“SECRETARÍA DE AGRICULTURA, GANADERÍA,

DESARROLLO RURAL, PESCA Y ALIMENTACIÓN”

Subsecretaría de Desarrollo RuralDirección General de Apoyos para el Desarrollo Rural”

Ollas de Agua, Jagüeyes, Cajas de Agua o Aljibes

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DefiniciónLos jagüeyes, también conocidos como ollas de agua, ca-jas de agua, aljibes, trampas de agua o bordos de agua, son depresiones sobre el terreno, que permiten almacenar agua proveniente de escurrimientos superficiales. Jagüey es un vocablo taíno que significa balsa, zanja o pozo lleno de agua, en el que abreva el ganado.

No obstante que existen jagüeyes naturales, el presente trabajo se referirá a la construcción de jagüeyes artificiales como medios para captar, almacenar y administrar agua de lluvia con fines pecuarios, siendo una alternativa para que el ganado obtenga agua durante las épocas de sequía pro-longada, reduciendo los problemas ligados a la indisponi-bilidad de agua.

Un jagüey artificial es un cuerpo de agua más pequeño que un lago o una presa, aunque no hay un rango de tamaño bien definido, en El Reino Unido, donde se tienen algunos de los estudios más extensos sobre bordería multipropósi-to se ha adoptado una extensión para este tipo de obras de entre varios m2 y 2 ha, siempre que sobre estas se retenga agua por al menos cuatro meses del año.

Los jagüeyes artificiales son un caso particular de la cap-tación de agua de lluvia, misma que ha sido conocida en nuestro país desde las épocas prehispánicas, tal como lo demuestra la construcción de “Chultuns” en la región Maya (Figura 1).

CORTE DEL CHULTUN

CHULTUN

PLATAFORMA

ROCA CALIZA

ÁREA DE CAPTACIÓN

Figura 1. Corte esquemático del sistema de captación de agua de

Ollas de agua, Jagüeyes, Cajas de agua o Aljibes

Captar agua proveniente de escurrimientos superficiales durante la época de lluvia y utilizarla de manera controlada como fuente de abrevadero durante la época de estiaje.

Ventajas

● Se disminuye la mortandad y/o estrés del ganado, causado por escases de agua durante la época de estiaje.

● Bajo costo, con un horizonte de recuperación de inversión de uno a dos años.

● Incremento en la eficiencia del uso de agua de lluvia.

● Mejora el entorno micro.

● No requiere consumo de energía adicional.

● Los materiales de construcción son adaptables a las condiciones particulares de cada sitio.

● No requiere conocimientos técnicos avanzados para el manejo y administración del jagüey.

● El agua almacenada se distribuye por gravedad y de manera controlada.

Desventajas ● Se debe disponer de la superficie necesaria para

formar el cuerpo de agua, así como la extensión necesaria para la colecta de agua de lluvia (micro-cuenca), por lo que no es una opción adecuada para pequeñas propiedades.

● Requiere supervisión técnica especializada duran-te el diseño y construcción para garantizar el buen funcionamiento hidráulico del sistema.

Condiciones para establecer un jagüeyLos jagüeyes deben diseñarse bajo técnicas ingenieriles, considerando elementos como, seguridad y estabilidad de la obra, fuentes de recolección de agua (microcuenca), así como vertedor para drenar y controlar los niveles máximos de agua.

Por otra parte, los suelos deberán tener una textura franca o arcillosa para asegurar un grado de impermeabilidad ade-cuado. Los suelos arenosos no son aptos para la construc-ción de jagüeyes, a menos que se consideren inversiones adicionales para el sellado o impermeabilización con arci-llas expansivas o colocación de plásticos o geomembrana.

3

A

Cur

vas

a n

ivel Linea de flujo

principal

Sentido del flujo

CORONA DEL JAGÜEY

B

Sentido del flujo

Curvas a nivel

CORONA DEL JAGÜEY

Figura 2. Vista aérea de un jagüey construido sobre una línea de flujo natural.

Figura 3. Jagüey en forma de media luna para con-diciones de pendiente uniforme.

