Teórico 6 SyR_22

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Unidad 10 
Dinámica del agua en el 
suelo 
 Movimiento del agua en suelos saturados e 
insaturados. Permeabilidad. Conductividad 
hidráulica. Ley de Darcy. Conductividad hidráulica. 
Infiltración. Mecanismo de infiltración. 
Determinaciones directas y empíricas. Uso del 
doble anillo. Ecuación de Kostiakov y parámetros 
de infiltración. Infiltración instantánea, promedio, 
acumulada y básica. Curvas de infiltración. 
Importancia en la planificación del riego. 
*GRADIENTE HIDRÁULICO 
Es la pérdida de altura hidráulica por unidad de longitud, 
medida en la dirección que ocurre el flujo 
Q= K . i . S 
Q: Caudal 
K: coeficiente de permeabilidad 
en unidades de velocidad 
 
i = gradiente hidráulico= h/L 
h: pérdida de carga 
L: longitud de recorrido del flujo 
 
S: Sección transversal por donde circula el agua 
Aplicaciones 
de la LEY de 
DARCY 
Se utiliza en la actualidad 
ampliamente en ingeniería 
civil, en ingeniería agrícola 
y en la industria 
petrolífera; hidrogeología. 
Conocer flujo de agua a 
través de los acuíferos. 
El agua en el suelo 
El agua se encuentra en el suelo: 
 Combinada químicamente 
 Combinada físicamente 
 Agua libre: - inmóvil 
 - capilar 
 - gravitante 
Su disponibilidad depende de la fuerza 
con que es retenida por el suelo 
Movimiento 
Se realiza a través del espacio poroso y 
ocurre como consecuencia de diferencias 
en el potencial del agua. 
 
• Por acción de la gravedad 
• Por diferencia del potencial matriz 
• Por combinación de ambas 
El movimiento se puede dividir en: 
• Flujo saturado: por poros grandes (porosidad no 
capilar). Gravedad – saturado. 
• Flujo no saturado (capilar): Por poros mas 
pequeños y por diferencia del potencial matriz 
• Propiedades del suelo: textura, estructura, 
geometría del espacio poroso (tamaño, 
distribución y tortuosidad de los poros) y 
compactación. 
 
• Propiedades del fluido: densidad y viscosidad. 
La conductividad hidráulica en suelos saturados 
es constante o casi constante porque todos los 
poros del suelo están participando en el 
movimiento del agua. 
INFILTRACIÓN 
Infiltración es el pasaje o proceso de entrada del 
agua desde la superficie del suelo hacia el 
interior del mismo, donde se almacena y queda a 
disposición de las raíces de las plantas. 
 
Suelo no saturado, influencia de los gradientes 
del potencial matricial por diferencias en el 
contenido de agua y de la gravedad, generándose 
una velocidad de infiltración. 
 
Factores que afectan la infiltración 
• Textura y estructura 
• Humedad del suelo 
• Permeabilidad 
- Compactación 
- Laboreos 
- Raíces vegetales 
 
El tiempo de saturación será variable y 
dependerá de: 
 
• La humedad previa del suelo. 
• El tamaño individual de las partículas de 
suelo (textura) 
• La cantidad y estabilidad de los agregados 
del suelo (estructura) 
• El espesor del horizonte del suelo por el 
que circula el agua. 
 
La velocidad de 
infiltración es la altura de 
agua en mm por unidad 
de tiempo. mm/hora. 
 
Partiendo de suelo seco 
con alta velocidad de 
infiltración, con el 
transcurrir del tiempo va 
disminuyendo y tiende a 
estabilizarse a lo largo 
del tiempo. 
Infiltración acumulada: es la cantidad de agua que se 
infiltra en la unidad de superficie de un suelo a lo largo de 
un tiempo determinado. 
mm de altura de agua en función del tiempo. 
 
Velocidad de infiltración media: La velocidad de 
infiltración del agua en un suelo varía considerablemente 
a lo largo del tiempo de aplicación del agua, 
disminuyendo a medida que aumenta la cantidad de 
agua penetrada en el suelo, definiendo la velocidad de 
infiltración básica o final. 
 
