Calculadora de Evapotranspiracion de Cultivos ETc: ETo por Hargreaves-Samani, Kc FAO-56 para maiz, tomate, aguacate y caña de azucar, y lamina de riego en mm y m3 por hectarea en Mexico, Colombia, Peru y Latinoamerica

La evapotranspiracion de referencia ETo es la cantidad de agua que evapotranspiraria una superficie de pasto verde bien regado bajo las condiciones climaticas actuales. Es el patron de referencia establecido por la FAO para comparar el consumo de agua de diferentes cultivos. Se expresa en milimetros por dia o milimetros por mes. La FAO recomienda el metodo Penman-Monteith como el estandar internacional, pero este requiere datos de radiacion solar, humedad relativa y velocidad del viento que la mayoria de los agricultores latinoamericanos no tienen disponibles. Por eso esta calculadora usa el metodo simplificado de Hargreaves-Samani, que solo requiere temperatura maxima, temperatura minima y la latitud geografica de tu parcela. La formula es ETo = 0.0023 x Ra x (Tmed + 17.8) x raiz_cuadrada(Tmax – Tmin), donde Ra es la radiacion extraterrestre calculada automaticamente a partir de la latitud y el mes del año.

El coeficiente de cultivo Kc es un numero adimensional que relaciona la evapotranspiracion real de un cultivo especifico con la evapotranspiracion de referencia ETo. La formula es simple: ETc = ETo x Kc. El Kc varia durante el ciclo del cultivo porque la cobertura vegetal, la altura y el desarrollo radicular cambian con el tiempo. La FAO (Manual 56) define tres etapas con su Kc correspondiente: etapa inicial o de germinacion (plantas pequenas, suelo mayormente descubierto), etapa media o de floracion-llenado (cobertura maxima, mayor demanda hidrica) y etapa final o de maduracion (la planta empieza a senescencia, menor demanda). Para el maiz, por ejemplo, los Kc tipicos son 0.30 en la etapa inicial, 1.20 en la etapa media y 0.35 en la etapa final. Esto significa que en la etapa media, el maiz consume el 120 por ciento de lo que consumiria el pasto de referencia en las mismas condiciones climaticas.

La demanda de agua del maiz varia significativamente entre las zonas productoras de Mexico. En el Bajio (Guanajuato, Michoacan, Jalisco) con clima semiarido, el consumo tipico del maiz durante su ciclo complete de 120 a 150 dias es de 500 a 700 milimetros de agua total. Con un ciclo de 130 dias y una ETo media de 5 mm/dia, aplicando el metodo Kc x ETo: etapa inicial 30 dias x 0.30 x 5 = 45 mm; etapa media 60 dias x 1.20 x 5 = 360 mm; etapa final 40 dias x 0.35 x 5 = 70 mm. Total: 475 mm de agua de lluvia mas riego combinados. En hectareas, 1 mm de lamina equivale a 10 metros cubicos por hectarea, por lo que el ciclo completo requiere 4,750 m3/ha. Si la lluvia efectiva aporta 250 mm, la lAmina de riego necesaria es 225 mm = 2,250 m3/ha por ciclo.

Para calcular la evapotranspiracion del tomate y programar el riego, sigue estos tres pasos usando esta calculadora. Primero, en el Modo 1, calcula la ETo de tu zona usando las temperaturas maxima y minima del periodo y tu latitud. Supongamos que da 5.5 mm/dia en junio para una parcela en Sonora (latitud 29 grados Norte). Segundo, en el Modo 2, selecciona Tomate y la etapa de crecimiento. En floracion (etapa media), Kc = 1.15, entonces ETc = 5.5 x 1.15 = 6.32 mm/dia o 63.2 m3/ha/dia. Tercero, en el Modo 3, calcula la lamina de riego: si llueve 1 mm/dia de lluvia efectiva, la lamina neta es 6.32 – 1 = 5.32 mm/dia. Con eficiencia de riego por goteo del 90 por ciento, la lamina bruta es 5.32 / 0.90 = 5.91 mm/dia = 59.1 m3/ha/dia. Con capacidad de retencion del suelo de 25 mm, el intervalo entre riegos es 25 / 5.32 = 4.7 dias, y cada riego debe aplicar 4.7 x 5.32 x 10 = 250 m3/ha.

