diagnostico técnico y económico de los sistemas actuales de

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UNIVERSIDAD RAFAEL LANDÍVAR
FACULTAD DE CIENCIAS AMBIENTALES Y AGRÍCOLAS
LICENCIATURA EN CIENCIAS AGRÍCOLAS CON ÉNFASIS EN CULTIVOS TROPICALES
DIAGNOSTICO TÉCNICO Y ECONÓMICO DE LOS SISTEMAS ACTUALES
DE ASPERSIÓN TIPO CAÑON, EN CAÑA DE AZÚCAR;
CORPORACIÓN SAN DIEGO S. A., ESCUINTLA
TESIS DE GRADO
EDY ABEL AIFÁN SANTOS
CARNET 20821-01
ESCUINTLA, NOVIEMBRE DE 2013
SEDE REGIONAL DE ESCUINTLA
UNIVERSIDAD RAFAEL LANDÍVAR
FACULTAD DE CIENCIAS AMBIENTALES Y AGRÍCOLAS
LICENCIATURA EN CIENCIAS AGRÍCOLAS CON ÉNFASIS EN CULTIVOS TROPICALES
DIAGNOSTICO TÉCNICO Y ECONÓMICO DE LOS SISTEMAS ACTUALES
DE ASPERSIÓN TIPO CAÑON, EN CAÑA DE AZÚCAR;
CORPORACIÓN SAN DIEGO S. A., ESCUINTLA
TESIS DE GRADO
TRABAJO PRESENTADO AL CONSEJO DE LA FACULTAD DE
CIENCIAS AMBIENTALES Y AGRÍCOLAS
POR
EDY ABEL AIFÁN SANTOS
PREVIO A CONFERÍRSELE
EL TÍTULO DE INGENIERO AGRÓNOMO CON ÉNFASIS EN CULTIVOS TROPICALES EN EL GRADO
ACADÉMICO DE LICENCIADO
ESCUINTLA, NOVIEMBRE DE 2013
SEDE REGIONAL DE ESCUINTLA
AUTORIDADES DE LA UNIVERSIDAD RAFAEL LANDÍVAR
RECTOR:
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NOMBRE DEL ASESOR DE TRABAJO DE GRADUACIÓN
LIC. DAVID HAROLDO JUÁREZ QUIN
TERNA QUE PRACTICÓ LA EVALUACIÓN
MGTR. LUIS AMÉRICO MÁRQUEZ HERNÁNDEZ
ING. GUSTAVO ADOLFO MÉNDEZ GÓMEZ
ING. RUDY OSBERTO CABRERA CRUZ
Escuintla, 25 de septiembre de 2013.
Honorable Consejo
Faculta de Ciencias Ambientales y Agrícolas
Presente.
Distinguidos Miembros del Consejo:
Por este medio hago constar que estoy de acuerdo con los cambios establecidos por la
terna revisora en el Informe Final de Tesis del estudiante Edy Abel Aifan Santos, que
se identifica con carné 20821-01, titulado, DIAGNOSTICO TECNICO Y ECONOMICO
DE LOS SISTEMAS ACTUALES DE ASPERSION TIPO CAÑON, EN CAÑA DE
AZUCAR; CORPORACION SAN DIEGO S.A. ESCUINTLA el cual considero que
cumple con los requisitos establecidos por la Facultad para proceder a la defensa
privada.
Atentamente,
AGRADECIMIENTOS
A mi asesor Ing. Agr. M. Sc. David Juárez Quim por su valiosa asesoría, revisión y
corrección de la presente investigación.
A la Corporación San Diego, por permitirme terminar la carrera universitaria y realizar
mi trabajo de investigación.
A mi esposa por apoyarme en la edición de la presente tesis.
A Porfirio Paredes, Reyes Mateo y Alfonso Rivera por su apoyo en las evaluaciones de
campo.
DEDICATORIA
A
Dios:
Por haberme dado la vida y permitirme llegar hasta este momento
tan importante de mi formación profesional. Y por su infinita bondad
y amor.
Mis Padres:
José Abel Aifan Yupe y Marta Santos de Aifan
Mi Esposa:
Wendy Yolanda Morales Quiroa
Mis Hijos:
Abel Antonio, Maria Renée, Astrid Lily y Andrea Michelle
Mis hermanos:
Nevil, Mara, Lilian, Gerson, Ingrid, Osiel y Jakeline
Mis sobrinos:
Oshin, Katerine, Nevil, Hazari, Alan, Mayerli, Mélani, Nuryan,
Galilea, Diego, Emily, Mariané y Karin
Mi patria:
Guatemala
Universidad:
Rafael Landivar
INDICE GENERAL
RESUMEN
i
SUMMARY
ii
I.
1
INTRODUCCION
II. MARCO TEORICO
3
2.1 Importancia del cultivo de la caña de azúcar
3
2.2 Taxonomía de la caña de azúcar
4
2.2.1 Morfología de la caña de azúcar
4
2.2.2 Fenología de la caña de azúcar
6
2.2.3 Requerimientos climáticos y edáficos
6
2.2.4 Necesidades hídricas de acuerdo con el estado de desarrollo
en la caña de azúcar
7
2.2.5 Consumo de agua de la caña de azúcar
10
2.2.6 Curva del coeficiente de crecimiento del cultivo (Kc)
11
2.2.7 Demanda de agua del cultivo (ETo)
12
2.2.8 Efectos en el rendimiento relativo de caña de azúcar por
uniformidad de riego
12
2.3 Aspectos históricos del riego
13
2.4 Relación suelo planta ambiente
14
2.4.1 Disponibilidad de agua en el suelo
2.5 Uniformidad de riego
15
16
2.5.1 Uniformidad de distribución (UD)
17
2.5.2 Coeficiente de Uniformidad de Christiansen
17
2.6 Sistemas de riego utilizados en el cultivo de la caña
18
2.7 Evaluación técnica de riego por aspersión
22
2.8 Evaluación económica
23
2.9 Evaluación financiera
23
2.9.1 Indicadores financieros
III. JUSTIFICACION
24
28
3.1 Definición del problema y justificación
IV. OBJETIVOS
28
29
4.1 Objetivo general
29
4.2 Objetivos específicos
29
V. METODOLOGIA
30
5.1 Localización
30
5.2 Clima y Suelo
30
5.3 Sujetos de análisis
31
5.4 Tipo de investigación
31
5.5 Instrumento
32
5.5.1 Metodología
32
5.5.2 Equipo y materiales
32
5.6 Procedimientos
5.6.1 Aspecto técnico
33
33
5.6.1.1 Muestreo de suelos
33
5.6.1.2 Velocidad de infiltración
34
5.6.1.3 Disponibilidad de la fuente de agua
35
5.6.1.4 Determinación de la lámina bruta y caudal total del sistema
de riego por aspersión
37
5.6.1.5 Determinación de la intensidad de aplicación de riego
37
5.6.1.6 Evaluación Uniformidad de Distribución de riego (UD)
38
5.6.1.7 Cálculo de la demanda de agua de la caña de azúcar
40
5.6.1.8 Curva del coeficiente de crecimiento del cultivo (Kc)
41
5.6.1.9 Cálculo de la carga hidráulica del proyecto
42
5.6.1.10 Evaluación y cálculo de la unidad de bombeo
44
5.6.2 Aspecto económico
5.6.2.1 Evaluación económica del proyecto de riego en finca
María Laura
45
45
5.6.3 Variables de respuestas
48
5.6.4 Indicadores
49
VI. RESULTADOS Y DISCUSIONES
6.1 Aspecto técnico
50
50
6.1.1 Lámina de riego aplicada, frecuencia y tasa de aplicación de
agua por día
50
6.1.2 Demanda de agua del cultivo en la localidad de la
finca María Laura en el municipio de Iztapa, Escuintla
51
6.1.3 Determinación de la frecuencia de riego de diseño
52
6.1.4 Uniformidad de Distribución
56
6.1.5 Carga dinámica total y unidad de bombeo
61
6.2 Aspecto económico
63
6.2.1 Evaluación económica
63
6.2.1.1 Inversión inicial
64
6.2.1.2 Costos de producción y utilidades del cultivo
64
6.2.1.3 Costos de operación
65
6.2.1.4 Egresos
66
6.2.1.5 Ingresos y ahorros por la implementación de riego
67
6.2.1.6 Indicadores financieros
67
VII. CONCLUSIONES
74
VIII. RECOMENDACIONES
76
IX. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
77
X. ANEXOS
79
INDICE DE CUADROS
CUADRO
1
PAGINA
Análisis de suelos realizados en el laboratorio agronómico de
CENGICAÑA
34
2
Mediciones realizadas en campo abierto
37
3
Promedio de evapotranspiración mensual (CENGICAÑA)
41
4
Datos para determinar las pérdidas por fricción en el lateral crítico
43
5
Demanda de agua del cultivo por día
51
6
Cálculo de factores hidráulicos para determinar la carga requerida en
la entrada del lateral
61
Cálculo de factores hidráulicos para determinar la eficiencia y CDT del
sistema de riego
62
8
Bomba y motor del sistema de riego evaluado
62
9
Unidad de bombeo para el sistema de riego por aspersión tipo cañón
63
10
Costos de inversión inicial
64
11
Producción de caña por hectárea
65
12
Detalle de costos de operación por hectárea riego en el sistema de riego
por aspersión
65
Egresos por implementación de riego en el proyecto de riego por
aspersión en la finca María Laura por año
66
Ingresos obtenidos por implementar riego en el proyecto de riego por
aspersión
67
15
Flujo de caja para el cálculo de indicadores financieros
68
16
Cálculo de valor presente neto de la operación actual del proyecto
de riego evaluado
68
Cálculo del Valor Presente Neto con el factor de actualización
de 10% con las modificaciones propuestas para el proyecto de
riego por aspersión en la finca María Laura Iztapa, Escuintla
69
Cálculo de Valor Presente Neto con el factor a de actualización
del 33% para el cálculo de la Tasa Interna de Retorno, para el
proyecto de riego en la finca María Laura Iztapa, Escuintla
70
7
13
14
17
18
19
Cálculo de relación Beneficio Costo de la producción de caña bajo
riego con un sistema de riego por aspersión tipo cañón en un área de
100 has en finca María Laura Corporación San Diego S.A.
20
21
71
Cálculo del periodo de recuperación de la inversión en el sistema de
riego por aspersión en finca María Laura Corporación San Diego S.A.
72
Resumen de los indicadores financieros de acuerdo al rediseño del
proyecto de riego y costos de operación
73
INDICE DE FIGURAS
FIGURA
1
PAGINA
Rangos típicos esperados del valor de Kc para las cuatro etapas del
crecimiento
11
2
Ubicación del proyecto de riego en la finca María Laura
31
3
Muestras de suelo para análisis en el laboratorio de suelos de
CENGICAÑA
34
4
Instalación de cilindros de aluminio para evaluación de la velocidad de
Infiltración
35
5
Limpieza del pozo antes del aforo
35
6
Esquema del diseño del pozo
36
7
Aforo escalonado del pozo en 24 horas continuas
36
8
Colocación de pluviómetros para la prueba de pluviometría de riego
por aspersión
38
9
Medición del volumen recogido en los pluviómetros
39
10
Medición del caudal en aspersores marca Nelson y modelo F-100
39
11
Evapotranspiración Potencial, Estación meteorológica de CENGICAÑA
en la finca Amazonas de ingenio Santa Ana
41
12
Curva del coeficiente de crecimiento de la caña de azúcar en
Guatemala
13
42
Demanda de agua por día de la caña de azúcar en el periodo de riego
09-10 en la finca María Laura
52
14
Comparativo de la frecuencia de riego calculada vrs frecuencia actual 54
15
Demanda de agua del cultivo por mes
54
16
Curva de infiltración básica, proyecto de riego por aspersión en finca
María Laura
55
17
Resultados de la evaluación de pluviometría y cálculo de mm de lluvia 57
18
Valores ordenados y desviaciones en relación a la media de la prueba
pluviometría
58
19
Uniformidad de distribución deficiente y riego insuficiente en algunas
zonas del campo
20
59
Representación grafica del periodo de recuperación del capital invertido
en el proyecto de riego por aspersión tipo cañón en finca María Laura,
Corporación San Diego S.A.
72
DIAGNOSTICO TÉCNICO Y ECONÓMICO DE LOS SISTEMAS ACTUALES DE
ASPERSIÓN TIPO CAÑON, EN CAÑA DE AZÚCAR; CORPORACIÓN SAN DIEGO
S.A. ESCUINTLA
RESUMEN
El objetivo del estudio fue diagnosticar la situación económica y técnica de los sistemas
de aspersión tipo cañón en la caña de azúcar (Saccharum officinarum. Poaceae),
mediante la evaluación de campo, análisis económico y financiero. Se evaluó el
sistema de riego semi fijo tipo cañón. La investigación se realizó en la finca María
Laura, ubicada en el municipio de Iztapa, Escuintla. Las variables de respuesta fueron:
uniformidad de distribución, la lámina diaria aplicada, demanda de agua del cultivo de
la caña de azúcar, disponibilidad en la fuente, potencia requerida de la bomba y motor
de la unidad de bombeo, costo de riego por milímetro aplicado, rentabilidad económica
actual del sistema de riego por aspersión. Los resultados obtenidos mostraron que la
distancia entre aspersores no es la adecuada ya que se tiene un 72% de uniformidad
de distribución lo que se traduce como una eficiencia baja ya que el mínimo aceptable
es de 80%. La unidad de bombeo está sobredimensionada de acuerdo a los cálculos
hidráulicos. Se pudo determinar que el alto costo de operación es por el alto consumo
de combustible, sistema de pago de la mano de obra y por el movimiento de tubería de
la línea central. En el análisis financiero se obtuvo un VAN de – 3,326 lo que indica es
que no es rentable el sistema de riego por aspersión.
i
TECHNICAL AND ECONOMIC DIAGNOSIS OF THE CURRENT CANYON TYPE
SPRAYING SYSTEMS IN SUGAR CANE, SAN DIEGO S.A. CORPORATION,
ESCUINTLA
SUMMARY
The objective of this study was to diagnose the economic and technical status of the
canyon type spraying systems in sugar cane (Saccharum officinarum, Poaceae),
through field evaluation and economic and financial analyses. The semi-fixed, canyon
type irrigation system was evaluated. The research was carried out in María Laura farm,
located in the municipality of Iztapa, Escuintla. The response variables were: distribution
uniformity, daily film applied, water required by sugar cane, availability of the source,
power required for the pump and motor of the pumping system, irrigation cost per
applied millimeter, and current economic profitability of the spray irrigation system. The
results obtained showed that the distance among sprayers is not appropriate because
there is a distribution uniformity of 72%, having a low efficiency since the minimum
accepted is 80%. The pumping unit is overdimensionalized according to the hydraulic
estimations. It was determined that high operating costs are due to high fuel
consumption, the labor payment system and piping movement from the central line. An
NPV of 3,326 was obtained in the financial analysis, which indicates that the spray
irrigation system is not profitable.
ii
I.
INTRODUCCION
El utilizar apropiadamente los recursos disponibles en toda empresa es de vital
importancia para hacer eficiente una operación y obtener así una mejor rentabilidad en
los sistemas de producción en finca.
En la actualidad es de igual preocupación el buen manejo y sostenibilidad de los
recursos naturales, siendo el agua un recurso que se encuentra en una condición
crítica, debido al deterioro en su calidad y su escasa disponibilidad. Debido a esto
surge la necesidad de mejorar el manejo y el diseño de los sistemas de riego. Dentro
de los sistemas presurizados el riego por aspersión cumple con una reposición
oportuna y eficiente del agua, lo que se traduce en un buen rendimiento del cultivo.
El sistema de riego por aspersión es una técnica de riego donde el agua es aplicada en
forma de lluvia sobre la superficie a regar, distribuyéndose en forma aérea, mediante
chorros de agua que producen un círculo de suelo humedecido por el ángulo de giro de
cada aspersor (Barrientos, 1999; Jara & Holzapfel, 2007). Este método de riego es
empleado en diversos cultivos, y bajo diferentes condiciones de suelo y topografía. En
general tiene alta eficiencia; sin embargo, sus costos de implementación y operación
son elevados.
Ningún sistema de riego es capaz de aplicar agua con perfecta uniformidad. En
general el aumento de la uniformidad de distribución del agua requiere inversiones en
el sistema, mantenimiento y mano de obra para el manejo racional de riego. Para un
determinado sistema de riego por aspersión, un aumento de la uniformidad de
aplicación es posible incrementando los costos en capital y operación; por lo que, con
base en el aspecto económico ciertos niveles de uniformidad son aceptables para cada
tipo de riego. Sin embargo, la eficiencia del riego por aspersión no pasa sólo por una
buena aplicación del agua sino también por un correcto diseño, es decir, en la
1
selección adecuada de sus principales componentes como son las tuberías, motor y
bomba y en la elección de un aspersor, actualmente sólo son considerados como
parámetros para su selección la velocidad de aplicación, tomando como base la
velocidad de infiltración del suelo y su patrón de distribución.
Por lo expuesto, el objetivo de estudiar los aspectos técnico-económicos considerados
en la presente investigación se basó en determinar las condiciones actuales de
operación del proyecto de riego en finca María Laura con un área de 100 hectáreas.
El alcance del presente trabajo fue evaluar: Demanda de agua del cultivo de caña de
azúcar, eficiencia del motor, bomba, tubería y accesorios, además de evaluar la
uniformidad de riego, frecuencia y lámina aplicada.
2
II.
MARCO TEORICO
La zona cañera de la costa sur de Guatemala se encuentra ubicada entre las
coordenadas geográficas 91°50’00” – 90°10’00” Longitud Oeste y 14°33’00” –
13°50’00” Latitud Norte. Lo cual abarca los departamentos de Retalhuleu,
Suchitepéquez, Escuintla, Santa Rosa y actualmente se está expandiendo hacia el
departamento de Jutiapa.
La zona cañera se encuentra en las cuencas de los ríos: Ocosito, Samalá, Sis-Icán,
Nahualate, Madre Vieja, Coyolate, Acomé Achiguate, María Linda, Paso Hondo, Los
Esclavos y la Paz; las cuales se originan en la parte alta de la zona y desembocan en
el océano Pacífico (CENGICAÑA 1996).
2.1 Importancia del cultivo de la caña de azúcar
La producción de azúcar es una actividad de impacto social y económico en
Guatemala. Genera empleo para 60,000 personas, beneficiando directamente a
250,000. Las exportaciones de azúcar permiten el ingreso de divisas al país, por
ejemplo en el 2003 ingresaron US$ 316.4 millones por exportaciones de azúcar y
melaza, además la caña provee subproductos como energía eléctrica, papel, abono,
alcohol, levadura, entre otros. En Guatemala se tiene un área cultivada de 180,000
hectáreas con caña de azúcar (CAÑAMIP 2000).
El incremento en la exportación ha colocado al azúcar como el segundo renglón más
importante de la economía del país en cuanto a la generación de divisas se refiere. En
el 2003 el azúcar y la melaza representaron el 7.90 % de las exportaciones totales del
país. La zafra 2002-2003 representó entre el 3.0 % del Producto Interno Bruto de
Guatemala y en la zafra 1998-99, generó hasta 148 MW de potencia al sistema
nacional, contribuyendo con más del 20 % de la energía eléctrica total del país
(AZASGUA, 2003).
3
2.2. TAXONOMIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
Victoria, Guzman y Ange (1995), indican que la caña de azúcar forma parte de la
familia de las poáceas del género Saccharum, donde tiene 6 especies, de las cuales 4
son domesticadas y 2 silvestres. Las domesticadas corresponden a S. edule, S.
barberi, S. sinensi y S. officinarum; las silvestres S. spontenaum y S. robustum. La
especie S. officinarum es la que se siembra comercialmente y se deduce que fue
domesticada a partir de la S. robustum.
2.2.1 Morfología de la caña de azúcar
De acuerdo a Subiros (2000) la caña de azúcar es una gramínea perenne de no muy
larga vida (10 a 12 años). Crece en todas las áreas tropicales y subtropicales del
mundo, se cultiva principalmente para la obtención de azúcar. También manifiesta que
sus principales partes son:

