Final c c 10-08-2012

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Final c c 10-08-2012

  1. 1. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II INDICE 1.TÍTULO DEL PROYECTO ......................................................................................... 5 2. OBJETIVO GENERAL .............................................................................................. 5 3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................................................... 5 4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ....................................................................... 5 5. ANTECEDENTES ..................................................................................................... 6 5.1 OTROS SISTEMAS ............................................................................................ 6 5.1.1 Reforestación Granja Porcon – Cajamarca .................................................. 6 5.1.2 Forestación Piloto Con Tara – Cajamarca..................................................... 8 5.1.3 Reforestación En Las Zonas Alto andinas De Las Provincias San Pablo Y San Miguel – Cajamarca...................................................................................... 10 5.1.4 Proyecto: Reforestación y Forestación De las Cuencas Del Río Villa Rica, Alto Yurinaki y Cacazú en las Comunidades Nativas Yánesha – Selva Central Pasco-Junín) ....................................................................................................... 12 5.1.5 Proyecto de Reforestación José Ignacio Távara (Piura).............................. 13 5.1.6 Proyecto Establecimiento de Plantaciones Forestales y Sistemas Agroforestales en el Área de Influencia del Sub-Proyecto Rodert-Ipala. (Guatemala)......................................................................................................... 15 5.1.7 Proyecto: “Reforestación De La Micro cuenca Del Rio San Fernando “2008 2011 .................................................................................................................... 17 6. MARCO TEÓRICO ................................................................................................. 19 6.1 CAMBIO CLIMÁTICO ........................................................................................ 19 6.1.1 ¿Qué es el cambio climático? ..................................................................... 19 6.1.2 ¿Qué es la adaptación al cambio climático? ............................................... 20 6.1.3 Viabilidad y Sostenibilidad del Proyecto de Reforestación .......................... 20 6.2 REFORESTACIÓN ........................................................................................... 22 6.2.1 Especies forestales nativas presentes en la región Arequipa y sus posibilidades de uso adecuado ............................................................................ 22 6.2.2 Especies forestales exóticas presentes en la región Arequipa y sus posibilidades de uso adecuado ............................................................................ 22 6.2.3 Características ecológicas de las especies forestales de la región Arequipa para fines de reforestación................................................................................... 25 Reforestación: ..................................................................................................... 25 Objetivos de la reforestación: ........................................................................... 25 Impacto Ambiental: .......................................................................................... 25 6.3 RESERVORIOS PARA ALMACENAR AGUA ................................................... 26 6.3.1 Tipos de Reservorios .................................................................................. 28 6.4 SUELOS............................................................................................................ 41 6.4.1 Concepto de suelo ...................................................................................... 41 6.4.2 fertilidad del suelo ....................................................................................... 41 1
  2. 2. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II 6.4.3 Propiedades físicas del suelo...................................................................... 41 6.4.4 Propiedades químicas del suelo ................................................................. 42 6.4.5 Propiedades biológicas del suelo ................................................................ 43 a) Funciones celulares de los elementos nutritivos .......................................... 43 b) Reserva Energética..................................................................................... 44 a) Forma Iónica ............................................................................................. 44 b) Salinidad en cultivos agrícolas .................................................................. 44 6.4.6 Métodos de diagnósticos de suelos ............................................................ 45 a) Prueba de diagnóstico de campo .............................................................. 45 b) Análisis de laboratorio para determinar las clases texturales .................... 46 6.4.7 Suelo de Quequeña .................................................................................... 47 6.4.7.1 Relación suelo-agua-planta. ................................................................ 50 6.4.7.2 Pérdida de agua en el suelo ................................................................ 50 6.4.7.3 Régimen de humedad .......................................................................... 50 6.4.7.4 El bulbo húmedo .................................................................................. 51 6.4.8 El caudal de cada emisor. ........................................................................... 51 6.4.9 Cambio de la Temperatura del Suelo con la Profundidad ........................... 53 6.4.9.1 Variación diurna y anual de la temperatura del suelo a diferentes profundidades. ................................................................................................. 53 6.4.9.2 Medición del agua del suelo ................................................................. 54 6.4.9.3 Porcentaje de superficie mojada........................................................... 55 6.5 ÁRBOL DE MOLLE (SCHINUS MOLLE) ........................................................... 56 6.5.1 Distribución Geográfica ............................................................................... 56 6.5.2 Características Morfológicas del Molle ........................................................ 57 6.5.3 Consideraciones Para La Plantación .......................................................... 57 6.5.4 Importancia Económica y Usos ................................................................... 60 6.6 PARA EL PROCESO DE CONTROL ................................................................ 60 6.7 SISTEMAS DE RIEGO POR GOTEO ............................................................... 62 6.7.1 Ventajas...................................................................................................... 62 6.7.2 Desventajas ................................................................................................ 63 6.7.3 Característica De Riego .............................................................................. 63 6.7.4 La Duración de Riego ................................................................................. 64 6.7.5 Los Contaminantes del Agua de Riego ....................................................... 64 6.7.6 Elementos de un Sistema de Riego Por Goteo ........................................... 64 6.7.6.1 Cabezal de Riego ................................................................................. 65 6.7.6.2 Red de Distribución .............................................................................. 66 6.7.6.3 Emisores de Agua ................................................................................ 68 6.7.6.4 Dispositivos de Medida, Control y De Protección ................................. 70 6.7.7 Elementos de Control ................................................................................. 71 6.7.7.1 Regulador de Presión ........................................................................... 71 2
  3. 3. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II 6.7.7.2 Reguladores de Caudal. ....................................................................... 72 6.7.7.3 Válvulas................................................................................................ 72 6.8 CONTROL......................................................................................................... 73 6.8.1 Tipos de sistemas de control....................................................................... 73 6.8.1.1 Sistemas de control en lazo abierto: ..................................................... 73 6.8.1.2 Sistemas de control en lazo cerrado: .................................................... 74 6.9 AUTOMATIZACION .......................................................................................... 75 6.9.1 Definición: ................................................................................................... 75 6.9.2 Métodos Para la Automatización de Sistemas de Riego Por Goteo ............ 76 6.9.2.1 Agua Del Suelo .................................................................................... 76 6.9.2.2 Agua De La Planta ............................................................................... 76 6.9.2.3 Estimadores de Evapotranspiración ..................................................... 77 6.9.3 Instrumentación y Equipos de Cómputo ...................................................... 78 6.9.4 Sistema Automático. ................................................................................... 79 6.9.4.1 Sistema no secuencial operado eléctricamente con o sin programación ......................................................................................................................... 79 6.10.1 Definición de Redes Inalámbricas: ............................................................ 81 6.10.2 Homogeneidad en la comunicación .......................................................... 83 6.10.3 Infraestructura deradiotransmisión .......................................................... 84 6.10.4 ModelosdeReferencia: .............................................................................. 86 6.10 SUPERVICION................................................................................................ 93 6.10.1 PROPÓSITO DE LA SUPERVISIÓN: ....................................................... 93 6.10.2 SUPERVISIÓN DE LOS SISTEMAS DE RIEGO ...................................... 93 7.- HIPÓTESIS ........................................................................................................... 97 8.1 Variable Independiente...................................................................................... 97 8.2 Variable Dependiente ........................................................................................ 97 9. DISEÑO DE INVESTIGACION .............................................................................. 97 9.1 UBICACION DEL PROYECTO .......................................................................... 97 9.1 LA REPRESA .................................................................................................... 98 9.2 REPRESAS DE MATERIALES SUELTOS ........................................................ 98 9.3 CALCULOS DE LA REPRESA .......................................................................... 99 9.3.1 Capacidad De La Represa .......................................................................... 99 9.3.2 Cálculos de La Geomenbrana................................................................... 100 9.3.3 Volumen de Tierra a Retirar ...................................................................... 100 9.4 PRECIPITACIONES ........................................................................................ 101 9.4.1 Cantidad de Litros Recolectados .............................................................. 102 9.5 SISTEMA DE RIEGO POR GOTEO ................................................................ 102 9.5.1 Cabezal de Riego ..................................................................................... 103 9.5.2 Red de Distribución ................................................................................... 104 A) SISTEMA DE TUBERIAS .......................................................................... 104 3