La mayoría de los jagüeyes se construyen en tierras donde hay una recarga más o menos constante de agua de lluvia (superior a los 400 mm por año). En áreas secas existe el peligro que se evapore demasiada agua y la restante se sa-linice o pudra, por lo que se deberá recurrir a un sistema de almacenamiento cerrado.

Procedimientos y equipo de construcción o implementaciónSi se cumplen las condiciones de precipitación media anual mínima necesaria para que el jagüey se justifique, mismas que se detallan más adelante, este puede ser adaptado a casi cualquier condición de relieve en el terreno. Algunas de las condiciones más comunes son: Aprovechar una co-

C

Sentido del flujo

Curvas a nivel

CORONA DEL JAGÜEY

Figura 4. Jagüey en forma rectangular, para condi-ciones de pendiente uniforme.

Sentido del �ujo

DCORONA DEL JAGÜEY

Figura 5. Jagüey en forma rectangular (caja de agua) construido mediante excavación sobre un

terreno de pendiente ligera.

4

Área de corte para la formación del terraplen

Pendiente original del terreno

Figura 6. Condiciones de corte para la formación del terraplén, esquema A, B y C

Figura 7. Condiciones de corte para la formación del terraplén, esquema A, B y C.

Figura 8. Maquinaria Bulldozer D6, recomendada para la construcción de jagüeyes.

Figura 9. Máquina retroexcavadora JCB Serie 3 en proceso de formación de un jagüey.

Pendiente original del terreno

Área de corte para laformación del terraplen

rriente intermitente bien definida (Figura 2); acondicionar un terre no con un bordo en forma de media luna o rectan-gular para captar agua en un terreno de ladera con pen-diente uniforme (Figuras 3 y 4) o realizar una excavación para colectar agua en un terreno de pendiente muy ligera (Figura 5).

La condición más simple es la que se muestra en el esque-ma A, (Figura 3), ya que el relieve se encarga de encauzar de manera natural el agua al punto de interes, sin embargo cuando no se dispone de un sitio con estas características se deberá garantizar el sentido correcto de flujo hacia la estructura mediante canales colectores, como los presen-tados en los esquemas B, C y D (Figuras 3,4 y 5).

De manera general, la Figura 6 muestra las condiciones de superficie de corte para la formación del terraplén compa-tible con los esquemas A, B y C. La Figura 7 presenta las condiciones de corte para el jagüey presentado en el es-quema D.

Nota: En los esquemas anteriores no se hace referencia al vertedor o canal de desfogue, el cual es imprescindible en cualquier obra de almacenamiento y se discutirá más adelante.

Para el proceso de construcción es necesario se utiliza ma-quinaria pesada para realizar los movimientos de tierra ne-cesarios según los esquemas presentados. Una maquina que resulta eficiente para este proceso es del tipo Bulldo-

zer D6 (Figura 8), ya puede realizar los desplazamientos de tierra y la compactación de la misma.

Sin embargo se ha trabajado de manera exitosa con maqui-naria más ligera del mismo tipo (Bulldozer D4), o retroexca-vadora del tipo “Mano de Chango” (Figura 9).

Cualquier maquinaria que facilite el movimiento masivo de tierra puede ser empleada en la construcción de jagüeyes, la diferencia se verán en la eficiencia y el tiempo de trabajo.

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Cuadro 1. Demanda diaria de agua para las princi-pales especies domesticas.

Criterios de diseño

Demanda de agua y volumen de almacenamientoLos jagüeyes son un caso particular de captación de agua de lluvia por lo que se deberá conoce en primer lugar:

a) Cantidad de lluvia anual disponible y su distribución en el tiempo y

b) demanda diaria de agua.

De esta información primaria se deduce el área de la mi-crocuenca mínima necesaria y el volumen de captación de la obra.

En la Figura A1 del Anexo, se puede obtener el valor medio de lluvia anual para cada región del país de acuerdo con los datos reportados por INEGI.

Del Cuadro 1 se puede obtener un estimado de la demanda aproximada diaria de consumo de agua por cada cabeza para las principales especies domesticas.

Fuente: Versión sintetizada de Anaya ef al, 1998.