La raíz
La función principal del sistema radicular es la de absorber agua y sales minerales,
proporcionar anclaje y almacenar materiales de reserva. La raíz está ubicada en el
embrión. Las raíces que se originan en el tallo, en la banda de raíces (zona cercana al
entrenudo), son adventicias que pueden ser a su vez primordiales y permanentes.

Raíces primordiales
Se forman a partir de los primordios radicales que se ubican en la banda de raíces; son
delgadas y ramificadas; su duración es efímera. Tienen la función de absorber agua y
sales minerales para que la yema se desarrolle. Una vez que la yema ha germinado y
comienza el proceso de macollamiento, son sustituidas por las raíces permanentes.

Raíces permanentes.
Estas son las que brotan cuando se desarrollan los tallos nuevos, como consecuencia
del macollamiento. Son de mayor diámetro, más numerosas y largas. Su número
aumenta de acuerdo con el desarrollo del resto de la planta.
4

El Tallo
Es el órgano de mayor importancia (desde el punto de vista económico), debido a que
en él se almacenan los carbohidratos producto de la fotosíntesis de la planta.
Posteriormente, por medio del proceso industrial se obtienen la sacarosa y otros
derivados como la melaza, bagazo y cachaza. El tallo se forma en el momento de
germinar las yemas. Entonces se produce un primer eje (tallo primario) con sus
respectivos nudos y entrenudos. Del tallo primario, a su vez, germinan yemas básales
que producen nuevos brotes denominados tallos secundarios; de estos brotan más
yemas básales y se originan los tallos terciarios y así sucesivamente, hasta constituir
una aglomeración o macollamiento. Los tallos están formados por nudos
y entrenudos. En cada nudo está inserta una hoja, las hojas están distribuidas en forma
alterna, en cuya axila se encuentra la yema. En el extremo distal del tallo se halla el
meristemo apical.

La Hoja
La hoja es un órgano especializado cuya principal función es la de llevar a cabo la
fotosíntesis, que es el proceso mediante el cual los cloroplastos convierten la energía
lumínica en energía química. También las hojas cumplen un papel importante en el
proceso de la respiración celular, en la transpiración y en el intercambio gaseoso. El
proceso inverso, conocido como respiración, es el gasto de la energía almacenada, que
la planta utiliza para llevar a cabo diferentes procesos metabólicos.
La lámina foliar de la caña de azúcar es ligeramente asimétrica; en ella se encuentran
los estomas, que son células especializadas de la epidermis, constan de dos células
oclusivas y un poro entre ellas. Por medio de esta estructura se realiza el intercambio
gaseoso con el medio ambiente; el número es mayor en la cara abaxial (envés) que en
la ad axial (haz).
5

