Eficiencia de Riego y Modulo de Riego

UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPÁN

CURSO: HIDRAULICA

TEMA: EFICIENCIA DE RIEGO Y MODULO DE RIEGO

TEMA: EFICIENCIA DE RIEGO Y MODULO DE RIEGO I. INTRODUCCIÓN El riego es una opción opción para aumentar la producción producción en la agricultura y por lo tanto sus ingresos. Además, las tierras que disponen de algún sistema de irrigación instalado, aumentan su valor. Dada la creciente escasez de agua en el planeta, el uso eficiente de este recurso, es fundamental para garantizar su uso sostenible. Aunque muchos grupos de agricultores que practican el riego en forma tradicional conocen técnicas que permiten un uso eficiente del agua, la mayoría de aquellos que recién se inician en agricultura de irrigación, no conoce las posibilidades modernas, aunque de bajo costo, que existen para hacer un uso eficiente del agua. Este desconocimiento proviene en gran medida del reducido número de profesionales que se dedican a la extensión en riego. II. RIEGO El riego consiste en aportar agua al suelo para que los vegetales tengan el suministro que necesitan favoreciendo así su crecimiento. Se utiliza en la agricultura y en jardinería. El riego es una opción opción para aumentar la producción producción en la agricultura y por lo tanto sus ingresos. Además, las tierras que disponen de algún sistema de irrigación instalado, aumentan su valor. val or. Dada la creciente escasez de agua en el planeta, el uso eficiente de este recurso, es fundamental para garantizar su uso sostenible. Aunque muchos grupos de agricultores que practican el riego en forma tradicional conocen técnicas que permiten un uso eficiente del agua, la mayoría de aquellos que recién se inician en agricultura de irrigación, no conoce las posibilidades modernas, aunque de bajo costo, que existen para hacer un uso eficiente del agua. Este desconocimiento proviene en gran medida del reducido número de profesionales que se dedican a la extensión en riego.

A. MÉTODOS Los métodos más comunes de riego son:  Por arroyamiento o surcos.  Por inundación o sumersión, generalmente, en bancales o tablones aplanados entre dos caballones.  Por aspersión. El riego por aspersión rocía el agua en gotas por la superficie de la tierra, asemejándose al efecto de la lluvia Docente: mgs. Ing° Arbulú Ing° Arbulú ramos José del Carmen

página 1


  

CURSO: HIDRAULICA


Por infiltración o canales. Por goteo o riego localizado. El riego de goteo libera gotas o un chorro fino, a través de los agujeros de una tubería plástica que se coloca sobre o debajo de la superficie de la tierra. Por drenaje.

El método principal de entrega de agua al campo (para cerca del 95 % de los proyectos en todo el mundo) es el riego por inundación o de surco. Otros sistemas emplean aspersores y riego de goteo. Aunque sean técnicas relativamente nuevas, que requieren una inversión inicial más grande y manejo más intensivo que el riego de superficie, el riego por aspersión y el de goteo suponen una mejora importante en la eficiencia del uso del agua, y reducen los problemas relacionados con el riego.

B. SELECCIÓN DE SISTEMAS DE RIEGO

Con el fin de seleccionar el uso de uno u otro método de riego, los factores de selección pueden ser diversos y algunas veces complejos, no por el aspecto técnico, sino más bien como resultado de la mezcla del aspecto social y económico. Para sintetizar podemos mencionar que existen en la selección del método de riego, entre otros, los siguientes aspectos: Sociales (el agricultor puede desconocer las ventajas de ellos o se aferra a uno solo por tradición) Económicos(algunas Económicos(algunas veces en función de créditos y/o relación de beneficio –costo) Topográficos (en el caso de uso de riego presurizado generalmente no hay limitación por pendiente) Agrológicos ( características generales del suelo) Agronómicos (tipo de cultivo, redituabilidad) En términos generales el principal factor para seleccionar un sistema de riego se efectúa sobre la base del análisis de las condiciones naturales y económicas. Existe una guía que propone Hargreaves y Merkley (2000), para seleccionar el método de riego de acuerdo con algunas condicionantes. Esta se muestra en el siguiente cuadro: 

 

 

Docente: mgs. Ing° Arbulú Ing° Arbulú ramos José del Carmen

página 2


CURSO: HIDRAULICA

Docente: mgs. Ing° Arbulú Ing° Arbulú ramos José del Carmen


página 3


CURSO: HIDRAULICA


III.EFICIENCIA DE RIEGO. Se debe regar en forma eficiente los diferentes terrenos o cultivos que tiene el agricultor, aprovechando la menor cantidad de agua posible. Por ejemplo, al regar con riego superficial generalmente se usa mucha agua, que es difícil controlar y gran parte va a caer a los desagües, comparado con el riego por aspersión, donde normalmente toda el agua que se aplica la absorbe el suelo, lográndose una gran eficiencia. El agua que se aplica al suelo, puede seguir los siguientes caminos: • Infiltrarse en el suelo, mojando hasta la zona de las raíces del cultivo; ésta es el agua útil para las plantas y se debe tratar que la mayor parte del agua llegue hasta esta zona. • Infiltrarse en el suelo penetrando a mayor profundidad que las raíces, esta agua no la aprovechan las

plantas. A este tipo de pérdidas se le llama percolación profunda. • Escurrir por la superficie más allá del sector a regar, esta agua generalmente cae en los desagües o

inunda caminos, es una pérdida que se llama escurrimiento superficial. La eficiencia de riego es la cantidad de agua útil para el cultivo que queda en el suelo después de un riego, en relación al total del agua que se aplicó. Generalmente se mide en porcentaje o litros de agua útil en el suelo por cada 100 litros aplicados. La eficiencia la determina en gran medida el método de riego utilizado cuyos valores se presentan en el Cuadro siguiente:

Las cantidades que se señalan sirven como información general, ya que se puede usar un riego tecnificado como riego por surcos, pero emplear mucho tiempo de riego con lo que se producirá una excesiva percolación profunda o escurrimiento superficial, bajando la eficiencia. También puede suceder que se use un riego tecnificado por surcos y se tenga una mayor eficiencia que la señalada. Mejorar la eficiencia de riego es regar mejor y significa: • Mantener la zona de raíces de los cultivos sin excesos ni falta de agua. • Evitar inundaciones en los sectores más bajos del terreno, con lo que se evitan las enfermedades del

cuello de las plantas. • Disminuir los problemas de drenaje. • Aumentar los rendimientos de los cultivos. • Regar más superficie con la misma agua que llega al predio.

Para lograr una buena eficiencia con cualquier método de riego se deben conocer algunos problemas generales que se presentan al regar y sus posibles soluciones, que se indican en el Cuadro. Éstas se deben adecuar a la realidad de cada agricultor. Docente: mgs. Ing° Arbulú ramos José del Carmen

página 4


CURSO: HIDRAULICA


Se considera eficiente un método de riego cuando el agua que se destina al cultivo es utilizada en un porcentaje superior al 70%. A nivel mundial, actualmente hay enormes pérdidas de un bien tan escaso como el agua, llegando en promedio hasta un 55% Este riego altamente ineficiente está caracterizado por:  25% de aguas se pierden en el mismo campo  15% de pérdidas por el sistema de riego  15% de pérdida en la distribución extra predial  45% de agua que es efectivamente utilizada por los cultivos. La eficiencia de riego es la relación o porcentaje entre el volumen de agua efectivamente utilizada por las plantas y el volumen de agua retirado en la bocatoma. Del volumen de agua retirado en la bocatoma de un sistema de riego, una parte importante no es utilizada por las plantas. Las pérdidas pueden ser: 



Perdidas en los canales y tuberías del sistema de distribución, antes de llegar propiamente a la parcela donde están los cultivos a ser regados. Este primer tipo de pérdidas puede ser denominado de pérdidas en la distribución del agua y se pueden deber a pérdidas por:  Infiltración profunda en los canales no revestidos  Evapotranspiración de la maleza en los bordes del canal  Fugas en los canales revestidos o en tuberías  Evaporación desde los canales  Operación errada de las compuertas que ocasiona que una parte del agua fluya directamente a los drenes. Pérdidas de agua en el interior de la parcela. Estas pérdidas son inherentes a las técnicas de riego utilizado, y en segundo lugar dependen de:  Las características del suelo  La dimensión de la parcela  La declividad longitudinal de la parcela  Lámina de agua suministrada en cada riego.

Docente: mgs. Ing° Arbulú ramos José del Carmen

página 5






CURSO: HIDRAULICA


El volumen teórico de agua a ser suministrada al terreno es el necesario para mojar una capa uniforme del terreno, de un espesor equivalente a la profundidad media de la raíces, en esta fase del crecimiento de las plantas. En una zona de riego, la eficiencia de riego (E) es igual al producto de la eficiencia de conducción (Ec) y la eficiencia de aplicación (Ea).

 Donde: Ec: Eficiencia de conducción, en decimal, Es la relación entre el agua que llega a la toma de la parcela (Vp) y el agua que sale de la fuente de abastecimiento, o sea que define el agua que se pierde en la red de distribución. Ea: Eficiencia de aplicación, en decimal, Es la relación que existe entre el agua que se requiere en la zona de raíces ( Vr) y el agua total que se deriva a la parcela (Vt ).

    

La eficiencia de un método de riego tiene mucho que ver con las pérdidas de agua. Si la pérdida es mucha hay que utilizar una mayor cantidad de agua para obtener el mismo resultado. Esto hace que se desperdicie agua. Hay métodos de riego más eficientes que otros por la forma en que conducen, distribuyen y aplican el agua.


página 6


CURSO: HIDRAULICA


Según el ingeniero Carlos Vidalon profesor de la Universidad Agraria , la eficiencia del riego en los valles costeros considerando la eficiencia de la conducción, eficiencia parcelaria y la de aplicación tiene los valores siguientes:

La dirección de proyectos de irrigación de México indica que la eficiencia de riego en un distrito depende principalmente de los dos factores siguientes: a) La eficiencia de conducción. Que depende del sistema de canales empleado y de la conservación y manejo de los mismos. b) La eficiencia parcelaria. Que depende directamente del agricultor, de la asistencia técnica y de la nivelación de la parcela. Recomienda considerar las siguientes eficiencias: Para canales de tierra:  Eficiencia parcelaria: 70%  Eficiencia de conducción: 70 %  Eficiencia total : 49 % Para canales en mampostería:  Eficiencia parcelaria: 70%  Eficiencia de conducción: 75%  Eficiencia total: 52.4 % Para canales de concreto:  Eficiencia parcelaria: 70 %  Eficiencia de conducción: 85%  Eficiencia total: 59.5% En la costa peruana ONERN ha establecido en base a sus estudios las eficiencias siguientes:  Eficiencia conducción 77%  Eficiencia aplicación 56%  Eficiencia total 43 % De los estudios efectuados se puede concluir que ONERN (Oficina Nacional de Evaluación de Recursos Naturales) estima que la eficiencia de riego en el Perú es menor que en México.


