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TRABAJO SEMESTRAL
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGRÍCOLA
TRABAJO SEMESTRAL DE INGENIERIA DE RIEGOS-I
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I.- INTRODUCCION.
El riego por superficie es el método de riego más antiguo, aunque la tendencia actual es el proyecto de sistemas de riego a presión con un mayor control de las condiciones de aplicación (aspersión y goteo), el riego por superficie sigue siendo actualmente el más extendido en nuestro país. Si se cumplen una serie de condiciones favorables y con un diseño y manejo racional, el riego por superficie puede ser una buena alternativa para el proyecto de nuevos regadíos y la mejora en este caso en la localidad de Muyurina. El riego por superficie es un sistema de riego donde el agua fluye por gravedad, utilizándose la superficie del suelo agrícola como parte del sistema de distribución del agua. El caudal disminuye a medida que el agua avanza por la parcela regada, debido a su infiltración en el suelo. Para que la lámina de agua infiltrada se distribuya lo más uniformemente posible a lo largo de la parcela es preciso diseñar y manejar el riego de tal forma que haya un equilibrio entre los procesos de avance en infiltración del agua.
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II.- OBJETIVOS Aportar la lámina neta deseada de manera uniforme en toda la melga. Para eso, el
tiempo de contacto debe ser similar en toda la melga y no menor al tiempo de oportunidad. Suministrar la humedad necesaria para el desarrollo de los cultivos.
III.- MARCO TEORICO. DISEÑO DE UN SISTEMA DE RIEGO POR GRAVEDAD. Un sistema de riego es eficiente en la medida que compatibiliza adecuadamente los factores de topografía, suelo y cultivo a fin de lograr una aplicación uniforme del agua de riego y con una aceptable eficiencia según el sistema utilizado. Es decir, restituir la humedad a la zona de raíces con el mínimo de pérdidas de agua por percolación profunda o por escurrimiento superficial así como mínima erosión del suelo, mínimo costo o nula inconveniencia para el desarrollo de las otras labores culturales. culturales.
En forma general y resumida, se pueden mencionar los siguientes objetivos que deben lograrse con un buen diseño de sistema de riego:
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Adaptación del sistema de riego al tipo de suelo, topografía, tamaño y forma de los
campos.
DESCRIPCIÓN DEL RIEGO POR GRAVEDAD. Un sistema de riego puede describirse así: En el riego por gravedad, se consigue que el agua aplicada fluya mediante la
gravedad, debido a la pendiente del suelo y a la carga de agua. El agua ingresa al campo por la parte más alta y suelo sigue la pendiente del
suelo. Del agua que ingresa al surco o melga, parte se infiltra y el resto sigue
avanzando hasta la parte final. El tirante o caudal de agua sobre el suelo va disminuyendo gradualmente a
medida que avanza el agua sobre el surco o melga. Una vez que el agua llega al extremo inferior del campo, el tirante de agua a
lo largo del recorrido puede ser casi uniforme. Una vez suspendido el ingreso de agua, aun sigue fluyendo a lo largo de los
surcos o melgas por un cierto tiempo más, recesión o merma. Desde que le agua ingresa al surco o melga hasta que llega a su extremo
final, transcurre un tiempo: tiempo de avance. La cabecera del campo tiene una mayor lámina infiltrada respecto a la parte final final de los surcos o melgas,
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DISEÑO DEL RIEGO POR MELGAS Este tipo de riego se da cuando el terreno se divide en fajas o melgas por medio de bordos, a fin de lograr que cada faja se riegue independientemente. Las melgas deben de tener pendiente transversal cero y pendiente longitudinal mínima (<1.0% 0/00), el uso de las melgas es apropiado en terrenos que tienen pendientes hasta de 3 – 4 0/00 (3 a 4 por mil).
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una adecuada operación de la maquinaria agrícola a emplear en las diferentes labores agronómicas.
Cuando se tiene una pendiente transversal, no se debe permitir un desnivel entre bordes mayores de 7.5cm aproximadamente, a fin de evitar que el agua se concentre mayormente en el borde más bajo. La altura de los bordes debe ser de unos 15 – 20cm aproximadamente. Se debe considerar como una desventaja del riego por melgas el hecho que exige que el terreno deba ser relativamente plano. Para diseñar un sistema de riego por melgas, se requiere definir las siguientes informaciones:
E .F.P. INGENIERÍA AGRÍCOLA Características propias de los agricultores de la zona.