La Flor
Cuando se presenta una serie de condiciones fisiológicas (edad, nutrición) y
ambientales (foto periodo, temperatura, humedad), se producen cambios a nivel de
meristemo; así se modifica el patrón de crecimiento vegetativo (producción de tallos y
hojas) y reproductivo (inflorescencia). La formación de nuevo tejido vegetativo se
paraliza, pero el alargamiento de los últimos entrenudos continúa. Luego aparece un
tipo especial de hoja (hoja bandera), cuyas láminas son angostas y alargadas, lo que
indica que la inflorescencia pronto emergerá. La inflorescencia es una panícula abierta,
cuya forma, color, tamaño y ramificación depende de la variedad. Esta formada por un
eje o raquis principal que a su vez se divide en ejes secundarios y terciarios. En los
ejes se ubican las espiguillas en pares, unidas por un pedicelo con una sola flor. Las
flores son hermafroditas, a veces auto estéril.
2.2.2 Fenología de la caña de azúcar
Castro (2005) indica que la caña de azúcar tiene cinco etapas fenológicas, siendo
estas; iniciación o establecimiento, macollamiento, elongación, maduración y floración.
La iniciación no es más que la siembra de los esquejes y su brotación o el rebrote de
las yemas después de la primera cosecha, este periodo normalmente tarda alrededor
de 30 días, siendo esta una etapa de mayor necesidad de agua, especialmente para
estimular el brote de las yemas.
La etapa de macollamiento dura aproximadamente 90 días y es cuando los surcos de
caña forman lo que se conoce como cepa o macolla, producto de la proliferación de
más tallos lo cual aumenta la densidad del cultivo, por lo que la demanda de agua
aumenta con respecto a la etapa inicial y se hace necesario un riego más constante.
La tercera etapa es conocida como elongación o rápido crecimiento, debido a que es
cuando los tallos de la caña forman los entrenudos como producto del incremento en la
actividad fotosintética y por ende la acumulación de sacarosa, por tal motivo la
6
demanda de agua aumenta aun mas que la etapa anterior. Esta etapa dura
aproximadamente 150 días.
La cuarta etapa es la maduración, la cual dura aproximadamente 60 días. Durante esta
etapa la caña desacelera su metabolismo por lo que la demanda de agua disminuye.
Finalmente la caña sufre la floración, etapa durante la cual la caña hace uso de las
reservas energéticas (sacarosa) acumuladas durante la elongación, por lo que la
demanda de agua es escasa.
2.2.3 Requerimientos climáticos y edáficos
Torres (1996), indica que la temperatura, la humedad y la luminosidad, son los
principales factores del clima que controlan el desarrollo de la caña, también indica que
La caña de azúcar es una planta tropical y se desarrolla mejor en lugares calientes (28
ºC) y asoleados. Cuando prevalecen temperaturas altas la caña de azúcar alcanza un
gran crecimiento vegetativo y bajo estas condiciones la fotosíntesis se desplaza, hacia
la producción de carbohidratos de alto peso molecular, como la celulosa y otras
materias que constituyen el follaje y el soporte fibroso del tallo.
Se tienen reportes que a bajas temperaturas todas las variedades de caña tienen una
menor eficiencia y más baja proporción de desarrollo. La caña de azúcar se cultiva con
éxito en la mayoría de suelos, estos deben contener materia orgánica y presentar buen
drenaje tanto externo como interno, se cultiva en un rango altitudinal que va desde el
nivel del mar (10-20 msnm) hasta los 800 msnm y su PH oscile entre 5.5 a 7.8 para su
optimo desarrollo.
2.2.4 Necesidades hídricas de acuerdo con el estado de desarrollo en la caña de
azúcar
Subirós (2000) indica que la magnitud de la pérdida de agua por evaporación del
cultivo, depende del estado de desarrollo en que se encuentre. Para fines de estudio
estas fases pueden dividirse en cuatro, cuyas principales características son:
7
a. Fase 1. Germinación
Comienza cuando el cultivo ha sido recien sembrado y aún no ocurre la emergencia o
cuando el retoño no ha emergido. El terreno puede estar limpio, sin malezas o con
cierta población de ellas.
Cuando la germinación coincide con la época de invierno no habrá mayor problema en
cuanto a la disponibilidad de agua. Por el contrario, si la siembre es hecha durante el
periodo de verano, la humedad del sueño debe asegurarse, porque no debe existir
faltante y ocurra así una germinación satisfacoria. Entre los 10 y 15 días después de la
germinación, se produce la emergencia de los tallo.
b. Fase 2. Macollamiento y cierre de la plantación
En esta fase la planta macolla (proliferación de tallos), desarrolla mayor cantidad de
follaje y comienza a cerrar. El incremento del área foliar permite a la planta aumentar
su capacidad para interceptar la radiación; a la vez, la evapotranspiración (ETo)
aumenta. Las raices se desarrolla en mayor número y profundizan más, lo que le
permite a la planta captar agua a mayor profundidad. Alrededor del 60% de las raices
se localizan en los primeros 20 centímetros y más del 85%, en los primeros 60
centímetros de profunidad.
Para fines de cálculo de riego, es común considerar la profundidad efectiva de las
raíces a 60 centímetros en plantaciones jóvenes y 100 centímetros en plantaciones
desarrolladas.
c. Fase 3. Periodo de rápido crecimiento o elongación
Durante esta fase, el cultivo experimenta un desarrollo vigoroso y completo y por lo
general, el porte permanece aún erecto. La planta experimenta una elevada tasa de
transpiración como consecuencia del aumento del área foliar. El aumento del área foliar
está en estrecha relación con la curva de evapotranspiración; por lo tanto, los
8
requerimientos de agua son elevados en comparación con las necesidades detectadas
en las dos fases anteriores.
En las fases anteriores, si por algún motivo se presentara un estrés de humedad
moderado, los efectos negativos que podrían ocasionar en el rendimiento final no
serían tan severos como en esta fase. Un criterio que se utiliza para conocer la
suplencia adecuada de agua en la planta, es determinando, la humedad en vainas 3-6,
la cual debe ser del 85%.
Por lo general, el déficit hídrico repercute más en la elongación del tallo que en la
extensión de las raíces. Bajo esta condición de estrés, la fotosíntesis y por lo tanto, la
acumulación de sacarosa, pueden ocurrir de manera elevada en el tallo.
d. Fase 4. Maduración
Como se ha indicado en las fases anteriores es indispensable un adecuado suministro
de agua para no afectar el desarrollo de la planta. En esta, por el contrario, se persigue
a propósito, reducir el nivel humedad en el suelo, para que los meristemos de los tallos
cesen el crecimiento vegetativo y se propicie la translocación y acumulación de
sacarosa en el tallo.
Esta fase se caracteriza por una reducción de la ETo. La pérdida de humedad se ha
estimado entre el 70 y el 90% de la Eo. En estados más avanzados, uno de los indicios
de que la caña se encuentra madura es la resequedad del follaje.
En cuanto a la demanda de agua en la caña de azúcar Castro (2005) indica que esta
varía como se dijo anteriormente de acuerdo a la etapa fonológica del cultivo, pero
también de acuerdo a la capacidad de retención del suelo y el periodo del año.
La zafra (cosecha de la caña de azúcar), se divide en tres tercios, cada uno de 2
meses aproximadamente para lo cual, reporta que el número de días de déficit hídrico
en siembras o cortes del primer tercio son de 165 días, de los cuales 45 coinciden con
la etapa de elongación. El segundo tercio los días de déficit hídrico se reducen a 120,
9
mientras que en los campos cosechados en el tercer tercio se registran 105 días con
déficit hídrico.
Martínez (1994), indica que para producir una tonelada de azúcar se necesitan 101
metros cúbicos de agua. La costa del pacifico del Guatemala, tiene un déficit de agua
para los cultivos de caña de azúcar en la época de noviembre a mediados de mayo
(48% del periodo vegetativo), época para la cual debe recurrirse al riego.
McGuire (1991), indica que en condiciones normales de cultivo por cada 10 mm de
agua usada por la caña de azúcar puede producirse alrededor de 1 tonelada, por lo que
para producir 100 (rendimiento aceptable), toneladas puede decirse que se necesitan
alrededor de 1000 mm de agua.
2.2.5 Consumo de agua de la caña de azúcar
Subirós (2000) indica que varios estudios en escala mundial indican que el consumo
diario de agua de la caña de azúcar oscila entre 4 mm (40 m³/ha/día), con valores
promedio de 8.5 mm; incluso se han llegado a determinar valores elevados de 15.7 mm
en Sudáfrica.
En evaluaciones realizadas en Cuba, se detectó que, en las condiciones de ese lugar,
el consumo fue de 3.2 mm/día durante los primeros 4 meses, entre los 4 y 9 meses de
5.1 mm/día y de los 9 a 12 meses, 2.9 mm/día.
Por otra parte, en Colombia se estimó que en caña planta fue de 2.7 mm a los 3 meses
(equivalente a valores de 0.65 de ETo) y de 3.6 mm a 3.8 mm a los 7 meses de edad.
Para la fase de mayor desarrollo y madurez, la Ept correspondió a valores de 0.90 de la
ETo; los valores en los retoños fueron mayores.
Es importante recalcar, de nuevo que el factor ambiental (temperatura, humedad
relativa, radiación solar y viento), el estado de desarrollo del cultivo, los requerimientos
particulares de la variedad, influyen de manera importante en las tasas de evaporación
10
diaria; pero además, este factor está relacionado con otros aspectos como la textura
del suelo e inclusive con la nutrición.
2.2.6 Curva del coeficiente de crecimiento del cultivo (Kc)
Esta curva representa los cambios del coeficiente del cultivo a lo largo de la temporada
de crecimiento del cultivo. La forma de la curva representa los cambios en la
vegetación y el grado de cobertura del suelo durante el desarrollo de la planta y la
maduración, los cuales afectan el cociente entre ETc y ETo. A partir de esta curva se
puede derivar el valor del coeficiente Kc, y en consecuencia el valor de ETc, para
cualquier período de la temporada de crecimiento.
Figura 1. Rangos típicos esperados del valor de Kc para las cuatro etapas del crecimiento.
Fuente: Estudio FAO riego y drenaje 56
11
2.2.7 Demanda de agua del cultivo (ETo)
La cantidad de agua requerida para compensar la pérdida por evapotranspiración del
cultivo, se define como necesidades de agua del cultivo. A pesar de que los valores de
la
evapotranspiración del cultivo y de las necesidades
de agua del cultivo son
idénticos, sus definiciones conceptuales son diferentes. Las necesidades de agua del
cultivo se refieren a la cantidad de agua que necesita ser proporcionada como riego o
precipitación, mientras que la evapotranspiración del cultivo se refiere a la cantidad de
agua perdida a través de la transpiración y evaporación del agua en superficies libres.
La necesidad de riego básicamente representa la diferencia entre la necesidad de
agua del cultivo y la precipitación efectiva.
El método FAO Penman-Monteith se recomienda como el único método de
determinación de ETo con parámetros climáticos. Este método ha sido seleccionado
debido a que aproxima de una manera cercana la ETo de cualquier localidad evaluada,
tiene bases físicas sólidas e incorpora explícitamente parámetros fisiológicos y
aerodinámicos (Estudio FAO riego y drenaje 56).
Para llevar adelante cálculos diarios, semanales, de diez días o mensuales de ETo,
además de la localización del sitio, la ecuación FAO Penman-Monteith requiere datos
de temperatura del aire, humedad atmosférica, radiación y velocidad del viento. Es
importante verificar las unidades en las cuales se encuentran los datos climáticos.
2.2.8 Efectos en el rendimiento relativo de caña de azúcar por uniformidad de
riego
Meneses (2004) indica que en Guatemala la caña de azúcar es un cultivo que muestra
un incremento sostenido de la productividad, a pesar de presentar periodos de merma,
provocados por diferentes factores, tales como los precios del mercado (1984-1985,
1999-2000), la incidencia de enfermedades como la roya y el carbón (1983 – 84), entre
otros. Mientras que entre 1959 /1960, se producían 53.46 toneladas métricas por
hectárea, en el quinquenio 1995/2000, se produjeron 85.30 ton/ha.
12
Por aparte Osorio (2005), reporta que por cada riego de 50mm que se aplica con el
método de aspersión móvil en cañaverales se obtiene entre 6 y 8 ton/ha, teniéndose un
máximo de 7 riegos, ya que a partir del 8vo riego los incrementos son decrecientes y
antieconómicos.
2.3 Aspectos históricos del riego
Valverde (1998), indica que a través de la historia, se ha verificado que grandes
civilizaciones han florecido y decaído posteriormente, de acuerdo con la forma en que
han manejado la agricultura, entre otras cosas, la cual ha sido preferentemente
utilizando el riego.
Se sabe desde la época de los faraones en Egipto, así como Siria, Persia, India, Java,
Italia, España, México y Perú, existían numerosas obras de ingeniería para conducir el
agua a través de largos y difíciles trayectos, que permitían la producción de alimentos
para abastecer centros de población, cuyo resplandor era evidente en la medida que
tuvieran suficiente agua. Sin embargo, el ocaso empezaba cuando la aplicación de
prácticas inadecuadas principalmente sobre-riegos, provocaba el deterioro del suelo y
en forma indirecta, de las fuentes de agua.
Los españoles cuando llegaron a América y empezaron la colonización, quedaron
sorprendidos por la existencia de reservorios de agua y canales de conducción tanto en
México como en Perú, cuya construcción se había hecho miles de años atrás.
Se pueden enumerar cantidad de referencia a nivel mundial, que no hacen sino
enfatizar la importancia que ha tenido el riego y su influencia en el desarrollo de la
humanidad, lo que a su vez permite predecir con toda seguridad, que su futuro también
será muy importante.
Sin embargo, se presentó un momento histórico en casi todos esos lugares, en donde
por diversas circunstancias, las obras de riego fueron abandonas durante varios siglos,
13
hasta llegar a la época moderna en que volvió a presentarse un nuevo auge. En dichas
regiones, por el interés que mostraron algunos líderes políticos y la empresa privada,
de nuevo se rehabilitaron y construyeron numerosas áreas de riego con nueva
tecnología y un mejor aprovechamiento de los recursos tierra y agua.
De manera que, en la actualidad, el florecimiento de la actividad del riego con sus
grandes adelantos tecnológicos, será la piedra angular del desarrollo de la humanidad.
2.4 Relación Suelo planta ambiente
Subirós (2000) indica que es una condición de adecuada humedad en el suelo.
(Cuando este se encuentra a capacidad de campo), la raíces toman el agua sin
dificultad y la planta, en condiciones normales, se desarrolla satisfactoriamente. Desde
este punto de vista, el suelo debe ser visto como un lugar de almacenamiento de agua.
La capacidad que posee este para suplir agua a la planta está dada en función de la
profundidad del perfil y de sus características tales como la textura, el contenido de
materia orgánica, la conductividad hidráulica y
conductividad capilar, los factores
ambientales responsables de la evaporación e incluso las prácticas del cultivo.
La capacidad de la planta para tomar el agua depende, además de los factores citados,
de la cantidad, distribución y capacidad de las raices para absorber en cada horizonte
del suelo (aspecto que está relacionado con la variedad).
El movimiento que experimenta el agua del suelo hacia las raíces y porteriormente, a la
atmosfera, ocurre de una manera termodinámicamente continua. Al deshidratarse las
células de las horas, mediante la transpiración, provocan una disminución del potencial
hídrico y se establece un gradiente de potencial entre las horas y el componente
“raíces y suelo”. Cuando el potencial hídrico en la superficie del sistema radicular es
menor, el agua se desplaza del suelo a la raíz y de esta al follaje. La intensidad con
que ocurre este fenómeno está dando por el gradiente de pontencial y por la resistencia
que encuentra el agua en su desplazamiento. Esto repercute en el desarrollo y por lo
14
tanto, en la producción de caña y sacarosa. Por ninguna razón conviene demorar
demasiado en el riego: una vez que se conoce debe realizarse; de lo contrario,
comienza a declinar la tasa de elongación del tallo.
A medida que la humedad se pierde por transpiración del follaje y evaporizanción de la
superficie del suelo (ETo), esta es retenida con mayor fuerza por las particulas del
suelo, aspecto que impide a la planta la absorción de agua, hasta un punto en que se
comienza a afectar su metabolismo.
La disponibilidad de agua en el suelo ha sido definida de varias maneras; sin embargo,
quizá una de las mas acertadas es la denominada como “humedad facilmente
aprovechable” ó “humedad total disponible”.
2.4.1 Disponibilidad de agua en el suelo
a. Lámina bruta de agua
Sandoval (2007) indica que debido a que el cultivo no puede utilizar toda el agua que el
suelo contiene, así, el agua gravitacional (entre CC y saturación) drena muy rápido y no
se considera que pueda ser usada por la planta. Por otro lado, el agua higroscópica
que está retenida a tensiones mayores de 15 atmosferas, la mayoría de los cultivos no
pueden tomarla del suelo por estar adherida al mismo con mucha tenacidad.
Para fines de riego es conveniente expresar la humedad aprovechable como una
lámina de agua (en cm) que el suelo puede retener para uso de las plantas entre
capacidad de campo y punto de marchitez permanente:
Méndez (2009), recomienda utilizar las siguientes ecuaciones y nomenclatura:
db = (CC – PMP) x Da x ZR
100
Donde:
db
= lámina de agua bruta
CC
= capacidad de campo (%)
PMP = punto de marchitez permanente (%)
15
Da
= densidad aparente del suelo (gr/cc)
ZR
= grosor del estrato de suelo considerado (cm).
b. Lámina neta (dn)
El manejo del agua en el suelo es un criterio técnico que está definido por la cantidad
permitida de agua que el cultivo puede consumir sin que existan altas tensiones en
suelo,
que a su vez, afecten el desarrollo de la caña de azúcar; este criterio es
conocido como déficit permitido de manejo (DPM). Para el caso de sistemas de riego
que utilizan frecuencia fija como
los sistemas de gravedad (surcos continuos o
alternos) y sistemas de presión que utilizan aspersores tipo cañones o aspersores de
mediana presión, se utilizó un
valor máximo de DPM que corresponde a 60% de
consumo (40 por ciento de humedad residual). El valor de DPM al multiplicarlo con la
db (lámina bruta) define, la lámina neta.
Para calcular la
dn (lámina neta) se ha utilizado la ecuación de lámina neta (dn)
expresada en milímetros para el manejo del suelo, el diseño agronómico del sistema de
riego debe asegurar que cuando la zona radicular extraiga la máxima cantidad de agua
que el cultivo demanda. Méndez (2009), recomienda utilizar las siguientes ecuaciones y
nomenclatura:
dn = db x DPM
Donde:
dn
= lámina neta
db
= lámina bruta
DPM = Déficit permitido de manejo (60%)
2.5 Uniformidad de riego
Una baja uniformidad en un sistema de riego implica la existencia de zonas del suelo
con exceso de agua y otras con escasez, o bien la necesidad de aplicar agua en
esceso para que las zonas que reciben menos cantidad estén suficientemente
16
abastecidas. En cualquier caso, con una baja uniformidad será dificil obtener
producciones satisfactorias.
2.5.1 Uniformidad de distribución (UD)
Un término útil para poner un valor numérico de la uniformidad de aplicación para
sistemas de riego agrícolas es la Uniformidad de Distribución, UD (Merriam y Keller,
1978). Es la proporción entre la lámina promedio de agua de riego infiltrada (o
recogida) en el cuarto inferior y la lámina promedio de agua de riego infiltrada (o
recogida), expresado como un porcentaje:
UD = Lámina de agua promedio infiltrada (ó recibida) en el cuarto inferior x 100
Lámina de agua promedio infiltrada (ó recibida)
2.5.2 Coeficiente de Uniformidad de Christiansen (CU)
Sandoval (2007) indica que otro parámetro que es ampliamente usado para evaluar la
uniformidad de riego por aspersión es el coeficiente de uniformidad desarrollado por
Christiansen.
CU  (1 
 Xi  X )100
X ( n)
Donde:
Cu = coeficiente de uniformidad de Christiansen (fracción decimal)
xi = observación en cada pluviómetro (mm).
n = número de observaciones.
x = Media de todas las observaciones
Un Cu de 0.8 ó mayor se considera adecuado para riego por aspersión. En este
método de riego el grado de uniformidad en la aplicación del agua durante el riego
depende esencialmente del espaciamiento entre aspersores y laterales y la presión de
17
los aspersores, siendo afectados grandemente por el viento. Un Cu de 1.0 indica una
distribución perfecta del agua en todo el campo.
2.6 Sistemas de riego utilizados en el cultivo de la caña
Subirós (2000) indica que el riego tiene como finalidad suministrar una debida cantidad
de agua al suelo, a una profunidad determinada para que pueda ser aprovechada por
la mayor cantidad de raices.
Para establecer cualquier sistema de riego es necesario disponer de alguna
información básica como: la disponibilidad de agua (ríos, aguas subterraneas,
reservorios), el cual durante las distintas épocas del año; la calidad del agua, la
topografía del terreno, la capacidad de infiltracion, las caracteristicas fisicas del suelo,
la disponibilidad de la infraestructura hidráulica, el costo de la instlación, la operación y
el mantenimiento de sistema, etc.
Los dos sistemas de riego más utilizados en el cultivo de la caña son el de gravedad
por medio de surcos y por aspersión; también en otros paises recientemente de
manera experimental en Costa Rica, se utiliza el sistema por goteo.
a. Riego por gravedad
Subirós (2000) indica que este método consiste en realizar un desvío del flujo de agua
desde una fuente que por lo general es un río, pozo o reservorio. El agua pasa el surco
(donde se encuentra el cultivo) por medio de aberturas laterales, sifones o tubería
perforada. Para utilizar el riego por gravedad se necesita varias condiciones tales
como:

Las pendientes deben ubicarse entre el 2 y el 4 por mil.

Debe elaborarse previamente un diseño para que la operación sea eficiente.

Es necesario que los suelos estén nivelados para alcanzar aplicaciones y
distribuciones del rieo eficientes.
18

La estructura del suelo debe reunir ciertas condiciones: poseer una adecuada
velocidad de infiltraion, (pero sin ser de textura arenosa) y no debe estar
propensa a la erosión.

Es aconsejable también que los surcos sean rectos.