Velocidad de infiltración básica o final: es la velocidad de 
infiltración que corresponde a un régimen estabilizado, lo 
que ocurre al cabo de varios horas de comenzado el 
ensayo. 
Medida de infiltración es puntual y variable entre 
suelos. La afectan: 
• Textura 
• Estructura 
• Materia Orgánica 
• Salinidad y sodicidad del suelo y del agua 
• Temperatura del suelo 
• Espesor de la lámina 
• Contenido de humedad previo 
• Estado físico del sistema (manejo, 
compactado, surqueado, sembrado, regado, 
agrietado, etc.) 
• Los valores de velocidad de infiltración son 
variables y de acuerdo a la textura del suelo 
pueden oscilar entre 2,5 y 100 mm/hora. 
Familia de Infiltración Código Ib Textura 
mm/h 
Muy Lenta 2,5 
arcillosa 
arcillosa 
arcillosa 
Lenta 7,5 
Franco arcilllosa 
Franco arcilllosa 
Franco arcilllosa 
Franco arcillosa 
Moderadamente Lenta 12,5 
Limoso 
Limoso 
Franco limoso 
Franco limoso 
Moderada 25 
Franco limoso 
Franco limoso 
Franco arenosa 
Franco arenosa 
Franco arenosa 
Moderadamente Rápida 37,5 Arenoso 
Rápida 50 Arenoso 
Muy Rápida 75 Arenoso 
Extremadamente Rápida 100 Arenoso 
Fuente: Adaptado de Curso de Morábito, J., 2009 
Determinaciones directas 
Mediante Infiltrómetros 
 
a) Anillo simple 
b) Doble Anillo 
c) Infiltrómetro de mini disco 
d) Müntz 
e) Kohnke 
f) Simulador de lluvia 
 
 En Parcelas de Ensayo 
 a) Surcos 
 b) Melgas 
 
Infiltrómetro de Doble Anillo 
 
Infiltrómetro 
Lisímetro 
Infiltrómetro de mini disco; es un microinfiltrómetro de 
disco de succión, que permite medir la conductividad 
hidráulica (k) del suelo saturado, y dado que el ingreso del 
agua al suelo es desde su superficie, es equivalente a la 
infiltración básica. Su función principal es crear una succión 
constante sobre la superficie de contacto 
entre el disco y el suelo. 
Considera al suelo como un conjunto 
interconectado de tubos capilares de 
diferente diámetro, cuando el agua del 
infiltrómetro empieza a circular sólo se 
llenaran los poros que provoquen una 
tensión superior a la succión creada por 
el infiltrómetro sobre la superficie de 
contacto. Debido a que el infiltrómetro 
posee una succión ajustable es posible 
controlar el paso del agua a los poros de 
diferentes diámetros existentes en el 
suelo 
Infiltrómetro de Müntz 
Es el principio básico del Infiltrómetro de DOBLE ANILLO 
Infiltrómetro de Köhnke 
Simulador de lluvia 
Características deseables de la lluvia 
simulada 
 Características físicas de la lluvia natural se 
reproduzcan lo más fielmente posible: 
 Tamaño de la gota 
 Velocidad de caída 
 La energía cinética 
 La intensidad de las precipitaciones: 25 mm/h zonas 
templadas, o 75 mm/h para tropicales o semiáridas 
 Uniformidad de la distribución de la lluvia sobre las 
parcelas de ensayo. 
Simulador de lluvia 
 a) Surcos 
 b) Melgas 
 
Parcelas de Ensayo 
Uso del Infiltrómetro de Doble Anillo 
1) Por lo menos 5 infiltrómetros en red 
ortogonal 
2) En sitios seleccionados, instalar 
3) Cálculo del volumen a usar en el ensayo 
4) Cargar anillo exterior e interior 
5) Toma de datos 
 
 
 
 La profundidad del agua 
en el cilindro debe ser 
igual a la que se piensa 
aplicar 
Planilla para determinar la Infiltración del agua en el suelo mediante el Infiltrómetro 
de Doble Anillo 
 
Planilla para determinar la infiltración acumulada 
Modelos matemáticos que explican la infiltración. 
 