La lamina de riego es la cantidad de agua expresada en milimetros de altura uniforme sobre la superficie del suelo. Es la forma estandar en agronomia de expresar los requerimientos hidricos de los cultivos porque es independiente del area: 1 mm de lamina equivale a 1 litro por metro cuadrado o 10 metros cubicos por hectarea. Esta equivalencia es la que usa esta calculadora para convertir las unidades. Si el ETc de tu cultivo es de 6 mm/dia, eso equivale a 60 m3/ha/dia o 6 litros por metro cuadrado por dia. Para una parcela de 5 hectareas, el consumo diario es 5 x 60 = 300 m3/dia. Esta conversion es fundamental para dimensionar el caudal del sistema de riego, el tamano de los tanques de almacenamiento y el tiempo de funcionamiento de las bombas. Un sistema de riego por goteo para ese tomate de 5 hectareas necesita un caudal minimo de 300 m3 / 24 horas = 12.5 m3/hora = 3.5 litros/segundo.

La evapotranspiracion potencial ETP, la evapotranspiracion de referencia ETo y la evapotranspiracion del cultivo ETc son tres conceptos relacionados pero distintos que frecuentemente se confunden en la literatura agronómica latinoamericana. La ETP (Penman 1948) se referia a la maxima evapotranspiracion posible bajo condiciones optimas de agua ilimitada sobre cualquier superficie. La ETo (FAO, Allen 1998) es la evapotranspiracion de una superficie hipotetica de pasto verde de 0.12 m de altura, con resistencia superficial de 70 s/m y albedo de 0.23, bien irrigada. La ETc es la evapotranspiracion real de un cultivo especifico en una etapa especifica bajo condiciones optimas de agua, nutrientes y sin enfermedades. La relacion es ETc = ETo x Kc. En la practica agronómica latinoamericana actual, ETo y ETc son los terminos correctos segun el Manual FAO-56, que es el estandar internacional vigente.

La altitud tiene un efecto complejo en la evapotranspiracion de los cultivos en las zonas andinas de Peru, Bolivia, Ecuador y Colombia. A mayor altitud, la presion atmosferica es mas baja, lo que acelera la difusion del vapor de agua desde las hojas y aumentaria la ET si la temperatura no bajara tambien. En la practica, la temperatura media mas baja a mayor altitud reduce la ET mas de lo que la compensa la menor presion atmosferica. El resultado es que en el altiplano andino (Bogota a 2,600 msnm, La Paz a 3,650 msnm) los valores tipicos de ETo estan entre 3 y 5 mm/dia, significativamente menores que en las zonas costeras o del Pacifico a nivel del mar donde pueden superar los 7 a 9 mm/dia. El metodo Hargreaves-Samani ya captura este efecto indirectamente a traves de las temperaturas mas bajas y la diferencia termica mas reducida tipica de los climas andinos.

La lluvia efectiva Pe es la parte de la precipitacion total que queda disponible para el uso de los cultivos. No toda la lluvia que cae en una parcela es aprovechable: una parte se pierde por escorrentia superficial (fluye por la superficie sin infiltrar), otra parte se pierde por percolacion profunda mas alla de la zona radicular, y otra parte puede evaporarse directamente del suelo desnudo sin pasar por las raices. La lluvia efectiva tipicamente varia entre el 60 y el 85 por ciento de la lluvia total segun la intensidad de la precipitacion, el tipo de suelo, la pendiente y la cobertura vegetal. Para simplificar el calculo de programacion de riego, muchos ingenieros agrónomos latinoamericanos usan la lluvia efectiva como el 75 por ciento de la precipitacion total. Esta calculadora permite ingresar la Pe directamente: si llovio 10 mm ayer y asumes 75 por ciento de efectividad, ingresas Pe = 7.5 mm/dia en el Modo 3.

