• ES Español (Latinoamérica)
• EN English

7.83. Irrigación e Hidroenergia (Obligatorio)

7.83.1. Justificación ↑ Volver arriba

Irrigación e Hidroenergía aborda el diseño integral de proyectos de riego y de esquemas de hidroenergía a pequeña escala: desde el contexto de la agricultura peruana y la relación suelo-agua-planta, la estimación de la evapotranspiración y la demanda agrícola, hasta el dimensionamiento hidráulico de presas y embalses, el diseño de obras de captación (bocatomas, desarenadores) y de conducción (canales), el diseño agronómico e hidráulico de sistemas de riego por gravedad y presurizado (incluyendo riego por goteo), y el drenaje agrícola. El curso cubre además los fundamentos de los esquemas de hidroenergía a filo de agua, incluyendo el diseño de la tubería forzada y la selección de turbinas, y cierra con la evaluación de proyectos de riego e hidroenergía desde las perspectivas ambiental, social y económica.

7.83.2. Objetivos Generales ↑ Volver arriba

1. Estimar la demanda agrícola de agua a partir de la relación suelo-agua-planta y la evapotranspiración de cultivos.
2. Dimensionar presas, embalses y obras de captación y conducción para un proyecto de riego.
3. Diseñar sistemas de riego por gravedad y presurizado, incluyendo el diseño agronómico e hidráulico del riego por goteo.
4. Diseñar un sistema de drenaje agrícola para controlar el encharcamiento y la salinidad del suelo.
5. Diseñar la configuración de un esquema de hidroenergía a pequeña escala y seleccionar la turbina adecuada para condiciones dadas de caída y caudal.
6. Evaluar proyectos de riego e hidroenergía considerando criterios ambientales, sociales y económicos.

7.83.3. Contribución a los resultados (Outcomes) ↑ Volver arriba

ABET-1) Habilidad para identificar, formular y resolver problemas complejos de ingeniería aplicando principios de ingeniería, ciencias y matemáticas. (Usage)

ABET-2) Habilidad para aplicar el diseño en ingeniería y producir soluciones que satisfagan necesidades específicas considerando la salud pública, seguridad y bienestar, así como factores globales, culturales, sociales, ambientales y económicos. (Usage)

7.83.4. Contenido ↑ Volver arriba

7.83.4.1. La Agricultura en el Perú y Descripción de un Proyecto de Riego (6 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Chambouleyron, 2005)

Temas

1. Contexto y estado situacional de la agricultura de riego en el Perú.
2. Componentes y descripción general de un proyecto de irrigación.

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Describir el contexto de la agricultura de riego en el Perú y sus principales desafíos [Familiarizarse].
2. Identificar los componentes principales de un proyecto de irrigación [Familiarizarse].

7.83.4.2. Demanda Agrícola de Agua (12 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Allen et al., 1998; Chambouleyron, 2005)

Temas

1. Relación suelo-agua-planta y disponibilidad de agua en el suelo
2. Estimación de la evapotranspiración de referencia y de cultivo
3. Requerimiento hídrico de cultivos y coeficientes de cultivo
4. Balance de oferta y demanda hídrica para un proyecto de riego
5. Programación del riego y calendario de cultivos
6. Eficiencia de riego a nivel de parcela, conducción y sistema

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Explicar la relación suelo-agua-planta y su efecto en la disponibilidad de agua para el cultivo [Familiarizarse]
2. Calcular la evapotranspiración de referencia y de cultivo usando métodos estándar [Usar]
3. Estimar el requerimiento hídrico de un cultivo a lo largo de su ciclo vegetativo [Evaluar]
4. Desarrollar el balance de oferta y demanda hídrica de un proyecto de riego [Usar]
5. Diseñar un calendario de riego considerando la programación de cultivos [Evaluar]
6. Evaluar la eficiencia de riego de un sistema y proponer mejoras [Usar]

