Diseño paso a paso de un sistema de riego por goteo en una parcela real
Proyectar un sistema de riego localizado y que además funcione correctamente es ante todo una labor compleja, propia de ingenieros agrícolas y agrónomos. No obstante, en el siguiente artículo vamos a dar todas las pautas, para que al final de este texto, que constará de varias partes, el lector sea capaz de proyectar un sistema de riego por goteo sencillo pero con todos sus componentes. El ejemplo con el que vamos a ilustrar el tema es un proyecto real de transformación de regadío llevada a cabo en una explotación de cítricos en la provincia de Valencia. Los cálculos se han simplificado al máximo para facilitar la comprensión del caso. A la hora de dimensionar dimensionar un sistema de riego localizado localizado se distinguen dos fases: - Diseño agronómico, agronómico, que basándose en factores de producción vegetal (clima, suelo, planta,…) permitirá conocer el caudal de agua necesario para cubrir las necesidades hídricas del cultivo. - Diseño hidráulico, hidráulico, que garantice una óptima distribución del caudal arriba determinado, mediante un dimensionado óptimo de la red de riego y de los elementos que la componen.
DISEÑO AGRONÓMICO - Determinación de las necesidades hídricas La planta solo utiliza una pequeña parte del agua disponible en sus procesos metabólicos, el resto se pierde por la transpiración del propio vegetal y por evaporación en el suelo, fenómeno conocido como evapotranspiración del cultivo (ETc).La cantidad de agua a aportar deberá ser igual a la ETc para así compensar dichas pérdidas. ET0 es la evapotranspiración de referencia, dato que se puede obtener de las estaciones meteorológicas más cercanas de cada provincia. Para el caso de Valencia los datos se obtienen de http://riegos.ivia.es/datosmeteorologicos. Para el cálculo del riego debemos asegurarnos de que nuestro sistema podrá satisfacer las necesidades del cultivo en las condiciones más desfavorables, en este caso el mes de julio (Et0 máxima y precipitaciones mínimas). El valor es 155,47 mm. Kc es un coeficiente propio de cada cultivo, dato que se puede consultar en multitud referencias, una de ellas es FAO. según sus tablas para el naranjo hemos tomado un valor de 0,65. En algunos cultivos, por ejemplo árboles frutales, la Kc varía en función de la época del año. Los cítricos al ser de hoja perenne mantienen su Kc durante todo el año, aunque se aplican diferencias en cuanto a cobertura de la parte aérea. De manera que: ETc= Et0 x Kc;
ETc= 155,47 x 0,65= 101,05 mm mensuales
- Cálculo de las necesidades de riego Para obtener las necesidades netas de riego (Nn), a este resultado deben restarse las ganancias por lluvias o precipitación efectiva (Pef), aunque en esta zona y por la época del año, suele ser un valor despreciable y no se tiene en cuenta. Por lo tanto : Nn= ETc Ningún sistema de riego es perfecto, por lo que el anterior valor se multiplica por la eficiencia de riego (Ea) del sistema empleado para obtener las necesidades brutas (Nb) de riego. Se considera una Ea del 90% en riego por goteo (y del 75% en aspersión). Nb= Nn x Ea; Nb= (101,05 / 0,90) x 100= 112,27 mm Ahora dividimos 112,27 entre 30 días y obtenemos las necesidades diarias: 3,74 mm 3,74 x 6 x 4 (marco de plantación)= 89,76 L / planta y día
- Frecuencia y tiempo de riego Una de las ventajas del riego por goteo es el ahorro de agua, precisamente porque no es necesario mojar todo el terreno como ocurre en el riego por inundación. El área a mojar equivale al marco de plantación, sabiendo que en cítricos se recomienda mojar el 30-50% del suelo. El área mojada por el gotero varía según el caudal del mismo, y de la textura del suelo. El caudal de los goteros va a ser 4 L/h (a menor caudal, mayor obstrucción), y la superficie aproximada que moja un gotero es de aproximadamente un diámetro de 1,25 m, aunque este dato varía en función de la textura del suelo. Para evitar cálculos vamos a servirnos de las tablas de la normativa de producción integrada, diseñadas para tal efecto. Nuestro suelo es de textura media, un suelo franco, y la plantación tiene una edad media de 12 años, con lo que emplearemos 6 goteros por árbol. Recordemos que dimensionaremos el sistema para satisfacer las necesidades del cultivo en la época más desfavorable, el mes de julio, que según la segunda tabla nos da una frecuencia de riego diaria. Número de emisores por árbol en riego por goteo.
Tipo de suelo Edad del arbol 1 – 2 3 – 4 5 – 6 7 – 8 >8
Arcilloso 1 1 2 2 – 4 4
Franco 1 2 4 4 – 6 6
Arenoso 1 – 2 2 – 4 4 – 6 6 – 8 8
Gravoso
2 4 6 8 8 – 12
Frecuencia de riego recomendados en sistemas localizados.
Tipo de suelo Epoca PRIMAVERA VERANO OTOÑO
Arcilloso G- 2 V.P.S. G- 3 V.P.S. G- 2 V.P.S.
Franco G- 3 V.P.S. G- DIARIO G- 3 V.P.S.
Arenoso G- DIARIO G- DIARIO G- DIARIO
Gravoso G- 1-2 V.P.D. G- 2-3 V.P.D. G- 1-2 V.P.D.