El modelo más utilizado para caracterizar la infiltración, es el 
de Kostiakov (1932), modificado por Lewis (1979), que es: 
 I = k . t m donde 
 
I = velocidad de infiltración en cm/h 
k = factor numérico adimensional, (velocidad de infiltración en 
cm/h durante el intervalo inicial) 
t = tiempo de riego (tiempo necesario para que la lámina 
infiltre totalmente) 
m: considera la reducción de la velocidad en función del 
tiempo. Entre 0 y 1…. Mayor estabilidad, m mas cercano a 1 
 
 Permite predecir la lámina que infiltrará en un tiempo 
cualquiera 
 
 
Infiltración básicaTEXTURA 
INFILTRACION 
 
Rango Normal de variación 
(mm/hr) 
BÁSICA 
 
 Valor Promedio 
(mm/hr) 
 
Arena 
 
25 a 250 
 
50 
 
Franco arenoso 
 
13 a 75 
 
25 
 
Franco 
 
7,5 a 20 
 
12,5 
 
Franco arcilloso 
 
2 a 15 
 
7,5 
 
Arcillo limoso 
 
0,2 a 5 
 
2,6 
 
Arcilloso 
 
0,1 a 1 
 
0,6 
IMPORTANCIA EN LA PLANIFICACIÓN 
DEL RIEGO 
 
 ¿Cómo? 
 ¿Cuánto? 
¿Cuándo? 
 
 REGAR 
Relación agua – suelo – 
planta 
Evaporación y evapotranspiración. Determinación 
experimental y predicción de ET con datos 
meteorológicos. Factores que la afectan. Necesidad 
de agua de los cultivos, concepto. Determinación. 
Uso consuntivo. Necesidad de riego anual, mensual y 
diario de un cultivo. Constantes hídricas del suelo. 
Capacidad de almacenaje. Agua útil. Lámina de 
riego: concepto y cálculo. Umbral de riego y lámina 
de reposición. El requerimiento de riego del cultivo. 
Lámina y volumen de riego diario, mensual y anual 
para un cultivo. 
Por que nos interesa RASP 
En el suelo se almacenan agua, aire y nutrientes 
desde donde las plantas los extraen. 
La capacidad de almacenamiento y la 
disponibilidad para las plantas depende de las 
cantidades existentes y de las características de 
cada suelo. 
Es necesario conocer cómo están constituidos los 
suelos y las fuerzas que actúan en la retención y 
movimiento del agua. 
profundidad 
textura 
composición 
almacenaje 
Rizósfera 
in
fi
lt
ra
c
ió
n
 
E
T
 
Agua 
REDUCIR 
CONSERVACIÓN < 
LABOREO 
ROTACIONES 
> Almacenamiento 
> 
Potencial hídrico del suelo 
Es importante conocer el contenido de agua de un suelo, también la 
energía que posee el agua en el suelo, para saber si se encuentra o no 
disponible para el cultivo. 
El movimiento del agua del suelo hacia las plantas, la atmósfera o bien 
hacia otras zonas del suelo está regulado por diferencias de estados 
energéticos. 
El agua en el suelo esta retenida por varias fuerzas: 
 la atracción gravitacional de la Tierra 
 la presencia de solutos disueltos 
 los fenómenos de superficie (tensión superficial) en la interfase sólido-
líquida 
 
Estas fuerzas, actuando sobre el agua del suelo, son la causa de que la 
misma sea adsorbida, retenida, transferida, drenada, evaporada o 
transpirada. 
EVAPOTRANSPIRACIÓN 
EVAPORACIÓN 
Conversión del agua líquida a vapor de agua por 
debajo del punto de ebullición y remoción de 
este de la superficie evaporante. 
Requiere: 
Energía (radiación solar y temperatura) 
Déficit de vapor de agua (Humedad relativa) 
Remoción del aire saturado (viento) 
EVAPOTRANSPIRACIÓN 
EVAPORACIÓN DESDE EL SUELO 
Cuando la superficie evaporante es el suelo. 
Depende además de los factores climáticos de: 
La disponibilidad de agua en la superficie 
El % de sombreado 
TRANSPIRACIÓN 
Cuando la superficie evaporante es un tejido vegetal depende 
además de los factores climáticos de: 
 La naturaleza del tejido (presencia de cutícula, N° y 
ubicación de estomas) 
 La arquitectura de la canopia 
UNIDADES 
 1 mm en 1 ha son 10 m3 
47 
Evapotranspiración de referencia (ETo) 
 Evapotranspiración desde una superficie de referencia 
con características específicas, bien provista de agua y 
cubriendo la totalidad de la superficie. 
 
