Universidad del valle
Tecnología en conservación y
manejo de suelos y aguas
Profesor: Freddy Adalberto Martínez
Astudillo
Santiago de Cali, marzo 2009
Como calcular el área de la
superficie del estanque

Si el estanque es de
forma cuadrada o
rectangular,
multiplique la
longitud (en
metros, o m) por la
anchura (en m)
para encontrar el
área de la
superficie (en
metros cuadrados o
m2).
Area en estanques irregulares

Si el estanque es de forma irregular, pero los lados son
generalmente rectos, se puede encontrar el área de la
superficie dividiendo el estanque en áreas más pequeñas
que pueden calcularse más fácilmente y se suman para
obtener el área total de la superficie. Prepare un plaño
del área de la superficie del estanque con la mayor
precisión posible en una hoja de papel. Divida el plano
en cuadrados, rectángulos o triángulos rectos (de
90°).
Nota: cuando divida la superficie de un
estanque irregular grande, conviene trazar un eje xy a lo
largo del plano. Puede emplear el eje como referencia a
lo largo del cual puede trazar sus cuadrados, rectángulos
o triángulos
Calculo de áreas irregulares
Cómo calcular la profundidad medía
del agua del estanque cuando está
vacío

Si el estanque no es muy grande, se puede marcar el
nivel futuro del agua con cuerdas tendidas a través del
estanque y atadas a estacas en AB, CD y EF. Las estacas
se colocan en el nivel del agua previsto. Mida la
profundidad en varios lugares a lo largo de cada cuerda
y calcule la profundidad medía del agua como se indica
más adelante. Si el estanque es grande y es difícil o
imposible tender líneas de orilla a orilla, puede calcular
la profundidad medía del agua empleando una
combinación de cuerdas cuando sea posible, o una
cuadrícula como se indica en la página siguiente.

Cómo calcular la profundidad medía
del estanque cuando está Lleno
Estanques regulares

Si el estanque es
grande, de forma
regular y tiene un
fondo
con
una
pendiente constante
de un extremo al
otro,
tome
más
medidas. Entre en el
agua y mida la
profundidad
en
nueve o más lugares
del estanque.
Estanques irregulares

Si el estanque es
grande, de forma
irregular y de fondo
también
irregular,
construya
una
cuadrícula de 5 m x 5
m en su superficie.
Entre en el agua y
mida la profundidad
en cada intersección
de la cuadrícula. Haga
un promedio de todas
las medidas.
Cómo calcular el volumen de agua
en el estanque

Ha calculado el área de la
superficie del estanque según
lo indicado en las págs. 20-22
y la profundidad medía del
agua según lo indicado en las
págs. 23-24. A continuación,
empleando las cifras que haya
encontrado, puede calcular el
volumen
del
agua
multiplicando la superficie en
metros cuadrados (m2) por la
profundidad medía del agua en
metros (m) para obtener el
volumen del estanque en
metros cúbicos (m3). AREA DE
LA
SUPERFICIE
x
PROFUNDIDAD
MEDÍA
=
VOLUMEN
Area
Profundidad
media m
Volumen
m3
235
430
1.0
1.2
235
540
Pérdidas de agua por
infiltración



El agua que se pierde verticalmente a través del fondo del estanque,
horizontalmente a través de las paredes por infiltración y por el sistema
de desagüe del estanque, se Ilama agua de infiltración.
Si los terraplenes de su estanque están bien construidos y mantenidos y
su sistema de desagüe es impermeable, la cantidad de agua perdida por
infiltración horizontal será muy pequeña. Sólo tendrá que calcular la
infiltración vertical.
La infiltración de agua es mayor en un estanque nuevo cuando se Ilena
por primera vez. La estructura del suelo del estanque será todavía buena
y se perderá agua.
Pérdidas de agua por infiltración
Cómo calcular las pérdidas de
agua causadas por la infiltración

Las cifras que figuran a continuación dan
las perdidas por infiltración en milímetros
al día (mm/día) en suelos de varias clases
(en su estado natural) necesarias para
calcular las pérdidas por infiltración
durante un cierto tiempo.
Infiltración de agua por tipos de
suelos
Tipo de suelo
Perdidas mm/dia
Arenoso
Franco arenoso
Franco
Franco arcilloso
arcilloso
25.0 – 250
13.0 – 76
8.0 – 20
2.50 – 15.0
1.25 - 10
Ejemplos