7.83.4.3. Diseño de Estructuras Hidráulicas (12 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Novak et al., 2007)

Temas

1. Tipos de presas y criterios de selección
2. Hidráulica y diseño de vertedores
3. Ecuaciones de flujo para aliviaderos y compuertas
4. Disipación de energía y diseño de pozos de amortiguación
5. Hidráulica y diseño de alcantarillas
6. Análisis de seguridad de presas y evaluación de riesgos
7. Obras de salida y estructuras de control
8. Facilidades de paso de peces e hidráulica ambiental
9. Análisis y prevención de cavitación
10. Modelación física hidráulica y efectos de escala

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Clasificar tipos de presas y seleccionar configuraciones apropiadas para condiciones del sitio [Familiarizarse]
2. Diseñar vertedores para capacidad de descarga de crecidas [Evaluar]
3. Calcular descarga sobre aliviaderos y a través de compuertas [Usar]
4. Dimensionar estructuras de disipación de energía y pozos de amortiguación [Evaluar]
5. Analizar la hidráulica de alcantarillas para control de entrada y salida [Usar]
6. Realizar evaluaciones de seguridad de presas y clasificación de peligros [Evaluar]
7. Diseñar obras de salida, incluyendo estructuras de toma y conductos [Usar]
8. Incorporar requisitos de paso de peces en el diseño de estructuras hidráulicas [Evaluar]
9. Evaluar el potencial de cavitación y diseñar medidas preventivas [Usar]
10. Interpretar resultados de modelos físicos y aplicar correcciones de escala [Evaluar]

7.83.4.4. Flujo en Canales Abiertos y Mecánica Fluvial (9 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Chow, 1959)

Temas

1. Clasificación del flujo en cauces y elementos hidráulicos
2. Principios de energía y cantidad de movimiento en canales abiertos
3. Flujo uniforme y ecuación de Manning
4. Flujo crítico y conceptos de energía específica
5. Perfiles de flujo gradualmente variado
6. Salto hidráulico y flujo rápidamente variado
7. Diseño de cauces para conducción estable
8. Transporte de sedimentos en canales abiertos
9. Morfología fluvial y estabilidad de cauces
10. Análisis de socavación y medidas de protección

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Clasificar regímenes de flujo en canales abiertos y calcular elementos hidráulicos [Familiarizarse]
2. Aplicar ecuaciones de energía y cantidad de movimiento para resolver problemas de flujo en cauces [Evaluar]
3. Calcular tirante normal y caudal usando la ecuación de Manning [Usar]
4. Determinar tirante crítico y analizar relaciones de energía específica [Evaluar]
5. Calcular perfiles de flujo gradualmente variado usando métodos estándar [Usar]
6. Analizar saltos hidráulicos y calcular la disipación de energía [Evaluar]
7. Diseñar cauces estables con secciones transversales y revestimientos apropiados [Usar]
8. Estimar tasas de transporte de sedimentos en cauces aluviales [Evaluar]
9. Evaluar la estabilidad de cauces fluviales y el potencial de erosión de riberas [Familiarizarse]
10. Predecir profundidades de socavación en estructuras hidráulicas y diseñar protección [Evaluar]

7.83.4.5. Diseño de Sistemas de Riego (33 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Chambouleyron, 2005; Karmeli and Keller, 1975)

Temas

1. Tipos de obras de captación para riego
2. Diseño de bocatomas
3. Diseño de desarenadores
4. Otras estructuras del sistema de conducción y distribución de riego
5. Diseño de sistemas de riego por gravedad
6. Diseño de sistemas de riego tecnificado (presurizado)
7. Diseño agronómico del riego por goteo
8. Diseño hidráulico del riego por goteo: laterales, líneas de distribución y emisores

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Seleccionar el tipo de obra de captación adecuado para las condiciones de un proyecto de riego [Usar]
2. Diseñar una bocatoma y su desarenador asociado [Evaluar]
3. Diseñar un sistema de riego por gravedad para una parcela dada [Usar]
4. Comparar alternativas de riego tecnificado frente al riego por gravedad [Evaluar]
5. Realizar el diseño agronómico de un sistema de riego por goteo [Usar]
6. Diseñar hidráulicamente las líneas laterales y de distribución de un sistema de riego por goteo [Evaluar]

