lunes, 22 de febrero de 2016

CAPTACIÓN DE AGUA DE LLUVIA

CAPTACIÓN DE AGUA DE LLUVIA EN VALLES CENTRALES DE OAXACA

Valentín Vásquez

Oaxaca, México

valeitvo@yahoo.com.mx

1. Introducción


La disponibilidad de agua en el Mundo, en México y en Oaxaca, está condicionada por el clima. En este sentido es importante conocer los factores que lo determinan, entre los que destacan los de naturaleza física, particularmente la tectónica de placas, cuya interacción forma el relieve –depresiones, montañas, océanos, vulcanismo, etc.- por el que se mueve la atmósfera y en su movimiento genera el tiempo y el clima. Los astronómicos que tienen que ver con la interacción entre el Sol y la Tierra, particularmente la forma esférica de la Tierra y sus movimientos de rotación y traslación, así como el Sol, que aporta la energía en forma de calor para mover al aire, cuyo movimiento produce el tiempo y el clima.

Un rasgo fundamental de naturaleza geográfico-espacial, es la latitud, que se define como la distancia del ecuador a cualquier punto de la Tierra medida en grados. La latitud conjuntamente con la inclinación del eje terrestre de 23.5° respecto de la eclíptica determinan las estaciones del año y la cantidad de radiación que incide en los diferentes puntos de la Tierra. Así, las regiones tropicales –las localizadas entre los trópicos- reciben la mayor cantidad de radiación solar, por consiguiente, el aire se calienta y se vuelve ligero, por lo que asciende y al elevarse se enfría con lo que el vapor de agua se condensa y genera las nubes y con ellas las precipitaciones. Así, en las regiones ubicadas entre los 23.5° latitudes norte y sur, son las más húmedas del planeta. Pero, como las masas de aire que ascienden en las regiones tropicales, no pueden elevarse infinitamente, ya que en determinado momento alcanzan una densidad debido al frío, de tal forma que se mueven horizontalmente y luego descienden a los 30° latitudes norte y sur. En estas regiones, en las que el aire desciende, la atmósfera se comprime y se calienta, por consiguiente, no se favorece la formación de nubes, en consecuencia, esas zonas presentan clima seco, como es el caso de la faja de los desiertos localizada a esas latitudes, tanto en el hemisferio norte como en el sur.

México por su ubicación geográfica, se localiza entre los 14° y 32° latitud norte. La región norte del país, coincide con la faja de los desiertos, por consiguiente, no es casual que se caracterice por la presencia de climas secos en su modalidad semiárida y desértica, cuyo rasgo distintivo, consiste en que la precipitación es menor a la evaporación. En contraste, la región sureste del país, es la región con mayor disponibilidad de agua, debido en parte a su ubicación geográfica más cercana al ecuador, por lo que recibe la influencia de los centros de baja presión –ascenso de las masas de aire- que favorecen las precipitaciones, así como por el desplazamiento de los centros de alta presión hacia el norte en verano, debido a las mayores temperaturas, dando origen así al desplazamientos horizontales de la atmósfera del Golfo de México, cargada de humedad hacia el sureste.

Así pues, por su localización geográfica, México debería tener básicamente dos climas condicionados por la energía procedente del Sol: seco en el centro-norte del país y húmedo en la región sureste. Sin embargo, otro factor que determina el clima, es el relieve y fundamentalmente la orografía –montañas-. En este sentido, el país por su relieve montañoso, también presenta un clima templado húmedo y muy frío y seco en las más elevadas, localizadas en la cimas de los volcanes en el Eje Neo volcánico, que atraviesa el país desde Nayarit hasta Veracruz.

La naturaleza climática del Estado de Oaxaca es similar a la del país, a pesar de que se localiza aproximadamente, entre 15.5°  y 16.5° latitud norte, lo que condiciona la presencia de un clima tropical húmedo en algunas regiones como la Costa y Tuxtepec; no obstante, por su orografía, también presenta climas secos y templados.

Dado que la región de Valles Centrales es la más poblada y como la disponibilidad de agua es limitada por el clima seco que se presenta, por consiguiente, se requiere de un plan integral de uso y conservación del recurso hídrico, para disponer de la cantidad y calidad para cubrir las necesidades de agua de sus habitantes.

