Evapotranspiración y balance hídrico con datos de la propia finca

La evapotranspiración es el agua que sale de la parcela hacia el aire: una parte se evapora del suelo y otra transpira la planta. Es el consumo real del cultivo, y es el número que el manejo del riego debe reponer. Quien tiene una estación meteorológica en la finca puede calcularlo todos los días, con el clima de su propia parcela.

Este artículo muestra el cálculo. No es difícil, pero tiene varios pasos, y conviene entender cada uno para confiar en el resultado que entrega la plataforma.

Los tres números del cálculo

1. ETo, evapotranspiración de referencia: cuánto perdería un césped bien regado de 12 cm en ese clima. Depende solo del tiempo atmosférico, no del cultivo.
2. Kc, coeficiente de cultivo: cuánto consume su cultivo en relación con el césped, en cada fase. Proviene de una tabla (FAO-56, Tabla 12) y puede ajustarse localmente.
3. ETc = Kc × ETo, el consumo del cultivo, en milímetros por día.

La ecuación de la FAO

El método estándar es Penman-Monteith en la forma de la FAO (publicación 56, ecuación 6):

ETo = [0,408 Δ (Rn − G) + γ (900 / (T + 273)) u2 (es − ea)] / [Δ + γ (1 + 0,34 u2)]

Donde ETo está en mm/día; Rn es la radiación neta en la superficie (MJ/m²/día); G es el flujo de calor del suelo, que en el cálculo diario se considera cero; T es la temperatura media del aire a 2 m (°C); u2 es el viento a 2 m (m/s); es corresponde a la presión de saturación de vapor y ea a la presión real de vapor (kPa); Δ es la pendiente de la curva de presión de vapor (kPa/°C); γ es la constante psicrométrica (kPa/°C).

Cada término sale de un sensor de la estación: la temperatura y la humedad dan es, ea y Δ; el anemómetro da u2; el piranómetro da la radiación que se convierte en Rn; la altitud de la estación da γ.

Ejemplo con números

Un día de septiembre en una finca a 600 m de altitud en el Cerrado brasileño (noroeste de Minas Gerais), con los datos de la estación:

• Temperatura máxima 32 °C, mínima 18 °C (media 25 °C)
• Humedad relativa máxima 80 %, mínima 35 %
• Viento a 2 m: 2,0 m/s
• Radiación solar: 22 MJ/m²/día

Presión de vapor. La presión de saturación es es(T) = 0,6108 × exp(17,27 T / (T + 237,3)). Para 32 °C da 4,75 kPa; para 18 °C, 2,06 kPa. La media es es = 3,41 kPa. La presión real usa la humedad: ea = [2,06 × 0,80 + 4,75 × 0,35] / 2 = 1,66 kPa. El déficit es − ea = 1,75 kPa.

Pendiente de la curva. Δ = 4098 × es(25 °C) / (25 + 237,3)² = 0,189 kPa/°C.

Constante psicrométrica. A 600 m la presión atmosférica es P = 101,3 × ((293 − 0,0065 × 600) / 293)^5,26 = 94,4 kPa, y γ = 0,000665 × P = 0,0628 kPa/°C.

Radiación neta. La parte de onda corta es Rns = (1 − 0,23) × 22 = 16,9 MJ/m²/día. La pérdida por onda larga, calculada con la fórmula del capítulo 3 de la FAO-56 a partir de las temperaturas, ea y la relación entre la radiación medida y la radiación de cielo despejado, da cerca de 4,9. Entonces Rn = 16,9 − 4,9 = 12,1 MJ/m²/día.

Armando la ecuación. Numerador: 0,408 × 0,189 × 12,1 = 0,93; más 0,0628 × (900 / 298) × 2,0 × 1,75 = 0,66; total 1,59. Denominador: 0,189 + 0,0628 × (1 + 0,34 × 2,0) = 0,294.

ETo = 1,59 / 0,294 = 5,4 mm/día.

Es un valor típico del final de la estación seca en el Cerrado brasileño: sol fuerte, aire seco, viento moderado.

De la ETo a la lámina de riego

Suponga maíz en fase de llenado de grano, con Kc = 1,20 (FAO-56, Tabla 12, valor de mitad de ciclo). El consumo del día es ETc = 1,20 × 5,4 = 6,5 mm/día.

En una semana sin lluvia, el cultivo consumió 7 × 6,5 = 45,5 mm. Si llovió, la lluvia efectiva se descuenta. Ese es el balance hídrico: consumo menos lluvia, día a día, frente a lo que el suelo todavía almacena.

La lámina que el pivote debe aplicar es mayor que el consumo, porque parte del agua se pierde por evaporación en el chorro y por falta de uniformidad. Con una eficiencia de aplicación del 85 %, valor habitual para pivote central que el fabricante del equipo debe confirmar, la lámina bruta es 45,5 / 0,85 = 53,5 mm.

De la lámina al volumen bombeado

Un milímetro sobre una hectárea son 10 m³. En un pivote de 100 ha, 53,5 mm por semana son 53.500 m³ por semana, o cerca de 7.640 m³ por día. Si la bomba funciona 20 horas al día, eso equivale a 382 m³/h.

Lo que la plataforma hace sola

• Lee la estación cada pocos minutos y cierra el día con Tmáx, Tmín, humedad, viento y radiación.
• Calcula la ETo con la ecuación anterior, usando la altitud de la estación.
• Aplica el Kc de la fase del cultivo que usted registró y descuenta la lluvia medida.
• Muestra la lámina a reponer y, con el horómetro y el caudalímetro, la lámina que realmente se aplicó.

Qué hacer ahora

1. Verifique si su estación mide radiación solar. Sin ella, la ETo se estima a partir de la temperatura (método de Hargreaves), con un error mayor.
2. Registre el cultivo y las fechas de cada fase, para que el Kc acompañe el ciclo.
3. Confirme con el fabricante del pivote la eficiencia de aplicación; cambia la lámina bruta.

Si quiere saber cuánta agua necesita su captación, hable con uno de nuestros ingenieros.

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Fuentes: FAO Irrigation and Drainage Paper 56, Crop Evapotranspiration (Allen, Pereira, Raes y Smith, 1998), ecuaciones 6, 7, 8, 11, 13, 38 a 40 y Tabla 12.