La frecuencia optima de riego se calcula a partir de la capacidad de retencion de agua del suelo y la evapotranspiracion diaria del cultivo. La formula es: intervalo de dias entre riegos = capacidad de retencion del suelo en mm / ETc en mm/dia. La capacidad de retencion (o capacidad de campo disponible para las plantas) depende del tipo de suelo: suelos arenosos retienen 60 a 80 mm/metro de profundidad efectiva de raices, suelos francos retienen 100 a 140 mm/metro y suelos arcillosos retienen 130 a 180 mm/metro. Ejemplo practico: un suelo franco con raices efectivas a 60 cm retiene 60 a 84 mm de agua disponible. Con un ETc de tomate en floracion de 6 mm/dia, el intervalo de riego optimo es 70 mm / 6 mm/dia = 11.7 dias. En riego por goteo, que mantiene la humedad mas constante, se puede reducir a riegos diarios o cada 2 dias con laminas pequenas.

Cuando no se dispone de una estacion meteorologica completa que mida radiacion solar, humedad relativa y velocidad del viento (los tres datos que requiere el metodo Penman-Monteith), los agrónomos latinoamericanos disponen de varias alternativas practicas. La primera es el metodo de Hargreaves-Samani, que solo requiere temperatura maxima y minima y la latitud, que es el metodo que usa esta calculadora. La segunda es el tanque de evaporacion Clase A: la ETo se estima multiplicando la evaporacion del tanque por un coeficiente de tanque Kp (tipicamente 0.70 a 0.80 segun el viento y la humedad relativa). Muchas estaciones experimentales del INIFAP en Mexico, AGROSAVIA en Colombia, INIA en Chile y el INTA en Argentina tienen registros de evaporacion de tanque disponibles publicamente. La tercera es usar los mapas de ETo historicos elaborados por la FAO o los institutos de investigacion agricola nacionales, que dan valores medios mensuales por zona agroclima.

El aguacate es uno de los cultivos mas rentables de Mexico, Colombia y Chile que se adapta mejor al riego por goteo tecnificado. Para planificar el riego por goteo con esta calculadora: primero determina la ETo de tu zona en el Modo 1 (para un huerto de aguacate en Michoacan en marzo, con Tmax 28, Tmin 12, latitud 19N, ETo = 5.1 mm/dia). Segundo, calcula ETc en el Modo 2 seleccionando Aguacate y la etapa: en plena produccion (etapa media), Kc = 0.85, ETc = 5.1 x 0.85 = 4.3 mm/dia. Tercero, calcula la lamina en el Modo 3: si no llueve, In neta = 4.3 mm/dia = 43 m3/ha/dia. Con eficiencia de goteo del 90 por ciento, In bruta = 47.8 m3/ha/dia. Si tienes 3 hectareas de aguacate, el sistema de goteo debe aplicar 143 m3 diarios. Con 4 horas de riego diarias, el caudal del sistema debe ser 143/4 = 35.8 m3/hora. Si cada emisor aplica 4 L/hora y el marco de plantacion es 6x6m (278 arboles/ha), el numero de emisores por arbol para llegar a esa demanda es (35,800 L/4 L) / (3 ha x 278 arb/ha) = 10.75, es decir, 11 goteros por arbol.

Los valores tipicos de ETo en las principales zonas agricolas de Latinoamerica varian enormemente con el clima, la latitud y la altitud. En el norte de Mexico (Sonora, Sinaloa, Tamaulipas) en verano, los valores de ETo oscilan entre 7 y 10 mm/dia, entre los mas altos del continente. En el Bajio mexicano (Guanajuato, Queretaro, Jalisco), la ETo tipica de primavera-verano es de 5 a 7 mm/dia. En la costa Caribe de Colombia y Venezuela, los valores son de 5 a 7 mm/dia. En el altiplano colombiano o ecuatoriano (2,500 a 3,000 msnm) la ETo baja a 3 a 4.5 mm/dia. En la zona central de Chile (Santiago, O’Higgins) en verano la ETo es de 5 a 7 mm/dia. En la pampa argentina (Buenos Aires, Cordoba) en verano puede superar los 6 mm/dia. En el altiplano boliviano y peruano (La Paz, Puno) la ETo es de 3 a 4.5 mm/dia por las bajas temperaturas. En la Amazonia peruana y colombiana, la ETo es moderada (4 a 5 mm/dia) a pesar del calor, porque la alta humedad relativa reduce la demanda evapotranspirativa.