página 7


CURSO: HIDRAULICA


3.1. IMPORTANCIA DE LA EFICIENCIA. La eficiencia de los sistemas de riego reviste una gran importancia, porque determina la relación del agua realmente usada en la evapotranspiración y el agua captada a nivel de Bocatoma y en muchos casos referido al agua utilizada de embalses, que son conducidos por causas naturales hasta las obras de captación. Es muy frecuente, en la gran mayoría de los proyectos andinos, que las eficiencias son muy bajas, menores a 30%, lo que determina a su vez, que el abastecimiento del agua es insuficiente. Esta insuficiencia determina, la utilización del riego deficitario, es decir que se dota agua a un cultivo en cantidades por debajo de su demanda real o en otros casos la disminución de las áreas de riego. El primer caso se adapta a variedades de baja producción y resistencia a periodos de penuria de agua. En cualquiera de los dos casos representa menor producción y por tanto menores ingresos para los campesinos. Es posible que en muchas zonas andinas, se pueda ganar mucho más hectáreas de riego, mejorando la eficiencia de los sistemas de riego existentes, que construyendo nuevos sistemas. Además se tiene la ventaja que los costos, en estos casos resultan menores que en las nuevas irrigaciones y se esta abasteciendo de más agua a agricultores ya entrenados en el manejo del riego. Los costos, por hectárea ganada bajo riego, por mejora de eficiencia del sistema de riego, versus proyectos nuevos, normalmente resultan más bajos, porque casi todas las posibilidades sencillas para riego, ya fueron ejecutadas, quedando en todo caso, como proyectos nuevos, concepciones más complicadas y costosas, sean estos con embalses, trasvase de cuencas, canales principales largos y costosos, etc. Raramente se ha dejado de construir un proyecto de concepción simple. Por otro lado, cuando se conciba y planifique un nuevo Proyecto, este debe hacerse con eficiencias razonablemente aceptables, en general lo adecuado es que se ubique próximo al 50%, debiendo como mínimo ser del 40%. En sistemas por aspersión se podría esperar eficiencias próximas al 70%, siempre y cuando el entubamiento sea desde la captación. En el sistema por goteo, la eficiencia es de aproximadamente 90%.


página 8


CURSO: HIDRAULICA


3.2. Factores de la eficiencia de riego (ER) La eficiencia de un sistema de riego, comprende los siguientes aspectos: a) Del embalse a la bocatoma (algunos proyectos) Ec1 b) Del canal principal Ec2 c) Del sistema de distribución Ec3 IV. TIPOS DE EFICIENCIA 4.1. Eficiencia de conducción del embalse a la bocatoma. En algunos proyectos el canal principal, sale directamente de la toma de represa de embalse, pero en la mayoría de los Proyectos Andinos, las obras de regulación se ubican en la cordillera, por encima de los 4.000 msnm, donde existen muchas lagunas aprovechables de origen glaciar y sus aguas son conducidas por cauces naturales, hasta las obras de captación, que se ubican varios kms. aguas abajo. En estos casos la eficiencia de conducción, resulta importante, y depende de una serie de factores, siendo los más importantes los siguientes:  Condiciones orográficas del cauce, como son longitud, ancho, pendiente, etc.  Estado de saturación del cauce y aporte de cuencas adyacentes, en el periodo de conducción del agua.  Condiciones geológicas del cauce.  Sustracciones ilegales del agua en su recorrido. De todos los factores enunciados, el que afecta más la eficiencia, descartando las sustracciones ilegales es el geológico por lo que a continuación se amplía al respecto. Docente: mgs. Ing° Arbulú ramos José del Carmen

página 9


CURSO: HIDRAULICA


Para efectos de determinar la importancia de la geología en la eficiencia de conducción de los cauces naturales consideramos la siguiente clasificación de rocas que conforman el cauce, en un orden, que indica de menos permeables a más permeables. 





 



 

Rocas intrusivas (granito, diorita, etc.). Metamórficas y sedimentarias continentales (areniscas, esquistos, pizarra). Volcánicas (andesita, riolita, etc.). Sedimentaria marina – caliza. Rellenos cuaternarios aluviales. En el caso de lechos conformados por calizas , es común la formación de "tragaderos" de origen cárstico, en que puede perderse caudales significativos del flujo del río, habiendo casos en que el total de caudal de estiaje se pierde. Muchas veces estos puntos de pérdida de agua, conformados por cavernas de disolución de la roca caliza por el acido orgánico del agua (H2O + CO2 = H2CO3) son fácilmente localizados y sellados con concreto para evitar las fugas. Pero esto no garantiza la aparición de nuevos tragaderos. En el caso de rellenos cuaternarios aluviales , estos por su conformación gravo - arenosa, presenta gran permeabilidad que solo será anulada una vez que logre su saturación, con los caudales de conducción. Al elaborar un nuevo proyecto de riego en que se incluya conducción por cauce natural, en longitudes hasta 20 Kms. para una conformación geológica con rocas de los grupos a, b y c, habrá que considerar eficiencias de un 90 a 80%. Para el caso de lechos cársticos, habrá que estudiar su comportamiento con diferentes caudales, lo cual puede hacerse durante 1 año completo, pues estos varían mucho en su comportamiento. Para el caso de rellenos cuaternarios aluviales, su eficiencia dependerá de las rocas subyacentes, de la amplitud del relleno y de sus posibilidades de saturación, sin el agua que se pretende conducir. En estos casos, la eficiencia podía estimarse en 70 al 80%. En conducciones por cauce natural, mayores en longitud a 20 kms. Las eficiencias pueden disminuir notablemente. Así en conducciones de más de 100 Kms de embalses para irrigaciones en la Costa Peruana, estos bordean una eficiencia del 30%. La apreciación correcta de estas eficiencias de conducción determinará, en parte, la eficiencia del Proyecto, de lo contrario la evaluación financiera y económica puede dar resultados equivocados, por información errónea sobre la disponibilidad del agua en la zona de riego. En los canales totalmente revestidos , con mampostería de piedra con mortero de cemento o con concreto es de esperarse eficiencias próximas al 95%, hasta 20 Kms. y de 90%, hasta 50 Kms. En cambio, en canales de tierra (y roca) la eficiencia de conducción presenta una gran variedad dependiendo de las características de estos suelos y condiciones orográficas del alineamiento del canal que influye en la longitud de la línea de filtración, hacia los puntos de evacuación, por tanto estas son mayores en laderas empinadas y con bermas más cortas o menos anchas.