La captación de agua de lluvia es una de las acciones enmarcadas en la estrategia general de implementar obras mecánicas para retener el agua de lluvia a nivel vivienda y cuenca hidrográfica.

En el presente escrito se describe la construcción de un tanque de ferro-cemento a nivel de vivienda, para captar el agua de lluvia para usarla con fines domésticos  y de riego.


2. Materiales y método

2.1. Vivienda

Vivienda que sirvió como área de captación del agua de lluvia, cuya techumbre tiene una extensión de aproximadamente 100 M2, localizada en el Municipio de San Andrés Ixtlahuaca, localizado en la parte noroeste de la región de Valles Centrales de Oaxaca.

Para la construcción del tanque, se utilizó: malla electro-soldada, varilla, mortero, cemento, arena, grava y tubo de pvc de 4 pulgadas de diámetro.

2.2. Método

La lluvia promedio calculada con los datos meteorológicos de la estación meteorológica del Instituto Tecnológico del Valle de Oaxaca, resultó ser de 700 mm.

Con la lluvia promedio y el área de captación de la vivienda, se obtuvo el volumen de agua llovida, a través de la siguiente fórmula:

V = C (A) (P), en la que:

V = Volumen llovido (M3)
C = Coeficiente de escurrimiento (adimencional: 0 para las selvas vírgenes, donde no ha entrado la mano del hombre y 1, para zonas urbanas y vivienda en donde toda la lluvia escurre)
A = Área de captación de la vivienda (M2)
P = Precipitación –lluvia- en M.

Así: V = C (A) (P) = 1 (100 M2) (0.7 M) = 70 M3


3. Diseño de la obra de captación

Datos:

Volumen llovido = 70 M3.

El tanque para almacenar el volumen llovido, fue de geometría cilíndrica, cuya dimensión debe ser de tal forma que su volumen sea igual al volumen llovido.

Volumen de cilindro = Volumen llovido

(A)(H) = 70 M3
Π R2 (H) = 70 M3
3.1416 (R2) (H) = 70 M2
R2 = 70 M3/ 3.1416 (2.5 M)
R = √70 M3/7.854 M = √8.9 M2
R = 2.98 M ≈ 3 M
D = 6 M

Así pues, las dimensiones del tanque para almacenar los 60 metros cúbicos de agua de lluvia, se muestran en la siguiente figura.


Imagen 1. Diseño de tanque de captación de aguas pluviales
4. Sistema de captación de agua de lluvia

Una vez diseñado el tanque para la captación del agua de lluvia, se procedió a su construcción. Una vez terminada su construcción, se conectó con el área de captación de la vivienda con tubería de pvc de 4 pulgadas de diámetro.

El sistema de captación tanque-vivienda se observa en la siguiente imagen.


Imagen 2. Sistema de captación del agua de lluvia

En la imagen anterior, se observa el sistema de captación tanque-vivienda, conectado con tubo de pvc para conducir el agua de lluvia captada de la vivienda para su almacenamiento en el tanque.


5. Conclusiones

La captación de agua de lluvia a nivel de vivienda es una opción viable en regiones, en las que existe poca disponibilidad de agua, como es el caso de los Valles Centrales de Oaxaca, región que por su clima seco y su alta densidad poblacional requieren de alternativas tecnológicas para almacenar el agua de lluvia para cubrir sus necesidades hídricas.

La captación de agua de lluvia se capta durante el período del temporal de lluvias y se utiliza en el período de sequía -estiaje- para uso doméstico y riego en pequeña escala.

La captación de agua de lluvia, también puede ser una opción factible en las zonas urbanas, en los fracciones habitacionales para almacenar el agua de lluvia para uso doméstico.

La captación de agua de lluvia, también puede extenderse a nivel de micro-cuenca, para almacenar el agua de lluvia y su uso en actividades agropecuarias y forestales.