Ejemplo
Su estanque tiene un área de 1 500 m2. El suelo es de
légamo. Quiere averiguar la cantidad de agua que se
necesita para compensar las pérdidas por infiltración
durante seis meses.
Las pérdidas por infiltración en suelo franco en un día
promedíarán 14 mm (de 8 a 20 mm/día) o 0,014 m/día
(infiltración) x 1 500 m2 (área del estanque) = 21
m3/día.
Las pérdidas por infiltración en 6 meses (180 días):
180 (días) x 21 m3/día = 3 780 m3.
Reducción de las pérdidas de agua por
infiltración mediante el sellamiento

Una manera de reducir las
pérdidas
de
agua
por
infiltración
consiste
en
disgregar la estructura del
suelo del fondo del estanque
antes de Ilenarlo de agua. Esto
se acostumbra hacer en los
arrozales de regadío y se
denomina
sellamiento.
En
primer lugar, el suelo del
estanque se satura con agua.
La cantidad de agua que se
necesita
inicialmente
para
saturar el fondo (200-300 mm)
variará un poco con el tipo de
suelo.
Supongamos
una
necesidad uniforme de 300
mm, o 0,3 m.
Sellamiento de estanques
Cómo calcular el agua que se necesita para
el sellamiento y las pérdidas de agua por
infiltración después de sellar

Para calcular la cantidad de agua
necesaria para el sellamiento, multiplique
el área del estanque (en m2) por 0,3
m. Ejemplo Su estanque tiene un área de
1 500 m2. ¿Cuanta agua necesitará para
saturar el fondo antes de pudelarlo?
Necesitará 0,3 m x 1 500 m2 = 450 m3.
continuación

Las cifras que figuran a continuación dan las
pérdidas por infiltración en diversas clases de
suelo (después de sellar) necesarias para calcular
las pérdidas por infiltración del estanque durante
Tipo de suelo
Franco arenoso
Franco
Franco arcilloso
Arcillo limoso
arcilla
Perdidas por infiltración
mm/día
3- 6
2–3
1–2
Cerca a 1
Cerca a 1
Ejemplo

Usted va a sellar un estanque con un área de la
superficie de 1 500 m2; el fondo es franco;
necesita determinar la cantidad de agua
necesaria para compensar las pérdidas por
infiltración en los 6 meses siguientes al
sellamiento.
Las pérdidas por infiltración en el suelo franco
en un día serán de unos 3 mm o 0,003 m/día
(infiltración) x 1 500 m2 (área del estanque) =
4,5 m3/día.
Las pérdidas por infiltración durante 6 meses
(180 días) 180 (días) x 4,5 m3/día = 810 m 3.
Pérdidas de agua por
evaporación
El agua que se pierde en la atmósfera desde la
superficie del estanque se Ilama evaporación. La
cantidad de agua que se pierde por evaporación
depende mucho de las condiciones climáticas
locales.
 Las temperaturas elevadas, la poca humedad,
los vientos fuertes y el sol incrementan la
evaporación.
 Las temperaturas bajas, la humedad alta, la
pluviosidad y nubosidad
disminuyen
la
evaporación.

Velocidades de evaporación

Tendrá que conocer sus velocidades de evaporación
locales para calcular la cantidad de agua perdida de la
superficie del estanque por evaporación. Las velocidades
de evaporación, facilitadas por los observatorios
meteorológicos, se encuentran midiendo y registrando
las pérdidas de agua por evaporación durante muchos
años. Generalmente la velocidad de evaporación se
expresa como la profundidad de agua perdida en
milímetros en un período de tiempo, por ejemplo, 2
mm/día, 14 mm/semana o 60 mm/mes.
Velocidades de evaporación
por cubetas de Clase A