El productor interesado puede obtener sus propios valo-res por medición directa, para lo cual deberá garantizar la disponibilidad total de agua a un número de cabezas que servirán como testigo durante 3 a 5 días y monitorear de manera cuantitativa los consumos medios.

En el nomograma de la Figura A2 del Anexo se muestra un balance entre la distribución anual de la lluvia y la deman-da diaria de agua, por lo que se obtiene de manera estima-da el volumen de agua que deberá ser capaz de almacenar el jagüey.

La lectura del nomograma inicia en la parte inferior (De-manda diaria de agua individual) y se proyecta en línea ver-tical hacia el primer grupo de líneas, a partir de la intersec-ción de esta primera línea se proyecta en sentido horizontal hasta el extremo izquierdo que nos indicaran el área de la

cuenca necesaria (por cada cabeza). La proyección vertical en el segundo grupo de líneas y su proyección horizontal a la derecha indicara la capacidad de almacenamiento (por cabeza) necesaria. El total del área y de la capacidad será el producto de los correspondientes valores individuales por el número de cabezas.

Si la superficie del área de captación no es impermeable, el valor obtenido del nomograma deberá multiplicarse por el inverso del coeficiente de escurrimiento.

Ejemplo, si el coeficiente de escurrimiento es de 0.2 el valor del área de la cuenca deberá multiplicarse por cinco (1/0.2).

En el caso del volumen de almacenamiento, no se debe al-terar el valor obtenido del nomograma.

Dimensiones del jagüey.

Dada la irregularidad de las formas que puede tener un ja-güey, resulta complicado su dimensionamiento para garan-tizar que el volumen de almacenamiento sea el obtenido a partir del nomograma (una sobre excavación se traducirá en una ineficiencia del sistema). El técnico responsable del diseño, deberá por tanto recurrir a aproximaciones a partir de las figuras regulares conocidas. Un método de aproxi-mación es el propuesto por USDA (Agriculture Handbook 590), cuya fórmula se expresa

V = Volumen de excavación (m3)

A = Área del plano a (m2)

B = Área del plano b (m2)

C = Área del plano c (m2)

D = Profundidad máxima (m)

Donde:

D

V = 𝐴𝐴 4

6

𝐵𝐵 𝐶𝐶×

𝐷𝐷

271

ESPECIEVacas adultas Cerdos (100 kg)OvinosCabrasConejosGallinas Pavos

CONSUMO (L/día)85127

110.500.250.25

6

A partir de esta fórmula se pueden aproximar volúmenes para proyectar formas tan irregulares como la siguiente:

AB C

Donde el área de cada plano se puede estimar por el mé-todo de la cuadricula. Así mismo el técnico responsable de-berá estar familiarizado con el cálculo de las áreas para las formas más comunes que se encontrara durante el diseño de un jagüey.

Rectángulo A= HL

Circulo A = 3.14 R2

Cuadrante A = (3.14 R2) /4

Parábola A = 0.67 LH

Elipse A = 0.7854 LH

R

L

H

L

L

H

H

R

Estimación del gasto máximo Q para el diseño del vertedor.Existen metodologías para estimar el gasto máximo con buena aproximación, por ejemplo el método de las curvas numéricas del SCS o el método racional; sin embargo, estos método demandan conocimiento sobre las condiciones hi-drológicas del suelo, las condiciones de cobertura, la inten-sidad de la lluvia máxima y el tiempo de concentración, por lo que resultan poco práctico para lugares donde se carece de información. El método racional simplificado y el méto-

do de las huellas máximas resultan soluciones sencillas, con aproximaciones de menor precisión que para obras peque-ñas se pueden considerar como validas (para conocer los detalles de el método de las curvas numéricas y el método racional consulte www.sagarpa.gob.mx/desarrollorural/.

El método racional simplificadoEl cálculo de gasto máximo (QMAX, en m3/s), se obtiene El cálculo de gasto máximo (QMAX, en m3/s), se obtiene me-diante la siguiente expresión:

Donde:

C = Coeficiente de escurrimiento (adim 0-1)L = Lamina de lluvia máxima en 24 hr (cm)A = Área de la cuenca de aporte (ha)

El valor aproximado de C se obtiene del Cuadro 2, si existe más de una condición de uso de suelo de debe ponderar en función del área. De no contar con un valor local de L, este valor se obtendrá directamente de la Figura A3 del Anexo, ubicando previamente el área de trabajo. Finalmen-te el área de la cuenca se podrá obtener a partir de planos topográficos o por recorrido en campo con Global Positio-ning System (GPS).