6. Bibliografía

Archivo digital e impreso de datos meteorológicos de la estación meteorológica del Instituto Tecnológico del Valle de Oaxaca.

domingo, 21 de febrero de 2016

SEQUÍA 2015 EN VALLES CENTRALES DE OAXACA, MÉXICO

SEQUÍA 2015 EN LOS VALLES CENTRALES DE OAXACA Y SU IMPACTO EN LA PRODUCCIÓN DE MAÍZ

Valentín Vásquez
Oaxaca, México
valeitvo@yahoo.com.mx


1. Introducción


El Instituto Tecnológico del Valle de Oaxaca (ITVO) se localiza a 17° 01´ 00” latitud norte y 96° 45´ 46” longitud oeste.

El área de influencia del ITVO, por su ubicación geográfica debería tener un clima tropical, ya que se encuentra entre los trópicos de Cáncer y de Capricornio; sin embargo, comparte un clima seco estepario –BSw- con lluvias distribuidas básicamente en verano y parcialmente en otoño, característico de toda la región –espacio- de Valles Centrales de Oaxaca, condicionado por el relieve –la orografía montañosa- que rodea a la región. Esto no es casual, ya que el ITVO está localizado en la parte norte de la región indicada y como parte de los valles está condicionado por el clima de toda la región. En consecuencia, el impacto de la sequía estudiada en el área de influencia del ITVO, se puede generalizar para toda la región de los Valles Centrales de Oaxaca, como lo probaron las pérdidas casi totales de la producción de maíz bajo condiciones de temporal.


Materiales y método

El método utilizado en el presente escrito, consistió en la aplicación de la estadística básica a los datos meteorológicos de precipitación, correspondientes a un período de observación de 19 años: 1996-2014, registrados en la estación meteorológica del Instituto Tecnológico del Valle de Oaxaca, para obtener el valor promedio de lluvia correspondiente al período bajo estudio. En seguida se comparó la precipitación promedio con la lluvia ocurrida durante el año 2015, para caracterizar el año en base a la cantidad de lluvia.


Resultados y discusión

Los resultados del presente trabajo se muestran en los siguientes cuadros.

Cuadro 1. Lluvia promedio (mm) de 1996 a 2014 y del año 2015 en el ITVO
MES
E
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
ANUAL
Media
1.5
4.2
19.6
38.8
85.3
142.6
116.1
127.5
154.2
58.9
8.1
2.3
759.1
2015
0.0
0.0
33.8
23.8
64.2
181.6
65.9
111.4
120.6
14.3
6.2
0.0
621.8

121.8 (20%)
500 (80%)


En el cuadro anterior se observa que la lluvia promedio anual correspondiente al año 2015, es inferior a la precipitación promedio del período 1996-2014. Por consiguiente, se puede considerar al 2015 como un año seco. Sin embargo, haciendo abstracción de su distribución temporal, es evidente que los 621.8 mm de lluvia acumulados durante el año, son suficientes para cubrir las necesidades de evapotranspiración del maíz, estimadas en 500 mm. No obstante, el problema es la distribución temporal, puesto que en el cuadro se observa que el 20% de la precipitación de 2015 ocurrió de enero a mayo, cuando el cultivo aun no se ha establecido, contrastando con los 500 mm de lluvia que se presentaron de mayo a octubre, correspondientes a un 80% del total. Teóricamente serían suficientes para satisfacer los requerimientos hídricos del maíz, sin embargo, no toda la lluvia es aprovechada por el cultivo, debido a que una porción se evapora antes de infiltrarse y otra fracción escurre, por consiguiente, el maíz no aprovecha los 500 mm de precipitación. Si a lo anterior, incorporamos la presencia de la sequía intraestival –“canícula”-, que consiste en el descenso de la lluvia durante el período húmedo del año –mayo-octubre- se aprecia que, dicho evento meteorológico ocurrió entre julio y agosto.

Para mayor detalle, en el siguiente cuadro se hace un análisis decenal de la lluvia, para precisar temporalmente la ubicación de la sequía intraestival o “canícula”.