página 10




 

CURSO: HIDRAULICA


La impermeabilidad de un suelo, dependerá de la cantidad de arcilla en relación con los otros componentes de limo, arena y grava, siendo la impermeabilidad proporcional a la cantidad de arcilla. Los suelos limosos, con poco o nada de arcilla presentan un gran peligro de tubificación, cuando el canal se ubica en ladera. Una vez iniciado el proceso de tubificación, este se va agrandando, incrementando la pérdida de agua y finalmente puede ocasionar el colapso de la berma exterior o de toda la plataforma del canal. Consecuencias similares puede tenerse cuando el agua del canal, por filtraciones, lubrica la línea de contacto de los suelos con rocas, produciéndose el colapso. En los suelos gravo- arenosos, el mayor peligro es la abundancia de pérdida de agua por infiltración. En los terrenos rocosos, las filtraciones ocurren mayormente por fisuras ocasionadas, por el trabajo con explosivos, al momento de construir la caja del canal. Otros aspectos que influyen son la estratificación y buzamiento cuando estos se orientan hacia la berma exterior, pueden causar líneas de filtración. La variación de la eficiencia de conducción en canales sin revestimiento, puede ser de un 90% en canales en suelos impermeables (no mayores a 20 Kms), hasta un 20% en suelos muy permeables. Un aspecto notorio, en canales en tierra, es que cuando conducen, sobre todo en época de lluvias agua con finos, sobre todo cuando estos son arcillosos, el canal con el tiempo se hace menos permeable, pero esto es limitado, y no debe confiarse demasiado en este aspecto como fuente de impermeabilización. Otro aspecto, de bajas eficiencias de conducción, sobre todo en canales en tierra, es la falta de obras de arte, como vertederos laterales de excedencias y tomas laterales, que ocasionan destrucción de bermas y pérdidas de agua puntuales. También la falta de mantenimiento ocasiona pérdidas de agua.

4.2.Eficiencia de aplicación Ea Es la aplicación del agua a la parcela. Por lo tanto la eficiencia total se obtiene, multiplicando todas las eficiencias Es = Ec1 x Ec2 x Ec3 x Ea La eficiencia de aplicación (Ea), representa la relación de las pérdidas (P) en el volumen aplicado (V.A). Las pérdidas ocurren por escurrimiento (superficial) y percolación (infiltración por debajo de las raíces). Las pérdidas por percolación es más conocida, como eficiencia de aplicación. La eficiencia de aplicación ideal (E=1), ocurre cuando la lámina de agua aplicada, desciende por infiltración, uniformemente hasta el final de la profundidad de las raíces, sin faltar y sin sobrepasar. En la práctica, esto es casi imposible en el riego por gravedad, siendo frecuente eficiencias del 30% al 60%. En el riego por aspersión fácilmente se obtiene eficiencias del 70%. La infiltración del agua en el suelo, depende de la permeabilidad, que es la mayor o menor facilidad que ofrece el suelo para ser atravesado por el agua de arriba abajo una vez saturado. Los índices de permeabilidad, depende de la textura de los suelos siendo lenta en los arcillosos y rápida en los arenosos. Estas varían de 0.127 a más de 25 cm/hora Docente: mgs. Ing° Arbulú ramos José del Carmen

página 11


CURSO: HIDRAULICA


Los suelos con permeabilidad, con índice menor a 0.25 cms/hora se considera impermeable y no apto para la agricultura. Los suelos de textura media, tienen índice de aprox. 4 cm/hora. La profundidad, hasta donde llegará, la aplicación de una lámina de agua determinada, depende de la cantidad de agua que tenga el suelo en ese momento y del tipo de suelos. Para el cálculo, es útil el cuadro siguiente, de los niveles de humedad, de acuerdo al tipo de suelos.

Normalmente un área de riego, no tendrá un nivel de humedad en el punto de marchitez, mucho menos debajo, excepto al momento de la preparación del suelo para iniciar la campaña agrícola. Un estudio realizado en USA, indica las siguientes pérdidas de aplicación.