7.83.4.6. Evaluación Económica, Financiera y Social de Proyectos de Recursos Hídricos (9 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Blank and Tarquin, 2017)

Temas

1. Indicadores económicos de evaluación: Valor Actual Neto (VAN), Tasa Interna de Retorno (TIR) y relación Beneficio-Costo
2. Selección de alternativas de proyecto mediante comparación de indicadores económicos
3. Análisis de sensibilidad ante variaciones de costos, beneficios y tasa de descuento
4. Fuentes de financiamiento y estructuración financiera de proyectos hídricos
5. Capacidad de pago de los usuarios y esquemas tarifarios
6. Repartición de costos entre beneficiarios en proyectos de propósito múltiple
7. Evaluación social de proyectos: teoría del intercambio y precios sociales
8. Impactos distributivos y equidad en la evaluación social de proyectos

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Calcular el VAN, la TIR y la relación Beneficio-Costo de un proyecto de recursos hídricos [Usar]
2. Seleccionar entre alternativas de proyecto con base en indicadores económicos comparados [Evaluar]
3. Realizar un análisis de sensibilidad de la rentabilidad de un proyecto ante cambios en sus variables clave [Usar]
4. Evaluar fuentes de financiamiento y esquemas tarifarios en función de la capacidad de pago de los usuarios [Evaluar]
5. Repartir costos entre beneficiarios en un proyecto de propósito múltiple [Usar]
6. Aplicar principios de evaluación social para estimar el beneficio neto de un proyecto para la sociedad [Evaluar]

7.83.4.7. Drenaje Agrícola y Subsuperficial (9 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Ritzema, 1994)

Temas

1. Encharcamiento y salinidad: causas y necesidad del drenaje agrícola
2. Diseño de sistemas de drenaje subsuperficial (tuberías/drenes): espaciamiento y profundidad de drenes
3. Diseño de sistemas de drenaje superficial y zanjas abiertas para campos bajo riego
4. Control de la salinidad mediante drenaje y el requerimiento de lavado
5. Recolección, disposición y reúso del agua de drenaje

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Explicar las causas del encharcamiento y la salinidad del suelo en tierras bajo riego [Familiarizarse]
2. Diseñar un sistema de drenaje subsuperficial, determinando el espaciamiento y la profundidad de los drenes [Usar]
3. Dimensionar una red de drenaje superficial para un campo bajo riego [Evaluar]
4. Calcular el requerimiento de lavado necesario para controlar la salinidad del suelo [Usar]
5. Proponer un esquema de recolección y disposición del agua de drenaje para un proyecto de riego [Evaluar]

7.83.4.8. Ingeniería de Hidroenergía a Pequeña Escala (15 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Penche, 2010)

Temas

1. Estimación del potencial hidroenergético a partir de la caída y la curva de duración de caudales
2. Configuración de un esquema de hidroenergía a filo de agua: captación, cámara de carga, tubería forzada, casa de máquinas y canal de descarga
3. Diseño de la tubería forzada: selección del diámetro, pérdidas de carga y consideraciones de golpe de ariete
4. Selección del tipo de turbina (Pelton, Francis, Kaplan, de flujo cruzado) según caída y caudal
5. Conexión a la red, fundamentos del equipo electromecánico y esquemas de electrificación rural aislada

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Explicar el concepto de potencial hidroenergético y el uso de curvas de duración de caudales [Familiarizarse]
2. Estimar el potencial hidroenergético de un tramo de río o de una caída en un canal de riego [Usar]
3. Diseñar la configuración de un esquema de hidroenergía a filo de agua [Evaluar]
4. Seleccionar el tipo de turbina adecuado para condiciones dadas de caída y caudal [Usar]
5. Diseñar una tubería forzada considerando pérdidas de carga y efectos de golpe de ariete [Evaluar]

7.83.4.9. Evaluación de Impacto Ambiental y Métricas de Sostenibilidad (3 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Glasson and Therivel, 2019)