  4. 4. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II B) MEDIDAS DE LAS TUBERIAS: ................................................................. 104 C) TUBERIAS UTILIZADAS ........................................................................... 105 D) EMISORES DE AGUA............................................................................... 106 E) RELACION DE CAUDAL Y PRESION EN EL GOTERO AUTOCOMPENSANTE: ................................................................................. 106 9.5.3 Comportamiento de La Presión y el Caudal ............................................. 106 10. INGENIERIA DEL PROYECTO .......................................................................... 108 10.1 DISPOSITIVOS DE MEDIDA, CONTROL Y DE PROTECCIÓN.................... 108 10.2 ELEMENTOS DE CONTROL ........................................................................ 120 10.2.1 Regulador de Presión ............................................................................. 120 10.2.2 Reguladores de Caudal. ......................................................................... 121 10.2.3 Válvulas .................................................................................................. 121 10.2.4 Precios .................................................................................................... 122 10.3 NÚMERO Y POSICIONAMIENTO DE SENSORES ...................................... 122 10.4. DISEÑO DE LA RED INDUSTRIAL .............................................................. 124 10.5. DIAGRAMA DE FLUJO DEL SISTEMA DE CONTROL: ............................... 125 10.6. SUPERVICION DEL PROYECTOS, SISTEMAS Y EQUIPOS DE RIEGO AUTOMATIZADO .................................................................................................. 125 FIGURA 71. Posición de sensores............................................................................ 130 11. PLAN DE TRABAJO ........................................................................................... 131 12. CRONOGRAMA ................................................................................................. 131 CONCLUSIONES ..................................................................................................... 133 BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................... 134 4
  5. 5. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II DISEÑO DE UN SISTEMA DE CONTROL, AUTOMATIZACIÓN DE UN SISTEMA DE RIEGO PARA LA ARBORIZACIÓN EN LOS CERROS DE QUEQUEÑA – AREQUIPA 1.TÍTULO DEL PROYECTO Diseño de un sistema de control, automatización y supervisión de un sistema de riego para la arborización en los cerros de Quequeña - Arequipa 2. OBJETIVO GENERAL Diseñar un sistema controlado yautomatizado para el riego por goteo de 20 has. Con el árbol Molle Blanco en los cerros del distrito de Quequeña. 3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Identificar las características y problemas del área de cultivo, y elegir el tipo de árbol para dicha zona geográfica.  Determinar la cantidad de árboles y el número de hectáreas a cultivar  Determinar la cantidad de agua necesaria, y a partir de ello determinar la fuente de adquisición, formas de traslado y distribución del agua.  Definir las variables de entrada y salida a controlar para el sistema de riego por goteo en dicha zona geográfica.  Realizar un sistema de control automático para el riego por goteo.  Diseñar la estación de control, así como también determinaruna ubicación, para poder realizar una supervisión adecuada. 4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En las últimas décadas, nuestro medio ambiente se ha visto afectado por el calentamiento global, debido a las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), los cuales producen una alteración en el ciclo biológico de las distintas zonas geográficas, produciendo sequias en determinadas zonas, así como inundaciones en otras. En el poblado de Quequeña, se ubican torrenteras, las cuales desembocan en los ríos aledaños, pero también provocan destrozos en temporadas de lluvia; así mismo también hay cerros cercanos, los cuales presentan condiciones para el cultivo de productos como árboles, cactus, tunas, etc. Pero no hay una forma recolectar el agua de las torrenteras, y tampoco un medio de distribución adecuado 5
  6. 6. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II durante el año para poder irrigar esos cerros de una forma óptima, en la cual se pueda aprovechar al máximo el recurso hídrico. 5. ANTECEDENTES 5.1 OTROS SISTEMAS El impacto ambiental negativo causado por el efecto invernadero es un problema creciente de carácter mundial, causado principalmente por las emisiones de gases causados por las industrias en todo el mundo. Una de las soluciones a este problema que se planteó en la convención de Kioto es el de la reforestación. Consecuentemente a esta propuesta es que se crean los bonos de carbono, los cuales han abierto las puertas hacia un mercado de captación de en el ambiente. La destrucción de los bosques debido a la agricultura migratoria y a la tala indiscriminada de madera son los principales problemas en varias regiones del Perú. Estas actividades no solo impiden que los bosques naturales, a través del proceso de la fotosíntesis, capturen el dióxido de carbono del aire, sino también provocan una mayor emisión de gases de efecto invernadero que contribuyen al calentamiento global. A continuación se presenta un análisis sobre distintos proyectos sobre reforestación que se realizaron o se están realizando en distintos departamentos del Perú: 5.1.1 Reforestación Granja Porcon – Cajamarca DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO En los años 1970 en la región de Cajamarca se realiza el proyecto multisectorial PRODESCA con el apoyo del gobierno belga, entre uno de sus puntos se encontraba el de Reforestación con especies de crecimiento rápido (Eucaliptus globulus y Pinus radiata).Años más tarde para dinamizar la economía regional, se ideo en colaboración con industriales de la pulpa de papel (Sociedad Paramonga Ltda.), la reforestación de 180,000 ha por realizarse en 18 años, mediante campañas anuales de 10,000 ha. Para echar las bases técnicas de un proyecto de esta magnitud, se inició en 1976, un proyecto de investigación y demostración forestal que luego de la creación del CICAFOR - Cajamarca "Centro de 6
  7. 7. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II Investigación y Capacitación Forestal (Nov.1976), fue transferido a esta institución. En base a los logros alcanzados se decidió establecer un macizo forestal piloto de 6,000 ha. (Proyecto Piloto de Forestación), financiado por la Unión Europea. Los trabajos se iniciaron en Granja Porcon en 1982 para terminarse en 1989. Este mismo año se fusionaron CICAFOR y el Proyecto Piloto de Reforestación para crear la Asociación Civil ADEFOR y continuar las actividades de investigación y desarrollo forestal. Con el Proyecto Piloto de Forestación se logró establecer lo siguiente: 60ha de terrazas de cultivo cuyo talud y plataforma se van formando progresivamente, apoyándose sobre hilera de Polylepsissp. 120ha de pastos irrigados, complementando los canales principales existentes por una red de distribución diseñada especialmente. Un vivero forestal compuesto de El Rejo 0,90 ha (capacidad anual 200,000 plantas) y El Tinte 6,5ha (capacidad anual 1'200,000 plantas). 3,572ha de reforestación según el siguiente esquema - Valores redondeados: Se efectuaron trasplantes con 5 especies de Pino, 2 de ciprés, 2 de Eucalipto2 especies nativas según el cuadro siguiente: Tabla 1 Extensión en ha CONCLUSIONES La instalación del macizo forestal cumplió su papel piloto, ya que inversionistas continuaron el establecimiento de bosques con fines 7
  8. 8. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II industriales, y otras empresas campesinas luego de visitar Granja Porcon se decidieron a celebrar contratos de reforestación (SAIS J.C. Mariategui). La instalación de terrazas de cultivos de formación lenta, juega un papel reconocido por los socios sobre la conservación de los suelos y el aumento de producción. La instalación de campos fijos permitió la apertura de carretera de acceso y la construcción de casas para que el personal agrícola se proteja de la lluvia y tome cómodamente sus alimentos. La instalación de pastos mejorados produjo un aumento sensible e inmediato de los ingresos por venta de leche dando a la Cooperativa mayores posibilidades financieras. La presencia de los bosques de pino condujo al abandono de la quema de los pastos naturales. Un aspecto interesante es el constante desarrollo de la carpintería de la Cooperativa, que a la fecha aun teniendo maquinaria y personal no puede todavía abastecer a la creciente demanda de muebles de parte de los habitantes de Cajamarca. 5.1.2 Forestación Piloto Con Tara – Cajamarca DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO En los últimos años, se ha despertado el interés por el cultivo de la tara aplicando técnicas agroforestales adecuadas en vías de incrementar su productividad, pues en su hábitat la tara crece en forma silvestre. El Perú es actualmente el primer productor y exportador mundial de los derivados de la tara. La tara tiene las siguientes caracteristicas: precio por tonelada de 2000 soles, venta bruta anual de 62000 soles, plantones por hectarea de 625, inicio de produccion en 4 años, produccion de toneladas por año de 5 – 31 y no nesecita riego. Este proyecto piloto de forestación con tara se lleva a cabo en el departamento de Cajamarca (años 2008 al 2009), distrito de San Juan, caserío de Cachilgón, cuya población cuenta con 40% de adultos analfabetos quienes se dedican a la agricultura de productos de pan llevar y se apoyan económicamente con la recolección de la vaina de tara que crece en forma silvestre. Para demostrar a los pobladores la 8
  9. 9. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II facilidad del manejo agroforestal de la tara y su rentabilidad económica, se viene desarrollando el proyecto piloto de forestación con 1546 plantones de tara, requiriendo una inversión inicial de 12 234 soles, un costo anual referencial de 4720 soles y recuperando toda la inversión en el año 2012. En el cuadro 12, se presenta una estimación de la producción bruta de la tara. TABLA 2. Producción de tara del Proyecto Piloto COSTOS DEL PROYECTO TABLA 3. Bienes tangibles para la reforestación piloto de la tara 9
  10. 10. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II CONCLUSIONES El proyecto piloto se está realizando con una inversión de S/.12 234 y durante los 2 años de manejo agrícola se han invertido S/. 9996, toda la inversión se podrá recuperar en el año 2011. Aprovechando que los arbustos de tara están pequeños, dentro del mismo terreno, se pueden sembrar cultivos menores como la lechuga y el culantro. En temporada de sequía, el agua en el caserío de Cachilgon-Calani es abastecido por manantiales, los pobladores no tienen cultura de usar el agua en forma adecuada, el riego que utilizan es por inundación. Por los resultados, se puede adelantar que para el crecimiento de la tara no se requiere mucha agua comparada con otras plantas del lugar, pues las plantas en el terreno secano se encuentran en mejor estado que las plantadas en zona de riego. 5.1.3 Reforestación En Las Zonas Alto andinas De Las Provincias San Pablo Y San Miguel – Cajamarca DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO El objetivo del proyecto es el incremento de la cobertura forestal en zonas de las cabeceras de las cuencas ubicadas en los ríos San Miguel y San Pablo mediante plantaciones forestales en rodales en terrenos comunales de comunidades campesinas legalmente constituidas, empleando para ello especies forestales nativas y exóticas. Se realizarán acciones comprendidas en 3 componentes: Instalación de Plantaciones forestales de Protección, Manejo y Mantenimiento de las Plantaciones, Capacitación y Asistencia Técnica. La ejecución del Proyecto, contempla una duración de 30 meses. En la ejecución del Proyecto se invertirá: S/. 3, 984,254.65, dicho presupuesto será financiado por el Gobierno Regional de Cajamarca (Canon y Sobre canon). Según análisis de costos por componentes del proyecto, Protección: se tiene: Instalación S/.2,272,949.05; de Manejo Plantaciones y Forestales Mantenimiento de de las Plantaciones: S/. 159,600.00; Capacitación y Asistencia Técnica: S/.655,311.00; haciendo un total de Costos Directos: S/. 3, 087,860.05; y como Costos indirectos tenemos: Gastos Generales S/. 678,516.00, Imprevistos (1% CD) S/.30,878.60 Estudios Definitivos (Expediente 10