2QMAX=0.028 C L A

Uso de suelo Pendiente(%) Textura

G M FBosque 0.10

0-56-10

11-30

11-30

0-56-10

6-10

11-300-5

Pastizales 0.16

Terrenos cultivados

0.300.400.52

0.250.10

0.22

0.30

0.36

0.500.600.72

0.350.30

0.42

0.40

0.55

0.600.700.82

0.500.40

0.60

Cuadro 2. Aproximación del valor del coeficiente de escurrimiento.

Disposición y dimensiones del vertedorUna vez conocido el valor de QMAX, se debe calcular el área del vertedor. A partir de la expresión:

Donde:

A = Área transversal del vertedor (m2)

Q=A×V ∴ A= QMAX

V 3

7

V = Velocidad del flujo sobre el vertedor (m3/s).

Siempre que sea posible deberá diseñarse el vertedor in-dependiente al terraplén que forma el bordo del jagüey, ya que se trata de una obra basada en tierra compactada. De lo contrario deberá asegurarse la superficie con mam-postería o empedrado bien compactos que cubran tanto la base como los taludes (Figura 10).

Un canal vertedor con pendiente mínima de 1%, paredes bien compactadas y libres de vegetación garantiza una velocidad mínima de 1.5 m3/s, por lo que se puede utilizar este valor para una aproximación sobreestimada del área necesaria del vertedor, lo que garantiza el buen funciona-miento del mismo. Por lo tanto la ecuación es:

Otro aspecto básico que se debe garantizar es que el espe-jo del agua sobre el vertedor, funcionando a gasto máximo quede al menos 0.5 m por debajo de elevación de la coro-na (Figura 10).

CompactaciónAunque se manera empírica y poco eficiente, desde hace tiempo se acostumbraba a compactar los diques de tierra y jagüeyes. Aun hoy en día sigue latente el problema de la gran diversidad de variables que se pueden encontrar ante la necesidad de realizar una buena compactación:

● Tipo de materiales (suelos cohesivos o no cohesi-vos)

● Humedad óptima

● Maquinaria disponible para la compactación

Próctor ideó la manera de obtener (aunque de forma aproximada las condiciones óptimas de compactación en la construcción de un terraplén). Cuando la necesidad de compactación se presenta en construcciones de grandes dimensiones o grandes extensiones se justifica de sobre manera la adquisición o renta del equipo más eficiente en función de los resultados de las pruebas Próctor. Sin em-bargo en la construcción de jagüeyes, el proyectista gene-ralmente se debe adaptar a las condiciones de maquinaria disponible por ello será necesario recurrir a terraplenes de prueba.

Terraplenes de pruebaSon ensayos de compactación de campo hecho con el

A= QMAX m3

s1.5 m

s 4

equipo disponible y empleando los materiales a usar en el terraplén definitivo. Tienen como finalidad determinar (para ese equipo en específico) el número de pasadas más económico para obtener el grado de compactación. Se lla-ma grado de compactación (C) a la relación del peso vo-lumétrico seco (γS) sobre el peso volumétrico secó óptimo expresado en porciento (γ0). El valor de γ0 se obtiene de la prueba Próctor a partir de laboratorio.

En México, los terraplenes de prueba se efectúan general-mente de acuerdo con la siguiente práctica:

Se hacen terraplenes de 30 por 5 m aproximadamente, donde se va a probar el número conveniente de pasadas del equipo. El terraplén está dividido en zonas, de tal ma-nera que cada una reciba un número distinto de pasadas. El terraplén debe estar formado por 6 u 8 capas de material colocado de 20 en 20 cm.

Figura 11. Esquema de terraplén de prueba

Con el grado de compactación y con el número de pasadas de cada zona se hace una gráfica.

Para obtener en 100% de compactación es necesario dar gran número de pasadas del equipo. Por esta razón los te-rraplenes se llevan a un grado de compactación de 95%, resultando en terraplenes económicos en la mayoría de los casos.