V.P.S. – VECES POR SEMANA V.P.D. – VECES POR DÍA G – SISTEMA DE RIEGO POR GOTEO MA – SISTEMA DE RIEGO POR MICROASPERSIÓN ¿Pero cuanto tiempo hay que regar al día? Para ello debemos saber que cada árbol constará de 6 goteros, de 4 L/h, los cuales van a aportar un total 24 L/h. De aquí obtenemos que: Tiempo de riego (t) = 89,76 L planta y día / 24 L/h = 3,74 horas al día
- Calculo del caudal Finalmente, calculamos el caudal necesario para abastecer nuestra superficie de cítrícos (1,5 Ha), multiplicando las necesidades por planta por el número de árboles, que por el marco de plantación sabemos que son 625 (15.000 m2/ 6×4): 89,76 L planta y día x 625 árboles= 56100 L/día para las 1,5 Ha Estos datos nos van a servir como punto de partida a la hora de dimensionar todos los componentes de la instalación en la segunda parte del proyecto; el diseño hidráulico.
Diseño paso a paso de un sistema de riego por goteo en una parcela real. Parte II: Diseño hidraulico
En el artículo anterior aprendimos a calcular el caudal necesario para satisfacer las necesidades hídricas del cultivo en el periodo más d esfavorable del año. en base a unos parámetros edafoclimáticos. El siguiente paso vamos a diseñar el trazado de la red de distribución de nuestro sistema de riego localizado. Nuestra finca de naranjos tiene unas dimensiones de 375 x 400 metros. El agua procede de una balsa y es bombeada desde un cabezal de riego. Desde el grupo de bombeo existe una pendiente ascendente del 2% y otra lateral del 0,1%.
Componentes de nuestra red de distribución Tubería primaria. Es la encargada de conducir el agua desde el cabezal hasta cada sector de riego de nuestra finca. El material escogido (PVC o PE), dependerá de los resultados de los cálculos que realizaremos más adelante, teniendo en cuenta que a partir de 50 mm normalmente se emplea PVC, por ser más económico. Las tuberías de PVC se colocan enterradas para protegerlas de la luz solar. Tuberías secundarias (PE). Conducen el agua que circula por la primaria a cada unidad de riego. Tuberías terciarias o portarramales. De polietileno (PE), dispuestas en superficie, en perpendicular a las líneas de cultivo. Tuberías portagoteros o laterales de riego. De PE, son las tuberías sobre las que se insertan los goteros. Se disponen en paralelo a las líneas de cultivo.
El tamaño de la finca determinará cuantas ramificaciones debemos hacer. En pequeñas parcelas de menos de una hectárea, puede ser suficiente con colocar los laterales portagoteros unidos a una tubería portarramales y esta al hidrante, mientras que en fincas de mayor tamaño debemos emplear una mayor ramificación. En parcelas llanas los laterales de riego nunca deben superar los 140 metros de longitud (100 metros en pendientes ascendentes), ya que las pérdidas de carga serían excesivas y los goteros no funcionarían adecuadamente por diferencias de presión excesivas entre el primer gotero y el último. Por este motivo, las grandes longitudes van a ser cubiertas por tuberías de mayor diámetro, produciendo una menor pérdida de carga, en lugar de tender directamente los laterales desde la principal.
Diseño de la red de distribución Sobre un plano de dimensiones conocidas, señalamos la ubicación de la toma de agua y anotamos la pendiente de la parcela. La pendiente se obtiene mediante métodos topográficos (nivel, estación total o GPS), aunque en fincas pequeñas nos podemos hacer una idea recurriendo al método de la manguera. Tendemos una manguera llena de agua desde el hidrante hacia el final del terreno. Desde la zona más baja elevamos la
manguera hasta que deje de salir agua, teniendo en cuenta que esta siempre ha de estar bien llena de agua. Con un metro, medimos la altura desde el suelo y obtenemos la pendiente en función de la longitud de la manguera. Empezamos por el final, es decir por los laterales de riego o portagoteros , que disponemos en el sentido de la menor pendiente, para que las diferencias de presión en goteros sean mínimas. En nuestro caso la menor pendiente es en el eje x, es decir de derecha a izquierda.
Como hemos visto anteriormente, debemos emplear laterales de riego de 100 m como máximo, de manera que dividimos la finca en segmentos de 100 metros, obeteniendo 4 en nuestro caso. Con este planteamiento ya solo nos queda unir los laterales con el cabezal de riego de la mejor manera posible. Obsérvese que en el paso anterior también hemos dividimos la finca horizontalmente, en dos partes, ya que vamos a obtener un mejor comportamiento del sistema uniendo las tuberías por su punto medio, como
se
observa
a
continuación. Primeramente hemos tendido las terciarias que conectan con los portagoteros, luego unimos la secundaria con cada tubería terciaria por su punto medio, y de igual manera la primaria con la secundaria. Además hemos dividido la finca en dos sectores. En la siguiente imagen se muestra el resultado final.
Económicamente la disposición más ventajosa sería la siguiente, por el ahorro en tubería principal, aunque la descartamos, pues nos daría unas tuberías terciarias de 375 metros, en desnivel ascendente. Preferimos optar por unir tuberías por el punto medio para suavizar estas diferencias de presión.
Cada uno de los dos sectores dispondrá, aguas arriba, de un regulador de presión, un manómetro, y una llave de regulación, permitiendo su aislamiento cuando sea necesario. Contaremos con goteros autocompensantes y antidrenantes, que dan el mismo caudal aunque varíe ligeramente la presión. Serán de 4L/h y trabajan a una presión nominal de 10 m.c.a (1kg/cm2 o 1 bar). Con esto tenemos el diseño de la red finalizado, y podemos pasar al siguiente punto del diseño agronómico, en el cual dimensionaremos cada una de las tuberias de nuestra red, desde los portagoteros a la tubería principal.