  11. 11. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II Técnico) S/.47,000.00. Supervisión S/.105,000.00. Liquidación S/.20,000.00. El proyecto instalará 1´650,000 plantones forestales de las especies: Akmlnusacuminata, Pinus radiata y Pinus radiata, con lo cual se reforestará 1500 hectáreas en cinco (05) Comunidades Campesinas beneficiarias directas del Proyecto, localizadas en las cabeceras de las cuencas de los ríos San Miguel y San Pablo, ubicadas en los Distritos de Llapa, Calquis, Tongod y San Pablo. La modalidad de ejecución será por Administración Directa, a cargo de la Gerencia Regional de Recursos Naturales y Gestión del Medio Ambiente (RENAMA) El personal para la mano de obra no calificada, será del ámbito comunal, el personal Profesional y técnico contará con amplia experiencia en la ejecución de proyectos forestales, a fin de garantizar que el proyecto concluido sea de óptima calidad. TABLA 4. Avance físico y localización 11
  12. 12. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II TABLA 5. Avance financiero y ejecución Inicio hasta marzo 2012 5.1.4 Proyecto: Reforestación y Forestación De las Cuencas Del Río Villa Rica, Alto Yurinaki y Cacazú en las Comunidades Nativas Yánesha – Selva Central Pasco-Junín) DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO La localización geográfica del proyecto está en las micro cuencas: Río Villa Rica, Río Alto Yurinaki y Río Cacazúen las Comunidades Nativas Yánesha – Selva Central Distritos: Pasco-Junín. 2009 – 2011 realizado por la Confederación de Nacionalidades Amazónicas del Perú –CONAP aliado con el Equipo de Promoción y Capacitación Amazónica PROCAM El proyecto contempla la construcción de 6 viveros volantes con capacidad instalada para 10,000 plantones forestales y agroforestales c/uno dando un total de producción de 60,000 plantones anuales listos para campo en épocas de invierno. El restante 40,000 plantones anuales serán comprados a las instituciones municipales y viveros comunitarios para impulsar la reforestación en la Selva central ya sea con diferentes fines; caso nuestro: conservación y protección del suelo y las micro cuencas. El proyecto tendrá una duración de 3 años calendario, donde se aprovecharán los 3 periodos de invierno (para la reforestación). Quiere decir que se producirán al término del proyecto: 180,000 plantones forestales y agroforestales y se contribuirá a la actividad con la compra de 120,000 plantones para impulsar el negocio forestal en las comunidades nativas de la Selva Central. 12
  13. 13. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II Se beneficiarán con el proyecto un aproximado de 300 familias de los distritos de Villarrica y Perené. El área a reforestar es aproximadamente 450 has. Siendo las áreas ribereñas, erosionadas, desgastadas, taladas, abandonadas serán utilizadas para el proyecto. El proyecto utilizará a las siguientes especies forestales:  Protección ribereña: Bobinsana, Cetico, Lupuna, Nogal, Cedro de altura, ambú,Buchilla  Separación de linderos: Bolaina blanca, Capirona.  Sombra café y cacao: Tornillo, Moena, Palo peruano, pino Chuncho, Roble Alcanfor, Huayruro.  Especie a introducir: Shihuahuaco, Cedro Rosado, Pino y Eucalipto. La reforestación con especies nativas y utilización de plantas perennes agroforestales como el cacao y café necesitan de una asistencia técnica. El proyecto contempla dentro de sus actividades la asistencia técnica en construcción de viveros y en todas las labores que involucra. La puesta en campo de las plantas también tendrá una asistencia técnica permanente por parte del staff. Se realizarán además pasantías a viveros grandes de la zona. La educación ambiental a través de talleres de concientización involucrará aún más a la población directamente beneficiada del proyecto. Se buscará crear lazos de unión entre los anexos y caseríos para el trabajo en equipo. Nuestra experiencia en campo nos ha servido para identificar las debilidades del agricultor colono y nativo de estas zonas en particular. En la perspectiva de informar, orientar, sensibilizar y comprometer a las autoridades locales y la población objetiva se empleará una estrategia de comunicación efectiva a través de la utilización de los medios de comunicación radial y televisivo local, mediante la difusión de microprogramas alusivas a los objetivos del proyecto. 5.1.5 Proyecto de Reforestación José Ignacio Távara (Piura) DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO El proyecto "Reforestación, producción sostenible y secuestro de carbono en los bosques secos de la comunidad campesina José 13
  14. 14. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II Ignacio Távara, Piura", se convirtió en el primer plan de bosque seco en el mundo expedito para ser inscrito como proyecto de captura de carbono en el marco del Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL) del Protocolo de Kyoto.dicho mecanismo fue aprobado por el Ministerio del Ambiente (Minam) en junio de 2008 y superó un exigente proceso de validación internacional. Quince mil familias de la comunidad campesina José Ignacio Távara Pasapera, en el distrito de Chulucanas, Piura; han asumido el reto de manejar de manera sostenible 8 mil 980 hectáreas de bosques secos con especies nativas de algarrobo y zapote (especie que crece en zonas desérticas), empleando la técnica de riego por goteo artesanal como parte de un proyecto de reforestación que generará alrededor de 158 mil 340 días / hombre anuales durante sus primeros cinco años, y cerca de 2 millones de días-hombre durante los próximo 40 años. Este primer proyecto peruano de reforestación que ha sido registrado recientemente por la Junta Ejecutiva de las Naciones Unidas para el Cambio Climático ante el “Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL) del Protocolo de Kyoto”, permitirá la venta de Certificados de Reducción de Emisiones (CERs) de Carbono, que actualmente se cotizan a precios competitivos en el mercado de carbono internacional. Este logro es importante para el Perú ya que en la actualidad, a nivel mundial, solo hay 10 proyectos de forestación y reforestación que han logrado el registro del MDL: cinco de Asia, tres de América Latina, uno de África y uno de Europa del Este. De estos 10 proyectos registrados, solo 4 son de gran escala, es decir, reducen emisiones por encima de las 15 mil toneladas de carbono al año. Se estima que el proyecto de reforestación José Ignacio Távara –que cuenta con la aprobación del Ministerio del Ambiente- durante sus primeros 20 años de ejecución, reducirá emisiones por un total de 973 mil 788 toneladas de carbono, lo que implica una reducción aproximada de 46 mil 689 toneladas de carbono al año; con lo cual contribuirá a mitigar los efectos del cambio climático. El proyecto contempla la reforestación de 9 mil 500 hectáreas, la recuperación de áreas de bosque seco degradado como un medio de combate a la desertificación y el cambio climático. En la reforestación 14
  15. 15. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II se emplearán especies nativas tales como algarrobo (Prosopispallida) y zapote (Capparisscabrida), mediante siembra directa bajo riego por goteo artesanal. El proyecto está diseñado para obtener especies que provean madera de calidad y forraje para el ganado. La comunidad obtendrá, ahora, ingresos adicionales por la venta de Certificados de emisiones reducidas La comunidad beneficiaria de este proyecto se dedica a la agricultura temporal y producción de ganado caprino y ovino, apicultura y extracción de algarrobina. A través de esta iniciativa verán incrementadas sus posibilidades laborales y económicas en la zona. Esta iniciativa es parte del Portafolio Nacional de Proyectos MDL de FONAM desde el 2004, y tiene por objetivo no solo contribuir a mitigar los efectos del cambio climático, sino el de mejorar el nivel de vida de las familias campesinas del bosque seco, mediante la reforestación y el aprovechamiento de los recursos maderables y diferentes de la madera. Este proyecto contará con la asesoría técnica de la Asociación para la Investigación y el Desarrollo Integral, AIDER y el Fondo Nacional del Ambiente, FONAM, fondo vinculado al Ministerio del Ambiente. 5.1.6 Proyecto Establecimiento de Plantaciones Forestales y Sistemas Agroforestales en el Área de Influencia del Sub-Proyecto Rodert-Ipala. (Guatemala) DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Este proyecto fue ejecutada por el Proyecto de Desarrollo Rural Sostenible de zonas de Fragilidad Ecológica en la Región del Trifinio – PRODERT-, durante el año 2003. Su objetivo general fue contribuir a incrementar la cobertura forestal a través de plantaciones y sistemas agroforestales en el área de influencia del PRODERT sub-proyecto Ipala. El Proyecto se desarrolló en las comunidades: La Esperanza, El Sauce, Horcones, San Francisco, Chagüiton, Chaparroncito, Cofradías, San Isidro, Jicamapa, Cececapa, Cruz de Villeda, El Obraje, Poza de la Pila y el Suyate del municipio de Ipala, Chiquimula El proyecto fue ejecutado por una empresa que PRODERT contrato para el efecto, desarrollando los componentes siguientes: Producción 15
  16. 16. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II de especies forestales en vivero ubicado en el área, establecimiento de cerca vivas y plantaciones. El proyecto contempló la Capacitación y asistencia técnica a los productores agroforestales en el establecimiento y manejo de viveros, plantaciones y sistemas agroforestales. Dentro de las principales características tenía como prioridad:  Establecer un vivero comunitario para la producción de 30,000 plantas de las especies de: casuarina, eucalipto, cedro mundani, cedro común, arípin y paraíso.4,000 plantas de Cedro común, 8,000 plantas de Casuarina, 10,000 plantas de Cedro mundani, 3,000 plantas de Paraíso y 4,000 plantas de Eucalipto.15,000 plantas de confieras Pinusoocarpa, Pinusmaximinoii, con fines de aprovechamiento para la extracción de madera, compradas en un vivero comercial.  Establecer 60 kilómetros de cercas vivas dentro los cuales se pretende proteger 6 embalses de agua, con el objeto de reforestar un perímetro total de 2.4 Km. Y la protección de 4 Km. de cauces de agua.  Establecer 13.2 hectáreas de plantación de pino Pinusoocarpa para aserrío.  Establecer y manejar un vivero escolar para producir 1,000 plantas de especies forestales.  Desarrollar las capacidades cognoscitivas de los productores mediante eventos de capacitación  Compra de 500 plantas de cítricos (Mandarina, Limón persa y Naranja) para el establecimiento de huertos frutales familiares.  2 eventos de capacitación, 1 curso-taller y 1 gira de campo intercomunitaria ointersubproyectos. Las estrategias de reforestación fueron:  Establecimiento de viveros forestales en el área.  Compra de confieras en viveros comerciales.  Vivero Forestal escolar. 16
  17. 17. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II  Eventos de capacitación y giras educativas.  Donación de frutales.  Ejecución del Proyecto por Contrato Administrativo (Empresa ejecutora).  Asistencia técnica.  Sensibilización.  Costo del Proyecto: Q. 204,049.30. Como el proyecto ya fue realizado se pudo obtener el siguiente gráfico sobre el cumplimiento de las metas del proyecto: Establecimiento desplantaciones forestales y sistemas agroforestales en el área de influencia del Subproyecto. Tabla nº6. Cumplimiento de las metas del proyecto PRODERT-Ipala.Ejecutado por –PRODERT-, en el año 2003. Año de evaluación 2004. De la información mostrada se puede observar que los proyectos que tienen una duración de periodos grandes, se les va dejando de lado ya que en el cumplimiento de sus metas no llega a un 100% de su ejecución. 5.1.7 Proyecto: “Reforestación De La Micro cuenca Del Rio San Fernando “2008 2011 Fuente: Gobierno regional de Junín Proyecto: “REFORESTACION DE LA MICROCUENCA DEL RIO SAN FERNANDO “ REGION : Junín PROVINCIA : Huancayo y Concepción 17
