CADEP "JOSE MARIA ARGUEDAS"
MASAL 001
1 Mal PARA 1MII111 11 (0ffil9W WIDE 11._ 3
CUSCO - PERU
Manual Básico de Riego por
CADEP "José María Arguedas"
PROGRAMA DE GESTION PARA EL DESARROLLO HUMANO SOSTENIBLE DE LA CUENCA MEDIA DEL RIO SANTO TOMAS 1999 - 2002 MANUAL BASICO DE RIEGO POR ASPERSIÓN
Elaboración: Textos:
Erwin Alvarado Q. Edwin Segura V.
Revisión:
Erwin Alvarado Q. Homer Loayza A. Agustín Gamboa Q.
Diagramación y Edición: Yulder Flores A.
Dibujos:
Angeles Huillca
Financia:
Proyecto MASAL
Cusco Perú 2001
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„9niroaucció{2 n la sierra, la mayor parte de los suelos con fines agrícolas están en laderas de limitada extensión, con mediana ¿ pendiente y ubicados entre el piso suni y los valles interandinos. Generalmente en las laderas hay una escasez del recurso agua. Los suelos están en procesos crecientes de erosión, por efecto del mal manejo del riego y el efecto de la lluvia. En sistemas de riego tradicional se emplean elevados caudales, generando en forma acelerada pérdidas de suelo. Por consiguiente, el riego presurizado por aspersión, sobre todo en suelos de ladera, es una buena alternativa de riego, cuando existe escasez o abundancia de agua. En la actualidad nuestros Andes mantienen su actividad agropecuaria supeditada al agua, recurso cada vez menos disponible, lo cual constituye una limitante para el normal desarrollo, tanto de cultivos como de crianzas. Por ello, la necesidad de seguir produciendo en un ritmo ascendente a una población en aumento pero con menor disponibilidad hídrica, nos compromete a decidir el utilizar nuevas tecnologías en la agricultura andina que posibiliten un incremento en la eficiencia de su uso. Como contribución a responder esta necesidad, el CADEP "JMA”, pone a consideración de los agricultores, técnicos, comunidades campesinas e instituciones de desarrollo el presente MANUAL; no obstante, no se pretende idiologizar la opción de iniciativa campesina exclusivamente para desarrollar el riego por aspersión.
) FINICIÓN DE CONCEPTOS Cr. SISTEMA
DE RIEGO.
Un sistema de riego, es la interacción de un conjunto de diferentes componentes técnicos, sociales y económico - productivos. La infraestructura, que consiste en la captación, conducción y aplicación del agua al cultivo es el componente técnico. La organización y administración para la distribución del agua, el registro de usuarios, el mantenimiento de la infraestructura y la solución de conflictos constituyen el componente social. La producción agrícola y/o pecuaria realizada en el área con riego, su rentabilidad y sostenibilidad son los componentes económico - productivos. Podemos distinguir 3 tipos de sistemas de riego en los Andes, caracterizando la forma de aplicación del agua al cultivo. Sistema de riego por aspersión. Sistema de riego por aniego o flujo superficial. Sistemas mixtos.
RIEGO POR ASPERSIÓN. El riego por aspersión, es un método de riego, en el cual el agua es aplicada al cultivo en forma de lluvia. Mór o de Riego por ipersiOn. Se refiere a un componente de la infraestructura del sistema de riego. Generalmente se refiere a la infraestructura a partir de una toma lateral en un canal abierto: cámara de carga, filtros, red de tuberías enterrado, tuberías móviles, aspersores. r -ersión_ Ettuipo Móvil de Fb Se refiere al conjunto de tubos, válvulas, filtros, aspersores, etc., que el regante instala en su chacra, conectándolo con una toma de agua, para regar una superficie en determinado tiempo. Diseño del Sistema. El diseño debe ser creativo y flexible. Creativo en compatibilizar el componente técnico con el componente social. Flexible en el sentido de permitir la futura ampliación del sistema hacia más usuarios y la introducción de nuevos tipos de aspersores, sin que eso ocasione grandes problemas técnicos, económicos y sociales.