Factores a tomar en cuenta en la eficiencia de aplicación. Estas son las siguientes: a) Aspectos físicos del área de riego  Tamaño de parcelas  Permeabilidad del terreno  Pendiente del terreno  Estado de vegetación b) Diseño del sistema de riego  Riego diurno o de 24 horas  Sistema de riego: gravedad, aspersión, goteo  Módulo de riego c) Habilidad del regador d) Organización de los usuarios, para la recepción, oportuna de los turnos de agua


página 12


CURSO: HIDRAULICA


De todos los factores enunciados, donde se puede mejorar la eficiencia, en el riego por gravedad, es en los aspectos siguientes:  El riego solo diurno mediante el uso de reservorios nocturnos.  Módulos adecuados de riego, de acuerdo a los aspectos físicos del área de riego.  Habilidad del regador, mediante procesos de capacitación.  Organización de los usuarios.

Ejemplo de aplicación

Datos: Caudal de salida en represa 1000 lts y eficiencias medidas siguientes: Ec1 = 0.7 Ec2 = 0.8 Ec3 = 0.7 Ea = 0.6 Cálculo de la eficiencia del sistema. Es = Ec1 x Ec2 x Ec3 x Ea Es = 0.7 x 0.8 x 0.7 x 0.6 = 0.23 4.3.Eficiencia de captación. La eficiencia de las tomas de agua, en caso sea necesario captar la totalidad del agua, en el curso del agua, dependerá de la eficiencia de captación del agua superficial y del agua que conforma el flujo sub- superficial. 4.4. Eficiencia de conducción. Se define como eficiencia de conducción a la relación que existe entre el volumen entregado a nivel parcelario y el volumen derivado con ese fin desde la fuente de abastecimiento. Depende del sistema de canales empleado y de la conservación y manejo de los mismos En los canales totalmente revestidos, con mampostería de piedra con mortero de cemento o con concreto es de esperarse eficiencias próximas al 95%, hasta 20 Kms. y de 90%, hasta 50 Kms. En cambio, en canales de tierra (y roca) la eficiencia de conducción presenta una gran variedad dependiendo de las características de estos suelos y condiciones orográficas del alineamiento del canal que influye en la longitud de la línea de filtración, hacia los puntos de evacuación, por tanto estas son mayores en laderas empinadas y con bermas más cortas o menos anchas. La impermeabilidad de un suelo, dependerá de la cantidad de arcilla en relación con los otros componentes de limo, arena y grava, siendo la impermeabilidad proporcional a la cantidad de arcilla. Los suelos limosos, con poco o nada de arcilla presentan un gran peligro de tubificación, cuando el canal se ubica en ladera. Una vez iniciado el proceso de tubificación, este se va agrandando, incrementando la pérdida de agua y finalmente puede ocasionar el colapso de la berma exterior o


página 13


CURSO: HIDRAULICA


de toda la plataforma del canal. Consecuencias similares puede tenerse cuando el agua del canal, por filtraciones, lubrica la línea de contacto de los suelos con rocas, produciéndose el colapso. En los suelos gravo- arenosos, el mayor peligro es la abundancia de pérdida de agua por infiltración. En los terrenos rocosos, las filtraciones ocurren mayormente por fisuras ocasionadas, por el trabajo con explosivos, al momento de construir la caja del canal. Otros aspectos que influyen son la estratificación y buzamiento cuando estos se orientan hacia la berma exterior, pueden causar líneas de filtración. La variación de la eficiencia de conducción en canales sin revestimiento, puede ser de un 90% en canales en suelos impermeables (no mayores a 20 Kms), hasta un 20% en suelos muy permeables. Un aspecto notorio, en canales en tierra, es que cuando conducen, sobre todo en época de lluvias agua con finos, sobre todo cuando estos son arcillosos, el canal con el tiempo se hace menos permeable, pero esto es limitado, y no debe confiarse demasiado en este aspecto como fuente de impermeabilización. Otro aspecto, de bajas eficiencias de conducción, sobre todo en canales en tierra, es la falta de obras de arte, como vertederos laterales de excedencias y tomas laterales, que ocasionan destrucción de bermas y pérdidas de agua puntuales. También la falta de mantenimiento ocasiona pérdidas de agua. 

Eficiencia por transporte y suministro de agua En el proceso de captación y conducción del agua, se presenta perdidas en las canales de conducción representadas en evaporación e infiltración. También en las compuertas y accesorios de la operación del sistema, Cuando se utilizan tuberías este valor es cercano al 100%. Se encuentra definida por la siguiente fórmula:

   

Ec: Eficiencia por transporte y suministro de agua



Wf: Volumen de agua suministrado a la finca



Wr: Volumen de agua tomado del río o embalse

4.5.Eficiencia del sistema de distribución Las mismas consideraciones descritas para el canal principal, son válidas, para los canales del sistema de distribución, variando la importancia en los canales del sistema de distribución, de acuerdo al tiempo de su utilización que le ha determinado el diseño de su funcionamiento. Normalmente un sistema de distribución lo conforman canales laterales, sub-laterales y terciarias o regaderas y el tiempo de su utilización varía de acuerdo al planeamiento previsto. Así, hay laterales que conducen agua en forma permanente durante todo el período de riego, en otros casos, estos tiene uso alternado. Es decir que conducen agua en tiempos menores. Los sublaterales casi siempre tienen uso alternado y aún mas las regaderas. 


página 14






CURSO: HIDRAULICA


Cuando su utilización del canal es más frecuente, es más importante su eficiencia de conducción, lo cual debe ser considerado en la evaluación económica, para su revestimiento. También, es de suma importancia, la eficiencia de los laterales, en la organización del riego, para tener equidad en la dotación de riego entre los usuarios. Un aspecto que requiere especial atención, para la mejora de eficiencia de conducción en sistemas existentes o en la planificación de nuevos proyectos, es el referente a las compuertas, pues estas son numerosas y las pérdidas de agua, aunque pequeñas por unidad, resultan significativas en la suma de todas las compuertas o reparticiones de agua.