  18. 18. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II DISTRITO : Santo Domingo de Acobamba y Andamarca El objetivo del proyecto: Reforestación de 1,000 ha. de especies forestales y 150.98 ha. de frutales en la micro cuenca del Río San Fernando. Instalación de un vivero de producción forestal y frutícola de capacidad para 350,000 plantones. Producción de 1’050,000 plantones forestales y frutícolas. Reforestación de 1,000 ha con especies forestales y frutícolas. Capacitación a 400 agricultores en técnicas de manejo forestal y frutícola. Elaboración y aprobación de Planes de manejo Forestal en las zonas reforestadas. Población Beneficiada: 15,009 habitantes Distritos de Santo Domingo de AcobambaAndamarca. La sostenibilidad del proyecto está dada por el compromiso de la Municipalidad Distrital de Santo Domingo de Acobamba y la Municipalidad Distrital de Andamarca, las cuales mantendrán los viveros una vez finalizado el proyecto, además de que se concientizará a la población para que continúen con los trabajos de cultivo de plantones y reforestación en los terrenos de protección. RESULTADOS TABLA 7. Resultados del proyecto 18
  19. 19. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II 6. MARCO TEÓRICO 6.1 CAMBIO CLIMÁTICO El agua que se destinara a este proyecto está utilizando golpe de ariete para poder llegar de la mayoría de zonas de la geografía de Arequipa y esta también se usara del excedente que quede del uso agrícola que tiene la prioridad en el uso del agua Artículo 54.- Requisitos de la solicitud de licencia de uso, Artículo 55.- Prioridad para el otorgamiento en el uso del agua de la Ley de Recursos Hídricos LEY Nº 29338. 6.1.1 ¿Qué es el cambio climático? Según la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático se debe entender como cambio climático al cambio del clima atribuido directa o indirectamente a la actividad humana que altera la composición de la atmósfera mundial y que se suma a la variabilidad natural del clima observado durante períodos de tiempo comparables. El ser humano es considerado, en los últimos años, uno de los agentes climáticos de importancia. Su influencia en la naturaleza comenzó desde que inicia sus tareas de caza y de recolección. Cuando empieza a modificar sus hábitos de consumo y comienza a ejercer más presión sobre los recursos naturales, origina nuevas formas de producción y tecnologías, muchas de ellas con un impacto devastador sobre los ecosistemas, produciendo desequilibrio y modificaciones del hábitat de diversas especies. Desde la era moderna hasta la era de las grandes industrias, se han realizado actividades que han originado un incremento en el consumo de energía y de combustibles fósiles, lo que sumado a la tala de bosques, ha determinado un aumento sustancial en la emisión de gases que producen efecto invernadero en el largo plazo. Actualmente, tanto las emisiones de gases como la deforestación se han incrementado hasta tal nivel que parece difícil que se reduzcan en el corto y mediano plazo, por las implicaciones técnicas y económicas asociadas a pasar a un modelo de desarrollo bajo en carbono. Actividades humanas que causan los efectos negativos del Cambio Climático: 19
  20. 20. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II FIGURA 1. Actividades humanas que causan los efectos negativos del Cambio Climático: http://www.solucionespracticas.org.pe/publicaciones/pdf/CAMBIO%20CLIMATICO%20PERU.pdf 6.1.2¿Qué es la adaptación al cambio climático? Adaptación se refiere a las políticas, prácticas y proyectos orientados a hacer frente al cambio climático, a fin de prevenir daños potenciales, aprovechar oportunidades y lidiar con las consecuencias. Se traduce en iniciativas y medidas encaminadas a reducir la vulnerabilidad de los sistemas naturales y humanos ante los efectos reales o esperados de un cambio climático. Existen diferentes tipos de adaptación, por ejemplo: preventiva/reactiva, privada/pública, y autónoma/planificada. Algunos ejemplos de adaptación son: la construcción de diques fluviales o costeros, la sustitución de plantas sensibles al choque térmico por otras más resistentes, la implementación de cobertizos para proteger a los animales del frío, en algunas regiones de la sierra, la sustitución de cultivos por otros que necesitan menos agua, el cambio del periodo de siembra para aprovechar mejor el agua de las lluvias, etc. 6.1.3 Viabilidad y Sostenibilidad del Proyecto de Reforestación 1. Financiación del carbono: mercados de carbono y cambio climático 20
  21. 21. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II Existen numerosas vías y esfuerzos en marcha para reducir las emisiones de carbono y promover actividades que ayuden a almacenar y eliminar carbono. Esto ha hecho del carbono un valioso producto básico. Con el fin de encontrar una unidad de medida común para esta mercancía, todos los GEI se convierten en equivalentes del CO (CO -eq)1. Los CO2-equivalentes se comercian en los mercados de carbono, que funcionan de forma parecida a los mercados financieros. La moneda utilizada son los créditos de carbono. En el mercado de carbono, simplificando, se alcanza un acuerdo entre un comprador y un vendedor de créditos de carbono. Quienes reducen emisiones o secuestran carbono reciben pagos y quienes tienen que reducir sus emisiones pueden comprar créditos para compensar sus emisiones. “La compensación de carbono” conlleva compensar las emisiones que no pueden evitarse pagando a alguien para que ahorre -secuestre- GEI. Los precios recibidos por una tonelada de CO2 varían mucho y dependen del tipo de mercado y del tipo de proyecto de compensación de carbono. Durante 2009, los precios abarcaban desde 1,90 a 13 euros (€) por tonelada de CO2-eq. En los últimos años han surgido numerosos instrumentos financieros, mecanismos y mercados. Financiar carbono quiere decir: ¿cómo se puede conseguir dinero usando créditos o mercados de carbono? 2. Mercados de carbono: Existen dos tipos de mercados de carbono: los de cumplimiento regulado y los voluntarios. El mercado regulado es utilizado por empresas y gobiernos que, por ley, tienen que rendir cuentas de sus emisiones de GEI. Está regulado por regímenes obligatorios de reducción de carbono, ya sean nacionales, regionales o internacionales. En el mercado voluntario, en cambio, el comercio de créditos se produce sobre una base facultativa. Las dimensiones de los dos mercados difieren notablemente. En 2008, se comerciaron en el mercado regulado 119.000 millones de dólares estadounidenses (US$), y en el voluntario, 704 millones US$ (Hamilton et al., 2009). Los tres mecanismos del Protocolo de Kyoto son muy importantes para el mercado regulado: el Mecanismo para un Desarrollo Limpio (MDL), la Ejecución Conjunta (JI, siglas en inglés) y el Régimen para el comercio de derechos de emisión de GEI de la Unión Europea (ETS, siglas en inglés). Algunos países no han aceptado legalmente el Protocolo de Kyoto, pero tienen 21
  22. 22. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II otros esquemas de reducción de GEI vinculantes legalmente, a nivel estatal o regional2. Los países en desarrollo sólo pueden participar en el MDL. En general, para proyectos AFOLU a pequeña escala en países en desarrollo, el mercado voluntario es más interesante que el regulado, porque el mercado de MDL tiene unos mecanismos y procedimientos bastante complejos para el registro de proyectos, que excluyen a la mayoría de proyectos agrícolas, forestales y de reducción de las emisiones derivadas de la deforestación y degradación de los bosques (REDD). 6.2 REFORESTACIÓN 6.2.1 Especies forestales nativas presentes en la región Arequipay sus posibilidades de uso adecuado TABLA 8. Especies forestales nativas presentes en la región Arequipa Leyenda 1. Madera 2. Leña 3. Carbón 4. Ornamental 5. Frutal 6. Apicultura 7. Estabilización Talud 8. Control erosión 9. Cercos vivos 10. Silvopasturas 11. Artesanía 6.2.2 Especies forestales exóticas presentes en la región Arequipay sus posibilidades de uso adecuado TABLA 9. Especies forestales exóticas presentes en la región Arequipa 22
  23. 23. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II Fuente: Diagnóstico Forestal Región Arequipa Leyenda 1. Madera 2. Leña 3. Carbón 4. Ornamental 5. Frutal 6. Apicultura 7. Estabilización Talud 8. Control erosión 9. Cercos vivos 10. Silvopasturas 11. Artesanía 23
  24. 24. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II TABLA 10. Características de los árboles comunes de la región Arequipa 24
  25. 25. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II 6.2.3 Características ecológicas de las especies forestales de la región Arequipa para fines de reforestación. Reforestación: Se llama reforestación a la plantación más o menos masiva de árboles, en áreas donde estos no existieron, por lo menos en tiempos históricos recientes (igualmente, unos 50 años). Conjunto de técnicas que se necesitan aplicar para crear una masa forestal, formada por especies leñosas. Objetivos de la reforestación: La reforestación puede estar orientada a:  Mejorar el desempeño de la cuenca hidrográfica, protegiendo al mismo tiempo el suelo de la erosión.  Producción de madera para fines industriales.  Crear áreas de protección para el ganado, en sistemas de producción extensiva.  Crear barreras contra el viento para protección de cultivos.  Crear áreas recreativas. Para la reforestación pueden utilizarse especies autóctonas (que es lo recomendable) o especies importadas, generalmente de crecimiento rápido. Las plantaciones y la reforestación de las tierras deterioradas y los proyectos sociales de siembra de árboles producen resultados positivos, por los bienes que se producen y por los servicios ambientales que prestan. Si bien se puede decir que la reforestación en principio es una actividad benéfica, desde el punto de vista del medio ambiente, existe la posibilidad que también produzca impactos ambientales negativos. Impacto Ambiental: Las reforestaciones y sus componentes que contemplan la siembra de árboles para producción o para proteger el medio ambiente tienen impactos ambientales positivos y también negativos. 25
  26. 26. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II Impactos positivos: Reducción del uso de bosques naturales como fuente de combustible: Las plantaciones ofrecen la mejor alternativa a la explotación de los bosques naturales para satisfacer la demanda de madera y otros productos combustibles. Incremento de los servicios ambientales: Al restablecer o incrementar la cobertura arbórea, se aumenta la fertilidad del suelo y se mejora su retención de humedad, estructura y contenido de nutrientes.Al incorporar los árboles a los sistemas agrícolas, pueden mejorarse las cosechas, gracias a sus efectos positivos para la tierra y el clima. Sensibilización ambiental:Impulsa la acción ciudadana en defensa del medio ambiente, participando en acciones forestales, sensibilizando a la población, incentivando la participación social y promueve la educación ambiental. Impactos negativos: Las plantaciones son bosques artificiales: los árboles se manejan, esencialmente, como cultivos agrícolas de ciclo largo. Como tales, muchos de los impactos agrícolas negativos que son inherentes en la agricultura, ocurren también en la plantación forestal. La magnitud del impacto depende, en gran parte, de las condiciones existentes en el sitio antes de plantarlo, las técnicas de preparación, las especies sembradas, los tratamientos que se dan durante la rotación, la duración de la misma y los métodos de explotación. Algunas especies producen toxinas que inhiben la germinación de las semillas de las otras especies. Las plantaciones con riego pueden causar conflicto con los demás usuarios del agua y causar otros impactos ambientales y sociales que son comunes en los proyectos de riego. 6.3 RESERVORIOS PARA ALMACENAR AGUA El almacenamiento de agua en reservorios permite tener, al productor agropecuario, un suministro de agua de buena calidad en el verano o durante las sequías o veranillos que se presentan en invierno. Los reservorios se pueden construir para almacenar aguas de escorrentía provenientes de quebradas y ríos, o para capturar aguas llovidas, lo que se puede definir como cosecha de agua de lluvia. En ese sentido, Nasr (1999) define la cosecha de agua como “la recolección del agua de escorrentía para su uso productivo”, mientras que, según la FAO (2000), la captación de agua de lluvia está definida como “la recolección de escorrentía superficial para su uso 26