Si, esta calculadora es completamente aplicable al huerto familiar o de subsistencia. Los principios de la evapotranspiracion son los mismos sin importar la escala. Para un huerto familiar de 200 metros cuadrados con tomate, chile y lechuga en Guadalajara en mayo: ETo estimado por Hargreaves-Samani con Tmax 30, Tmin 16, latitud 20.7N para mayo = 6.2 mm/dia. Para el chile en etapa media (Kc = 1.05): ETc = 6.2 x 1.05 = 6.5 mm/dia. Para 200 m2 de chile: 6.5 L/m2/dia x 200 m2 = 1,300 litros diarios de agua maxima en epoca caliente. Eso es 1.3 metros cubicos diarios o 39 m3 al mes. En terminos practicos, 2 riegos diarios de 650 litros cada uno (o un riego largo de 1,300 litros). En un huerto bien manejado con mulching (cobertura del suelo) que reduce la evaporacion directa, se puede ahorrar 20 a 30 por ciento del agua calculada.

El metodo de Hargreaves-Samani, publicado originalmente en 1985 y validado internacionalmente para estimacion de ETo, es la opcion mas practica para el agricultor latinoamericano porque solo requiere tres datos: la temperatura maxima y minima del dia (disponibles en cualquier termometro de minimas y maximas de ferreteria que cuesta menos de 200 pesos) y la latitud de la parcela (disponible en cualquier smartphone con GPS). La formula es ETo = 0.0023 x Ra x (Tmedia + 17.8) x (Tmax – Tmin)^0.5, donde Ra es la radiacion extraterrestre calculada automaticamente a partir de la latitud y el dia del año. Estudios de validacion en Mexico (INIFAP), Colombia (CENICAFE) y Peru (INAMHI) han mostrado que el metodo de Hargreaves-Samani tiene un error medio del 5 al 15 por ciento respecto al metodo Penman-Monteith completo en las condiciones tipicas latinoamericanas, lo que es mas que suficiente para la programacion practica del riego agricola.

Para convertir ETo o ETc de milimetros por dia a litros por planta por dia, necesitas saber el area de influencia de cada planta en tu sistema de cultivo. El area de influencia es el espaciado entre plantas multiplicado por el espaciado entre filas. Por ejemplo, para un huerto de aguacate plantado a 6 metros entre arboles y 6 metros entre filas, el area de influencia de cada arbol es 6 x 6 = 36 metros cuadrados. Si la ETc del aguacate es 4 mm/dia = 4 litros/m2/dia, entonces la demanda por arbol es 4 litros/m2 x 36 m2 = 144 litros por arbol por dia. Para tomate en Marco 0.5 x 1.5 m (area de influencia 0.75 m2), con ETc de 6.3 mm/dia: 6.3 L/m2 x 0.75 m2 = 4.7 litros por planta por dia. Estos numeros son los que necesitas para dimensionar los emisores de goteo (cuantos goteros de cuanto caudal por planta para cumplir esa demanda en el tiempo de riego programado).

Si. La caña de azucar es uno de los cultivos con mayor demanda hidrica de Latinoamerica y uno de los que mas se beneficia del uso sistematico de la ET para programar el riego. En los valles canaveros de Mexico (Veracruz, Jalisco, Tamaulipas), Colombia (Valle del Cauca, donde opera CENICANA) y Peru (los valles de la costa norte: La Libertad, Lambayeque), los agrónomos de caña usan el enfoque ETc = ETo x Kc de manera rutinaria. El Kc de la caña segun FAO-56 es 0.40 en la etapa inicial, 1.25 en la etapa de pleno desarrollo (la mas larga, de 3 a 4 meses) y 0.75 en la etapa de maduracion. En el Valle del Cauca de Colombia con ETo tipico de 4.5 mm/dia, el consumo en pleno desarrollo es 4.5 x 1.25 = 5.6 mm/dia = 56 m3/ha/dia. Para una hacienda de 100 hectareas de caña en plena demanda, se necesitan 5,600 m3 diarios de agua, lo que equivale a un caudal de 64.8 litros por segundo continuo. Este tipo de calculo de demanda hidrica es fundamental para el dimensionamiento de sistemas de bombeo e infraestructura de riego de mediana y gran escala.