IIN
rnrión. Denominamos a la acción de manipular los diferentes componentes de la infraestructura de riego, para conducir el agua de riego por la red de tuberías, hidrantes, mangueras y aspersores. Mantemnuento. Es la acción de reparar y proteger la infraestructura de riego para garantizar la circulación del agua de manera contínua.
COMPONENTES DEL RIEGO POR ASPERSION
INFRAESTRUCTURA
ORGANIZACION SOCIAL Gg
411
tale% PRODUCCION ,10 AGRICOLA
isew 414 dile•
•. ÁREA BAJO RIEGO
Manu
MPONENTE TECNICO DEL RIEGO POR ASPERSION. .1.111~1....41110.11.
IMYL
111•1111
El sistema de riego por aspersión, está integrado por varios componentes: captaciones, conductos abiertos o cerrados a presión atmosférica, tuberías presurizadas de conducción, cámaras de carga, cámara rompe--presiones, caja de hidrantes, válvulas de acople rápido, mangueras móviles y aspersores.
(
CAPTACIONES.
Existen varios tipos de captaciones según el tipo de fuente de agua (río, laguna, manante, etc.). En el caso de manantes, se recomienda hacer "captación ciega", en el cual se capta el flujo de agua, con una estructura compuesta por uno o dos aleros, con relleno de material que sirve como filtro, se empalma con la cámara de carga, y luego con la caja de válvula. Si el agua es libre de sedimentos, se diseña y construye el muro de aleros y la cámara de carga y su respectiva válvula con caja, con su correspondiente seguridad. Canastilla con filtro.- Su función es evitar el taponamiento del sistema, principalmente de la boquillas de los aspersores, dejando el agua de riego libre de materiales orgánicos e inorgánicos. Estos filtros pueden ser de malla metálica o de plástico; también se puede condicionar utilizando pedazos de tubo PVC, haciendo el cribado tupidamente. CUNETA DE CORONACION FILTRO DE GRAVA SELECCIONADO ACUIFERO
05 ORIFICIOS DE 1" C/U TUBERIA DE VENTII ACION REBOSE Y LIMPIA D=2" CANAS ni._ (. . A
/
VALVULA DE SALIDA 2"
TUBERIA DE SALIDA DE D.4" HACIA CANAL EN TIERRA O TUBERIA DE CONDUCCION
DADO DE CONCRETO
CONCRETO Fc=175 Kg/crn2
Mi=
DISEÑO DE COMPONENTES.
D
Sedimentador.
CORTE '
En la mayoría de canales, tanto en tramos de tierra como en canales revestidos, el flujo de agua presenta arrastre de material sólido (arena, limo, arcilla) considerable, que dificulta el buen funcionamiento de la cámara de carga y los aspersores; por tal razón es necesario diseñar y construir el depósito de sedimentación. Este componente permite disipar la turbulencia del flujo y lograr la decantación de sólidos.
TUBERIA DE SALIDA
TUBERIA DE INGRESO CANASTILLA
AB' CONCRETO
REBOSE Y LIMPIA
Cámara de carga. Es una estructura de regular tamaño a manera de un pequeño reservorio cerrado, que sirve para generar y mantener una carga constante del caudal de agua hacia el sistema de tuberías, manteniendo constante el nivel de recarga, tanto con la fuente del canal o del manante. A Tubo de salida de Rebose limpie. según las condiciones de terreno
1.80 O 70
0.15
1.50
Dado de concreto CICLOPEO
0.15
T
PLANTA CAMARA DE CARGA
Ceno Rsboaa
p
Cam al/la PVC 2.
B
Tapa Metálica da 0.60x0.60
o 10 0.151
A
1 0.15
1.50
0.10 °
020m.
Tapa Metálica de 0.60x0.60 Concreto Armado 04/8"2/020rn
Canastilla PVC 02
78.A.L2V; ESFE2 R
Las dimensiones son variables, pudiendo ser más pequeños de acuerdo al caudal de agua disponible CAUDAL It / seg
Dimensiones de la cámara (volumen = m3)
3 4 5
8 m3 6 m3 4 m3
0.3/
[email protected]. DADO DE CONCRETO CICLOPEO
11~
‘T,
0.318"00200.