  27. 27. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II productivo, y que puede lograrse de las superficies de tejados, así como de corrientes de agua intermitentes o efímeras”. Tomando en cuenta la relación entre el área de recolección y el área de depósito del agua se pueden anotar las siguientes categorías para cosecha de lluvia: Cosecha de agua para consumo animal Cosecha de agua inter–lineal Captación de mediana escala o macrocaptación Captación de gran escala (áreas de captación con muchos kilómetros cuadrados, necesitan estructuras muy complejas y grandes redes de distribución). Las características principales de los sistemas de macrocaptación son: Escorrentía superficial almacenada en el perfil del suelo. Área de captación, generalmente de 30 a 200 metros de radio. El área objetivo o de uso del agua (agricultura, uso doméstico o industrial). 1. RESERVORIOS PARA ALMACENAR AGUA El almacenamiento de agua en reservorios permite tener, al productor agropecuario, un suministro de agua de buena calidad en el verano o durante las sequías o veranillos que se presentan en invierno. Los reservorios se pueden construir para almacenar aguas de escorrentía provenientes de quebradas y ríos, o para capturar aguas llovidas, lo que se puede definir como cosecha de agua de lluvia. En ese sentido, Nasr (1999) define la cosecha de agua como “la recolección del agua de escorrentía para su uso productivo”, mientras que, según la FAO (2000), la captación de agua de lluvia está definida como “la recolección de escorrentía superficial para su uso productivo, y que puede lograrse de las superficies de tejados, así como de corrientes de agua intermitentes o efímeras”. Tomando en cuenta la relación entre el área de recolección y el área de depósito del agua se pueden anotar las siguientes categorías para cosecha de lluvia: Cosecha de agua en techos Cosecha de agua para consumo animal Cosecha de agua inter–lineal Microcaptación 27
  28. 28. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II Captación de mediana escala o macrocaptación Captación de gran escala (áreas de captación con muchos kilómetros cuadrados, necesitan estructuras muy complejas y grandes redes de distribución). Las características principales de los sistemas de macrocaptación son: Captación de aguas de escorrentía superficial, laminar y de arroyos. Escorrentía superficial almacenada en el perfil del suelo. Área de captación, generalmente de 30 a 200 metros de radio. Se requiere de suficiente superficie para ubicar las áreas de captación,almacenamiento y siembra. Relación área de captación/área de cultivo, usualmente de 2:1 a 10:1. Vía preparada para el vertedero del exceso de agua. Los principales componentes de un sistema de macrocaptación son: El área de captura, en donde se recolecta el agua para ser transportadahasta el reservorio. El área de almacenaje o reservorio (reservorio artificial, perfil suelo,acuíferos subterráneos). El área objetivo o de uso del agua (agricultura, uso doméstico o industrial). 6.3.1 Tipos de Reservorios Los principales tipos de reservorios aplicables a la zona son Reservorios Dique – represa, con las siguientes variantes: • Reservorios Dique – Represa. • Reservorios Dique – Represa con revestimiento. • Reservorios Dique – Represa con gaviones. Reservorios Excavados, con las siguientes variantes: • Reservorio Excavado. • Reservorio Excavado con revestimiento. Reservorio Estanque, con las siguientes variantes: • Reservorio Estanque. • Reservorio Estanque con revestimiento. • Reservorio Envase. • Reservorio Dique Escalonado. 28 del
  29. 29. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II Reservorios Dique – Represa Los embalses de represa almacenan gran parte del agua por encima dela superficie original del terreno. Se construyen en áreas con pendientes suaves a moderadas y donde la represa se puede levantar transversalmente a una depresión. El embalse se llena con agua de escorrentía. Se considera que un estanque es de represa, cuando la profundidad del agua embalsada encima de la superficie sobrepasa 90 cm. El reservorio Dique-represa con revestimiento es necesario cuando los suelos no son arcillosos y se tiene alta infiltración del agua. Los principales tipos de revestimiento son plástico y geomembrana de PVC. La variante con gaviones se puede utilizar donde hay suficiente piedra para armar el dique. En este caso, no es necesario hacer movimientos de tierra en la depresión natural donde se construye el reservorio. FIGURA 2. Reservorio Dique Reservorios Excavados Los reservorios excavados almacenan gran parte del agua debajo del nivel original del suelo. Se construye en terrenos relativamente planos y donde hay sitios adecuados para construir una represa. Se puede llenar, tanto con el agua de escorrentía como por la infiltración de agua subterránea en la excavación. 29
  30. 30. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II FIGURA 3. Reservorio escavado Reservorio Estanque Este tipo de reservorio es muy similar al excavado, con la diferencia que el nivel del agua se puede llevar por encima del suelo, mediante la construcción de paredes, principalmente de concreto. Se recomienda para zonas donde otros materiales de construcción no se encuentren disponibles. Cuando los suelos no son arcillosos, el piso se puede revestir con concreto, plástico o geomembrana de PVC. FIGURA 4. Reservorio estanque Reservorio Envase Son envases de diferentes tipos y tamaños. Pueden ser, por ejemplo, envases plásticos, estañones de metal o cisternas construidas de concreto. Normalmente, este tipo de reservorio se utiliza para capturar aguas de techos. Puesto que la capacidad de almacenaje no es grande, el agua se utiliza, principalmente, para regar huertas caseras, escolares, entre otros. FIGURA 4. Reservorio envase 30
  31. 31. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II Reservorio Dique Escalonado Es una variación del reservorio dique – represa con el cual se aprovecha la pendiente del terreno para construir diques en serie y, de esta forma, rebajar costos por movimientos de tierra. FIGURA 5. Reservorio dique escalonado 2. ELEMENTOS POR CONSIDERAR PARA LA CONSTRUCCIÓN DE RESERVORIOS Los elemente básicos por ser tomados en cuenta a la hora de construir un reservorio son. FIFURA 6. Elementos necesarios para construir un reservorio Selección del sitio El diseño y construcción adecuados de los reservorios son indispensables para asegurar el éxito de estas obras, además de hacerlos más fáciles de cuidar, más seguros y económicos. Es ideal considerar en los aspectos constructivos del reservorio el punto más alto de la finca, de modo que el agua pueda llegar desde este punto hasta cualquier lugar de la 31
  32. 32. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II propiedad. Sin embargo, no siempre es posible tener las condiciones adecuadas para lograr lo anterior. Si la estructura solo puede ubicarse en un punto muy bajo, será necesario considerar la implementación de bombeo. La selección del sitio adecuado es clave para el éxito del reservorio. Debe tomarse en cuenta la topografía del terreno, la textura del suelo, el destino donde se usará el agua y la disponibilidad de la fuente de agua; estos factores se detallan a continuación. FIGURA 7. Selección de lugar para un reservorio Topografía La ubicación ideal para un reservorio es una depresión natural ancha yplana con una garganta estrecha en el extremo inferior, que permita embalsar el agua con una represa transversal. El sitio más económico es el que permite represar la mayor cantidad de agua, con profundidad suficiente, usando la represa de menor tamaño y con el mínimo movimiento de tierra. Deben evitarse sitios poco profundos, donde sea difícil controlar malezas, que podrían perjudicar la calidad del agua, debido a la descomposición de las malezas, así como áreas con nacientes de agua, quebradas o ríos permanentes. Para estanques excavados se escogen áreas planas, tomando en cuenta que por cada metro cúbico de agua almacenada, es preciso excavar y retirar un metro cúbico de tierra. 32
  33. 33. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II Una alternativa para aumentar la capacidad de almacenamiento sin incrementar la excavación, es usar la tierra removida para construir diques laterales, debidamente compactados, que permitan almacenar agua por encima del nivel natural del terreno. También, es importante considerar la presencia de piedras, especialmente para el caso de la construcción de un reservorio tipo dique-represa con gaviones. FIGURA 8. Topografía del lugar Textura del suelo Es preferible construir los estanques en suelos de texturas arcillosas, que al compactarse adquieren cierta impermeabilidad y estabilidad; sin embargo, si se emplean geomembranas de PVC o plástico, pueden construirse en suelos de texturas francas y arenosas. Los afloramientos de rocas, grava o arena, pueden causar problemas por la excesiva infiltración y por el debilitamiento de las estructuras, por lo que deben evitarse en lo posible, o bien, recubrirse con materiales impermeables y resistentes antes de construir el embalse. Ubicación Debe procurarse la ubicación más ventajosa, de acuerdo con el uso del agua, para evitar la necesidad de bombeo. Si el estanque es para abastecer abrevaderos o agricultura, es ideal utilizar la gravedad para el transporte del agua, por lo que conviene ubicarlo en una zona elevada de la finca, pero con suficiente área de captación para llenarlo en invierno. En fincas extensas y en áreas planas es inevitable el uso de bombas. En caso de querer utilizar un reservorio, cuya fuente de agua sea un techo, es conveniente ubicarlo cerca de la construcción, para reducir costos en las tuberías de 33
  34. 34. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II transporte del agua. De igual forma, el reservorio debe estar ubicado lo más cerca posible del lugar donde se utilizará el agua. Fuente de agua y área de drenaje Si el estanque se llena con agua de escorrentía, es preferible que ésta provenga de pastizales cercados, con buena cobertura, para reducir el arrastre de sedimentos. En caso que la cantidad de sedimentos arrastrados sea alta, puede construirse una caja de sedimentación a la entrada del embalse. Otra manera de contener los sedimentos es realizando prácticas de controlde erosión en el terreno, como es el establecimiento de barreras de contorno, montículos en contorno o medias lunas, barreras vivas, entre otros. Para evitar la contaminación, debe evitarse el ingreso de agua proveniente de corrales y alcantarilla, así como la entrada de animales. Definición del volumen de agua posible de capturar La posibilidad de capturar agua de lluvia combina muchas variables. Destacan la pendiente del terreno, que idealmente no debe ser menor de 3 ó 5 por ciento, la precipitación acumulada anual caída en el sitio, el área de captación de aguas y la posibilidad de almacenamiento. Preliminarmente, se puede determinar el área de captación requerido por una actividad dada mediante la ecuación: FIGURA 9. Ecuación del área de captación Esta estimación preliminar permite conocer el posible volumen por almacenar para tiempos cortos de uno a tres meses (Frasier y Myers 1983). Para conocer la precipitación media mensual y la precipitación mediaanual acumulada, es necesario consultar las bases de datos del Instituto Meteorológico Nacional o cualquier otro ente afín. Se presenta algunos ejemplos sobre el tema. No toda la lluvia que cae en un área determinada puede ser capturada y almacenada, debido a pérdidas por infiltración, según el tipo de suelo y la evaporación. 34
  35. 35. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II Teniendo en consideración este fenómeno, en el Cuadro 1 se presenta valores de eficiencia del escurrimiento del agua en distintas coberturas de suelo. TABLA 11. Eficiencia de escurrimiento en superficies Entonces, el volumen de agua posible por utilizar está dado por: FIGURA 10. Ecuación del volumen de agua Cálculo del Área de Influencia de Escorrentía El área que se requiere para logar llenar el reservorio o área de influencia debe contar con al menos 3 ó 5 % de pendiente para que sea posible elescurrimiento del agua; ésta consiste en el área en la cual toda el agua delluvia tiene un punto común de salida y que será aprovechada para llenar elreservorio. En muchos de los casos, esta área puede ser identificada en campo, pero si la extensión o la cobertura no lo permiten, puede utilizarse el método del parte aguas1 para lograr identificarla. El cálculo del área de influencia se determina marcando el punto central donde se va a realizar el reservorio, luego, éste se ubica en la hoja cartográfica correspondiente, y se traza el área al chequear las curvas de nivel de manera manual, de modo que se dibuja la minicuencade escorrentía. Para estimar el área con precisión, se puede utilizar un planímetro o ser asistido con programas de dibujo o sistemas de información geográfica como AUTOCAD o ArcGIS. Para áreas de captación mayores a 10 hectáreas2 y con varios usos del suelo, se recomienda utilizar el método racional (ver Anexo 2 y 3) para estimarla cantidad de agua que puede llegarse a aprovechar. 35