 
48 
 Evapotranspiración del cultivo en condiciones 
estándares (ETc) 
ET de un cultivo bajo óptimo manejo agronómico (libre de 
enfermedades y malezas, bien fertilizado, en gran extensión, 
bien provisto de agua) que alcanza su producción máxima bajo 
las condiciones climáticas del lugar 
 
 
49 
 Evapotranspiración del cultivo en 
condiciones no estándar. (ETc aju) 
 Evapotranspiración de un cultivo sujeto a 
prácticas agronómicas no óptimas. 
 
 
50 
 
 
La Propuesta de 
la FAO 
FAO 
EVAPOTRANSPIRACION: (ET) es la suma del agua de evaporación más 
transpiración que vuelve a la atmósfera. 
EVAPOTRANSPIRACIÓN DE REFERENCIA 
(ET0): máxima evapotranspiración del 
sistema, en condiciones de máxima 
cobertura vegetal y suelo en capacidad de 
campo (Wm). 
 
EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL CULTIVO (ETc) 
cantidad de agua que el sistema 
evapotranspira en condiciones existentes 
de cobertura y humedad edáfica (Uso 
Consuntivo). 
Variables para análisis de la ETc y 
ET0 
 
•A igual contenido de agua en el suelo, 
distintas especies tienen diferente ETc 
y para cada estado fenológico. 
•La ETr es siempre menor que la ET0. 
•La ETr varía entre dos riegos 
consecutivos. 
 
Cada especie tiene una ETc distinta durante 
un ciclo completo, porque a medida que la 
planta crece aumenta su índice foliar hasta un 
máximo y después decrece (pierde las hojas o 
entra en descanso vegetativo). 
 
 
Para subsanar estas variaciones de ETc, en riego se calcula la ET0 de 
un determinado cultivo considerando máxima cobertura y Wc 
continua y a ese dato se lo afecta por un coeficiente reductor 
variable, según el cultivo (Kc). 
FAO 
K= cons. real H2O (parc. ensay) 
 cons. teórico o potencial (datos) 
ETc = Kc x ET0 
donde ETc es la ETP de cultivo (mm), el 
Kc es el coeficiente de cultivo 
(adimensional) y ETtr es la ETP de 
referencia (mm) 
56 
Evolución del Kc 
Varía el desarrollo del cultivo 
Se diferencian cuatro estadíos: 
Etapa inicial: Desde al siembra a 10% de 
cobertura de suelo 
Desarrollo: 10% cobertura a 100% cobertura 
Etapa media: 100% cobertura a inicio de 
madurez 
Etapa tardía: desde inicio de madurez a 
cosecha o senescencia. 
57 
E
v
o
lu
c
ió
n
 d
e
l 
K
c
 
 
Determinación de la curva y valores 
temporales del Kc 
Determinación de la ET 
BALANCE DE AGUA 
ET = R + P – ES – PP + AC + ΔSS + ΔAS 
Lisímetros 
Parcelas 
ET: evapotranspiración 
R: riego 
P: precipitación 
ES: escurr. sup. 
PP: perc. prof. 
AC: agua capilar 
ΔSS: agua subsuperficial (flujo) 
ΔAS: cambio en el contenido de agua en 
el suelo 
Determinación experimental y predicción de ET con datos 
meteorológicos 
1.- Determinación Experimental 
 Lisímetros 
 Evapotranspirómetros 
 Parcelas de ensayo 
 