Figura 12. Efecto del número de pasadas en el gra-do de compactación.

C = γS

γ0× 100

12 10 6

Núm de pasadas

Rampa de seguridad

Zona por compactar5m 5m 5m

100

90

80

70

60

0 5 10 15 20 25

Num Pasadas

C%

8

Operación y mantenimientoEl mantenimiento no requiere supervisión especializada, sin embargo el productor deberá tener presente dos as-pectos fundamentales.

a) El consumo diario de agua deberá apegarse a los cri-terios de diseño para garantizar la disponibilidad de la misma durante el periodo de sequia.

b) El principal enemigo del almacenamiento son los azol-ves que dentro de él se acumulan y disminuyen su vida útil por lo que el productor deberá, necesariamente, de complementar la obra con pequeñas estructuras aguas arriba diseñadas para retener los sedimentos.

Si el área de captación esta impermeabilizada, un desarena-dor o sedimentador en la entrada al jagüey puede ser sufi-ciente, de lo contrario se deberán realizarse prácticas de con-servación de suelos como presas filtrantes sobre los cauces bien definidos y bordería al contorno sobre las laderas.

La Figura 13 muestra una propuesta de acomodo de prác-ticas, cualquier práctica conservacionista enfocada en re-tener sedimentos resulta útil sin importar el orden en que estas se distribuyan.

Figura 13. Esquema de las trampas de sedimento en perfil (arriba) y en planta (abajo)

Presas FiltrantesAguas arriba del Jagüey

(Criterio Cabeza-Pie)

SedimentosAcumulados

Presas Filtrantes

Bordo del Jagüey

Muro

Vivo

Pied

ra a

com

odad

a zanj

as tr

inch

era

Ejemplo de cálculo Se desea construir un jagüey que cubra la demanda de agua de 30 cabezas de ganado vacuno, dentro de un pre-dio destinado a pastizales con textura media y una pen-diente de 15% y una lluvia media anual de 700 mm y una máxima en 24 hr de 75 mm.

Demanda Diaria Total (DDT)

Para ganado vacuno se tiene una demanda diaria de 85 L por cabeza (Cuadro 1).

DDT = 85L×30 = 2,550 L dia-1

Área mínima de la cuenca (AMC)De la Figura A2 del Anexo se tiene que para un consumo diario de 85 L en una región semiárida (700 mm) se debe-rán garantizar 55 m2 de área de captación (por cabeza).

AMC impermeabilizada

AMCC/IMP = 55m2×30=1,650m2

AMC sin impermeabilizar

AMCS/IMP = 1,650m2×(1/C)

Donde:

C = Coeficiente de escurrimiento = 0.42 (Cuadro 2).

AMCS/IMP=1,650m2×(1/0.42)=3,928.6 m2.

Capacidad Total del Jagüey (CTJ)CTJ = 14m3(Figura 2)×30=420m3

Gasto máximo del vertedor (QMAX ).QMAX = 0.028×C×L×A

QMAX = 0.028×0.42×7.5cm× 0.3928 ha(valor de AMCS/IMP)

QMAX = 0.035 m3/s = 35 L/s

Diseño del vertedor.Utilizando la ecuación 4, se obtiene:

A= QMAX

1.5 =0.035

1.5 =0.023m2

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Si el vertedor se diseña con 0.5 m de ancho, el espejo de agua a QMAX tendrá una altura de apenas 0.0466 m (5 cm). Por lo que el canal del vertedor deberá tener una profundi-dad mínima de 55 cm.

Elaboró:

Abraham Domínguez Acevedo dominguezad@colpos.mx.

Especialidad de Hidrociencias del Colegio de Postgradua-dos, Montecillos, Estado de México. 2009

Revisión Técnica: Dr. Demetrio S. Fernández Reynoso. Especialidad de Hidrociencias. Colegio de Postgraduados.

Figura A1. Distribución de la lluvia media anual en México.

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Figura A3. Lluvia máxima en 24 hr con periodo de retorno de 10 años.

Figura A2. Área de captación y volumen de almacenamiento mínimo necesario por unidad animal para tres regiones de nuestro país.