4.6.

Eficiencia por distribución del agua

Es importante la distribución uniforme del agua de riego en la zona radicular de no ser así en algunas partes de la parcela se producirá situaciones de sequia. Se determina mediante

 [  ]

 



Ed: Eficiencia de distribución del agua y: Desviación media de la cantidad que mide el espesor de la capa de agua almacenada durante el riego d: Espesor de la capa de agua almacenada durante el riego.

4.7. Eficiencia parcelaria No toda el agua que se aplica al suelo se almacena en la zona radical, sino que parte de ella se pierde por escorrentía y percolación profunda, esta eficiencia de aplicación depende del método de riego seleccionado, la nivelación del terreno y las características del suelo, generalmente los método de aspersión y goteo presentan valores superiores al 80%, los métodos de superficie/gravedad presentan eficiencias entre el 40% y el 60%. Está definida por la siguiente ecuación: 4.7.1.

Eficiencia de aplicación del agua Considerado el más importante para determinar los módulos de riego. Consiste en aplicar el agua de riego en la zona radicular del suelo. Se determina mediante:

  

  

Ea: Eficiencia del agua aplicada. Ws: Volumen de agua almacenada en la zona radicular. Wf: Volumen de agua suministrado a la finca.

4.7.2. Eficiencia por almacenamiento de agua En la mayoría de casos, los malos resultados con el cultivo no se deben a un exceso de agua sino a la ausencia de ésta. Docente: mgs. Ing° Arbulú ramos José del Carmen

página 15


CURSO: HIDRAULICA


En la zona radicular se debe almacenar solo el agua necesaria y no dotar de ella en exceso. Esta eficiencia se determina mediante:

  

  

Es: Eficiencia del almacenamiento de agua. Ws: Volumen de agua almacenada en la zona radicular. Wn: Volumen de agua que necesita la zona radicular.

Para los distintos sistemas de riego a continuación se consignan sus eficiencias de aplicación: Aspersión (75%-80%) Mini-Aspersión (80%-85%) Micro-Aspersión (85%-90%) Goteo (85%-90%) Superficie (40%-60%) Las mismas consideraciones descritas para el canal principal, son válidas, para los canales del sistema de distribución, variando la importancia en los canales del sistema de distribución, de acuerdo al tiempo de su utilización que le ha determinado el diseño de su funcionamiento. Normalmente un sistema de distribución lo conforman canales laterales, sub-laterales y terciarias o regaderas y el tiempo de su utilización varía de acuerdo al planeamiento previsto. Así, hay laterales que conducen agua en forma permanente durante todo el período de riego, en otros casos, estos tiene uso alternado. Es decir que conducen agua en tiempos menores. Los sublaterales casi siempre tienen uso alternado y aún más las regaderas. Cuando su utilización del canal es más frecuente, es más importante su eficiencia de conducción, lo cual debe ser considerado en la evaluación económica, para su revestimiento. También, es de suma importancia, la eficiencia de los laterales, en la organización del riego, para tener equidad en la dotación de riego entre los usuarios. Un aspecto que requiere especial atención, para la mejora de eficiencia de conducción en sistemas existentes o en la planificación de nuevos proyectos, es el referente a las compuertas, pues estas son numerosas y las pérdidas de agua, aunque pequeñas por unidad, resultan significativas en la suma de todas las compuertas o reparticiones de agua.     


página 16


CURSO: HIDRAULICA


V. PÉRDIDAS EN EL SISTEMA DE RIEGO Las perdidas están ligadas directamente con la eficiencia, del total de agua suministrada que no es eficiente es una perdida. Las pérdidas se dan en todo el recorrido del recurso hídrico, enfocando nuestro estudio desde la toma hasta que sea utilizado por las plantas. Se clasifican en: Perdidas antes de la toma de parcela Perdida después de la toma de parcela 5.1. Perdidas antes de la toma de parcela.- Es la pérdida del recorrido del agua hasta antes que llegue a la parcela. En ella encontramos: a. Pérdida por transporte y suministro de agua b. Pérdida por robo c. Pérdida por infiltración d. Pérdida por evaporación  

a. Pérdida por transporte y suministro de agua.- Son excesivas por las diferentes derivaciones del curso del agua. b. Pérdida por robo.- Debido al mal habito de los pobladores los que recurren a la extracción ilícita mediante el uso de motobombas. c. Pérdida por infiltración.- Depende del material que este hecho el canal de conducción. En canales sin revestimiento es más agudo en suelos muy permeables. d. Pérdida por evaporación.- Es el agua que se pierde al evaporarse por acción del calentamiento de las aguas. A menudo es despreciable. 5.2. Pérdidas después de la toma de parcela.- Es la pérdida desde la entrega hasta que sea utilizada por las plantas. En ella encontramos: a. Pérdida por aplicación del agua. b. Pérdida por almacenamiento de agua. c. Pérdida por distribución de agua. d. Pérdida por la evapotranspiración. a. Pérdida por aplicación del agua.- Debido a la irregularidad superficial del terreno, la existencia del suelo superficiales asentados sobre grava de alta permeabilidad, falta de atención de agua cuando se está regando. b. Pérdida por almacenamiento de agua.- Por exceso de agua almacenada en el cultivo. c. Pérdida por distribución de agua.- Producto de la mala distribución de agua ocasionando zonas inundadas y otras secas. d. Pérdida por la evapotranspiración.- El agua sobrante en el terreno debido a un mal riego es evaporada por efectos del calor y a la vez el agua transpirada por la planta, por lo que ella requerirá el agua perdida.