Cuando existen secciones de canal con una tasa de infiltración elevada en los
canales, conviente que sean revestidas para aumentar la eficiencia en la
utilización del agua.
Los primeros riegos por gravedad, con frecuencia se efectúan por la sección superior
del surco, sore la semilla, para aprovechar la conformación que queda luego de realizar
la siembra. Los bordes del entresurco impiden que el agua se desplace lateralmente y
penetre en la sección donde se localizan los trozos de semilla. Lo anterior permite
humedecer de manera homogénea la zona donde se localiza la semilla, lo que
contribuye la germinación homogenea; la cantidad de agua que se adiciona es menor;
disminuye la germinación de malezas en los lomillos porque la humedad no llega hasta
ese lugar y permite hacer aplicaciones de herbicida de manera localizada.
Posteriormente, mediante la utilización de cultivos mecánicos, la zona se cubre con
tierra formando un lomillo; los siguiente riegos se realizan por el entresurco.
Para evitar el encharcamiento y desperdicio de agua se contribuye un camellón en las
partes terminales del área que va a regarse.
En algunas partes, en lugar de usar sifones, se acostubra hacer aberturas en puntos
determinados del canal de riego; estas dejan pasar el agua y la distribuyen en los
surcos de caña. Es un método bastante rústico en el que se requiere más mano de
obra pero tiene la ventaja de ser bastante sencillo.
También este sistema de riego se realiza mediante tuberías portátiles, generalmente de
aluminio. Tiene la ventaja de que el flujo de agua en los surcos se regula de manera
facil; no hay pérdidas por conducción y se reduce la construcción de canales. Entre las
19
desventajas, está la inversión inicial que es alta, el desplazamiento e instalación de las
tuberías que es laborioso, requiere de mantenimiento y, en ocaciones, el equipo se
obstruye por malezas u otros materiales.
b. Riego por aspersión
Subirós (2000) indica que en el riego por aspersión, el agua se conduce a presión
hasta las secciones laterales y de aquí a los aspersores o distribuidores, de manera
controlada en volumen y tiempo, trantando de simular la lluvia. Estos operan a
presiones y distanciamientos específicos de acuerdo con su diseño.
Este sistema es recomendable en suelos con pendiente pronunciada, con tasas de
infiltración muy altas o bajas y en suelos poco profundos.
Ventajas del riego por aspersión

La eficiencia en el uso del agua, es mayor comparado con el sistema por
gravedad (entre 80 y 85%), con lo que se economiza agua.

El sistema permite un mejor control de la lámina de agua que va aplicarse.

Se utiliza en áreas sin nivelar o con topografía irregular (pendiente pronunciada,
mayor al 3%).

La velocidad de infiltración es menor que la tasa con la que se aplica el agua, lo
que evita la pérdida por escorrentía.

Este sistema es adecuado en suelos poco profundos o con baja retención de
humedad (arenosos).

Se logra mejor distribución y uniformidad en el riego.

No se requiere la confección de canale de riego, con lo que se evitan pérdidas
por conducción si no están revestidos y además, se aprovecha mejor el terreno.

Permite la fertirrigación de manera fácil, con suma eficiencia a u bajo costo

El diseño del sistema permite que sea ajustado de acuerdo con la disponibilidad
de agua.
20

Se evita la erosión y la formación de lodo que pueden entorpecer la ejecución de
otras labores.

No requiere de mucha mano de obra para la operación.
Desventajas del riego por aspersión.

Costos de instalación, operación y mantenimiento altos. Es necesario adoptar
programas de mantenimiento preventivo y ajustes correctivos.

Limitado en zonas con viento fuerte y con baja humedad relativa. El viento fuerte
ocasiona desuniformidad del riego, lo que provoca un desarrollo irregular en el
cultivo. La baja huemdad relativa favorece la evapotranspiración.

La capacidad del sistema es inelástica.

Es necesario elaborar un diseño para que el sistema sea eficiente y uniforme,
Se han desarrollado equipos cuyos aspersores operan a presiones entre los 60 y 100
psi (libras de prsión por pulgada cuadrada), con caudales entre los 400 y 1200 gpm
(galones por minuto), los cuales son utilizados para cubrir grandes extenciones.
Otros equipos autopropulsados tales como el sistema de pivote central y el esistema de
pivote lineal de desplazamiento lateral, han sido diseñados con el mismo fin y son
utilizados en algunos países.
Los sistemas de riego por aspersión requieren más energía para el mismo volumen de
agua que los sistemas superficiales. Se debe a la elevación adicional requerida y a la
necesidad de mantener la presión de las boquillas, las cuales pueden variar de 25 psi
para los aspersores de desplazamiento lateral a más de 125 psi para los aspersores de
cañón hidráulico.
c. Riego por goteo
Subirós (2000) indica que el riego por goteo es otra alternativa para regar la caña de
azúcar. El sistema se emplea en lugares donde la disponibilidad de agua es escasa,
21
así como en suelos con baja retención de humedad (textura arenosa). La utilización del
agua es eficiente, etre el 80% y el 95%
El método consiste en distribuír pequeña cantidades de agua subterráneamente, a baja
presión por medio de una serie de orificios que se localizan a lo largo de la manguera,
con un espaciamiento relativamente corto (0.30 – 0.60 cm). Existen en el mercado
varios tipos de mangueras, las cuales han sido mejoradas debido al uso que se le da
en otros cultivos como melón, ornamentales y hortalizas en general. El agua sale
lentamente por los goteros (en forma de gotas) a un volumen entre 1 a 2 l/hora,
dependiendo el diseño del equipo, lo que permite mantener una humedad adecudada
permanentemente en la zona radical.
2.7 Evaluación técnica de riego por aspersión
La evaluación de un sistema de riego por aspersión es un proceso por el que se puede
saber si la instalación y el manejo que se hace de ella reúnen las condiciones
necesarias para aplicar los riegos adecuadamente, esto es, cubriendo las necesidades
del cultivo para la obtención de máximas producciones y al mismo tiempo minimizar las
pérdidas de agua.
Las evaluaciones se realizarán en las condiciones normales de funcionamiento, de
forma que lo observado coicida con la situación usual durante la apliación de los riegos.
En la evaluación de riego por aspersión es necesario:

Comprobar el estado de los diferentes componentes de la instalación y si el
mantenimiento es adecuado.

Determinar los caudales reales aplicados por los aspersores a la presión de
trabajo y la lámina de agua aplicada al campo.

Determinar la uniformidad de distribución y la eficiencia de aplicación del agua
de riego.
22

Detectar y analizar los problemas de funcionamiento de la instalación y plantear
las soluciones más sencillas y económica.

Analizar los criterios seguidos por el usuario del riego para decidir la lámina de
agua a aplicar.
2.8 Evaluación económica
Identifica méritos intrínsecos del proyecto, independientemente de la manera como se
obtengan y se paguen los recursos financieros que necesite y del modo como se
distribuyan los excedentes que genera.
Se recomienda para el proceso de evaluación económica los siguientes pasos:

Formulación del flujo de caja económico mediante el método directo.

Los indicadores principales serán: El Valor Actual Neto Económico (VANE), la
Tasa Interna de Retorno Económico (TIRE), el punto de equilibrio económico
(PEE), el período de recuperación económico (PRE), el Beneficio/costo (B/C), y
el análisis de sensibilidad correspondiente.
2.9 Evaluación financiera
Evaluación realizada tomando en cuenta la manera como se obtienen y se pagan los
recursos financieros necesarios para el proyecto.
Se recomienda para el proceso de evaluación económica los siguientes pasos:

Obtención del flujo de caja financiero.

Los indicadores principales serán: El Valor Actual Neto Financiero (VANF), y la
Tasa Interna de Retorno Financiero (TIRF).
23
2.9.1 Indicadores financieros
Existen diversos métodos o criterios para la evaluación y posterior selección de
proyectos o alternativas de inversión, entre estos tenemos:
a. Valor Actual Neto (VAN)
Alvarez (2003) indica que este método consiste en hallar la suma algebraica de los
flujos netos actualizados, flujos obtenidos de la comparación entre los costos y
beneficios actualizados generados por el proyecto durante el horizonte del proyecto,
para luego este resultado comparar con el monto de la inversión realizada.
El Valor Presente Neto o Valor Actual Neto (VPN o VAN), es la diferencia del valor
actual de la Inversión menos el valor actual de la recuperación de fondos de manera
que, aplicando una tasa (10%) se consideró como la mínima aceptable.
El Valor Presente Neto de un proyecto puede entonces resumirse en la ecuación:
Donde:
VPN = Valor Presente Neto o Valor Actual Neto
CI
= Capital Inicial de la inversión
FNE = Flujo Neto Efectivo
n
= Número de periodos evaluados
i
= Tasa de Inversión expresada en tanto por uno
Alvarez (2003) indica que el proyecto será factible y se aceptará técnicamente, si el
VAN es mayor o igual a cero y cuando el VAN sea menor a cero, se rechazará, se
postergará o se tratará de optimizarlo convenientemente.
24
b. Tasa Interna de Retorno (TIR)
Alvarez (2003) indica que podemos definir la TIR como aquella tasa que hace nulo o
cero el valor actual neto ó que es la tasa para el que los valores actualizados de los
beneficios netos, valor residual y recupero del capital igualan al valor actualizado de la
inversión.
Un proyecto se aceptará cuando su tasa interna de retorno es superior al costo de
capital, entre varios proyectos o alternativas de inversión, será mejor aquella tasa
interna de retorno más alta.
La Tasa Interna de Retorno de un proyecto puede entonces resumirse en la ecuación:
Donde:
VPN = Valor Presente Neto
TIR
= Tasa Interna de Retorno
CI
= Capital Inicial de la Inversión.
n
c. Tiempo de recuperación de la Inversión
El período de recuperación del capital es el plazo (número de años) en que la inversión
original se recupera con las utilidades futuras.
La regla de decisión asociada a este indicador señala que se deben preferir los
proyectos con menor período de recuperación. Cuanto más corto sea éste, mejor.
Si las utilidades anuales son constantes o similares:
Fórmula:
25
Donde:
TRI
= Tiempo Recuperación de la Inversión
Tia
= Año inmediato anterior en que se recupera la inversión
CI
= Capital Inicial de la Inversión
FNEaaia= Flujo Neto Efectivo del año anterior en que se recupera Inversión
FNEn = Flujo Neto Efectivo del año en el que se recupera la inversión
Para expresar el número de meses en el resultado obtenido en la ecuación anterior, se
le resta el número entero a este valor, y el monto resultante se multiplica por doce (12),
el resultado es expresado en meses. Para expresar el número de días en el resultado
obtenido del cálculo anterior, se le resta el número entero a este valor, y el monto
resultante se multiplica por treinta (30), el resultado es expresado en días. En
respuesta entonces se tendrá que:
TRI = X años, Y meses, Z días.
d. Beneficio Costo B/C
Se denomina así a la relación de los valores actualizados de los beneficios (ingresos
propios del proyecto, valores residuales) sobre los valores actualizados de los costos
(costos de operación, costos de inversión).
n
Fórmula = Sumatoria BT/ (1+i)
n
Sumatoria Ct / (1+i)
Donde:
BT = Beneficios Operacionales Totales del proyecto
CT = Costos Operacionales Totales del proyecto
I = Tasa de Actualización
n. = Período (desde el año 1 hasta el horizonte)
26
Todo proyecto cuya relación de Beneficio-Costo sea igual o mayor a la unidad, es
factible económicamente y no factible económicamente en caso de que dicha relación
sea menor a la unidad.
Un proyecto será rentable si:

El Valor Actual Neto es mayor que cero.

La Tasa Interna de Retorno es mayor que el Coste de Oportunidad del Capital.

La relación beneficio/coste es mayor que uno.

Podemos recuperar la inversión en un tiempo razonable.
En resumen:
VAN =
mayor que cero
TIR =
mayor que la tasa de descuento
B/C =
mayor que uno
TRI =
bajo
27
III JUSTIFICACION
3.1 Definición del problema y justificación
Actualmente, en la Corporación San Diego S.A.
Se cultiva un área de 10,600
hectáreas de caña de azúcar de las cuales 5,164 hectáreas cuentan con riego que
equivalen al 48.72% del área cultivada, el rango de producción va desde 75 toneladas
por hectárea en áreas que carecen de riego, hasta 130 toneladas por hectárea en
áreas en las que se aplica riego.
Los métodos de riego utilizados son en su orden: 2,678 hectáreas por aspersión
(51.86% del área regada), 190 hectáreas por gravedad con bombeo (3.68% del área
regada), 1,003 hectáreas por gravedad (19.42% del área regada), 863 hectáreas por
avance frontal (16.71% del área regada) y 430 hectáreas por pivote central fijo (8% del
área regada).
La tasa de consumo de combustible en los equipos de riego y mano de obra están
haciendo hoy en día que los costos de operación sean altos, lo que ha provocado la
reducción del número de riegos para que supuestamente sea rentable esta operación,
pero eso conlleva a dejar un déficit hídrico en el cultivo lo que repercute en el
rendimiento de la producción.
Por otro lado, debido al requerimiento de grandes caudales que utiliza el área que es
irrigada por gravedad ha disminuido actualmente, los caudales de las fuentes de agua
superficial aunada a la alta demanda de agua que requieren los cultivos aledaños así
como la demanda del líquido que se requiere para la ganadería.
Por tal motivo se realiza el presente diagnóstico para determinar la eficiencia de los
sistemas de riego por aspersión y calidad de riego. Además determinar los costos de
operación que incluye el consumo de combustible, insumos y mano de obra por
28
hectárea riego. De esta manera se podrá determinar los factores que están afectando
el funcionamiento de los sistemas de riego por aspersión tipo cañón en la corporación
San Diego S.A. y así tomar acciones estratégicas para mejorar la eficiencia de la
operación.
IV OBJETIVOS
4.1 objetivo general

Evaluar los sistemas de riego por aspersión tipo cañón en la finca María Laura
en el municipio de Iztapa, Escuintla. Tanto técnica como económica en caña de
azúcar (Saccharum officinarum; Poaceae).
4.2 Objetivos específicos

Determinar la cantidad aplicada de agua, en láminas de riego; frecuencia y
tasas de aplicación de agua/día.

Determinar la demanda de agua del cultivo y su disponibilidad.

Evaluar operaciones de riego en cuanto a la uniformidad de aplicación y
eficiencias del sistema de riego.

