x 1 500 m2 = 450 m3.

19. continuación • Las cifras que figuran a continuación dan las pérdidas por infiltración en diversas clases de suelo (después de sellar) necesarias para calcular las pérdidas por infiltración del estanque durante

20. Ejemplo • Usted va a sellar un estanque con un área de la superficie de 1 500 m2; el fondo es franco; necesita determinar la cantidad de agua necesaria para compensar las pérdidas por infiltración en los 6 meses siguientes al sellamiento. Las pérdidas por infiltración en el suelo franco en un día serán de unos 3 mm o 0,003 m/día (infiltración) x 1 500 m2 (área del estanque) = 4,5 m3/día.Las pérdidas por infiltración durante 6 meses (180 días) 180 (días) x 4,5 m3/día = 810 m 3.

21. Pérdidas de agua por evaporación • El agua que se pierde en la atmósfera desde la superficie del estanque se Ilama evaporación. La cantidad de agua que se pierde por evaporación depende mucho de las condiciones climáticas locales. • Las temperaturas elevadas, la poca humedad, los vientos fuertes y el sol incrementan la evaporación. • Las temperaturas bajas, la humedad alta, la pluviosidad y nubosidad disminuyen la evaporación.

23. Velocidades de evaporación • Tendrá que conocer sus velocidades de evaporación locales para calcular la cantidad de agua perdida de la superficie del estanque por evaporación. Las velocidades de evaporación, facilitadas por los observatorios meteorológicos, se encuentran midiendo y registrando las pérdidas de agua por evaporación durante muchos años. Generalmente la velocidad de evaporación se expresa como la profundidad de agua perdida en milímetros en un período de tiempo, por ejemplo, 2 mm/día, 14 mm/semana o 60 mm/mes.

24. Velocidades de evaporación por cubetas de Clase A • Uno de los métodos más comunes de encontrar la velocidad de evaporación consiste en medir exactamente todos los días las pérdidas de agua de un recipiente de tamaño normal denominado cubeta de Clase A. Las velocidades de evaporación por las cubetas de Clase A pueden obtenerse en muchos observatorios meteorológicos de todo el mundo. • Al seleccionar un observatorio meteorológico para determinar las velocidades de evaporación, tenga cuidado de que sus condiciones climáticas como sol, vientos y pluviosidad sean parecidas a las que existen en su localidad. Si no está seguro, pregunte a un técnico del observatorio meteorológico.

25. continuacion • Las velocidades de evaporación de las cubetas de Clase A pueden expresarse en mm/día, mm/semana o mm/mes, durante un período de años y años. Generalmente podrá obtener las velocidades medías de evaporación mensual basadas en las observaciones hechas durante varios años. Si puede conseguir las velocidades medías de evaporación mensual, esto será lo más conveniente para calcular las pérdidas de agua por evaporación. • Nota: el agua se evapora más rápidamente en las cubetas de Clase A que en superficies mayores como las de un estanque. Cuando se usan las velocidades de evaporación de las cubetas de Clase A se tiene que multiplicar por un coeficiente de corrección de 0,75 para aproximarse más a las pérdidas efectivas.

26. Ejemplo La velocidad de evaporación de la cubeta de Clase A durante el mes de diciembre es de 45 mm. Para encontrar la velocidad de evaporación corregida, multiplicar 45 mm x 0,75 (coeficiente de corrección) = 33,75 mm.

27. Cómo calcular las pérdidas de agua por evaporación empleando velocidades de evaporación de la cubeta de Clase A • Para calcular las pérdidas por evaporación multiplique el área de la superficie del agua (en m2) por la velocidad de evaporación corregida (en m) durante el tiempo que utilice su estanque. • Obtenga la velocidad medía de evaporación de la cubeta de Clase A (en mm) para cada mes durante el cual su estanque estará Ileno, de una estación meteorológica apropiada; • las velocidades medías mensuales de evaporación de las cubetas de Clase A necesarias para este ejemplo son las que se indican a continuación:

28. Ejemplo • El área de la superficie de agua de su estanque es de 2 500 m2, e intenta cultivar peces desde abril hasta septiembre. • La evaporación total para estos meses es de 56 + 63 + 68 + 75 + 84 + 79 = 425 mm. • La evaporación total corregida es de 425 mm x 0,75 = 318,75 o 319 mm (omita está operación si emplea velocidades de evaporación calculádas por la fórmula Penman).

29. Tablas de evaporación

30. Velocidades de evaporación por la fórmula Penman • Algunos observatorios meteorológicos pueden no registrar las velocidades de evaporación empleando la cubeta de Clase A, y en tal caso usted puede obtener las suyas calculándolas por la fórmula Penman, que se basa en los datos sobre la presión atmosférica, irradiación, horas de sol, humedad, temperatura del aire y velocidad del viento. Nota: en algunas condiciones, tales como cuando el viento es fuerte, particularmente en climas áridos, la fórmula Penman puede dar velocidades de evaporación demasiado bajas. Si tal es el caso en su localidad, consulte con un técnico del observatorio meteorológico. Las velocidades de evaporación calculadas por la fórmula Penman son más exactas que las que se obtienen empleando la cubeta de Clase A..