Met
EMPEDRADO O SOLADO DE CONCRETO
astPtete=ta----,._ 0.151
10.15
1.50 2.50
0.80
0.60
I-0.15-1
411
Caja de váivult.. Con fines de proteger la válvula se construye una pequeña estructura, cuyas dimensiones están en base al diámetro del tubo de descarga y la válvula. Existen válvulas de paso y válvulas de purga. SISTEMA DE CONDUCCIÓN. La tubería de la línea principal de conducción en lo posible se emplaza en sentido de la mayor pendiente del terreno. Esta línea principal cumple la función de conducción de flujo hasta las líneas de distribución llamadas laterales, sublaterales y finalmente los hidrantes y de éstos mediante tuberías o mangueras hasta conectarse con el aspersor mediante tubos elevadores; en algunos sistemas, los aspersores se empotran directamente a los laterales. :onducción tuberías cerradas a presión atmosférica. En muchos casos por las características de ubicación de la fuente de agua y topografía, en nuestras laderas andinas se presentan casos en las que las captaciones (fuentes de quebradas, ríos, riachuelos o manantiales) están a distancia mayores con respecto a la cabecera de chacra. La alternativa económica en este caso es conducir el agua por conductos cerrados a presión atmosférica hasta cámara de carga. El material que frecuentemente se utiliza es el PVC o asbesto. En general, el diámetro mínimo es de 3", dependiendo del caudal a conducirse.
CAMARA DE CARGA
TRASLAPE
TUBERIA PVC SAP 400 m.
nn•
Manua
Riego
Aspersión
Cámara rompe presión. La cámara rompe presión tiene la función de disipar la sobre presión para obtener una presión adecuada. Se utiliza cuando en algunos tramos de la línea principal se presentan sobre presión, generalmente, en sistemas medianos y grandes y donde la red principal está ubicada en pendientes pronunciadas. La sobre presión ocasiona el golpe de ariete fracturando tuberías. La cámara rompe presión se ubica aproximadamente cada 50 a 70 m. de altura de presión de agua (altura vertical); es decir, en los puntos en los cuales la tubería PVC ya corre el riesgo de reventar por la presión del agua. En pequeños sistemas de riego por aspersión, es mejor utilizar la tipología de presión descentralizada, para abaratar costos, donde solamente el equipo de riego esté bajo presión. Para el diseño de la cámara de rompe presión, se maneja el mismo principio que se utiliza en el diseño de la cámara de carga, diferenciándose la estructura en algunos elementos adicionales como es el tubo de aereación.
0.90
0.15
1
0.60
1
0.15
TUBERIA DE ENTRADA
DESAGUE Y LIMPIA PVC SAL DE 0 =2"
CONC DE REBOÉL PA MTTAI ICA DF 000 n0 F6 NI/FL DF r.
i,h"ASO 20rn ACLO
cri7.71'.-
CONO DE REBOSE
•
0 UBER,A SALIVA PVC SAP de 0=2" 1 00
TUBERIA DE INGRESO PVC SAL 0=3"
CAMARA ROMPE PRESION-PLANTA
CAMARA ROMPE PRESION-CORTE A-A
(-DISTRIBUCIÓN. j. La red de distribución es parte del sistema de riego por aspersión, conocido también como sub sistema; normalmente está constituida por tubería PVC, metálicos o mixto.
Ir a
'att
Cuando el sistema es de material PVC, los laterales, sub laterales y accesorios son tubos de PVC, con sus hidrantes correspondientes. Las conexiones, desde los hidrantes hasta los aspersores, se efectúan con manguera flexible reforzada, mangueras poco flexibles de polietileno, aspersores de plástico o metálicos que se ajustan sobre soportes metálicos, simples de tipo trípode. Cuando la instalación del sub sistema es metálica (tubos de aluminio), posee conexiones hembras para conectar los aspersores (los aspersores van montados directamente sobre la tubería), verticalmente con elevadores de conexión macho. Los laterales en general, se instalan en forma perpendicular a la línea principal, siguiendo las curvas de nivel para que la presión de operación de los aspersores sea homogénea; por consiguiente con igual intensidad de "lluvia".