Determinar la rentabilidad económica de los proyectos de riego.
29
V METODOLOGIA
5.1 Localización
La unidad de riego se encuentra localizada en la finca María Laura ubicada en la aldea
Las Morenas, municipio de Iztapa Escuintla (Latitud Norte 13°57’29.63” - Longitud
Oeste 90°46’39.65”) a 6.70 msnm.
La superficie total del área a evaluar son 100 hectáreas regadas mediante un sistema
de riego por aspersión tipo cañón, financiado 100% por la corporación San Diego e
instalado antes del inicio del periodo de riego durante el cual se realizaron las
evaluaciones.
5.2 Clima y suelo
Los suelos de esta zona son de textura arenosa, franca arenosa y franca,
moderadamente profunda y muy permeable (Mollisoles secos) y de topografía plana.
Temperatura mínima media anual de 21.5 OC y la máxima media anual de 32.9 OC, la
humedad relativa media anual es de 76% y una precipitación promedio mensual de
mayo a noviembre de 3,032 mm siendo esta la época más lluviosa del año, los datos
fueron tomados de la estación meteorológica de CENGICAÑA, finca Amazonas, de
ingenio Santa Ana (Latitud Norte14° 3' 59.81" y Longitud Oeste 90° 46' 11.94").
El tipo de suelo del área evaluada pertenece al Complejo Regreso Rincón (RG-RN)
según el estudio semi-detallado de suelos de la zona cañera del sur de Guatemala
(CENGICAÑA, 1996), este Complejo está compuesto por el suelo REGRESO
(Fluventic Haplustolls – Franca fina) y suelo RINCON (Pachic Haplustolls - Arenosa).
Son suelos de relieve plano, ligeramente inclinado, con pendientes menores al 3%.
30
Ubicación del proyecto
de riego.
Figura 2. Ubicación del proyecto de riego en la finca María Laura.
5.3 Sujetos de análisis

Sistema de riego por aspersión tipo cañón en finca María Laura de la
5.4 Tipo de investigación
La situación actual del aspecto técnico se evalúo realizando una investigación de
campo, determinando principalmente la lámina neta de aplicación y eficiencia de
aplicación del riego en la parcela.
En el aspecto económico y financiero se efectuó un análisis de los costos realizados en
la operación del sistema de riego por aspersión tipo cañón y la eficiencia de tiempo de
riego para determinar la rentabilidad económica.
31
5.5 Instrumento
5.5.1 Metodología
Para calcular la eficiencia de aplicación del riego
por aspersión se realizaron
evaluaciones de pluviometría y aforo volumétrico en los aspersores de marca Nelson
modelo F-100.
Para evaluar la situación económica se calculó el costo de operación del sistema de
riego por aspersión durante el periodo de riego 2009-2010 y para el análisis financiero
se utilizó los indicadores del VAN, TIR, B/C Y TRI.
5.5.2 Equipo y materiales

Equipo de topografía: para realizar el plano de curvas de nivel.

Medidor de Caudal: para determinar el caudal en la fuente de agua.

Recipientes de 200 lt de capacidad y cronómetro para medir el aforo de los
aspersores tipo cañón.

Recipientes de 25 litros de capacidad para prueba de pluviometría.

Equipo y tecnología

-
GPS (georeferenciación),
-
Cámara de fotos,
-
Anemómetro (Viento y humedad relativa).
Análisis de laboratorio agronómico
-
Laboratorio de CENGICAÑA
32
5.6 PROCEDIMIENTOS
5.6.1 Aspectos Técnicos
5.6.1.1
Muestreo de suelos
A continuación se detalla los pasos que se realizaron para la toma de muestras de
suelo.
1. Reconocimiento general del área del proyecto
previo al muestreo, para
determinar la delimitación de las áreas homogéneas con base en criterios
fisiográficos, edáficos y del cultivo.
2. Se seleccionaron las herramientas necesarias y los materiales, se aseguró que
estuvieran limpias y sin uso los materiales. tales como: palas dúplex, palas,
barrenos muestreadores, baldes para colocar las submuestras, bolsas de
plástico y libreta.
3. El muestro se inició haciendo la primera perforación o toma de submuestra de
conformidad con un barreno tipo francés. Aproximadamente una libra de la
porción central y se depositó en un balde, a fin de mezclar las submuestras para
obtener la muestra representativa del área.
4. El procedimiento para el muestreo se basó en el diseño aleatorio compuesto. En
cada punto de muestreo se tomaron muestras en tres profundidades: 0-20, 2040 y 40-50 centímetros, siendo en total quince muestras.
El objetivo del muestreo de suelos es para analizar en el laboratorio del Centro
Guatemalteco de Investigación y Capacitación de la Caña de azúcar (CENGICAÑA), la
estructura del suelo, Punto de Marchitez Permanente (PMP), Capacidad de Campo
(CC), Densidad aparente (Da), para determinar la capacidad de retención de agua.
33
Figura 3. Muestras de suelo para análisis en el laboratorio de suelos en CENGICAÑA.
Cuadro 1. Análisis de suelos realizados en el laboratorio agronómico de CENGICAÑA.
Finca
MARIA L.
5.6.1.2
Estrato
% Arcilla % Limo % Arena
Textura
CC (%) PMP (%) Da (g/cc)
0-20
23.15
37.32
39.53
Franco
36.22
21.36
0.94
20-40
15.46
32.26
52.28
Franco
35.83
19.18
0.91
40-50
13.14
26.36
60.50
Franco Arenoso
32.39
16.34
1.02
Velocidad de infiltración
La Velocidad de infiltración se midió para determinar si la intensidad de riego actual
está dentro de los parámetros necesarios para no generar escorrentía o
encharcamiento dando lugar a evaporarse el agua antes de ser filtrada en el suelo y no
aprovechar eficientemente el recurso hídrico.
El método que se utilizó es de infiltrómetro de doble cilindro, el cual es considerado
como el más versátil y el más adecuado para diseñar, operar y evaluar sistemas de
riego de inundación total y aspersión (Sandoval 2007).
La prueba se realizó con la humedad del suelo normal antes del primer riego. Se buscó
la ubicación donde no existiera compactación, hormigueros y grietas tal y como lo
recomienda la literatura.
34
Figura 4. Instalación de cilindros de aluminio para la evaluación de velocidad de filtración.
5.6.1.3 Disponibilidad de la fuente de agua
El proyecto cuenta con un pozo con una profundidad de perforación de 240 pies,
diámetro de perforación es de 16” y entubado en 12”. Para la evaluación de aforo y
determinar la producción de agua se utilizó una turbina vertical de 5 etapas a una
profundidad de 90 pies, y un motor de 130 Hp de combustión diesel. Se dió inicio el
aforo a 1400 rpm en el motor y en intervalos de 4 horas se aumentó 1000 rpm hasta
llegar a 2,000 rpm para determinar los galones de agua por minuto sin extraer arena o
la cantidad mínima para no provocar un colapso en el pozo y protección al equipo de
riego. La Prueba tuvo una duración de 24 horas continuas y durante esta se anotó a
cada 30 minutos gpm y el nivel dinámico. Por aparte se tomaron muestras en un
recipiente transparente para observar la presencia de arenas.
Figura 5. Limpieza del pozo antes del aforo.
Fuente: Propia
35
Perforación de
17.5”
Filtro de grava de 3/8” canto
rodado y lavado.
Ubicación de la
bomba
tipo
turbina (90 pies)
Tubo acero al carbón liso,
de 12” de día. 0.25” espesor
x 20’ de largo (6 en total).
Tubo acero al carbón con
rejilla tipo puente de 12” de
día. x 0.25” espesor x 20’ de
largo (9 tubos en total).
Figura 6. Esquema del diseño del pozo.
Fuente: DAHO (empresa perforadora).
Unidad de bombeo para aforo
Medidor de caudal
Sonda para medir
nivel dinámico.
Figura 7. Aforo escalonado de pozo en 24 horas continúas.
Fuente: Propia
36
5.6.1.4
Determinación de la lámina bruta y caudal total del sistema de riego por
aspersión
Para calcular la lámina bruta de riego y caudal total, se procedió a medir el caudal
unitario por aspersor tres repeticiones cada uno y al final se calculó el promedio y el
caudal total del sistema se calculó por medio de lecturas cada minuto durante la prueba
de pluviometría (2.5 horas).
Cuadro 2. Mediciones realizadas en campo abierto.
Caudal
Ubicación
Caudal (gpm)
(m³/hora)
Aspersor 1
195
44.284
‘’
2
193.5
43.944
‘’
3
190
43.149
‘’
4
189
42.922
‘’
5
180
40.878
‘’
6*
180
40.878
Fugas en la
11
2.498
conducción
Total sistema:
1,138.5
258.553
(*) Aspersor crítico
5.6.1.5
Presión
(PSI)
49
48
47
47
45
45
Distancia de la
bomba (m)
351
306
141
861
1,332
1,377
Radio de
mojado
42
41
41
41
40.5
40.5
---
---
---
115
---
---
Determinación de la intensidad de aplicación de riego
a. Determinación de la intensidad de aplicación de riego (Ir)
Ir 
dna
Trt
Donde:
Ir
= intensidad de aplicación de riego en mm/h
Lbd
= Lámina de agua neta a aplicar en mm
Trt
= tiempo de riego por turno en hr
dna 
dn
Ea
Donde:
dna
= lámina de agua neta a aplicar en mm
dn
= lámina neta en mm
Ea
= eficiencia de aplicación en decimales
37
dn = db * UR
Donde:
dn
= lámina de agua neta en mm
db
= lámina de agua bruta en mm
UR
= Umbral de riego o DPM
DPM = Déficit permitido de humedad
5.6.1.6
Evaluación Uniformidad de Distribución de riego (UD)
Se selecciono el sistema de riego con una cobertura de 100 hectáreas de caña de
azúcar (Saccharum sp) en la finca María Laura ubicada en el municipio de Iztapa,
Escuintla; donde se realizo la evaluación de la eficiencia de aplicación de riego por
aspersión tipo cañón.
Los ensayos de la evaluación se llevaron a cabo en el horario de 10:00 -12:00 horas
para determinar el efecto de viento en la uniformidad de riego y en el distanciamiento
entre aspersores y ramales. El ensayo se efectuó en un lugar representativo de las
condiciones medias del área bajo riego y en condiciones de humedad similares a las
que preceden a un riego normal en cada parcela a evaluar.
a. Toma de datos de las características de los aspersores a evaluar: diámetro de la
boquilla, altura del aspersor y distanciamiento entre aspersores y laterales.
b. Colocación red de pluviómetros (0.25 m diámetro x 0.25 m altura), con un
distanciamiento de 9 x 9 metros.
Figura 8. Colocación de pluviómetros para la prueba de pluviometría de riego por aspersión.
38
c. Inicio de riego.
En el inicio del riego se colocó el aspersor hacia afuera donde no hay
pluviómetros hasta que se normalizó el caudal y presión. El tiempo se tomó a
partir de tener las condiciones normales del aspersor. Se evaluaron dos
aspersores simultáneamente con un distanciamiento de 45 metros entre
aspersores y 45 metros entre ramales.
d. Una vez culminado el evento de evaluación, se procedió a medir el volumen
recogido por los pluviómetros, con la ayuda de una probeta graduada.
Figura 9. Medición del volumen recogido en los pluviómetros.
e. Medición del caudal del emisor.
Se logró determinar el caudal de descarga de los emisores a través del método
volumétrico. Se utilizó una manguera flexible de 2” de diámetro, un recipiente
con capacidad de 200 lt, un cronómetro para medir el tiempo.
Figura 10. Medición del caudal en aspersores marca Nelson modelo F-100
39
a. Uniformidad de distribución (UD).
b. Cálculo del Coeficiente de Uniformidad de Christiansen (CU).
Fórmula:
CU  (1 
Donde:
 Xi  X )100
x*n
Cu
= coeficiente de uniformidad de Christiansen (fracción decimal)
xi
= observación en cada pluviómetro (mm).
n
= número de observaciones.
x
= Media de todas las observaciones
5.6.1.7
Cálculo de la demanda de agua de la caña de azúcar (ETc)
Las variables de temperatura, radiación, humedad relativa, velocidad del viento y
presión atmosférica fueron recopiladas en la estación meteorológica de CENGICAÑA
ubicada en la finca Amazonas de ingenio Santa Ana.
Los registros corresponden al historial de 2 años del 2009 al 2010. Se determinó la
evapotranspiración potencial con método de Penman-Monteith recomendado por la
FAO.
40
Cuadro 3. Promedio de evapotranspiración mensual (CENGICAÑA)
MES
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
2009
4.98
5.73
6.01
5.52
5.59
4.83
5.50
5.26
4.94
4.80
3.99
3.99
2010
4.60
5.57
6.03
5.81
4.97
4.38
4.78
4.48
3.67
5.06
4.67
4.77
Evapotranspiracion Potencial (ETo)
mm/día
5.0
5.8
5.0
4.6
4.8
4.4
5.1
4.5
3.7
4.0
4.0
4.0
Diciembre
6.0
5.6
6.0
Noviembre
7.0
3.0
2.0
1.0
Octubre
Agosto
Septiembre
mes
Julio
Junio
Mayo
Abril
Marzo
Febrero
Enero
0.0
Tasa de Evapotranspiración por dia
Figura 11. Evapotranspiración Potencial, Estación meteorológica de CENGICAÑA, finca Amazonas,
ingenio Santa Ana (Latitud Norte14° 3'59.81" y Longitud Oeste 90°46'11.94")
5.6.1.8
Curva del coeficiente de crecimiento del cultivo (Kc)
Para el presente trabajo se consideró la curva de Kc que fue determinada en
CENGICAÑA con base en investigaciones realizadas en los sistemas de producción de
caña de azúcar (CENGICAÑA, 1999).
41
Curva del coeficiente del cultivo Kc
0.8
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.6
0.5
0.5
0.4
0.3
0.2
0.5
0.4
0.4
Macollamiento
KC
0.4
0.5
Inicial
0.1
Elongación
Maduración
Diciembre
Noviembre
Octubre
Septiembre
Agosto
Julio
Junio
Mayo
Abril
Marzo
Febrero
Enero
0
mes
Figura 12. Curva del coeficiente de crecimiento de la caña de azúcar en Guatemala,
(CENGICAÑA 1999).
5.6.1.9
Cálculo de la carga hidráulica del proyecto
La carga hidráulica de los sistemas de riego fue necesario evaluar para determinar si
la capacidad de la unidad de bombeo es adecuada (motor y bomba). Previendo que los
sistemas portátiles en el futuro pueden considerarse la línea central fija en PVC.
a. Cálculo de diámetro y pérdidas por fricción en la tubería
El diámetro de tubería se determinó de la siguiente manera:
Diámetro de la tubería principal con la mitad de caudal del sistema, que corresponde al
recorrido del segundo ramal.
Caudal en la tubería lateral y principal (sistema actual):
b. Pérdidas de carga por fricción en el lateral mediante la ecuación de Hazen
Williams
hf 
1.131x10 09  Q 
 