Con el diseño se busca resolver las siguientes interrogantes: 1. División del campo en melgas (m), 2. Dirección y pendiente (o/oo) del trazo de las melgas, 3. Ancho de las melgas (m), 4. Numero de melgas, 5. Lamina crítica de riego (cm),
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La eficiencia en el riego por melgas es asimismo elevada; pero como requiere una buena nivelación, los gastos de instalación del sistema son también elevados.
Pendiente. A fin de mantener una lámina uniforme en altura en todo el ancho de la melga, éstas deben estar completamente a nivel en el sentido transversal. Dado que, el efecto erosivo es función de la pendiente, los valores óptimos en riego por melga no superan 0.1 a 0.2 %. La melga no debe tener pendiente transversal, ello implica que el agua baje, frontalmente. Como esto es muy difícil, a veces se trabaja en forma escalonada. Se toma como máximo un desnivel de 2,5 cm. Normalmente se pretende que al inicio la franja de suelo sea horizontal en ambos sentidos, así se produce una acumulación y nos aseguramos la formación de un frente de agua.
Longitud de las melgas La hidráulica del riego por superficie permite obtener la longitud más adecuada para riego con alta eficiencia. Diversas determinaciones experimentales han sido volcadas en tablas que permiten seleccionar la longitud de la melga en función de la textura del terreno, pendiente y caudal
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CONSTRUCCIÓN DE LOS BORDOS O DIQUES. Los bordos se deben construir en sentido perpendicular a las curvas de nivel, con lo
cual la pendiente transversal se reduce al mínimo. La altura debe ser suficiente para mantener el agua confinada dentro de la melga,
pero que no impida el paso de la maquinaria agrícola. Por lo general la altura debe ser de unos 20cm de su base.
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EL CANAL DE AFORO PARSHALL Sus principales ventajas son que sólo existe una pequeña pérdida de carga a través del aforador, que deja pasar fácilmente sedimentos o desechos, que no necesita condiciones especiales de acceso o una poza de amortiguación y que tampoco necesita correcciones para una sumersión de hasta el 70%. En consecuencia, es adecuado para la medición del
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Canaleta de Aforo Parshall
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Dimensiones de algunos canales de aforo Parshall Ancho de la Garganta "W" (pies)
A (pies, pulgadas)
B
C
D
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Sifoncillos: el agua se modula mediante unas mangueras en las que se origina un sifón a través del cual el agua pasa a la melga sobre el lomo del surco. Si se mantienen constante el nivel del agua en la acequia de servicio.
Compuertas en acequias revestidas: suelen existir una serie de compuertas en la
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Tan importante es la aplicación de agua como la evacuación de la escorrentía generada en el riego. Por tanto, es imprescindible sistematizar el tablar de riego con canales y acequias que faciliten la operación de drenaje. Así tenemos escorrederas que serían las acequias de último orden hasta las azarbetas que son las de primer orden.
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IV.- MATERIALES Y METODOS a. M ateri ales -
01 Wincha de 50 m de longitud.
-
01 Flexómetro (5m)
-
02 Reglas lineales de 60 cm.
-
01 G.P.S. Modelo Garmin 60 Csx
-
01 Cámara digital
-
Libreta de campo (Apuntes)
-
Lápiz portaminas
-
Fólder portafolio
-
Cronómetro
-
Cordel.
-
Balde de 4lt
-
Cronometro
-
Cilindro infiltro metro
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c. Software -
Microsoft office
V.- METODOLOGIA. En este proceso de la metodología detallaremos que se realizo en 2 fases: FA SE DE CAM PO. Prueba de infiltración. Identificación de parcelas Prueba de calidad de agua
.
M EDI CION DE CAUDALES.
La medición de caudales se realiza para utilizar en la fase de diseño para los cuales existen muchos métodos para realizar el aforo de caudales en la zona de influencia.
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Eval uaci ón de un ensayo de campo
1.- Se calcula para ese suelo y para esa pendiente cuál será el caudal máximo no erosivo por medio del aforador parshall. En base a ese dato se hace el ensayo eligiendo caudales superiores e inferiores con que se opera y observa su comportamiento.