Uno de los métodos más comunes de encontrar la velocidad de
evaporación consiste en medir exactamente todos los días las
pérdidas de agua de un recipiente de tamaño normal denominado
cubeta de Clase A. Las velocidades de evaporación por las cubetas
de Clase A pueden obtenerse en muchos observatorios
meteorológicos de todo el mundo.
Al seleccionar un observatorio meteorológico para determinar las
velocidades de evaporación, tenga cuidado de que sus condiciones
climáticas como sol, vientos y pluviosidad sean parecidas a las que
existen en su localidad. Si no está seguro, pregunte a un técnico del
observatorio meteorológico.
continuacion
 Las velocidades de evaporación de las cubetas de Clase
A pueden expresarse en mm/día, mm/semana o
mm/mes, durante un período de años y años.
Generalmente podrá obtener las velocidades medías de
evaporación mensual basadas en las observaciones
hechas durante varios años. Si puede conseguir las
velocidades medías de evaporación mensual, esto será lo
más conveniente para calcular las pérdidas de agua por
evaporación.
 Nota: el agua se evapora más rápidamente en las
cubetas de Clase A que en superficies mayores como las
de un estanque. Cuando se usan las velocidades de
evaporación de las cubetas de Clase A se tiene que
multiplicar por un coeficiente de corrección de 0,75 para
aproximarse más a las pérdidas efectivas.

Ejemplo
La velocidad de evaporación de la cubeta de Clase A durante el
mes de diciembre es de 45 mm. Para encontrar la velocidad de
evaporación corregida, multiplicar 45 mm x 0,75 (coeficiente de
corrección) = 33,75 mm.
Cómo calcular las pérdidas de agua por evaporación
empleando velocidades de evaporación de la cubeta
de Clase A
Para calcular las pérdidas por evaporación multiplique el
área de la superficie del agua (en m2) por la velocidad
de evaporación corregida (en m) durante el tiempo que
utilice su estanque.
 Obtenga la velocidad medía de evaporación de la cubeta
de Clase A (en mm) para cada mes durante el cual su
estanque estará Ileno, de una estación meteorológica
apropiada;
 las velocidades medías mensuales de evaporación de las
cubetas de Clase A necesarias para este ejemplo son las
que se indican a continuación:

Ejemplo

El área de la superficie de agua de su estanque es de 2 500 m2, e
intenta cultivar peces desde abril hasta septiembre.

La evaporación total para estos meses es de 56 + 63 + 68 + 75 +
84 + 79 = 425 mm.

La evaporación total corregida es de 425 mm x 0,75 = 318,75 o 319
mm (omita está operación si emplea velocidades de evaporación
calculádas por la fórmula Penman).
Tablas de evaporación
Mes
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Velocidad de
evaporación ( mm)
56
63
68
75
84
79
Velocidades de evaporación
por la fórmula Penman


Algunos observatorios meteorológicos pueden no registrar las
velocidades de evaporación empleando la cubeta de Clase A, y en
tal caso usted puede obtener las suyas calculándolas por la fórmula
Penman, que se basa en los datos sobre la presión atmosférica,
irradiación, horas de sol, humedad, temperatura del aire y velocidad
del viento. Nota: en algunas condiciones, tales como cuando el
viento es fuerte, particularmente en climas áridos, la fórmula
Penman puede dar velocidades de evaporación demasiado bajas. Si
tal es el caso en su localidad, consulte con un técnico del
observatorio meteorológico.
Las velocidades de evaporación calculadas por la fórmula Penman
son más exactas que las que se obtienen empleando la cubeta de
Clase A..
Necesidades totales de agua



Las necesidades totales de agua de un estanque son:
la cantidad de agua necesaria para Ilenar el estanque en un tiempo
razonable;
la cantidad de agua necesaria para compensar las pérdidas por
infiltración y evaporación durante el período previsto de crecimiento
de los peces.
Tamaño del estanque y caudal
de agua necesario


Para comenzar a cultivar peces lo antes posible se debe disponer de
agua suficiente para Ilenar su estanque en un tiempo razonable. En
los casos de estanques de menos de 1 500 m3, ocho días es un
período razonable.
Antes de comenzar a construir el estanque le convendrá comparar el
número de días que se precisan para Ilenar estanques de diversos
tamaños y el caudal de agua necesario. El Cuadro No.1 le dará una
idea rápida de algunas combinaciones posibles.
Días necesarios para llenar estanques de diversas
dimensiones y caudal de agua necesario
Tiempo
aproximado de
llenado (dias)
Volumen del
estanque
3
(m )
Caudal de agua
necesario
(l/s)
400
0.5
8
1000
2500
10000
1.5
3.5
14.0
400
1.0
1000
2500
5000
10000
3.0
7.0
14.0
28.0
400
2.0
1000
2500
10000
6.0
14.0
56.0
4
2
Ejemplo
Desea construir un estanque de 1
000 m3. Empleando el Cuadro 1
observará que un estanque de esas
dimensiones puede Ilenarse en unos
4 días con un caudal de agua de 3
l/s.
Desea construir un estanque de 2
500 m3. Empleando el Cuadro 1
comprobará que un estanque de esas
dimensiones puede llenarse en unos
8 días con un caudal de agua de 3,5
l/s.
Cantidad de agua que suministran al día
diferentes caudales