página 17


CURSO: HIDRAULICA


VI. MÓDULOS DE RIEGO En los riegos de grandes superficies o en grandes regadíos colectivos es frecuente establecer unidades parcelarias de riego. Éstas han de estar de acuerdo con las características de los suelos a regar, clase de cultivos, método de riego utilizado e, incluso, con las condiciones económicas y sociales de la zona. El módulo de riego es la cantidad de agua que requiere la hectárea de cultivo, medida en forma de caudal. 6.1. Bases de diseño: Se debe considerar los siguientes elementos:  Área de cultivo a ser beneficiada por el canal principal y lateral (área de influencia).  Clases de suelos de las áreas de cultivo, clasificado por el tipo de estos de acuerdo al plano de uso potencial.  Demanda de agua para los meses “pico” en base a los meses de máxima demanda de agua de los cultivos. 6.2. Determinación del Módulo de Riego: Para definir el “Módulo de Riego”, se hace indispensable conocer el “Uso Consuntivo de los Cultivos”, para lo cual se emplean algunos métodos como: Blaney – Criddle, Penman Monteith y Hargreaves,

CROPWAT (programa informático para manejar y planificar los tipos de riego), en los cuales se presenta una mayor ventaja en datos obtenidos con experiencias de riego, ya sea en condiciones de aridez y semiáridez adecuándose para ello algunos de los métodos anteriormente mencionados o para alguna zona de estudio diferente. El módulo de riego es la cantidad de agua, medida en forma de caudal. Se expresa en lts/seg. La demanda de agua de una parcela con determinado cultivo está dada por:

Donde:   

           Evapotranspiración potencial referencial (mm/dia)  Coeficiente de cultivo promedio de las plantas

La lamina neta (  ), da la demanda neta del agua del cultivo. Para saber la cantidad de agua que se tiene que dotar a la parcela, la demanda bruta, se debe dividir la demanda neta por la eficiencia del sistema.

Donde:  

                 

El modulo de riego se calcula a través del razonamiento siguiente: Una lamina de 1 mm de agua por día en 1 hectárea equivale a un volumen de agua de: 3  0.001m x 100 m x 100 m = 10 m = 10 000 litros/día Docente: mgs. Ing° Arbulú ramos José del Carmen

página 18


CURSO: HIDRAULICA


día (24 horas) tiene: 24 x 60 x 60= 86400 segundos  Por hectárea, 10 000 litros/día equivalen a 10000/86400 = 0.116 litros/seg. Entonces una dotación de 1 mm/día equivale a un caudal fijo de 0.116 litros/seg/ha. El modulo de riego de una parcela (Mr.), está dada por: 

   

(Litros/segundo/hectárea)

Donde:  

Mr.=Modulo de riego Lb = Lamina bruta

VII. COEFICIENTE DE CULTIVO El consumo de agua o evapotranspiración que ocurre en una superficie cultivada puede ser estimada a partir de datos meteorológicos (temperatura, humedad relativa, radiación solar, velocidad de viento) empleando el modelo de Penman Monteith sugerido por la Organización de las Naciones Unidas Para la Alimentación y la Agricultura (FAO). La falta de información confiable respecto al modo en que estas afectan al cultivo, como varían durante el crecimiento y el comportamiento de este, determina que el modelo se emplee para determinar la evapotranspiración de referencia (ETr). Esta es la evapotranspiración que se presenta en un cultivo hipotético, cuyas características son conocidas y que corresponde a un cultivo de pasto de altura uniforme, bien regada y en óptimas condiciones de crecimiento. Las diferencias en evaporación y transpiración del cultivo de referencia con respecto a un cultivo en particular, son integradas en un factor conocido como coeficiente de cultivo (Kc). De este modo, el Kc permite calcular el consumo de agua o evapotranspiración real de un cultivo en particular a partir de la evapotranspiración de referencia (ETr) a través de:

     Donde ETc es la evapotranspiración del cultivo (mm), el Kc es el coeficiente de cultivo (adimensional) y ETr es la evapotranspiración de referencia (mm) La estimación de Etr incorpora los efectos de los diferentes factores meteorológicos para establecer la demanda de agua que realiza la atmósfera. Por esto, el Kc varía con las condiciones particulares del cultivo, viéndose afectado por el clima sólo en una pequeña proporción.


página 19


CURSO: HIDRAULICA


7.1. Objetivo del uso del Coeficiente de Cultivo El objetivo del uso del Kc es la determinación de la ETc en particular, basados en la información meteorológica medida a nivel local, es decir, en el área cercana y representativa de la zona del cultivo. La ETc obtenida representa el límite máximo de ET del cultivo cuando no existen obstáculos al crecimiento de este debido a limitaciones de agua. 7.2. Características del Coeficiente de Cultivo El Kc representa el efecto combinado de cuatro características principales:  Altura del Cultivo. Esta tiene relación con la interacción que se produce entre el cultivo y el viento, así como la dificultad en el paso del agua desde las plantas hacia la atmósfera.  Albedo o reflectancia del cultivo. Es la fracción de la radiación solar que es reflejada por el cultivo, la cual a su vez es la principal fuente de energía para el proceso de evapotranspiración. El valor del albedo está fuertemente asociado a la porción de suelo que es cubierto por la vegetación.  Resistencia del Cultivo. Se refiere a la resistencia del cultivo a la transferencia del agua y está relacionada con el área foliar, la cual a su vez es la cantidad de hojas por superficie del cultivo.  Evaporación del Cultivo. Es la evaporación que se produce desde el suelo, también está afectado por la cobertura vegetal.