D 4.872  C 
1.852
L
42
Donde:
hf
= pérdida de carga por fricción en tubería sin salida (m)
Q
= caudal en la tubería m³/hora
D
= Diámetro del tubo (mm)
C
= Coeficiente de rugosidad (pvc 140)
L
= longitud de la tubería (m)
Cuadro 4. Datos para determinar las pérdidas por fricción en el lateral crítico
Descripción
Lateral 1
Lateral 2
36.49
152.4
120
351
0.528
34.63
152.4
120
531
0.528
Caudal (lt/seg)
Diámetro tubería (mm)
Coeficiente rugosidad
Longitud de la tubería (m)
Factor salidas múltiples (3)
c. Velocidad del agua en el lateral.
V 
Q
A
Donde:
V
= Velocidad m/seg
Q
= Caudal en m³/seg
A
= Area
d. Carga requerida a la entrada del lateral (he).
he  ho  hf  Z  He  hm
Donde:
he
= carga requerida a la entrada del lateral (m)
ho
= presión de operación del aspersor seleccionado
hf
= pérdida de carga por fricción en la tubería lateral (m)
43
∆Z
= diferencia de altura entre la entrada del lateral y el final del lateral
(positivo si sube y negativo si baja) (m).
He
= Altura del elevador (m).
hm
= pérdidas de carga menores (10% de hf)
e. Cálculo de carga dinámica total (CDT)
CDT  he  hfp  0.1hfp  Ce
Donde:
CDT
= Carga dinámica total (m)
he
= carga requerida a la entrada del lateral (m)
hfp
= pérdida de carga por fricción en la principal (m)
0.10 hfp = pérdidas menores en la principal (m)
Ce
= carga estática, diferencia de altura entre el nivel del agua y el nivel del
terreno en
la entrada del lateral más alto (m).
5.6.1.10 Evaluación y cálculo de la unidad de bombeo
Para determinar la potencia actual y la real se utilizó la siguiente ecuación:
Potencia (Hp) requerida para operar la bomba:
Hp 
Q * CDT
76 * Ef
Donde:
Hp
= caballos de fuerza requeridos para operar la bomba
Q
= caudal del sistema (lps)
CDT
= carga dinámica total (m)
Ef
= eficiencia de la bomba (85%)
44
5.6.2 Aspecto económico
5.6.2.1
El análisis
Evaluación económica del proyecto de riego en finca María
Laura
consistió en identificar los costos y beneficios inherentes al proyecto,
valorando y emitiendo un pronunciamiento sobre la conveniencia o inconveniencia del
proyecto en ejecución. Este razonamiento nos condujo a la evaluación económica de
los proyectos de riego por aspersión de la Corporación San Diego S.A.
La evaluación económica de los proyectos de riego por aspersión, se inició una vez que
se dispuso de información básica pero concreta del proyecto, mediante el análisis
sistemático de la relación existente entre los ingresos y egresos esperados del mismo,
que determinó el Flujo de Efectivo Neto, valor este que se traduce en la Rentabilidad
Neta del Proyecto, para ello se realizó el análisis de las
variables del proyecto,
siguiendo un conjunto de estudios preliminares y continuos, que son:
Determinar los ingresos del proyecto.
Para iniciar cualquier evaluación económica de un proyecto, el primer paso está
asociado a la determinación de los ingresos esperados, luego de definir el objeto
general del mismo, que es donde se define el producto generador de ingresos.
Para evaluar los ingresos se necesitó tener en cuenta tres factores:
i.
Conocer cuál es el incremento de caña de azúcar (ton/ha) que se obtiene al
haber implementado el sistema de riego por aspersión en finca María Laura en
un área de 100 has.
ii.
Conocer la producción de azúcar por tonelada de caña y el precio de venta.
iii.
Conocer otros ingresos que incremente la rentabilidad, como la venta de sub
productos tales como la melaza, cogeneración de energía eléctrica, ahorros en
labores agrícolas por incremento de la producción de caña.
45
Estos cálculos se realizaron para tener una
visualización mas especifica del
comportamiento de los ingresos para el establecimiento de metas a cumplir en la
ejecución del proyecto de riego.
Se determinó los egresos asociados al proyecto, compuestos por la suma de los costos
y gastos involucrados.
i.
Costo de proceso de fabricación del azúcar, melaza y bagazo y
ii.
Costo de cosecha de la caña de azúcar (corte, alce y transporte).
Se determinó los costos de operación asociados al proyecto de riego por aspersión,
siendo un factor fundamental para el análisis de la inversión. Para ello se consideraron
algunas variables particulares como: Mano de obra de los regadores, mano de obra
indirecta y maquinaria agrícola para traslado de tubería y accesorios en campo,
consumo de combustible (gl/hr) de la unidad de bombeo y mantenimiento preventivo
cada 300 horas de la unidad de bombeo durante el periodo de riego.
Ya disponiendo de los costos y Gastos del proyecto, se consideró los costos de
Inversión, la cual considera la inversión en equipos y maquinarias que son utilizados en
el proyecto.
La evaluación económica se hizo por medio de métodos matemáticos-Financieros. Esta
técnica se fundamenta en el cálculo de indicadores financieros dinámicos con el valor
anual neto (VAN) y la tasa interna de retorno (TIR). El valor presente neto y la tasa
interna de rendimiento se mencionan juntos porque en realidad es el mismo método,
sólo que sus resultados se expresan de manera distinta.
El Valor Presente Neto o Valor Actual Neto (VPN o VAN), es la diferencia del valor
actual de la Inversión menos el valor actual de la recuperación de fondos de manera
que, aplicando una tasa (10%) se consideró como la mínima aceptable.
El Valor Presente Neto del proyecto se resumió en la ecuación:
46
Donde:
VPN = Valor Presente Neto o Valor Actual Neto
CI
= Capital Inicial de la inversión
n
i
= Tasa de Inversión expresada en tanto por uno
La tasa interna de retorno (TIR) se utilizó para decidir sobre la aceptación o rechazo del
proyecto de inversión. Para ello, la TIR se comparó con una tasa mínima o tasa de
corte. El costo de oportunidad utilizado para comparar la TIR fue la tasa de rentabilidad
libre de riesgo. Si la tasa de rendimiento del proyecto - expresada por la TIR- superaba
la tasa de corte, se acepta la inversión; en caso contrario, se rechaza.
La Tasa Interna de Retorno de un proyecto puede entonces resumirse en la ecuación:
Donde:
VPN = Valor Presente Neto
TIR
= Tasa Interna de Retorno
CI
= Capital Inicial de la Inversión.
n
47
El tiempo de recuperación de la inversión, se calculó para determinar el momento en el
que los flujos netos de efectivos han cubierto la inversión inicial y se comienza a
obtener rendimiento del negocio o del proyecto. Para su cálculo se utilizó el valor de los
flujos descontados para saber cuánto tiempo se tardara el proyecto en recuperar la
inversión, es decir, sumar los flujos netos de efectivos a que los mismos den igual a la
inversión. Para conocer cuánto tiempo exacto es el último flujo o saldo utilizado para
encontrar el periodo de recuperación, se dividió entre el valor integro del flujo y el valor
encontrado se multiplicó por 12.
Donde:
TRI
= Tiempo Recuperación de la Inversión
Tia
= Año inmediato anterior en que se recupera la inversión
CI
= Capital Inicial de la Inversión
FNEaaia= Flujo Neto Efectivo del año anterior en que se recupera Inversión
FNEn = Flujo Neto Efectivo del año en el que se recupera la inversión
5.6.3 Variables respuestas
Evaluar el aspecto técnico, mediante la medición de la uniformidad de distribución, la
lámina diaria aplicada, demanda de agua del cultivo de la caña de azúcar,
disponibilidad en la fuente, potencia requerida de la bomba y motor de la unidad de
bombeo.
Evaluar el aspecto económico, determinando el costo de riego por milímetro aplicado,
costo por hectárea riego y la rentabilidad económica actual del sistema de riego por
aspersión.
48
5.6.4 Indicadores
Aspecto técnico