  36. 36. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II Capacidad de almacenamiento Para determinar el volumen de agua requerido, debe tenerse en cuenta el uso que se le dará a ella, así como las pérdidas por evaporación e infiltración y el agua de reserva. Si el estanque es de forma geométrica no hay ninguna dificultad para calcular el volumen, ya que se usan los cálculos de geometría general, si es de forma irregular, se debe hacer el levantamiento topográfico (con teodolito o estación total) para posteriormente estimar el volumen. Es necesario considerar la evacuación del exceso de aguas dentro del reservorio, de lo contrario, existe el riesgo del rebalse y, por lo tanto, daño a la infraestructura. En caso de áreas de captación grandes, es decir, superiores a dos hectáreas, es necesario utilizar el llamado Método Racional, el cual es bastante complejo, y requiere de conocimientos técnicos en hidrología. Si se quiere profundizar en el tema, se puede consultar el Anexo 2. En el caso de reservorios con áreas de captación pequeñas (menos de dos hectáreas), se puede solventar la posibilidad de los rebalses, dejando previstas tuberías de drenaje. Para este caso, se recomienda la instalación de tubos de 150 mm (6”) o mayores. Tubería de conducción del reservorio a la zona de cultivo Se recomienda utilizar tubería de conducción para evitar pérdidas por infiltración que se pueden dar en un canal abierto, ya sea en tierra o revestido. La idea de la tubería es maximizar el uso del agua, por lo cual, para este tipo de estructura siempre es recomendable. La tubería puede ser en PVC o mangueras de poliducto. Es importante considerar el diámetro de conducción, es decir, que tengala capacidad de llevar la cantidad de caudal que se necesita en el diseño, además de la cédula o el grosor (SDR), para soportar la presión a que va a ser sometido. El Cuadro 2 muestra por diámetro de tubería las cantidades de tubos con SDR (grosor) diferente, que pueden soportar diferentes presiones, las cuales están en unidades PSI o libras por pulgada cuadrada (pounds per scuareinch). Puesto que las PSI son medidas de presión del sistema inglés, es necesario convertirlas al sistema métrico (a metros de columna de agua, mca). 36
  37. 37. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II FIGURA 11. Instalación de tuberías de drenaje Ejemplo: Las siguientes relaciones son equivalentes entre unidades depresión: — 1 atmósfera = 14,695 964 PSI. — 1 atmósfera = 1,013 25 bar. — 1 atmósfera = 10,332 58 mca (metros de columna de agua). Si tenemos un tubo de 2 plg, SRD 17, de 250 psi (columna 5, fila 1 del Cuadro 2 ). ¿Cuántos metros de columna de agua soporta éste? 250/14,69 = 17.01 atmósfera (presión del tubo en atmósferas). 17,01 X 10,32 = 170 mca (presión del tubo en metros de columna de agua). El tubo puede soportar hasta 170 m de presión, más de ésta sería arriesgado y se podría romper el tubo por exceso de presión. 37
  38. 38. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II TABLA12. Diámetros de tuberías Evaporación La evaporación es el cambio de estado del agua de líquido a vapor. La cantidad de agua evaporada depende de la radiación solar, temperatura, viento y área de espejo de agua. Se recomienda embalses profundos y de menores dimensiones para reducir la evaporación, así como el empleo de coberturas (sarán y otros) para aminorar el efecto de los factores ambientales. Para calcular el volumen evaporado se utiliza la siguiente ecuación: Vevap. = 10 * S * E Donde: S: área de espejo de agua, en ha. E: evaporación, en mm/mes. Infiltración La infiltración es el proceso en el cual el agua almacenada atraviesa el fondo y paredes del embalse y se profundiza en el suelo, alimentando las aguas subterráneas. Es decir, es el flujo de agua desde el suelo hacia las zonas no saturada y saturada. Los factores que afectan la infiltración son: 38
  39. 39. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II • Tipo de cubierta vegetal. • Características hidráulicas del suelo. • Estado de humedad del suelo. • Intensidad de la lluvia o cantidad de agua de riego. • Calidad del agua. • Formación de costras superficiales. • Trabajos agrícolas. Las pérdidas por infiltración varían según la textura del suelo y las prácticas de construcción. Sin embargo, en un estanque bien construido, éstas deben ser insignificantes en suelos pesados, y no deben pasar de un 5% en suelos más permeables. Una alternativa para reducir la infiltración al mínimo, es el empleo de geomembranas, plásticos, o concreto, aunque su uso debe responder, tanto a criterios técnicos como económicos. En nuestro país, el porcentaje de suelos pesados es muy poco (5%), por lo que impermeabilizar los suelos, normalmente es una práctica necesaria para evitar pérdidas por infiltración. Agua de reserva Mantener un volumen de agua de reserva evita que el estanque se seque demasiado y se agriete (si es de suelo) y además, si hay cobertura plástica o de geomembrana, es factible extraer los sedimentos con un grado de humedad, sin que le hagan daño a la cobertura. La profundidad del agua de reserva varía, según el uso deseado y la cantidad de sedimentos esperada. Sedimentador El sedimentador sirve para la separación parcial de partículas sólidas suspendidas en un líquido por acción de la gravedad. Siempre que sea posible, es adecuado instalar un sedimentador a la entrada del reservorio, con el fin de evitar que muchas partículas entren al estanque, con su consecuente problema de acumulación en el fondo e, inclusive, contaminación de aguas y obstrucción de tuberías. Suele haber diferencias entre la sedimentación de partículas finas y gruesas, ya que, en el primer caso, se producen interacciones importantes entre las partículas, que dan lugar a estados coloidales de difícil sedimentación. A la hora de elegir un sedimentador hay que tener en cuenta los siguientes factores: • Caudal por tratar. • Carga de sólidos y concentración. • Superficie y altura. 39
  40. 40. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II • Carga superficial, que relaciona el flujo horizontal con la superficie y se expresa en m3/día/m2. Un sedimentador consta de los siguientes componentes: a) Zona de entrada: Estructura hidráulica de transición, que permite una distribución uniforme del flujo dentro del sedimentador. b) Zona de sedimentación: Consta de un canal rectangular con volumen, longitud y condiciones de flujo adecuados para que sedimenten las partículas. La dirección del flujo es horizontal y la velocidad es igual en todos los puntos. c) Zona de salida: Constituida por un vertedero, canaletas o tubos con perforaciones que tienen la finalidad de recolectar el efluente, sin perturbar la sedimentación de las partículas depositadas. d) Zona de recolección de lodos: Constituida por una tolva con capacidad para depositar los lodos sedimentados, y una tubería y válvula para su evacuación periódica. CONSTRUCCIÓN DE UN RESERVORIO La construcción de un reservorio involucra básicamente dos tipos de diseños: a) Estructural: se refiere al sistema de muro (pantalla) que se va a utilizar como presa y cuya función es detener el cauce natural en una zona tras la cual se forma una represa (el estanque o piscina para almacenar agua). Este muro, dependiendo del tamaño de la represa, especialmente, su altura o profundidad del reservorio, podrá ser desde lo más elemental (un tabique en madera o un muro armado en tierra o piedra) hasta una gran pantalla en concreto reforzado como se utiliza en las grandes represas para generación de energía. b) Hidráulico: determina las dimensiones requeridas para tuberías de conducción y manejo de los niveles de almacenamiento del agua. En esto es importante conocer los Índices de lluvia propios de la zona donde se ubica la represa y disponer de sistemas de válvulas o vertederos, o combinaciones, para manejar el nivel del reservorio y evitar la sobrecarga de la presa. Para un reservorio de riego se debe tener en cuenta el volumen de agua que se requiere almacenar, según la extensión de tierras que se desea regar. Después de esto, se debe proceder a buscar un punto adecuado para la ubicación de la presa (el muro), que se construirá transversalmente a la dirección de la corriente y en una ubicación donde las condiciones geológicas sean las adecuadas, es decir, que no tenga paredes con cocas fragmentadas o con lastre, lo que implicaría aumentos en costos por revestimientos con cemento, geomembranas; etc. Se debe buscar una posición para el muro, de manera que éste se pueda construir sin tener que hacer mucha inversión en su cimentación y anclajes contra el fondo y 40
  41. 41. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II paredes del cauce, respectivamente. El muro debe quedar al final de un tramo de la depresión, donde el agua se pueda represar formando un estanque suficientemente grande para la reserva que se requiere; y donde no haya peligro de derrumbe o desbordamiento en las paredes laterales del cauce. Lo mejor es tratar de encontrar una zona rocosa o donde el suelo tenga propiedades arcillosas y rocosas combinadas. Para evitar las filtraciones de agua por el fondo y taludes, es recomendable compactar el área de reservorio y proteger con polietileno (Perotti 2004). La zona de trabajo en cada etapa deberá estar tan seca como sea posible durante la construcción. También, las paredes deben contar con aliviadores de presión, los cuales son sistemas de válvulas y tuberías que permiten que la corriente atraviese el muro, sin generar mucha presión, antes de terminar todo el muro. Si la represa se construye aguas arriba del lugar de riego, se puede usar la presión por gravedad para riego. De otra forma, se requerirá bombeo para poder realizar actividades de riego La construcción del estanque empieza con la remoción de la vegetación presente y de la capa de suelo superficial, que no es apta para construir los diques, porque no es estable. 6.4 SUELOS 6.4.1 Concepto de suelo “Suelo: Es un ente natural, tridimensional, trifásico, dinámico, sobre el cual crecen y se desarrollan la mayoría de las plantas”. Es un ente, porque tiene vida; tridimensional, porque es visto a lo largo, ancho y profundidad; trifásico, porque existe fase sólida, líquida y gaseosa; dinámico, porque dentro del suelo ocurren procesos que involucran cambios físicos y reacciones químicas constantemente. Además es el medio natural donde crecen las plantas, por tanto sirve como soporte. 6.4.2 fertilidad del suelo La Fertilidad del Suelo es una cualidad resultante de la interacción entre las características físicas, químicas y biológicas del mismo y que consiste en la capacidad de poder suministrar condiciones necesarias para el crecimiento y desarrollo de las plantas. 6.4.3 Propiedades físicas del suelo Textura: El término textura, se refiere la proporción de arena, limo y arcilla expresados en porcentaje. 41
  42. 42. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II En la fracción mineral del suelo, son de interés edafológico solamente las partículas menores de 2mm de diámetro. A las partículas mayores de 2 mm de diámetro se les denomina “modificadores texturales”, dentro de este concepto también se incluyen los carbonatos, la materia orgánica, las sales en exceso, etc., consecuentemente: % arena + % limo + % arcilla = 100%. a) Estructura: Es la manera como se agrupan las partículas de arena, limo y arcilla, para formar agregados, NO debe confundirse “agregado” con “terrón”. El terrón es el resultado de las operaciones de labranza y no guarda la estabilidad que corresponde a un agregado. b) Porosidad: La porosidad, no es otra cosa que el porcentaje de espacios vacíos (o poros) con respecto del volumen total del suelo (volumen de sólidos + volumen de poros). A su vez, la porosidad incluye macro porosidad (poros grandes donde se ubica el aire) y la micro porosidad (poros pequeños, que definen los capilares donde se retiene el agua). 6.4.4 Propiedades químicas del suelo a) Reacción del suelo (pH).- Es una propiedad que tiene influencia indirecta en los procesos químicos, disponibilidad de nutrientes, procesos biológicos y actividad microbiana. A la mayoría de especies cultivadas, les favorece pH entre valores de 5.5 a 7.5, pero cada especie y variedad tiene un rango específico donde se desarrolla mejor. Normalmente entre pH 6.5 y 7.0 es el rango que se maneja especialmente para cultivos bajo técnicas de fertirrigación. FIGURA 12. Disponibilidad de los nutrientes 42