LEYENDA Curva de nivel
CAMARA DE CARGA
I
Conducto presurizado II I Cámara de carga , Río hidrante
Algo que debemos recordar. El espaciamiento de los aspersores se instala de acuerdo a las indicaciones del catálogo de los fabricantes, según la marca y el modelo del aspersor y condiciones de presión disponibles, clase de cultivo disponibilidad de mano de obra en el distanciamiento de aspersores, etc.
En el sentido de distribución, para la elección de los aspersores, se debe tener en cuenta la adopción de boquillas adecuadas para alcanzar en la aplicación un grado óptimo de uniformidad. De modo igual se debe establecer la altura de instalación del aspersor, basándose en el ángulo de lanzamiento del chorro. ASPERSOR
r
SOPORTE METALICO
UNION SIMPLE
ELEVADOR PVC MANGUERA CODO 90°
''''''''.CHAVETA DE ACOPLE EQUIPO MOVIL DE RIEGO
Son pequeñas estructuras hidráulicas que, a través de sus salidas, permiten unir las líneas laterales o sublaterales con la red de aspersores, mediante mangueras de plástico reforzado o de polietileno. Los hidrantes pueden tener 1-2-3 hasta 4 bocatomas o salidas, la ubicación de los hidrantes está sujeto al caudal, presión disponible y micro topográfica de la parcela. IPO A
UPR PVC 1"
--- 0.40 REDUCCION DE 1" -3/4"
O 40
VALVULA ESFERICA 1"
TUBERIA PVC 1 1/2" C-10
1 CAJA HIDRIANTÉ
CANDADO
0.40
TAPA METALICA 0.26 x 0.30 m.
VALV. DE ACOPLE RAPIDO PVC 3/4"...n.„
DADO DE CONCRETO 0.36 x 0.40 x 0.70 rn.
UNION PVC ROSCADO 3/4"
TUBO PVC SAP C-10 DE 3/4"x 0.50
TUBO PVC
TUBO PVC SAP 2" TEE 2"x2"x3/4" ROSCADO
El hidrante se construye con pequeñas tuberías y accesorios de fierro galvanizado o PVC y se ubica dentro de su respectiva caja de seguridad. En pequeños sistemas de riego por aspersión se utilizan tubos y accesorios de PVC, generalmente de clase 10. En ambos casos, se recomienda usar válvula metálica tipo bola o globo. El equipo móvil (constituido por manguera o aspersor, con su respectivo trípode) se conecta a las bocadas o salidas del hidrante.
Riego Pou'
Momio
l‘i1111111nn1111~111m Agowww, Distancia y superposición de abpersores (traslape) La distancia entre aspersores depende del diseño del sistema y por tanto del modo del aspersor, caudal y presión de operación disponible, área, forma de la parcela, etc. Influye significativamente el estado climático del lugar, presencia de vientos, altas temperaturas y heladas. El mismo círculo de riego de los aspersores obliga a practicar la superposición. El traslape depende del diámetro del lanzamiento del aspersor, generalmente es de 50% del área mojada en zonas de ladera). Para establecer el distanciamiento existen tres tipos de disposición: rét
1) Disposición en cuadrado. El distanciamiento entre aspersores es igual al de los laterales.
2) Disposición en rectángulo. El distanciamiento entre aspersores es menor a la distancia entre los laterales.
3) Disposición en triángulo equilátero.El distanciamiento entre aspersores es igual al de los laterales.
Altura del elevador. Dependiendo del estado de desarrollo del cultivo, se pueden empalmar dos elevadores para ubicar el aspersor a una altura adecuada, de tal manera que el follaje del cultivo no impida el riego uniforme. Por ejemplo, en maíz, papa, haba.
Manual
•
De acuerdo a la disposición de posiciones, se realizan los cálculos de la aplicación del recurso agua. Para realizar los cálculos, se requiere tener los siguientes datos:
Área de la parcela Distanciamiento entre aspersores Diámetro húmedo de la parcela Descarga por aspersor Textura del suelo Velocidad de infiltración básica del suelo Aforo de descarga en tubería principal (cabecera de chacra) Presión de operación. Area / aspersor Area / posición (2 o más aspersores). Altura foliar Frecuencia de riego Tiempo de riego Eficiencia de riego. Profundidad radicular Tiempo de riego por cada posición Jornada de riego resión y tipo de aspersores, Los aspersores se tipifican con los siguientes criterios: Principios de movimiento, presión de trabajo y destino de uso.