Determinación experimental y predicción de ET con datos 
meteorológicos 
2.- Predicción con Datos Meteorológicos 
 Thornthwaite (1948); Blaney y Criddle (1950); 
 Hargreaves (1956); Grassi y Cristiansen (1964); 
 Penman (1948); Penman - Montheith, Turc (1953) 
Métodos empíricos que emplean datos 
como %horas de sol, viento, humedad, 
temperatura, latitud. 
CropWat 
 Es un programa que utiliza el método de la FAO Penman - 
Monteith para determinar la evapotranspiración de los 
cultivos. 
 Finalidad: programación de riego 
 
FACTORES QUE AFECTAN LA ET 
 
•Clima 
humedad relativa, temperatura, viento, radiación 
solar, precipitación 
•Suelos 
salinidad, textura, estructura, profundidad del nivel 
freático, capacidad de retención de humedad 
•Cultivo 
fase de crecimiento, densidad de siembra, cortinas, 
prácticas de laboreo, especie, variedad, ciclo 
vegetativo, hábitos radiculares y de crecimiento. 
 
 
 
USO CONSUNTIVO 
NECESIDAD DE AGUA DE LOS CULTIVOS 
 
Nr = ETc – Pp 
 
 
 Si 
 
 
Pp > ETc 
Pp < ETc 
Nr: necesidad de riego 
Etc: Evapotranspiración del cultivo 
PP: precipitación efectiva 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nr diario = Nr mes/días del mes 
Nr mensual = ETr mes – Pp mes 
Nr anual = Sumatoria Nr meses 
Nr diario = Nr mes/días del mes 
CONSTANTES HÍDRICAS DEL SUELO. 
CAPACIDAD DE ALMACENAJE. AGUA 
ÚTIL. 
• Saturación 
• Capacidad de Campo 
• Punto de Marchitez 
• Agua Útil o Utilizable o Disponible 
Retención del agua del suelo/Constantes de 
humedad 
Capacidad de campo (CC): agua retenida en contra de la fuerza de 
gravedad cuando drena libremente; (en suelo bien drenado, agua presente 
luego de 2d. de aplicado el riego)CC: 0,33 bares (0,033MPa) y 0,2-0,1 bares en suelos arenosos 
 
Punto de marchitez permanente (PMP): contenido de humedad del suelo 
al que la planta se marchita en forma irreversible 
PMP: 15bares (1,5MPa) 
 
Coeficiente higroscópico (CH): agua del suelo seco al aire. en equilibrio 
con 98% de humedad relativa a temperatura ambiente 
CH: 31bares (3,1MPa) 
 
Agua útil: comprendida entre CC y PMP 
 
Uso consuntivo 
Umbral de Riego (UR) 
Lamina de reposición (dr) 
Oportunidad de riego 
Frecuencia de Riego o Intervalo de Riego: 
Ir= dr /ETc 
 
 
 El tiempo de riego depende de la infiltración 
 
 
LÁMINA DE RIEGO: CONCEPTO Y CÁLCULO. 
UMBRAL DE RIEGO Y LÁMINA DE REPOSICIÓN. 
 
 
 
 
d (mm) = ( Wc – Wm) x PEA x Prof. Rad. 
 100 
 
 
 
 
 dr (mm) =(Wc – Wm) x PEA x Prof. Rad. x 0,60 
 100 
 
Lámina de 
Riego 
Lámina de 
Reposición 
 Chambouleyron, J. L (1980) Riego y Drenaje. Enciclopedia 
de Agricultura y Jardinería. Buenos Aires, Argentina. 
Editorial ACME S.A.C.I. 
 FAO (1998) Evapotranspiración del cultivo. Guía para la 
determinación de los requerimientos de agua de los 
cultivos, Riego y Drenaje. Cuaderno N° 56, Roma Italia. 
 Israelsen, O. W. y V. E. Hansen (1979). Principios y 
aplicaciones del riego. Barcelona. España. Ed. 
Reverté.Gómez Pompa, P. (1979). Riegos a Presión, 
Aspersión y Goteo. Barcelona, España. Ed. Aedos. 
 Romanella, C.A. (1976) Operación, Mantenimiento y 
Desarrollo de Distritos de Riego. Instituto Interamericano 
de Ciencias Agrícolas de la OEA.