Cuadro 2. Lluvia decenal en mm de mayo a octubre del año 2015 en el ITVO
DEC
M1
M2
M3
J1
J2
J3
J1
J2
J3
A1
A2
A3
S1
S2
S3
O1
O2
O3
2014
9.8
37.2
17.2
104.1
16.1
61.4
2.9
57.3
5.7
9.3
19.8
82.3
67.5
26.1
27.0
0.0
1.7
12.6

En el cuadro 2, es evidente que la sequía intraestival –“canícula”- se presentó en la tercera decena de julio y concluyó en la tercera decena de agosto. En el expediente diario de los datos meteorológicos del mes de julio, se registra que el 18 de julio fue el último día de la segunda decena que llovieron 5.40 mm y después dejó de llover hasta el 30 de julio con una lluvia significativa de 5.2 mm. Para el mes de agosto, la tercera decena inició con lluvias poco significativas, ocurriendo una lluvia significativa de 40 mm el 27 del mismo mes. Con los datos anteriores, la sequía intraestival o “canícula” inició el 18 de julio y terminó el 27 de agosto, comprendiendo un período de 40 días.

En lo que respecta al cultivo de maíz, pocos productores sembraron en la segunda decena de mayo, cuando la lluvia fue significativa para el establecimiento del cultivo; sin embargo, el maíz inicia su floración a los dos meses, en consecuencia, en la segunda decena de julio inició la espiga, pero al poco tiempo empezó la “canícula” –el día 18-, sequía que se prolongó en la tercera decena de julio y hasta el 27 de agosto. En estas condiciones el maíz establecido en la segunda decena de mayo se perdió por la sequía. Para la mayoría de agricultores, sobre todo los que sembraron en el mes de junio, principalmente en la primera decena de junio, cuando la lluvia fue considerable, también la etapa de floración –primera decena de agosto- coincidió con la “canícula”, por consiguiente, también estas siembras de maíz se perdieron. Para los pocos campesinos que sembraron a fines de junio y los primeros días de julio, la floración del maíz que se produjo a fines de agosto y a principios de septiembre, el cultivo resistió la sequía, pero no alcanzó a completar su ciclo, ya que en octubre prácticamente no llovió y lo poco de humedad que precipitó se presentó en la tercera decena de dicho mes, por consiguiente también estas siembras se siniestraron por la sequía que ocurrió en el mes de octubre.

Así pues, en general todas las siembras de maíz que se establecieron bajo condiciones de temporal, que son la mayoría, ya que el riego está poco extendido en la región de Valles Centrales, se perdieron por la sequía general que se presentó en todo el año, acentuándose por la sequía intraestival –“canícula”-.


Conclusiones

El área de influencia del Instituto Tecnológico del Valle de Oaxaca (ITVO) está dentro de la región de Valles Centrales de Oaxaca y al presentar condiciones climáticas y edáficas similares, permiten generalizar las conclusiones para toda la región.

Dado que la cantidad de lluvia ocurrida durante el año 2015, fue de 621.8 mm, y comparándola con el promedio de lluvia del período: 1996-2014 de 759.1 mm, es evidente que se trató de un año en general seco.

La distribución irregular de la lluvia durante el año: 20% de enero a mayo y 80% de junio a octubre, acentuó las deficiencias de humedad, las cuales se acentuaron por la ocurrencia de la “canícula” entre el 18 de julio y 27 de agosto y con el retiro temprano de las lluvias en septiembre, ya que en octubre prácticamente no llovió. Así se produjo una sequía generalizada que acabó con la producción de maíz, puesto que en general todas las cosechas se perdieron por la sequía.

La producción de maíz bajo condiciones de temporal está condicionada por la humedad aportada por la lluvia, así que como el año 2015 fue un año seco y con una irregular distribución temporal, por consiguiente el cultivo de maíz no soportó la sequía y se siniestro por falta de humedad para cubrir sus necesidades hídricas.

 Al impacto de la sequía se añade la presencia de suelos de textura en su mayoría franco-arenosas, muy extendidos en la región de Valles Centrales, en los que se establece el cultivo de maíz, ya que sus propiedades físicas derivadas de la textura no favorecen la retención de humedad.


Bibliografía

Archivo digital e impreso de datos meteorológicos de la estación meteorológica del Instituto Tecnológico del Valle de Oaxaca.