LASIFICACION DE PRESIONES DE TRABAJO EN ASPERSORES PRESION
Kg / cm2
Caída de agua (ni.)
BAJA MEDIANA ALTA
De 0.30 a 2.0 De 2.0 a 4.0 > 4.0
3.0 a 20.0 20.0 a 40.0 > 40.0
(NOTA: 1 Kg/cm2 =10m, de altura de columna de agua.) ( TIPOS DE ASPERSORES. ) Tipo cañón.
Es un aspersor que exige alta presión de operación y distribuye caudales grandes de agua, a distancias considerables.
Ventajas:
El sistema es económico Se requiere menos jornales Alto rendimiento, porque opera con grandes caudales.
Desventajas:
No se adecua a cultivos sensibles (debido a gotas gruesas). No es apto para suelos pesados (debido a la alta descarga) No se pueden utilizar en suelos de pendiente empinada, debido al fuerte impacto (pendiente tolerable hasta 30%). Requiere elevada presión de funcionamiento.
A o ersi o n
po pivote c.a tral. Es un modelo que consiste en una cañería múltiple central, conectada a un centro fijo de fuente de agua (hidrante), instalado a una buena profundidad. Su uso es adecuado para suelos llanos.
Ventajas: No requiere jornales para su funcionamiento. Su funcionamiento es totalmente automatizado. Se adecua a cultivos altos (caña de azúcar, maíz). Apto para grandes parcelas, mínimo 40 ha.
Desventajas: Exige mantenimiento de alta tecnología. No es adecuado para parcelas pequeñas. Por un desperfecto paraliza el riego en toda la parcela. Elevado costo.
Tipo de molinete hidráulico o hélice. Son aspersores de giro, por acción y reacción con boquillas o cribas dispuestos en los brazos, orientados de tal forma que la reacción del chorro hace girar el conjunto (rotor, brazos); el diámetro de acción es pequeño, con descargas pequeñas y medias, debido a la rápida rotación. Su uso es adecuado para parcelas pequeñas, como biohuertos o árboles frutales. Son adecuados, para textura ligera, (arenoso o franco arenoso) y media (franco limoso). Actualmente, se tiene modelos de fabricación casera y que constantemente se van recreando.
TIPO: MEDIANO DIAMETRO: HUMEDO: 12 m2 PRESION DE CARGA: 20 m CAUDAL (1/8): 0.25 AREA EFECT.: 112.5 m2 PLUVIOMETRIA (mar/h) : 8 ASPERSOR "KARPAY"
:::::::::::::::::::
Manual
Rie o
As P ersión
Tipo impacto. Golpe de martillo; son aspersores de giro lento, funcionan con boquillas de diámetro pequeño o grande. La presión de operación es baja, media o alta. Por la combinación de lenta rotación y alta presión, permite el lanzamiento de chorro a distancias considerables, por lo que se instala a mayores distancias. Algunos son graduables para círculo, completo y sectorial, otros son netamente sectoriales. BRAZO DE IMPULSO RESISTENTE (Golpe de martillo)
RESORTE Y EJE DE BRAZO DE ACERO INOXIDABLE BOQUILLA MENOR BOQUILLA CAMBIABLE SEGUN CAUDAL Y PRESION DISPONIBLE
COJINETE MACHO SELLADO PARA OPERACIONES MAS ALTAS D= 3/4" VENA CONECTORA DE FLUJO/
Microaspersores. Son pequeños aspersores, recomendables para lombricultura, invernaderos, viveros, semilleros, floricultura, etc. Algunos son pulverizadores y otros rociadores dependiendo del grado de atomización de gotas.
DIÁMETRO 1 m. HUMEDO:
( ALGUNAS VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL RIEGO POR ASPERSIÓN.