Eficiencia de aplicación del riego en el cultivo de caña de azúcar

Lámina de riego

Frecuencia de riego

Demanda de agua del cultivo
Aspecto económico

Costos de operación del sistema de riego por aspersión

Indicadores financieros
49
VI RESULTADOS Y DISCUSIONES
De acuerdo a los objetivos planteados la investigación conlleva a conocer la situación
actual técnica y económica que prevalece en el sistema de riego por aspersión tipo
cañón en la finca María Laura, Iztapa Escuintla, esto mediante el análisis de
información obtenida a través de una investigación de campo, principalmente en el
manejo y operación del sistema de riego, así como la utilización de información
histórica de los sistemas de riego por aspersión en el ingenio San Diego.
A continuación se presentan los resultados obtenidos de acuerdo a las variables
evaluadas.
6.1 Aspecto Técnico
6.1.1 Lámina de riego aplicada (Lámina/riego y tasa de agua/día), frecuencia y
tasa de aplicación de agua/día.
Con base al caudal promedio determinado de los aspersores medidos, se calculó la
lámina promedio aplicada.
Lámina/riego = Volumen (m³) = 258.55 m³ x 2.5 horas/riego = 646.375 m³ = 0.053 m
Area (m²)
(45m x 45m) x 6 aspersores
12,150 m²
Lámina/riego aplicada actualmente = 53 mm/riego
Lámina diaria (tasa/día) =
Lámina/riego =
Frecuencia actual
53 mm/riego = 3.785 mm/día
14 días
La lámina reposición actualmente es de 3.785 mm/día de acuerdo al caudal y la
frecuencia actual que se tiene en los registros del sistema de riego.
50
6.1.2 Demanda de agua del cultivo en la localidad de finca María Laura en el
municipio de Iztapa, Escuintla
Se calculó la demanda diaria del cultivo en base al Kc y ETo de acuerdo a los datos
climáticos obtenidos de la estación meteorológica de CENGICAÑA ubicada en la finca
Amazonas. (Latitud Norte 140 03’ 59.81” y Longitud Oeste 900 46’ 11.94”) y
posteriormente calculados a través del método de Pennan-Monteith.
Los resultados se presentan en el Cuadro 5, para determinar la frecuencia y número de
riegos necesarios para lograr un aumento en producción de ton/ha.
Cuadro 5. Demanda de agua del cultivo por día.
Etapa
Iniciación
Duración
45
90
Macollamiento
115
Elong etapa I
65
Elong etapa II
Eto
(mm/día)
Enero
5
Febrero
6
Marzo
6
Abril
6
Mayo
5
Junio
4
Julio
5
Agosto
4
Septiembre
4
Octubre
5
Noviembre
4
Diciembre
4
mes
Kc
Etc
0.40
0.70
0.70
0.70
0.70
0.70
0.70
0.50
0.50
0.50
0.40
0.40
2
4
4
4
3
3
3
2
2
3
2
2
Lamina Bruta
(mm/día)
2
5
6
5
5
4
4
3
2
3
2
2
En la Figura 13 se puede apreciar la evapotranspiración de referencia (ETo) y la
evapotranspiración del cultivo (ETc). La diferencia de la lámina por día consiste en que
la evapotranspiración de referencia no se toma en cuenta el factor de Kc del cultivo.
51
6
mm/día
Evapotranspiracion
5
6
5
5
5
4
3
4
2
Periodo de
riego
2
1
4
2
4
4
3
4
3
3
3
2
2
2
2
2
3
2
2
3
Diciembre
Noviembre
Octubre
Septiembre
Agosto
Julio
Junio
Mayo
Abril
Marzo
Febrero
Enero
0
mes
Evapotranspiración del cultivo
Lámina bruta de riego
Figura 13. Demanda de agua por día de la caña de azúcar en el periodo de riego 09-10 en la Finca
María Laura.
Fuente: Datos de Kc y Eto por CENGICAÑA
6.1.3 Determinación de la frecuencia de riego de diseño
Actualmente se tiene una frecuencia promedio de 14 días en el sistema de riego por
aspersión en la finca María Laura, (la frecuencia se determina de acuerdo a los
registros que se llevan en campo).
La lámina de diseño por día es igual a la ETo máxima (6 mm/día) que se obtiene en el
mes de marzo de acuerdo al Cuadro 5.
A continuación se hace un análisis de la frecuencia de riego tomando en consideración
la demanda de agua del cultivo (Kc y ETo) y la frecuencia actual.
Area de riego/día (20 horas riego/día)
=
97,200 m² (9.72 ha/día)
Caudal de diseño
=
272.52 m³/hora (1,200 gpm)
Tiempo por riego
=
2.5 horas/riego
Lámina bruta de diseño =
272.52 m³/hora x 20 horas
(2,025 m² x 6 asp.) x (2.5 horas x 8 turnos)
= 5,450.40 m³
97,200 m²
52
Lámina bruta de diseño = 0.056 x 1000 = 56 mm/riego
La diferencia que existe entre la lámina de riego aplicada actualmente con respecto a la
calculada es de 3 mm/riego. Lo que implica hacer un ajuste de caudal y eficientar la
conducción para minimizar las pérdidas hídricas en la conducción. El caudal que se
necesita incrementar es de 13.97 m³/hora que es igual a 61.51 GPM.
Frecuencia =
Lámina x riego = 56 mm =
Lámina diaria
6 mm
9.33 días
En la figura 13 se puede apreciar que en el mes de marzo es donde se obtiene la
mayor demanda del cultivo, lo que implica que la frecuencia de riego para este mes
tiene que ser de 9-10 días para lograr satisfacer lo requerido hídricamente. Los meses
de enero, febrero, abril y mayo la frecuencia puede ser mayor por la demanda de agua.
La frecuencia es posible si mantiene una eficiencia de 9.72 ha/día, con un tiempo de
riego de 2.5 horas y con tiempo efectivo por día de 20 horas de riego.
De acuerdo al cálculo de la frecuencia de riego de diseño se elaboró un calendario de
riego tomando en consideración la demanda del cultivo de la caña de azúcar y la
capacidad de campo del suelo sin generar pérdidas de agua gravitacional y
escorrentía.
En el primer riego se aplicó 67 mm con un riego de 3 horas y 11 riegos con una
frecuencia de 10 días.
53
Intervalo de riego
800
700
600
400
300
200
21-may
11-may
01-may
21-abr
11-abr
01-abr
22-mar
12-mar
02-mar
20-feb
10-feb
31-ene
21-ene
0
11-ene
100
01-ene
mm acumulados
500
acumulado de dias
Intervalo en base Kc y ETo
Frecuencia fija Actual
Figura 14. Comparativo frecuencia de riego calculada vrs frecuencia fija actual
En la Figura 14 se presentan los milímetros de agua que requiere el cultivo de la caña
de azúcar en base a Kc y ETo, los milímetros aplicados actualmente (53 mm/riego y
frecuencia de 14 días) y milímetros calculados en base a la programación de riego con
una lámina de riego de 56 mm y frecuencia de 10 días a partir del segundo riego.
Comparativo de evapotranspiración y mm de
riego por mes aplicados
250
mm x mes
201
180
200
140 134
150
100
62
151
168
134
150
168
134
129
125
67
67
50
0
01-ene
01-feb
Evapotranspiración del cultivo
01-mar
Apliación de riego actual
01-abr
01-may
Cálculo de mm aplicados
Figura 15. Demanda de agua del cultivo por mes.
54
En la Figura 15 gráficamente se puede apreciar el sobre riego que existe en el mes de
enero de acuerdo a la demanda del cultivo, y en los meses siguientes se cae en un
déficit de humedad. Esta situación se da porque no se hace una programación de
acuerdo a los factores climáticos (Kc y ETo), que son los que determinan el momento y
la cantidad de agua a regar. Al tomar en cuenta los factores climáticos se pueden hacer
más eficiente el uso de los recursos y lograr una mayor producción de azúcar. Las
etapas fenológicas que afecta el periodo de riego es la etapa de Iniciación y
macollamiento, las etapas de elongación y maduración se sitúan en el periodo de lluvia
y salida del invierno. En los meses de noviembre y diciembre existe humedad residual y
la demanda de humedad es similar a la de enero (2 mm/día).
Velocidad de infiltración del suelo
En este punto la infiltración básica fue de 3.55 cm/hr. Se encontró a las 4.30 horas de
duración de la prueba.
Figura 16. Curva de infiltración básica, proyecto de riego por aspersión en finca María Laura.
Cálculo de la intensidad de aplicación de riego (Ir)
Ir 
dna
Trt
Donde
Ir
= Intensidad de aplicación
55
dna
= Lámina bruta de diseño
Trt
= Tiempo de riego
Ir
=
5.6 cm = 2.24 cm/hora
2.5 horas
La intensidad de riego de acuerdo a la lámina de riego calculada es de 2.24 cm/hora lo
cual es menor a la prueba de infiltración básica que se llevó a cabo en la finca María
Laura.
La velocidad de la infiltración básica que se obtuvo se puede apreciar en la gráfica de
la figura 16. El resultado final fue de 3.55 cm/hora lo cual se garantiza que no habrá
encharcamiento, escorrentía ni pérdida por evaporación.
6.1.4 Uniformidad de Distribución
Para realizar la evaluación de pluviometría se
utilizó una boleta de campo,
considerando todos los elementos necesarios para que posteriormente pueda ser
procesado (ver anexo 1).
Para obtener los resultados de la evaluación, un primer paso fue convertir las lecturas
de campo en volumen a láminas de agua. En la Figura 17 se consignan los valores
calculados en mm.
En la Figura 17 se consignan todos los valores ordenados de mayor a menor para
determinar los valores del cuarto inferior y el cálculo de las diferencias de todos los
valores en torno a la media, que posteriormente fueron utilizados para el cálculo del
Coeficiente de Uniformidad de Christiansen, específicamente.
56
Figura 17. Resultados de la evaluación de pluviometría y cálculo de mm de lluvia
57
Figura 18. Valores ordenados y desviaciones en relación a la media de la prueba de pluviometría
58
Para determinar la uniformidad de distribución (UD), se calculó a través de la ecuación:
Donde:
UD = Uniformidad de distribución en porcentaje (%)
UD = 59.69mm x 100 = 72%
82.80mm
Se tiene una uniformidad de distribución: UD = 72%, esto implica que el agua que
recibe el cultivo o el suelo, el 75% del área regada recibirá el 72% de la altura media
aplicada o más, y el 25% del área regada recibiría menos del 72% de la altura media
aplicada.
La uniformidad de distribución aceptable es mayor o igual al 85% en riego por
aspersión ya que el 75% del área recibirá 40 mm de 56 mm/riego y el 25% del área
recibirá menor de los 40 mm/riego lo que implica un alto déficit hídrico en el cultivo.
Figura 19. UD deficiente y riego insuficiente en algunas zonas del campo.
En la figura 19 se representa el caso de un bajo porcentaje de una uniformidad de
distribución donde se aprecia parte del área con cantidad de agua aceptable y otra con
déficit de riego.
Los factores que incidieron en el resultado básicamente fueron la diferencia de presión
entre aspersores (52-46 psi) y la variación de presión de cada aspersor durante la
59
prueba de campo. El viento no fue un factor determinante ya que la velocidad promedio
fue de 0.42 km/hr y la distancia entre aspersores fue de 45m x 45m.
Otro parámetro usado para evaluar la uniformidad de riego por aspersión es el
coeficiente de uniformidad desarrollado por Christiansen:
CU  (1 
 Xi  X )100
x*n
Donde:
Cu = coeficiente de uniformidad de Christiansen (fracción decimal)
xi = observación en cada pluviómetro (mm).
n = número de observaciones.
x = Media de todas las observaciones
CU = 1- 371.24 * 100 = 90%
3,726.22
El Valor del CU, igualmente reporta un valor mucho más alto, al estar directamente
relacionada a la variación de los valores en relación a la media geométrica. Este
indicador confirma que el equipo evaluado está siendo utilizado en forma muy
adecuada como puede ser la presión constante, presión adecuada, entre otros.
Según Keller y Bliesner (2000) los datos de prueba para un CU > 70% usualmente
forma una distribución normal en forma de campana y es razonablemente simétrico en
torno a la media.
60
6.1.5 Carga dinámica total y unidad de bombeo
De acuerdo al diseño hidráulico del proyecto, la carga dinámica total está compuesta
por cuatro factores: la presión de entrada al sistema, la diferencia topográfica, las
pérdidas por fricción en conducción y diferencia de altura del nivel en la succión.
La situación crítica en el sistema de riego es la carga requerida en la entrada del lateral
que debe mantenerse para lograr un riego eficiente. En el Cuadro 6 se presenta los
cálculos hidráulicos del lateral crítico.
Cuadro 6. Cálculo de factores hidráulicos para determinar la carga requerida en la entrada del lateral
Descripción
Actual
Cálculo
Diferencia
Caudal en el lateral (m³/seg)
0.03463
0.03785
0.00322
Caudal total del sistema (m³/seg)
0.0718
0.0757
0.0039
Velocidad en el lateral (m/seg)
1.90
2.07
0.18
Hf en el lateral (m)
7.85
9.26
2.07
Para satisfacer la demanda del cultivo es necesario aumentar en el lateral 0.0032
m³/seg para un total de 0.03785 m³/seg, en una tubería de aluminio de 6” de diámetro.
Al aumentar el caudal en el lateral las pérdidas por fricción aumentan de 7.85 m a 9.26
m y la velocidad de 1.90 a 2.07 m/seg. para bajar las pérdidas por fricción el diámetro
siguiente comercialmente es de 8” y de acuerdo con el cálculo las pérdidas por fricción
serían de 2.28 metros, sin embargo no resulta económicamente rentable tanto por el
costo de la tubería, accesorios y los traslados manuales que se necesitan realizar en la
operación.
Para determinar la potencia de la bomba y motor de la unidad de bombeo se calculó la
carga dinámica total del sistema de riego. Los resultados se presentan en el Cuadro 7.
61
Cuadro 7. Cálculo de factores hidráulicos para determinar la eficiencia y CDT del sistema de riego
Descripción
Actual
Cálculo
Diferencia
0.0718
0.0757
0.0039
Velocidad en línea principal (m/seg)
1.84
1.94
0.10
Carga requerida en la entrada del lateral (m)
41.34
45.58
4.24
Hf en la línea principal
15.42*
12.10**
-4.61
0.10 hf línea principal (m)
1.54
1.21
-0.93
Carga estática (nivel dinámico) (m)
11.00
11.00
---
Carga dinámica total (CDT)
69.30
69.89
0.59
Caudal total del sistema (m³/seg)
(*) Factor de rugosidad 120 en tubería de aluminio
(**) Factor de rugosidad 145 en tubería de pvc
Las pérdidas por fricción (hf) en la línea principal actualmente son menores con
respecto al nuevo cálculo porque el caudal es menor. Para satisfacer la demanda del
cultivo es necesario aumentar el caudal y bajar las pérdidas por fricción en la línea
principal.
Se determinó la potencia de la bomba y motor requerido para el caudal y CDT del
sistema de riego por aspersión tipo cañón. En el Cuadro 8 se presentan los datos
hidráulicos para el cálculo de Hp.
Cuadro 8. Bomba y motor del sistema de riego evaluado
Descripción
Actual
Cálculo
Diferencia
Caudal total (lt/seg)
71.80
75.70
0.0039
CDT
69.30
69.89
-1.30
Eficiencia de la bomba (ef 85%)
85
85
---
Hp de la turbina
77
82
3
Hp del motor
86
91
5
En el cuadro 8, los 86 Hp de motor corresponden a la demanda de potencia con el
caudal que se tiene actualmente, y los 91 Hp corresponde al nuevo cálculo de caudal
de acuerdo al inciso 6.1.3 donde se determinó el incremento de 13.97 m³/hora lo que
incrementa 5 Hp en el motor ya que se consideró el mismo diámetro de tubería.
62
En el cuadro 9 se detalla la unidad de bombeo que tiene el proyecto de riego
actualmente.
Cuadro 9. Unidad de bombeo para el sistema de riego por aspersión tipo cañón
Descripción
Turbina CDT
Hp Motor
Modelo motor
Eficiencia actual del motor
Actual
Cálculo
Diferencia
94.51
69.89
24.62
130
98
32
6068TF150
4045TF250
---
66%
92%
26%
Lo que se aprecia en el cuadro 9 es que se tiene un motor y bomba con una potencia
mayor de lo que se necesita, en el cuadro 8 se puede observar que la demanda actual
de Hp de acuerdo al caudal son 86 Hp por lo que hace deficiente la curva del motor. De
acuerdo al rediseño con el incremento de caudal (13.97 m³/hora), la demanda de
potencia es de 91 Hp pero comercialmente no se cuenta con un motor de esa potencia
por lo que será necesario un motor de 98 Hp con una eficiencia de 92%.
Al reducir la potencia del motor apegándolo a la potencia requerida ayudará elevar la
eficiencia del motor y reducirá el gasto de combustible.
En el siguiente inciso se determina si es económicamente rentable hacer una nueva
inversión básicamente en la línea principal.
6.2 ASPECTO ECONOMICO
6.2.1 Evaluación económica
Para determinar la rentabilidad económica del proyecto de riego se consideró el costo
de inversión del proyecto, los costos de operación, ingresos y egresos de los productos
y subproductos de la caña de azúcar, los indicadores de rentabilidad: beneficio costo
B/C, Valor actual neto VAN, tasa interna de retorno TIR, y el periodo de recuperación
63
de la inversión. La tasa de descuento que se utilizó para el presente análisis es de 10%
y un horizonte de evaluación de 10 años.
6.2.1.1 Inversión inicial
La inversión inicial del proyecto consta de: perforación de un pozo de 240 pies con un
diámetro de 12 pulgadas para utilizar una bomba de 10” de diámetro, unidad de
bombeo que consta de una bomba tipo turbina vertical con una columna de 120 pies,
tubería de aluminio, accesorios y trabajos de obra civil para instalación de la unidad de
bombeo.
En el Cuadro 10 se detalla el costo de cada rubro en mención. Se detalla de igual
manera los costos de una nueva inversión de acuerdo a los cálculos de un nuevo
rediseño tomando en cuenta tubería de PVC en la línea principal y cambio de motor de
130 a 98 Hp de acuerdo a los resultados obtenidos de la evaluación.
Cuadro 10. Costos de inversión inicial
Descripción
Inversión inicial
Cálculo de diseño
Fuente de Agua
USD
48,214
USD
48,214
Unidad de Bombeo
USD
37,000
USD
37,000
Tubería Aspersores y Accesorios
USD
53,423
USD
37,566
Obra Civil
USD
400
USD
400
USD
25,368
Tubería y accesorios PVC
Costo Total de Inversión
USD
139,037
USD
148,548
Costo de inversión por hectárea
USD
1,390
USD
1,485
6.2.1.2 Costos de producción y utilidades del cultivo
Posteriormente se incluyen los beneficios de producir caña de azúcar en el área bajo
riego por aspersión móvil, con la finalidad de determinar los beneficios marginales que
se obtienen en los sistemas de riego en estudio.
64
Los datos estadísticos que se presentan son de tres años de producción del área
irrigada con el sistema de riego por aspersión móvil, la primera cosecha de caña
producida con riego es la efectuada durante el periodo de riego 09-10, en el cual la
producción fue de 112.52 toneladas de caña / ha.
Anteriormente el área de referencia no era irrigada por aspersión, como punto de