31. Necesidades totales de agua • Las necesidades totales de agua de un estanque son: • la cantidad de agua necesaria para Ilenar el estanque en un tiempo razonable; • la cantidad de agua necesaria para compensar las pérdidas por infiltración y evaporación durante el período previsto de crecimiento de los peces.

32. Tamaño del estanque y caudal de agua necesario • Para comenzar a cultivar peces lo antes posible se debe disponer de agua suficiente para Ilenar su estanque en un tiempo razonable. En los casos de estanques de menos de 1 500 m3, ocho días es un período razonable. • Antes de comenzar a construir el estanque le convendrá comparar el número de días que se precisan para Ilenar estanques de diversos tamaños y el caudal de agua necesario. El Cuadro No.1 le dará una idea rápida de algunas combinaciones posibles.

33. Días necesarios para llenar estanques de diversas dimensiones y caudal de agua necesario Ejemplo Desea construir un estanque de 1 000 m3. Empleando el Cuadro 1 observará que un estanque de esas dimensiones puede Ilenarse en unos 4 días con un caudal de agua de 3 l/s. Desea construir un estanque de 2 500 m3. Empleando el Cuadro 1 comprobará que un estanque de esas dimensiones puede llenarse en unos 8 días con un caudal de agua de 3,5 l/s.

34. Cantidad de agua que suministran al día diferentes caudales • CUADRO 2 • Cantidad de agua que suministran al día diversos caudales • l/s l/min l/h l/day m3/día • 1 60 3600 86400 86.4 • 2 120 7200 172800 172.8 • 3 180 10800 259200 259.2 • 4 240 14400 345600 345.6 • 5 300 18000 432000 432.0 • 6 360 21600 518400 518.4 • 7 420 25200 604800 604.8 • 8 480 28800 691200 691.2 • 9 540 32400 777600 777.6 • 10 600 36000 864000 864.0 • 14 840 50400 1209600 1209.6 • 15 900 54000 1296000 1296.0 • 20 1200 72000 1728000 1728.0 • 1Z Zx60 Zx3600 Zx86400 Zx86.4 • En la última línea de este cuadro se ve cómo convertir los valores del caudal de agua (Z) en l/s en l/min, l/h, l/día y m3 /día

35. Ejemplo • Empleando el Cuadro 2 observará que un caudal de 3 l/s provee de 259,2 m3 de agua al día. • El tiempo necesario para Ilenar su estanque es de 1 000 m3 -H 259,2 m3/día = 3,86 días, digamos 4 días. • Como comprobación, compare este resultado con el Cuadro 1 y confirmará, leyendo transversalmente desde 4 días, que necesita 3 l/s para Ilenar un estanque de 1 000 m3.

36. Volumen de cada estanque que se va a construir • Ha medido el caudal de agua y ha comprobado que dispone de 14 l/s: • empleando el Cuadro 1 observará que con 14 l/s puede llenar un estanque de 2 500 m3 en 2 días; • con 14 l/s puede llenar un estanque de 5 000 m3 en 4 días; • usando los valores del Cuadro 1, observe también que con 14 l/s puede llenar un estanque de 10 000 m3 en 8 días.

37. Número de estanques que se van a construir • Con el mismo caudal de agua de 14 l/s usted puede decidir construir más estanques más pequeños que los que se indican : • por ejemplo, con 14 l/s puede Ilenar dos estanques de 2500 m3 (= 5 000 m3) en 4 días; • con 14 l/s puede Ilenar 5 estanques de 500 m3 (= 2 500 m3) en 2 días.

39. Planificación de la expansión futura • Es posible que usted prefiera construir un estanque este año y otro el año próximo:  • con 14 l/s puede construir un estanque de 2500 m3 este año y llenarlo en 2 días, y ampliar sus actividades el año que viene con 2 estanques de 2 500 m3 que con el caudal de agua disponible puede llenar en 4 días.

40. Nota: cuando tenga varios estanques no necesita llenarlos a la vez. Primero llene uno y después otro según lo permita el suministro de agua.

41. Pérdidas por infiltración y evaporación • Además del agua que necesite inicialmente para llenar el estanque, tendrá que añadir más agua regularmente durante la época de crecimiento, para compensar las pérdidas por infiltración y evaporación.

42. Tarea • Durante la estación seca, el suministro de agua disponible disminuiráa 8 L/s durante 2 meses. • Usted observa que durante este período las pérdidas por infiltración, dada la clase de suelo de su estanque, son de 14 mm/día . • También observará que las pérdidas por evaporación de la superficie del estanque son de 10 mm/día . • A cuanto equivalen las pérdidas totales por infiltración y evaporación?. expresado en metros y en litros?. • Como pueden calcularse las pérdidas de agua por hectárea de superficie del estanque? Expresado en m3/día/ha, en litros/día/ ha, litros/ seg./ha? • Resuelva este cuestionario en forma clara para la próxima clase. • .

43. muchas gracias Freddy Adalberto Martínez Astudillo Ingeniero Agrónomo Email: famamartin2@yahoo.es