Ventajas: Independencia de la topografía. Es posible el riego en suelos con mucha pendiente y no es necesario la nivelación en caos de terrenos ondulados o irregulares. Se pueden regar suelos arenosos, en los que la velocidad de infiltración es alta, mediante el control de la precipitación. Se controla la profundidad de humedecimiento mediante una distribución uniforme, disminuyendo las pérdidas por percolación profunda. En suelos salinos, el lavado de las sales puede ser manejada con el riego por aspersión. Es posible la distribución de fertilizantes de manera uniforme y de acuerdo al desarrollo del cultivo, mediante la técnica del ferti-riego. La aspersión permite la adaptación del riego de acuerdo al desarrollo de la planta. Así, cuando la planta es pequeña se aplica menos agua. Cumple una función de protección climática contra las heladas y el calor excesivo. No se requieren mayores habilidades por parte del regante para su utilización eficiente (agricultores no familiarizados con la práctica del riego). El riego por aspersión, ahorra significativamente el agua, porque elimina las pérdidas por conducción, evaporación e infiltración. Realiza una distribución homogénea del agua, emplea pequeños volúmenes y permite regar en los momentos más críticos del cultivo.
Desventajas: •
El empleo del riego por aspersión implica costos elevados tanto de instalación como de mantenimiento. El viento interfiere la distribución uniforme del agua. Existe dificultad en la aplicación del riego por aspersión en cultivos altos, como es el caso del maíz y de algunos frutales. Si se moja demasiado el terreno, favorece el crecimiento y desarrollo de enfermedades fungosas. Los frutos blandos que se encuentran en proceso de maduración son susceptibles a ser dañados por el riego por aspersión. Las tuberías de conducción y de distribución no enterradas, pueden dificultar las operaciones agrícolas, especialmente el uso de maquinaria agrícola. Las necesidades de energía (presión) suelen ser grandes, pues los aspersores funcionan con una presión de 1 a 7 atmósferas.
PLANTEAMIENTO HIDRAULICO DE UN SISTEMA DE RIEGO POR ASPEMOS
Q=3 HI5 CAPT CION
.............. "C 111
3060 ... ..
..... ..... 100 --
CC
3120
PVC SAP 2"
J.c v
-----3140
, ./.-"-----------j."--
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320J
114
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: ti H7
1 .0.45 ha. I I
H5
LI
1-18
H9
1111
I.
-V VP 1
H10
Atea efectiva ASPERSOR : 124 m2 N' posiciones (2) . 5 Tiempo riego/posición = 1.6 hora Descarga/Aspersor= 1.36 m3/h Descarga/Posición = 5.62 m3/h Cultivo de cebolla profund. 15 cm. Terreno = Franco Tiasla • e
H12 Traslape : 30 % Ares Efectiva : 70 %
VP 2
1 _.. . A1
e-a- influencia de aspersores 2 D = 15.0 m.
CAPTACION RED PRINCIPAL DE TUBERIA ENTERRADA
CIILZJDIG) ekDOW MARIA DEIOTICUI3EP C. C. ESC : Libre
AREA DE INFLUENCIA : 0.80 ha. PLANTEAMIENTO : Ing.
CV
CAJA DE VALVULAS
HIDRANTE 111 CRP VP
CAMARA ROMPEPRESION VALVULA DE PURGA
ALGUNAS RECOMENDACIONES El uso de Sistemas de Riego por Aspersión permite cultivar productos rentables en diferentes épocas. Agricultores han realizado su propio diseño artesanal como réplica de esta innovación tecnológica aprovechando pequeñas fuentes de agua. El tiempo empleado por el usuario en el riego es significativamente menor y existe ahorros significativos de mano de obra. Existe un ahorro del recurso hídrico consecuentemente se puede ampliar nuestra área de cultivos. "El éxito del riego por aspersión depende de: Participación de todos los involucrados organizadamente,. Capacidad de re - inversión del usuario. Conocimiento técnico. Visión del mercado"
L&A Impresores Av. Manco Capac N° 530 Telefax: 240643 Cusco - P rú
FINANCIA:
Proyecto
CADEP
"JOSE MARIA ARGUEDAS"
MASAL Manejo Sostenible de Suelos y Agua en Laderas