referencia se tomó la producción obtenida en el periodo de zafra 07-08, que fue de
95.48 toneladas de caña /ha. En ambos períodos, el cultivo tenía un año de edad (caña
planta). El incremento obtenido es de 17.04 toneladas de caña / ha, el cual se atribuye
a que con el riego por aspersión que se aplicó.
Cuadro 11. Producción de caña por hectárea.
Area
Sin riego
07-08
Sin riego
08-09
Con riego
09-10
13.56
115.98
108.25
130.00
16.76
96.93
114.52
114.40
16.98
94.07
110.31
109.20
8.85
92.12
106.61
107.12
7.25
78.32
101.68
101.92
Promedio
95.48
108.27
112.53
Fuente: Histórico de producción de los lotes irrigados por el sistema de riego evaluado.
6.2.1.3 Costos de operación
Los costos de operación se detallan en el Cuadro 12. El periodo que se ha tomado en
cuenta es de 144 días a partir del 01 de enero. Todos los costos pertenecen al periodo
de enero a mayo de 2010.
Cuadro 12. Detalle de costos de operación por hectárea/riego en el sistema de riego por aspersión.
Descripción
Costos actuales
Nuevo Cálculo
Diferencia
Salarios y prestaciones
USD 24.81
USD 16.45
USD
Combustible
USD 43.53
USD 21.10
USD -22.43
Mantenimiento preventivo
USD 1.07
USD 0.69
USD
Movimiento de tubería
USD 6.35
-----
USD -6,354
Costo x ha riego
USD 75.76
USD 38.24
USD -37.52
Costo x mm/ha
USD 1.43
USD 0.68
USD
-8.36
-0.38
-0.75
65
Para poder bajar los costos de operación y hacer más eficiente el tiempo de riego por
día es necesario evitar el tiempo perdido por traslado de tubería principalmente la línea
principal donde se pierde 12 horas por cada traslado, se emplea maquinaria agrícola y
personal.
Las horas efectivas de riego por día se logran con un pago por hectárea regada donde
el personal operativo obtendrá un favorable incremento económico y el sistema de
riego obtiene más eficiencia en tiempo de riego por día.
Como se había mencionado anteriormente el cambio de motor se logra una mejor
eficiencia y un costo menor de operación por ahorro de combustible.
6.2.1.4 Egresos
Los egresos o gastos anuales se detallan en el Cuadro 13. Los costos son por tonelada
de caña producida.
Cuadro 13. Egresos por implementación de riego en el proyecto de riego por aspersión en la finca María
Laura por año. (Dólares americanos).
Descripción
Costos actuales
Rediseño
Diferencia
Operación de riego
USD 44.56
USD 26.99
Corte, alce y transporte
USD 7.88
USD 7.88
---
Producción de azúcar
USD 4.62
USD 4.62
---
Producción de melaza
USD 0.38
USD 0.38
---
Producción de energía Kw
USD 1.20
USD
---
Costo total de egresos/ton:
USD 58.64
USD 41.07
USD
1.20
USD
17.57
17.57
Para determinar el costo total de los gastos anuales se debe multiplicar el costo total de
egresos por las toneladas de caña extra o de incremento que se obtuvieron al
implementar el sistema de riego por aspersión (1,700 ton).
66
6.2.1.5 Ingresos y ahorros por la implementación de riego
Los ingresos que se obtienen por producción de una tonelada de caña, no son
solamente en venta de azúcar y sub productos de la caña, sino también existen otros
beneficios como el ahorro de arrendamiento de tierras, ahorro en mantenimiento de
cultivo y la renovación de cultivo o siembra que se hace por la curva decreciente que
existe entre el primer año al cuarto año. La implementación del riego se logra llevar la
renovación de cuatro a cinco años o más. En el Cuadro 14 se detalla el ingreso y el
ahorro que se obtiene por tonelada de caña.
Cuadro 14. Ingresos obtenidos por implementar riego en el proyecto de riego por aspersión
Descripción
Ingresos/tonelada
Ahorro por arrendamiento
USD 0.87
Ahorro en mantenimiento de cultivo
USD
1.17
Ahorro en renovación (4 años a 5 años)
USD
0.36
Venta de Azúcar
USD 40.70
Venta de melaza
USD 3 .08
Venta de Energía Eléctrica
USD
Total de ingresos por tonelada
USD 49.58
3.40
6.2.1.6 Indicadores financieros
El primer paso de la evaluación financiera del proyecto consistió en el análisis de
beneficio costo, para ello se estimó los ingresos y egresos del incremento de toneladas
de caña por hectárea (Cuadro 15 y 16) durante diez años.
a. Cálculo de Flujo de caja
En el año cero solo hay gastos de inversión, a partir del año uno los gastos se
estabilizan de acuerdo al presente análisis. Es de esperar que los salarios y los precios
de los insumos aumenten, pero para efectos de cálculo eso no es importante porque en
la columna de beneficios se hizo el mismo procedimiento. Los precios de venta es
posible que aumenten en el futuro
67
Cuadro 15. Flujo de caja para el cálculo de indicadores financieros en dólares americanos.
Año
Ingreso
0
Egreso
Flujo de
caja
139,158
-139,158
Ingreso*
Egreso*
Flujo de
caja*
148,548
-148,548
1
126,020
103,914
22,107
126,020
74,042
51,979
2
126,020
103,914
22,107
126,020
74,042
51,979
3
126,020
103,914
22,107
126,020
74,042
51,979
4
126,020
103,914
22,107
126,020
74,042
51,979
5
126,020
103,914
22,107
126,020
74,042
51,979
6
126,020
103,914
22,107
126,020
74,042
51,979
7
126,020
103,914
22,107
126,020
74,042
51,979
8
126,020
103,914
22,107
126,020
74,042
51,979
9
126,020
103,914
22,107
126,020
74,042
51,979
10
126,020
103,914
22,107
126,020
74,042
51,979
Total
1,260,203
1,039,136
81,909
1,260,203
666,374
319,260
(*) Corresponde al análisis con un rediseño del proyecto de riego por aspersión.
b. Resultados del análisis del VAN
En el Cuadro 15 se presenta una relación de gastos e inversiones anuales y un
beneficio esperado al final de los diez años en las condiciones actuales del proyecto de
riego por aspersión.
Cuadro 16. Cálculo de Valor Presente Neto de la operación actual del proyecto de riego evaluado
68
De acuerdo a los cálculos realizados en el Cuadro 15 al descontar el 10% de
rendimiento, el resultado obtenido del valor actual neto acumulado es negativo, lo que
significa que en los diez años posteriores el proyecto de riego por aspersión, no logra
cubrir la tasa de rendimiento establecida. Dado que el VAN es negativo no tiene sentido
hacer cálculos del TIR.
El anterior análisis fue realizado con base en el equipo que se compró, al costo de
operación actual (periodo 09-10). Por los resultados anteriores se presenta una
propuesta de rediseñó, inversión y costo de operación, optando por invertir en una línea
central fija de PVC, para evitar pérdidas por fricción y fugas ocasionadas por falta de
empaques en buen estado en la unión de cada tubo de aluminio. La implementación de
la tubería central también contribuye a disminuir los tiempos perdidos y ahorro en
traslados (maquinaria y mano de obra). En la unidad de bombeo se utiliza un motor y
bomba de acuerdo a la CDT calculadas en el presente trabajo. Además fue necesario
hacer un plan de control en la parte de la calidad de riego para implementar una forma
de pagar la hectárea de riego para incrementar los ingresos en el personal operativo y
obtener una operación más eficiente.
Cuadro 17. Cálculo del Valor Presente Neto con el factor de actualización de 10% con las
modificaciones propuestas para el proyecto de riego por aspersión en la finca María Laura Iztapa,
Escuintla
Horizonte t
(años)
Ingresos
1
126,020
2
3
Factor de
actualización (10%)
= 1/(1 + r)t
Egresos
Utilidad
Bruta
148,548
-148,548
74,042
51,978
0.9091
47,253
126,020
74,042
51,978
0.8264
42,957
126,020
74,042
51,978
0.7513
39,052
4
126,020
74,042
51,978
0.6830
35,502
5
126,020
74,042
51,978
0.6209
32,274
6
126,020
74,042
51,978
0.5645
29,340
7
126,020
74,042
51,978
0.5132
26,673
8
126,020
74,042
51,978
0.4665
24,248
9
126,020
74,042
51,978
0.4241
22,044
10
126,020
74,042
51,978
0.3855
20,040
Total utilidades
371,232
Utilidad con
descuento
-148,548
170,834
69
Se aprecia que aún descontado el diez por ciento de rendimiento, el resultado del valor
actual neto acumulado es positivo, lo cual significa que en 10 años de operación del
proyecto, se logra cubrir la tasa de rendimiento de 10%.
c. Resultados del análisis de TIR
Para determinar el rendimiento real se procedió a calcular la Tasa Interna de
Rendimiento (TIR) por el método de interpolación.
Cuadro 18. Cálculo de Valor Presente Neto con el factor a de actualización del 33% para el cálculo de la
Tasa Interna de Retorno, para el proyecto de riego en la finca María Laura Iztapa, Escuintla
Factor de
Horizonte t
Utilidad
Utilidad con
Ingresos
Egresos
actualización (33%)
(años)
Bruta
descuento
= 1/(1 + r)t
148,548
-148,548
-148,548
1
126,020
74,042
51,978
0.7521
39,091
2
126,020
74,042
51,978
0.5656
29,400
3
126,020
74,042
51,978
0.4254
22,111
4
126,020
74,042
51,978
0.3199
16,629
5
126,020
74,042
51,978
0.2406
12,506
6
126,020
74,042
51,978
0.1810
9,406
7
126,020
74,042
51,978
0.1361
7,074
8
126,020
74,042
51,978
0.1024
5,320
9
126,020
74,042
51,978
0.0770
4,001
10
126,020
74,042
51,978
0.0579
3,009
371,232
Total utilidades
0
Cálculo de TIR de acuerdo a la fórmula:
TIR = Fa1 + [D (VAN1 / VAN2 + VAN1)]
Sustituyendo:
TIR = 0.10 + [0.23 (170,834 / 0 + 170,834)]
TIR = 33%
Con este resultado se tiene que el rendimiento real del proyecto será de 33% hasta el
último año de operación analizado, un 23% más de lo que se estableció al inicio de
operación.
70
d. Relación Beneficio Costo B/C
La relación beneficio costo se calculó con los valores de ingresos y egresos contenidos
en los cuadros anteriores y se descontó el valor correspondiente a la tasa de
rendimiento de 10%. El resultado del análisis beneficio costo B/C se detalla en el
Cuadro 19.
Cuadro 19. Cálculo de relación Beneficio Costo de la producción de caña bajo riego con un sistema de
riego por aspersión tipo cañón en un área de 100 has en finca María Laura Corporación San Diego S.A.
Factor de
Horizonte
Ingreso
Egreso
Ingresos Egresos actualización (10%)
Relación B/C
t (años)
Actualizado Actualizado
= 1/(1 + r)t
1
126,020
74,042
0.9091
114,564
67,311
2
126,020
74,042
0.8264
104,149
61,192
3
126,020
74,042
0.7513
94,681
55,629
4
126,020
74,042
0.6830
86,073
50,572
5
126,020
74,042
0.6209
78,249
45,974
6
126,020
74,042
0.5645
71,135
41,795
7
126,020
74,042
0.5132
64,668
37,995
8
126,020
74,042
0.4665
58,789
34,541
9
126,020
74,042
0.4241
53,445
31,401
10
126,020
74,042
0.3855
48,586
28,546
774,338
454,956
Total utilidades
1.70
El resultado obtenido en el cuadro 19, por cada Dólar invertido en la aplicación del
riego con el sistema de riego por aspersión tipo cañón, se obtienen USD 0.70 de
beneficio.
La regla de decisión en este caso es que si la relación beneficio/costo es mayor que
uno se recomienda ejecutar el proyecto, ya que el valor actual de los beneficios supera
el valor actual de los costes (incluida la inversión).
e. Periodo de recuperación de la inversión
Un parámetro importante que determinó la conveniencia económica del proyecto, es el
período de tiempo en el cual el monto de la inversión en el establecimiento del sistema
de riego es cubierto en su totalidad con las utilidades acumuladas generadas, ésta
apreciación se observar en el Cuadro 19.
71
Cuadro 20. Cálculo del periodo de recuperación de la inversión en el sistema de riego por aspersión en
finca María Laura Corporación San Diego S.A.
Horizonte t
(años)
Saldo inicial
de Inversión
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
148,548
96,570
44,592
7,386
Utilidad
Saldo final e Inversión
51,978
51,978
51,978
51,978
51,978
51,978
51,978
51,978
51,978
51,978
-96,570
-44,592
7,386
La inversión se cubre en el momento que el valor de la columna “Saldo final de
inversión” se convierte en positivo, lo cual ocurre en el tercer año del horizonte de
tiempo evaluado en el proyecto.
Periodo de recuperación de la Inversión
SALDO INIC IAL D E
INVERSIO N
AÑO
1
2
3
4
5
Valores en USD
175,000
125,000
75,000
25,000
-25,000
1
UTILID AD
895,382.6871
1,044,345.4108
1,313,570.5746
1,390,573.5469
1,599,856.6408
6
5,287,476.4800
4,392,093.7929
3,347,748.3821
2,034,177.8075
643,604.2607
956,252.3802
7
0.0000
1,640,780.6990
8
0.0000
2
3
4
5
SALDO FIN AL
DE INV ER SIO N
-4,392,093.7929
-3,347,748.3821
-2,034,177.8075
-643,604.2607
956,252.3802
1,539,467.9374
1,702,332.2395
6
7
8
9
10
Horizonte de tiempo en años
SALDO INICIAL DE INVERSION
UTILIDAD
Figura 20. Representación grafica del periodo de recuperación del capital invertido en el proyecto de
riego por aspersión tipo cañón en finca María Laura, Corporación San Diego S.A.
72
En el Cuadro 21 se presenta un resumen comparativo del análisis económico del
sistema de riego por aspersión tipo cañón en finca María Laura de la corporación San
Diego S.A.
Cuadro 21. Resumen de los indicadores financieros de acuerdo al rediseño del proyecto de riego y
costos de operación.
Indicador Financiero
Proyecto Actual
Proyecto Modificado
-3,326
170,834
Tasa Interna de Retorno)
---
33%
Periodo Recuperación (años)
---
2.98
Beneficio Costo
---
1.70
Valor Presente Neto (Tasa de descuento 10%)
73
VII CONCLUSIONES
1. Se determinó que la lámina de riego es de 53 milímetros con una frecuencia
fija de riego de 14 días y una tasa de aplicación de 3.8 milímetros por día,
existe un sobre riego en el mes de enero de acuerdo a la demanda del
cultivo, y en los meses siguientes se cae en un déficit de humedad.
2. La uniformidad de distribución es de 72% lo cual no es catalogado como
aceptable porque de acuerdo a la literatura el mínimo para considerarse
aceptable es de 80%, lo que indica que a un 75% del área recibirá en
promedio un 72% de la lámina y el 25% restante del área recibirá menor al
72% de la lámina.
3. La intensidad de riego actualmente es de 21.25 mm/hora por lo que no habrá
encharcamiento y evaporación mínima durante el riego porque de acuerdo a
la infiltración básica del suelo es de 35.5 mm/hora.
4. Se determinó que la demanda del cultivo es de 6 mm/día en el mes mas
crítico lo que demanda una lámina de riego de 56 mm. Y la capacidad de
retención del suelo es de 74.60 mm. Por lo tanto no habrá percolación al
programar el riego de acuerdo a la demanda del cultivo.
5. La demanda del cultivo es de 272.52 metros cúbicos por hora. Actualmente
se está regando 258.55 m³/hora. Existe una leve deficiencia en el sistema por
pérdidas por fugas en la conducción.
6. El resultado del aforo al pozo es de 295.23 m³/hora y la demanda del cultivo
es de 272.52 metros cúbicos por hora, lo que indica que no se tendrá ningún
problema para abastecer el proyecto de riego por aspersión.
74
7. De acuerdo al indicador financiero VAN el sistema de riego por aspersión no
es rentable porque el resultado del análisis es negativo (-3,326). Para que
sea rentable tiene que ser mayor que 1.
8. El sistema de riego por aspersión tipo cañón no es rentable por el alto costo
de operación y la falta de hectáreas riego. Actualmente se aplican 10 riegos
en total en el periodo de riego (1,000 ha-riego).
75
VIII RECOMENDACIONES
1. Realizar evaluaciones de eficiencia de los sistemas de riego por aspersión al
menos dos veces por periodo de riego para definir lámina y uniformidad de
distribución.
2. Implementar los medidores de caudal en los sistemas de riego por aspersión
móvil para determinar el caudal del sistema.
3. Implementar el manómetro digital en la unidad de bombeo, el cual registra la
presión de trabajo de la bomba durante las 24 horas. Esto ayudará a tener un
control de la presión, revoluciones del motor y caudal del sistema por medio de
calibraciones en campo. Un modelo de manómetro digital se encuentra en
anexos.
4. La implementación de la línea principal fija en PVC en los sistemas de riego por
aspersión semi móvil con fuente de agua subterránea (pozo), para minimizar el
tiempo perdido y costo por traslado de tubería central.
5. Implementación de pago de mano de obra de área regada por turno. Y modificar
las horas por turno de 24 a 12 horas, ya que el rendimiento y la capacidad del
personal influye en la eficiencia de riego.
6. Realizar un estudio agronómico previo al diseño hidráulico en cada proyecto de
riego para lograr responder a las necesidades hídricas del cultivo, evitando
encharcamientos y escorrentía.
7. Determinar la rentabilidad del proyecto con un análisis económico por medio de
los indicadores financieros, VAN, TIR, B/C y estimación del tiempo de
recuperación del capital invertido lo que ayudará a determinar las toneladas de
caña que debe incrementarse por la implementación del riego para tener una
viabilidad positiva del proyecto de riego por aspersión.
76
IX REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
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78
X ANEXOS
Anexo 1. Hoja para evaluación de pluviometría y aforo de equipo.
79
Anexo 2. Esquema I de riego por aspersión en finca María Laura.
Area neta bajo riego 100 ha
80
Anexo 3. Esquema II de riego por aspersión en finca María Laura.
Area neta de riego 100 ha
81
Anexo 4. Manómetro digital en la unidad de bombeo en proyecto de riego por aspersión en finca María
Laura de la Corporación San Diego S.A.
Manómetro digital
Anexo 5. Medidor de caudal digital en la unidad de bombeo en proyecto de riego por aspersión en finca
María Laura de la Corporación San Diego S.A.
Medidor de caudal
de propela
82
Anexo 6. Boleta de evaluación de sistemas de riego por sistema de los sistemas de riego por aspersión
en la Corporación San Diego S.A.
Anexo 7. Boleta de reporte diario de riego por sistema de los sistemas de riego por aspersión en la
83
Anexo 8. Curva de la bomba tipo turbina, marca National con capacidad de 1,200 gpm y 360 pies CDT.
84
Anexo 9. Características del fabricante del aspersor que se utiliza en el proyecto de riego por aspersión
tipo cañón en la finca María Laura ubicada en el municipio de Iztapa, Escuintla.
Condiciones de trabajo del aspersor
85

diagnostico técnico y económico de los sistemas actuales de

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