2.- Se realizó el ensayo en el campo observando la manera en que se ha producido el
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La melga también se jalona con estacas. Se procede a largar el caudal por el extremo de la melga. En un tiempo Ta cortamos el riego (tiempo de aplicación). Tendremos una curva de recesión que será más tendida que la curva de progresión o curva de avance. Debemos lograr incorporar al suelo una lámina o dosis, entrando con este valor a la curva de infiltración acumulada se obtiene tr = d/Ip. Si llevamos en ordenadas el tr en forma paralela a la curva de progresión (es decir desplazamos la curva de progresión un tr), cuando toca las dos curvas tenemos la longitud de la melga. Veamos la distribución de volúmenes: Del gráfico vemos que:
Ta = tm + tr - trec. De esta forma:
Q * Ta = d * S
Ef aplic. = D * S * 100 = dosis riego * 100 Q * Ta
agua suministrada
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FASE DE CAMPO 1.- realizando el aforo respectivo por medio del aforador parshall en la regadera de la parcela. Para ello la medida se hizo a 2/3 de Ha y a lamitad en la garganta (Hb) en la entrada. Los resultados de la medición son:
AFOROS AL INICIO DE LA MELGA: Primera Medición Segunda Medición Ha=2.2cm
Ha= 3cm
Hb=4cm
Hb=4cm
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Distancia (m)
Tiempo Minutos.
0
0.00
5
8.53
10
23.38
15
50.26
20
111.25
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CALCULOS 1.- calculamos el caudal por medio del aforador parshall con la siguiente ecuación: Cuando el aparto parshall trabaja flujo libre:
Donde: Los valores de m y n varían según la magnitud de W Para una garganta de altura W=0.15
Relación: Hb/Ha =S (grado de sumersión) S=2.5/3.7 = 0.67 esto corresponde a un flujo libre.
Q=1.62 lit/seg.
resultados
Primera Medición
Segunda Medición
Ha=3.7cm
Ha= 3.8cm
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2.-RESULTADO DEL ENSAYO DE PRUEVA DE AVANCE POR MELGAS. CURVA DE AVANCE DE AGUA EN LOS SUELOS
Distancia (m) 0 5 10 15 20
Qi=1.67 lit/seg. Tiempo min. 0.00 8.53 23.38 50.26 111.25
Haciendo la regresión lineal con los datos de distancia (y) y tiempo (x), se obtiene:
X P=1.7 m=0.543
X
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3.- CALCULO DEL CAUDAL DE SALIDA PARA DIFERENTES TIEMPOS Por medio del aforador parshall se tiene: Cuando el aparto parshall trabaja flujo libre:
Donde: Los valores de m y n varían según la magnitud de W Para una garganta de altura W=0.15
Relación: Hb/Ha =S (grado de sumersión) S=
resultados
Primera Medición
Segunda Medición
(11:08am)
(11:18am)
Ha=0.90cm
Ha= 1.0cm
Hb=0.7cm
Hb=0.9 cm
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El caudal de salida a 20.00 mts de la cabecera es: Tiempo (min.) 10 20
Caudal Q (lit/seg) 0.32 0.38
El área mojada del agua por melgas es: 20m de largo y 2.60m de ancho
Entonces el A= 52m2
Calculo de la velocidad de infiltración con la siguiente relación
Tiempo de observación (t) (minutos)
Velocidad de infiltración (I) (cm/h)
10
8.10
20
7.74
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De donde: la velocidad de infiltración tiene la siguiente ecuación
La infiltración acumulada es:
Para un tiempo de 10 min.
Para una hora: 1h=60 minutos =1/60 Tiempo acumulado (min). 10 30
Velocidad de infiltracion (I) (cm/h) 8.10 7.74
Lamina de infiltracion acumulado (cm/h) 84.52 242.39
Lamina de infiltracion acumulado (cm) 1.40 4.03
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PARA LA SEGUNDA PRUEVA
FASE DE CAMPO 1.- realizando el aforo respectivo por medio del aforador parshall en la regadera de la parcela. Para ello la medida se hizo a 2/3 de Ha y a lamitad en la garganta (Hb) en la entrada. Los resultados de la medición son:
AFOROS AL INICIO DE LA MELGA: Primera Medición Ha=10cm Hb=6.86cm
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3.- anotamos el tiempo de recorrido o avance cada 5mts que avanza con un caudal optimo no erosivo Hora de inicio: 9:08 am ENSAYO DE AVANCE DEL AGUA EN MELGAS
Distancia (m)
Tiempo Minutos.
0
0.00
5
3.02
10
4.43
15
7.30
20
14.5
4.- realizando el aforo respectivo por medio del aforador parshall al final de la melga. Para ello la medida se hizo a 2/3 de Ha y a lamitad en la garganta (Hb) .
Los resultados de la medición son: Longitud de melga: 20.00 mts.
CUADRO: AFOROS AL FINAL DE LA MELGA
Hora
Primera Medición
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Hora de inicio
Primera Medición
12:02 am
Ha=8cm
Hora
Relación: Hb/Ha
Hb= 5.86cm
Caudal (Q) lit/seg.
=S 12:02 am
0.73
10.18
Por lo tanto el caudal de ingreso es: Como tenemos do caudales diferentes entonces sacamos un caudal promedio:
Qi=10.18 lit/seg.