Temas

1. Proceso de EIA: tamizado, alcance, análisis de impacto, mitigación y participación pública
2. Métodos de predicción de impacto para aire, agua, suelo, ruido y sistemas ecológicos
3. Jerarquía de mitigación y diseño de planes de gestión ambiental
4. Marcos legales e institucionales para EIA
5. Conceptos de sostenibilidad y el triple resultado (medio ambiente, economía, sociedad)
6. Evaluación de impacto acumulativo y evaluación ambiental estratégica (EAE)
7. Evaluación de impacto social y métodos de compromiso con las partes interesadas
8. Métricas de sostenibilidad y marcos de indicadores (ej. ODS, Envision)
9. Herramientas de apoyo a la decisión y análisis multicriterio para diseño sostenible
10. Identificación de peligros ambientales y fuentes de riesgo asociadas a un proyecto de ingeniería civil
11. Metodología de evaluación de riesgos ambientales: matrices de probabilidad x consecuencia y priorización de riesgos
12. Elaboración de planes de gestión y contingencia de riesgos ambientales integrados al proceso de EIA

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Describir las etapas clave de un proceso estandarizado de Evaluación de Impacto Ambiental (EIA) [Familiarizarse]
2. Predecir los impactos ambientales primarios de un proyecto de infraestructura propuesto sobre la calidad local del aire y agua [Usar]
3. Desarrollar medidas de mitigación para impactos ambientales significativos identificados [Evaluar]
4. Explicar los requisitos legales y el propósito de la EIA en el proceso de aprobación de proyectos [Familiarizarse]
5. Aplicar el marco del triple resultado para evaluar un proyecto de ingeniería simple [Evaluar]
6. Realizar un ejercicio de alcance para definir los límites y temas clave de una evaluación de impacto acumulativo [Evaluar]
7. Diseñar un plan de compromiso con las partes interesadas para un proyecto de desarrollo controversial [Usar]
8. Seleccionar métricas de sostenibilidad apropiadas para rastrear el desempeño de un proyecto de infraestructura verde [Evaluar]
9. Usar una herramienta simple de análisis de decisión multicriterio (ADM) para comparar diseños alternativos de proyectos [Usar]
10. Identificar los peligros ambientales y las fuentes de riesgo de un proyecto de ingeniería civil [Familiarizarse]
11. Aplicar una matriz de riesgo (probabilidad x consecuencia) para priorizar los riesgos ambientales de un proyecto [Usar]
12. Formular un plan de gestión y contingencia de riesgos ambientales integrado al EIA de un proyecto [Evaluar]

7.83.5. Referencias Bibliográficas ↑ Volver arriba

Chambouleyron, J. (2005). Riego y Drenaje: Técnicas para el Desarrollo de una Agricultura Regada en el Contexto de un Uso Multiple del Agua. Universidad Nacional de Cuyo.

Allen, R. G., Pereira, L. S., Raes, D., and Smith, M. (1998). Crop evapotranspiration: Guidelines for computing crop water requirements. Technical report, FAO Irrigation and Drainage Paper 56.

Novak, P., Moffat, A. I. B., Nalluri, C., and Narayanan, R. (2007). Hydraulic Structures. Taylor & Francis, 4th edition.

Chow, V. T. (1959). Open-Channel Hydraulics. McGraw-Hill.

Karmeli, D. and Keller, G. (1975). Trickle Irrigation Design. Rain Bird Sprinkler Manufacturing Corporation.

Blank, L. and Tarquin, A. (2017). Engineering Economy. McGraw-Hill, 8th edition.

Ritzema, H. P., editor (1994). Drainage Principles and Applications. International Institute for Land Reclamation and Improvement (ILRI), 2nd edition.

Penche, C. (2010). Guide on how to develop a small hydropower plant. Technical report, European Small Hydropower Association (ESHA).

Glasson, J. and Therivel, R. (2019). Introduction to Environmental Impact Assessment. Routledge, 5th edition.