  43. 43. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II Relación de algunos cultivos y el pH óptimo para su desarrollo TABLA 13. Relación de cultivos y PH FIGURA 13. Daños por reacción 6.4.5 Propiedades biológicas del suelo La cantidad de materia orgánica (MO), está ligada a la cantidad, tipo y actividad microbiana. De este modo el mantenimiento de la “fertilidad biológica” sugiere inalterabilidad del ambiente sobre todo microbiológico del suelo. Son variadas las ventajas y actividades de los microorganismos del suelo, participando en  Procesos de humificación y mineralización de la materia orgánica.  Procesos de fijación bilógica de N (simbiótica y libre).  Solubilización de componentes minerales del suelo (asociación micorrítica).  Reducción de Nitratos y Sulfatos.  Hidrólisis de la úrea. a) Funciones celulares de los elementos nutritivos Constituyentes de Moléculas Orgánicas a.1) Nitrógenos (N):Formas parte de la estructura de aminoácidos y proteínas, bases nitrogenadas y ácido nucleicos, enzimas y coenzimas, vitaminas, glico y lipoproteínas, pigmentos. 43
  44. 44. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II Constituyente y activador de todas la enzimas. Interviene en procesos de, absorción iónica, fotosíntesis, respiración, síntesis multiplicación y diferenciación celular, herencia. a.2) Azufre (S):Forma parte estructural de los aminoácidos (cisterna, cistina, metionina, taurina), todas las proteínas, vitaminas y coenzimas, esteres con polisacáridos. Constituyente del grupo sulfidrilo y ditiol, activo en enzimas y coenzimas, ferrodoxinas. Interviene en losprocesos de fotosíntesis, fijación de CO2, respiración, síntesis de grasas y proteínas, fijación simbiótica de nitrógeno. b) Reserva Energética b.1) Fósforo (P): Forma parte estructural de ésteres de carbohidratos, fosfolípidos, coenzimas, ácidos nucleicos. Interviene en los procesos de almacenamiento y transferencia de energía, fijación simbiótica de nitrógeno y en otros procesos con el nitrógeno. b.2) Boro (B): Forma parte estructural de complejos difenólicos, carbohidratos y azúcares-P. Constituyente de la ATPase de membranas celulares, ATP=ADP+P, UDPG + R = UDP + R – G. Interviene en los procesos de síntesis de ácidos nucleicos y proteínas. a) Forma Iónica c.1) Potasio (K): Predominantemente iónica. Constituyente de quinasa pirúvica, síntesis de glutatión, síntesis de succinilCoA, síntesis de glutamilcisteína, síntesis de NAD+, deshidrogenasa aldehido, etc. Interviene en procesos osmóticos, apertura y cierre de estomas, fotosíntesis y transporte de carbohidratos, respiración, fijación simbiótica de nitrógeno, etc. b) Salinidad en cultivos agrícolas La salinización y la alcalinización (sodicación) de los suelos agrícolas son quizás losproblemas más serios que enfrenta la agricultura en nuestros días. La aceleración deestos procesos se debe a la intensificación global de la desertificación, al bombeo indiscriminado del agua para riego en zonas cercanas al mar y a la introducción masiva de sistemas de riego, sin asegurar que el destino final del drenaje sea el mar. Estos procesos provocan una disminución en el desarrollo y la producción de varios cultivos. En 44
  45. 45. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II el caso de cultivos sensibles como aguacate, frutales y cítricos está en peligro su existencia. Dentro de los rangos normales de salinidad, la sensibilidad de la planta está determinada sobre todo por la composición de las sales y no por la concentración total de éstas. c.1) Sales La idea es muy sencilla: un suelo es salino si tiene una cantidad excesiva de determinadas sales (Cloruros, Sulfatos, etc.). No es frecuente, pero puede ocurrir que tu suelo fuera salino. En climas húmedos, donde llueve mucho, es raro que haya suelos salinos, puesto que las sales son lavadas en profundidad y no afectan a la zona de las raíces. En climas secos, son más típicos ya que no existen esas lluvias abundantes que arrastren las sales. Provoca que las raíces no puedan absorber el agua. Es curioso, pero a pesar de que el suelo está regado, la planta da síntomas de pasar sed. Esto se debe a la ósmosis. El caso es que tiene humedad pero como si no la tuviera. El agua no puede entrar dentro de los pelos radiculares debido a la alta concentración en sales del agua. 6.4.6 Métodos de diagnósticos de suelos a) Prueba de diagnóstico de campo Prueba de lanzamiento de bola.- Contiene los siguientes pasos: Tome una muestra de suelo humedecido y oprímala hasta formar una bola. Lance la bola creada al aire, hasta unos 50cm aproximadamente y deje que caiga de nuevo en la mano. Si la bola se desmorona el suelo es pobre y contiene demasiada arena. Si la bola mantiene su cohesión, probablemente sea un suelo bueno con suficiente arcilla Prueba de compresión de la bola.- Contiene los siguientes pasos: Tome una muestra de suelo y humedézcala un poco hasta que comience a hacerse compacta teniendo cuidado de que no se pegue en la mano. Oprímala con fuerza y déjela abriendo la mano. Si el pedazo de suelo se mantiene como la forma de la mano, probablemente contenga arcilla suficiente como para poder producir un sembrío. 45
  46. 46. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II Si el suelo no mantiene la forma de la mano, es que contiene demasiada arena. Cómo determinar las proporciones aproximadas de arena, limo y arcilla Esta es una prueba sencilla que dará una idea general de las proporciones de arena, limo y arcilla presentes en el suelo. Prueba de la botella.- Podemos realizar los siguientes pasos Coloque 5 cm de suelo en una botella y llénela de agua. Agítela bien y déjela reposar durante una hora. Transcurrido este tiempo, el agua estará transparente y observará que las partículas mayores se han sedimentado. En el fondo hay una capa de arena; En el centro hay una capa de limo; En la parte superior hay una capa de arcilla. Si el agua no está completamente transparente ello se debe a que parte de la arcilla más fina está todavía mezclada con el agua; En la superficie del agua pueden flotar fragmentos de materia orgánica; Mida la profundidad de la arena, el limo y la arcilla y calcule la proporción aproximada de cada uno. FIGURA 13. Procedimientos para la sedimentación b) Análisis de laboratorio para determinar las clases texturales Si necesita definir con mayor precisión la clase textural de su suelo, debe llevar muestras de suelo alterado a un laboratorio de análisis La figura que mostramos a continuacion es un formato de una evaluacion de suelo. 46
  47. 47. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II FIGURA 14. Formato de evaluación de suelos El método del triángulo textural para determinar las clases texturales básicas El método del triángulo textural se basa en el sistema que aplica el USDA según el tamaño de las partículas, en el que se emplea la clasificación siguiente: FIGURA 15. Trángulo tectural Nosotros a traves de las pruebas realizadas en el laboratorio y con el empleo del triángulo podemos determinar la textura del suelo de una manera confiable y con el menor margen de error previsible. 6.4.7 Suelo de Quequeña Observamos que tiene una zona de topografía relativamente plana en el límite colindante con el río Yarabamba, con altitudes del orden de los 2470 m.s.n.m., los cerros que dominan estas 47 zonas son de considerable altura.
  48. 48. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II Longitudinalmente la pendiente del valle interandino en la parte baja es suave, a diferencia de las partes altas en que es considerablemente abrupta. Materia orgánica.- Para la materia orgánica podemos observar que el porcentaje obtenido hace que haya por lo menos 10 mm/ 10cm de agua disponible en promedio. Recordemos también que la materia orgánica de los suelos está representada en promedio por diversas otras constituyentes tales como son: Del 75 – 90 % de los restos orgánicos están constituidos por agua. Carbohidratos.- Ayudan a enlazar partículas inorgánicas y estimulan a la germinación de semillas. Los amino ácidos.- Son la base de las proteínas Grasas ceras y resinas.- Sustancias de reservas. Ligninas.- Componentes básicos de los tejidos leñosos. A continuación podemos observar el total de materia orgánica que se encuentra en el distrito de Quequeña en contraste con los demás suelos de la provincia de Arequipa. Como se puede observar la materia orgánica de Quequeña es BAJO. Con un porcentaje relativo entre 0 y 8. Fósforo.- En la mayoría de las plantas estos síntomas aparecen cuando la concentración del fósforo en las hojas es inferior al 0,2%. Como se puede observar en el siguiente gráfico sólo el distrito de Quequeña posee un nivel bajo de fósforo con valores que oscilan entre 0 a 2 ppm, en contraste con el resto de la Región Arequipa. K2O disponible.- El potasio hace que la planta tenga mejores frutos y que sea resistente a las enfermedades. Como podemos observar en el siguiente gráfico los porcentajes de potasio en el distrito de Quequeña con altos con números que son mayores a 600Kg.Ha como en toda la región Arequipa. Niveles de PH.- El mejor pH para la mayoría de las plantas oscila entre 6,5 y 7, es decir, neutro. Algunas, llamadas acidófilas, lo prefieren inferior a 6, y otras (calcícolas), son felices con un pH superior a 7. Como se puede observar en promedio en todo el distrito de Quequeña el PH es ligeramente alcalino. Sales.- Como podemos observar la conductividad eléctrica en el distrito de Quequeña es alta, es decir sus suelos son salinos y sus números se encuentran entre 4 y 8 (ms/cm). En resumen obtenemos el siguiente cuadro: 48
  49. 49. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II M.O. Quequeña 1.56B fósforo K2O PH 6.57b 874.69A 7.58 C.E 6.00S Donde según los expertos nos dice que es un lugar en el que se va a obtener resultados promedios para la cosecha y además recomiendan el Molle como mejor opción para reforestar la zona y hasta lugares aledaños. a) TEXTURA El análisis de campo efectuado nos da como resultado la textura aquí mencionada: El siguiente gráfico resume la textura del suelo del distrito de Quequeña por nivel de suelo e incluso con aproximación de capas. Los valores tomados son aproximados, no rige exactamente al meztrado realizado, más bien nos indican una idea del suelo promedio del distrito de Quequeña. El primer nivel nos revela un suelo franco, cuya característica principal es tener una buena retención del agua y que para la mayoría de cultivos es muy beneficioso. El segundo nivel de arriba hacia abajo es un suelo franco-arenoso que tiene por característica que posee deficiencias del suelo arenoso, es decir que son ligeros y calientes de buen drenaje interno, baja capacidad de retención de agua y abonos y que además poseen baja productividad. b) NIVEL FRENÉTICO.- La capa freática se encuentra a una profundidad superior a 1.5m, sin embargo los suelos lino – fino – arenosos cuya capa freática puede encontrarse por debajo de los 1.5m, tiene como consecuencia la salinización 49