CUADRO 2
Cantidad de agua que suministran al día diversos caudales

l/s
l/min
l/h
l/day
m3/día

1
60
3600
86400
86.4

2
120
7200
172800
172.8

3
180
10800
259200
259.2

4
240
14400
345600
345.6

5
300
18000
432000
432.0

6
360
21600
518400
518.4

7
420
25200
604800
604.8

8
480
28800
691200
691.2

9
540
32400
777600
777.6

10
600
36000
864000
864.0

14
840
50400
1209600
1209.6

15
900
54000
1296000
1296.0

20
1200
72000
1728000
1728.0

1Z
Zx60
Zx3600
Zx86400
Zx86.4
En la última línea de este cuadro se ve cómo convertir los valores del caudal de agua (Z) en l/s en l/min, l/h, l/día y m3
/día
Ejemplo
Empleando el Cuadro 2 observará que un caudal de 3 l/s provee de 259,2
m3 de agua al día.
 El tiempo necesario para Ilenar su estanque es de 1 000 m3 -H 259,2
m3/día = 3,86 días, digamos 4 días.


Como comprobación, compare este resultado con el Cuadro 1 y confirmará,
leyendo transversalmente desde 4 días, que necesita 3 l/s para Ilenar un
estanque de 1 000 m3.
Volumen de cada estanque que
se va a construir
Ha medido el caudal de agua y ha comprobado
que dispone de 14 l/s:
 empleando el Cuadro 1 observará que con 14 l/s
puede llenar un estanque de 2 500 m3 en 2
días;
 con 14 l/s puede llenar un estanque de 5 000
m3 en 4 días;
 usando los valores del Cuadro 1, observe
también que con 14 l/s puede llenar un
estanque de 10 000 m3 en 8 días.

Número de estanques que se van a
construir
Con el mismo caudal de agua de 14 l/s
usted puede decidir construir más
estanques más pequeños que los que se
indican :
 por ejemplo, con 14 l/s puede Ilenar dos
estanques de 2500 m3 (= 5 000 m3) en 4
días;
 con 14 l/s puede Ilenar 5 estanques de
500 m3 (= 2 500 m3) en 2 días.

Planificación de la expansión
futura
Es posible que usted prefiera construir un
estanque este año y otro el año próximo:
 con 14 l/s puede construir un estanque de 2500
m3 este año y llenarlo en 2 días, y ampliar sus
actividades el año que viene con 2 estanques de
2 500 m3 que con el caudal de agua disponible
puede llenar en 4 días.


Nota: cuando tenga varios
estanques
no
necesita
llenarlos a la vez. Primero
llene uno y después otro
según
lo
permita
el
suministro de agua.
Pérdidas por infiltración y evaporación

Además del agua que necesite inicialmente para llenar el estanque,
tendrá que añadir más agua regularmente durante la época de
crecimiento, para compensar las pérdidas por infiltración y
evaporación.
Tarea

Durante la estación seca, el suministro de agua disponible disminuirá
a 8 L/s durante 2 meses.

Usted observa que durante este período las pérdidas por infiltración, dada
la clase de suelo de su estanque, son de 14 mm/día .

También observará que las pérdidas por evaporación de la superficie del
estanque son de 10 mm/día .

A cuanto equivalen las pérdidas totales por infiltración y evaporación?.
expresado en metros y en litros?.

Como pueden calcularse las pérdidas de agua por hectárea de superficie
del estanque? Expresado en m3/día/ha, en litros/día/ ha, litros/ seg./ha?

Resuelva este cuestionario en forma clara para la próxima clase.


.
Freddy Adalberto Martínez Astudillo
Ingeniero Agrónomo
Email: [email protected]
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Diapositiva 1 - Escuela de Ingeniería de los