2.-RESULTADO DEL ENSAYO DE PRUEVA DE AVANCE POR MELGAS. CURVA DE AVANCE DE AGUA EN LOS SUELOS
Distancia (m)
Qi=10.18 lit/seg. Tiempo min.
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3.- CALCULO DEL CAUDAL DE SALIDA PARA DIFERENTES TIEMPOS Por medio del aforador parshall se tiene: Cuando el aparto parshall trabaja flujo libre:
Donde: Los valores de m y n varían según la magnitud de W Para una garganta de altura W=0.15
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Hora
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Relación: Hb/Ha
Caudal (Q) lit/seg.
=S 12:02 am
0.57
6.46
12:12 am
0.71
8.2
12:22
0.82
8.2
12:32
0.75
9.3
3.- CALCULO DE PRUEVA DE INFILTRACION.
El caudal de ingreso es: Qi= 10.18 lit/seg.
El caudal de salida a 20.00 mts de la cabecera es: Tiempo (min.)
Caudal Q (lit/seg)
10
6.46
20
8.2
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Tiempo de observación (t) (minutos) 10 20 30 50
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Velocidad de infiltración (I) (cm/h) 25.75 15.45 13.71 6.09
La ecuación de la velocidad de infiltración es:
Para hallar la infiltración acumulada o dosis integramos la velocidad de infiltración.
Integrando tenemos:
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Tiempo acumulado (min). 10 20 30 50
Velocidad de infiltración (I) (cm/h) 25.75 15.45 13.71 6.09
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Lamina de infiltración acumulado (cm) 13.3 18.5 27.8 34.4
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CALCULO DEL LARGO Y ANCHO DE LA MELGA
Con los datos de la prueba de avance, se determina su ecuación respectiva.
Longitud de Melga. X
Ancho de Melga. El ancho de cada se calcula asumiendo un desnivel entre bordes de 4cm y conociendo la pendiente transversal (0.4%)
A este ancho se le suma 1.0m que corresponde ala base de cada borde (sobre todo para
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Como la pendiente longitudinal es muy alta (1.1%) se debe bajar dicha pendiente hasta 0.5% aproxim. Mediante un movimiento de tierra. Luego Por pies de ancho Luego para el ancho de 10m y uniformizando las unidades se tendría:
P
Este caudal corresponde para un suelo descubierto : para un suelo con vegetación , donde la resistencia hidráulica se incrementa , este caudal ser incrementado hasta en un 50% es decir Qmax puede ser hasta de 45 lit/seg/melga. Este caudal se utiliza durante el avance; luego el caudal se reduce en función de la velocidad de infiltración que tiene el suelo entre el fin del avance y la finalización del riego. Luego
I ta =velocidad de infiltración para t0 =ta I tf = velocidad de infiltración para t0=tf
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VI.-RESULTADOS Y ANALISIS: De acuerdo al cuadro N° 09 del libro “MANUAL DEL RIEGO POR GRAVEDAD” de
Walter Olarte De las pruebas realizadas por el cilindro infiltro metro y con los datos obtenidos en la prueba se llego a graficar las curvas de infiltración acumulada y velocidad de infiltración. A la vez de las cuales se obtuvo sus respectivas ecuaciones
CAUDAL MAXIMO Y ECUACION DEAVANCE: En el campo se determino por el grado de erosión que esta ocasione al suelo como caudal óptimo cuya ecuación es la siguiente.
X
DISEÑO DE MELGAS: Para cada cultivo se hace un cálculo muy independiente y a la vez por cada mes tomándose como el recomendable el de mayor longitud. Y con un espaciamiento
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VII: CONCLUCIONES
Se realizo un diseño adecuado de riego por gravedad en este caso el sistema de riego por melgas.
Se realizo la prueba de avance Se realizo la prueba de infiltración Se realizo las pruebas necesarias para el diseño, como determinar la ecuación de
velocidad de infiltración
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VIII.- REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
ABSALON VASQUES V. – PRINCIPIOS BASICOS DEL RIEGO
WALTER OLARTE – MANUAL DE RIEGO POR GRAVEDAD
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IX.- ANEXOS PANEL FOTOGRAFICO CANAL EN LA CABECERA QUE INGRESA.
CANAL DE RIEGO SECTOR
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ZONA DE PARCELA
AFORO EN LA ENTRADA POR MEDIO DE MEDIDOR PARSHALL
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REALIZANDO LA PRUEBA DE INFILTRACION
OBSERVANDO LA PRUEBA DE AVANCE DE AGUA