  50. 50. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II progresiva, y sería perjudicial para los cítricos, sin embargo para nuestro caso no representa peligro serio. 6.4.7.1 Relación suelo-agua-planta. La localización del agua y la alta frecuencia de su aplicación tienen unas repercusiones importantes en las relaciones suelo-agua-planta. 6.4.7.2 Pérdida de agua en el suelo La evapotranspiración comprende las pérdidas de agua ocasionadas por evaporación en el suelo y por transpiración de la planta. En el riego localizado se moja una parte de la superficie del suelo; por lo tanto, las pérdidas por evaporación serán menores que en aquellos sistemas de riego en donde se moja toda la superficie del suelo. En cambio la transpiración puede ser mayor en el riego localizado, debido a que el suelo seco se calienta más que el suelo húmedo y ello provoca un aumento de temperatura del follaje. En términos generales se puede decir que la evapotranspiración en el riego localizado es análoga a la de otros sistemas. Únicamente hay alguna ventaja, a favor del riego localizado, en el caso del cultivo de árboles cuando estos aún son pequeños. El verdadero ahorro de agua, con relación a otros sistemas de riego, consiste en que se eliminan las pérdidas en las conducciones y las ocasionadas por percolación profunda y escorrentía superficial. 6.4.7.3 Régimen de humedad Existe un nivel de agua en el suelo, llamado nivel mínimo, por encima del cual la planta se desarrolla satisfactoriamente. Cuando el agua del suelo desciende por debajo del nivel mínimo, la planta tiene que hacer un esfuerzo mayor para absorber el agua, lo cual se traduce en una menor absorción y, en consecuencia, una menor transpiración y una disminución del rendimiento. El nivel mínimo depende, sobre todo, del tipo de cultivo y de su estado de desarrollo. A su vez, el nivel mínimo se caracteriza por una cantidad de agua existente en un suelo determinado, pero de ninguna manera depende del método de riego utilizado. La respuesta de los cultivos al riego no depende, por tanto, del método de riego, sino del régimen de humedad del suelo que produce ese método. En suelos con poca capacidad de retención de agua (suelos arenosos o poco profundos) el nivel mínimo se alcanza en seguida, con lo cual la producción se resiente si el intervalo de riego se alarga más allá de 3 ó 4 días. Pero estos intervalos tan cortos aumentan el coste de la operación de regar. 50
  51. 51. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II 6.4.7.4 El bulbo húmedo Se llama bulbo húmedo al volumen de suelo humedecido por un emisor de riego localizado (figura siguiente). El movimiento del agua en el suelo determina la forma y el tamaño del bulbo húmedo, que tiene una gran importancia, ya que en él se desarrolla el sistema radical de las plantas. El agua en el suelo se mueve en todas direcciones, pero en unos casos lo hace con mayor facilidad que en otros, dependiendo de la porosidad del suelo: en los poros grandes el agua circula por su propio peso, desde arriba hacia abajo, mientras que en los poros pequeños el agua circula por capilaridad en todas direcciones. FIGURA 16 La forma y tamaño del bulbo húmedo 6.4.7.5La textura del suelo II En suelos arenosos, con gran cantidad de poros grandes, el agua circula con mayor facilidad hacia abajo, mientras que en suelos arcillosos el agua se extiende con más facilidad hacia los lados. En consecuencia, en suelos arenosos el bulbo tiene forma alargada y en suelos arcillosos tiene forma achatada (figura 17). FIGURA 17. Bubo húmedo según tipo de suelo 6.4.8El caudal de cada emisor. Cuando el agua empieza a salir por un emisor se forma un pequeño charco, a la vez que el suelo empieza a absorber agua en toda la superficie del mismo. El tamaño del charco depende del caudal que sale por el emisor: a mayor caudal corresponde una 51
  52. 52. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II superficie mayor del charco y, por tanto, un bulbo más extendido en sentido horizontal, esta característica junto con la textura del suelo puede ilustrarse en la figura siguiente. FIGURA 18. Relación entre la distancia horizontal y vertical FIGURA 19. Número y disposición de los Emisores La concentración de sales dentro del bulbo va aumentando progresivamente hacia la periferia del mismo, sobre todo en la zona superficial, en donde se presenta con frecuencia una corona blanca de sales (ver figura siguiente). FIGURA 20. Distribución típica de sales en la zona humedecida 52
  53. 53. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II 6.4.9Cambio de la Temperatura del Suelo con la Profundidad FIGURA 21. Relación de la temperatura con respecto a la humedad. Obviamente, con la temperatura ocurre lo contrario que con la hidrología de los suelos: la primera es bastante estable salvo en los centímetros superficiales, mientras que la segunda varía ampliamente, por lo general (aunque también se producen excepciones, como en los suelos permanentemente encharcados, o en los ambientes hiperáridos, habitualmente secos durante varios años consecutivos). Además de la profundidad, la composición de los materiales del suelo resulta tener una notable influencia, por cuanto según su naturaleza difieren a la hora de trasmitir el calor. El agua o humedad del sistema edáfico, en un momento dado, como veremos es otro elemento a tener en cuenta debido a que posee sus propias peculiaridades a la hora de conducir el calor. La temperatura del suelo está directamente relacionada con la temperatura del aire atmosférico de las capas próximas al suelo. La temperatura del suelo, como la del aire, está sometida a cambios estacionales y diurnos. Estas oscilaciones se van amortiguando hacia los horizontes profundos. La distribución de la temperatura con la profundidad constituye el perfil térmico. La temperatura del suelo es una medida de la que se dispone de muy pocos datos. Se acepta que la temperatura del suelo a 50 centímetros de profundidad es equivalente a la del aire atmosférico más 1 grado centígrado. 6.4.9.1 Variación diurna y anual de la temperatura del suelo a diferentes profundidades. El tema será tratado desde el punto de vista de la transmisión de un pulso de calor desde la superficie hacia abajo, pero los mismos principios son aplicables a los casos en que, la capa superficial se enfría y el calor fluye, y por lo tanto las ondas térmicas 53
  54. 54. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II se desplazan, desde las capas inferiores hacia la superficie. El aumento de temperatura en cualquier nivel del suelo, después que recibe energía en la superficie será: Mayor y tendrá lugar más rápidamente, cuanto más grande sea el pulso de calor en la superficie; pero Menor cuanto mayor sea la capacidad calórica volumétrica, C=rc. Las observaciones de temperatura, aun cuando sólo sean realizadas en un período limitado a un año, revelan claramente que: a) existe una variación diurna de la temperatura en superficie, que se extiende hasta una profundidad de alrededor de un metro, debajo de la cual las variaciones son demasiado pequeñas como para medirlas con un equipo convencional; b) ésta se superpone a una variación estacional en fase con las estaciones. Suponiendo una profundidad de suelo suficiente, la variación estacional se hace desestimable a profundidades entre 5 m a 20 m, según las condiciones y el tipo de suelo. Se podría admitir como razonable una cifra promedio de entre 7 a 10 m de profundidad; c) Las observaciones de la variación diaria y más aun de la variación estacional de la temperatura del suelo, demuestran que: (i) la amplitud de la fluctuación disminuye al aumentar la profundidad; (ii) con el aumento de profundidad los instantes en que se registran el máximo y el mínimo se producen con retardo creciente respecto de los de superficie. 6.4.9.2 Medición del agua del suelo Las lecturas frecuentes indican con cuánta rapidez la humedad del suelo se agota, y por lo tanto, indican cuándo es necesario el riego. Existen algunos aparatos para guardar datos, como el de la Figura 22, que permiten que se realice la lectura de los datos directamente y se registren continuamente. FIGURA 22. Sensores Watermark® conectadosa un sistema de registro de datosWatchDog®. 54
  55. 55. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II También permiten que los datos se descarguen a una computadora portátil. La Figura 23 muestra el movimiento del contenido de agua en el suelo a diferentes profundidades (6, 18 y 30 pulgadas) en los cerros de Quequeña para la plantación de árboles de Molle. Esta plantación de riego por goteo, el riego se aplica cuando el sensor colocado a una profundidad de 18 pulgadas alcanza una lectura de aproximadamente 40 cb. Un riego con una lámina (indicada en la gráfica por un triángulo azul) de alrededor de 0.7 pulgadas satura el suelo. Los sensores sirven para dar seguimiento al riego e indican la tendencia de la humedad del suelo. La lluvia (indicada en el gráfico por los cuadros de color morado) permite que el regador retrase el riego. FIGURA 23. Lecturas del contenido de agua en el suelo realizadas con sensores Watermark®,lecturas de precipitación y láminas de riego en árboles de naranja bajo riego por goteo. 6.4.9.3 Porcentaje de superficie mojada Dado que en riego localizado se moja solamente una fracción del suelo, hay que prever un mínimo de superficie mojada para que el sistema radical se desarrolle normalmente. El porcentaje de superficie mojada (P) viene definido por: FIGURA 24. Porcentaje de suelo mojado 55
  56. 56. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II La superficie mojada se debe medir a 30 cm de profundidad, aunque en caso de cultivo de raíces poco profundas la medición puede hacerse a 15 cm de profundidad. El valor del porcentaje de suelo mojado depende de: - Tipo de cultivo - Clima de la zona de cultivo - Tipo de suelo Valores recomendados de porcentaje de suelo mojado: FIGURA 25. Valores recomendados de suelo mojado También se puede expresar el porcentaje mojado del suelo (P), respecto de la superficie sombreada por el cultivo (Ss). Los valores altos de P dan mayor seguridad, sobre todo en situaciones de apuro (averías, evapotranspiración extrema), pero encarecen la instalación, al exigir mayor número de emisores. Cuanto mayor es el intervalo entre riegos, mayor es el riesgo en caso de un valor de P muy próximo al mínimo. 6.5 ÁRBOL DE MOLLE (SCHINUS MOLLE) El árbol de Molle (Schinus molle) tiene muchas bondades para el hombre, los animales, otras especies vegetales y el medio ambiente en general. Mejora la fertilidad del suelo y aumenta su capacidad de almacigar la humedad. y es una especie de valor económico reconocido 6.5.1 Distribución Geográfica Según Weberbauer Se distribuye naturalmente en las vertientes occidentales, en el piso de cactáceas columnares con reducida vegetación, herbácea, entre 1400 y 3000 msnm. 56
  57. 57. EPIE – UNSA Diseño Electrónico II Según Pulgar indica como el vegetal típico de la yunga, región geográfica entre los 500 y 2500 m de altitud. Según Cerrate se encuentra en todos los valles de la costa y de la sierra desde los 100 hasta los 2800 m de altitud principalmente en ambientes cercanos a los ríos y pequeños cursos de agua de la vertiente occidental. 6.5.2 Características Morfológicas del Molle El molle es un árbol perennifolio de copa irregular, abierta, con abundante follaje y ramillas péndulas; fuste cilíndrico, rugoso, generalmente retorcido aunque a veces recto en su primera troza (según Cerrate y Pretell). En cuanto a su altura total y diámetro los autores presentan datos muy variados Pretell, menciona que este árbol alcanza entre 6 y 8 metros de altura; si las condiciones le son favorables hasta 15 metros y 50 cm de diámetro. En suelos lejos de la influencia de la humedad adopta portes muy arbustivos. (PNUB) en condiciones de sequedad, emite un sistema radicular abundante y profundo .Su espesor es de 6 y 8mm. Exuda una resina lechosa y pegajosa según Pretell. Cerrate describe sus hojas como alternas, de limbo imparipinnado y foliolos lineal lanceolados o falcados. Pretell agrega que las hojas presentan entre 10 y 35 cm de largo con foliolos que miden entre 3 y 6 cm de largo El fruto es una drupa esférica de 5 a 5.5 mm de diámetro Su tronco puede tener un diámetro de unos 1.5 metros en la base y es muy ramificado en la parte superior. 6.5.3 Consideraciones Para La Plantación a)La Altura:La altura de los arboles es un factor determinante en el éxito de la plantación; cuando los árboles son llevados al campo en un programa de reforestación con poco desarrollo, son muy susceptibles a las condiciones ambientales del sitio de plantación, normalmente más rústicos y en condiciones desfavorables, en relación con el vivero, donde están suficientemente protegidos. La altura recomendable para plantaciones comerciales es de 12 a 25cm., tamaños mayores de árboles, pueden ocasionar problemas por un inadecuado desarrollo de la raíz en la bolsa que tiende a doblarse y deformarse, dañando el sistema de anclaje y por los costos que acarrea el transporte y la plantación de los árboles de mayor tamaño: Debe 57

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