7.3. Factores que afectan el Coeficiente de Cultivo El Kc considera los elementos que diferencian a cada cultivo del cultivo de referencia, el cual es cubre el suelo completamente y es homogéneo durante toda la temporada. Dado que las características del cultivo varían durante el período de crecimiento, del mismo modo el Kc debe variar.  Tipo de Cultivo. Tanto el espaciamiento entre las plantas como las características de las hojas y de los estomas (puntos en los cuales se emite el vapor de agua hacia la atmósfera) afectan la evapotranspiración del cultivo. La distribución de las hojas, así como las estomas en esta afectan el Kc. Especies que presenten estomas sólo en la cara inferior de sus hojas (ej. cítricos y frutales de hoja caduca) presentarán valores de Kc menores. El control de la transpiración en árboles desarrollados que cubren un 70% del suelo puede causar valores de Kc menores, especialmente si son cultivados en ausencia de un cultivo que cubra el suelo. Docente: mgs. Ing° Arbulú ramos José del Carmen

página 20


CURSO: HIDRAULICA


Clima. En condiciones de mayor aridez y de una mayor velocidad de viento los valores de Kc aumentan. Por otro lado, en climas húmedos o zonas con mayor humedad relativa y con velocidades de viento baja, los valores de Kc disminuyen. Esto cobra mayor importancia en cultivos altos. Los cultivos bajos que cubren el suelo se ven afectados en cuanto capturan mayores cantidades de radiación, que en definitiva es la variable que comanda la evapotranspiración.  Evaporación del Suelo. Cuando el cultivo cubre completamente el suelo la evapotranspiración es principalmente la transpiración del cultivo. Cuando la relación de cobertura es menor, la evaporación del suelo cobra importancia, especialmente en cultivos pequeños con menos enraizamiento en los que la superficie del suelo debe estar húmeda con mayor frecuencia. 7.4. Etapas de crecimiento del cultivo. El período de crecimiento puede dividirse en cuatro etapas. 



Etapa Inicial. Esta ocurre desde el período de siembra o establecimiento, en la cual la planta cubre poca superficie de suelo (10%). Por lo tanto la evapotranspiración se compone principalmente de la evaporación del suelo, especialmente por que en estas condiciones el cultivo debe mantenerse en niveles óptimos de humedad en la superficie del suelo y requerirá de riegos frecuentes. Etapa de Desarrollo. Esta ocurre desde que el cultivo cubre un 10% del cultivo hasta que alcanza su nivel óptimo de cobertura, la que generalmente se produce a inicios de floración o cuando se produce la sobre posición de las hojas en plantas contiguas. A medida que el cultivo se desarrolla y sombrea el suelo la evaporación se ve cada vez más restringida y la transpiración gradualmente se convertirá en el proceso más importante. Etapa de Mediados de Temporada. Es la etapa desde la cobertura completa hasta el comienzo de la madurez. En esta etapa el Kc alcanza el valor máximo. Etapa de Finales de Temporada. El valor de Kc en esta etapa depende de las prácticas de cultivo. Este varía de aquellos cultivos que deben dejarse secar en forma natural antes de su cosecha a aquellos que deben ser regados con frecuencias para mantener las características de calidad de productos que son comercializados en fresco.


página 21


CURSO: HIDRAULICA



página 22


CURSO: HIDRAULICA



página 23



CURSO: HIDRAULICA


página 24



CURSO: HIDRAULICA


página 25


CURSO: HIDRAULICA


VIII. CÉDULAS DE CULTIVO Es la planificación de los cultivos a implantarse en un área determinada en función a las condiciones climáticas, período de desarrollo de los cultivos y la disponibilidad del agua. Determinar la cédula de cultivo, en un área de riego, incluye las consideraciones siguientes: Especies y períodos de sus cultivos. Áreas de cobertura de estas especies. Número de campañas agrícolas al año. Para definir teóricamente una cédula de cultivo, “adecuada”, puede considerarse los criterios que a

continuación indican, sin embargo éstos son relativos: 8.1. CRITERIOS TÉCNICOS PARA ELEGIR CÉDULA DE CULTIVO: Clima y aptitud de los suelos. Nivel de la demanda de agua de los cultivos. Rentabilidad de los cultivos. Comportamiento del mercado para la adquisición de insumos y para la venta de la producción. Tenencia de la tierra. Vías de comunicación. Disponibilidad de servicios para la producción y comercialización. Para elegir una cédula de cultivo con riego, deberá antes que nada tener en cuenta la cédula actual, las opiniones de los campesinos y poder observar cédulas de cultivo de proyectos de riego próximos, para poder apreciar límites de posibles cambios. En general es poco probable, que ocurra cambios radicales, sobre todo en lo referente a las especies. Un aspecto de fácil aceptación por parte de los campesinos es adelantar épocas de siembra, de las mismas especies para obtener mejores precios. La cédula de cultivo, deberá prepararse, en base a la lógica de explotación de la finca familiar y no necesariamente a la aptitud de los suelos y otros factores. En este sentido deberá analizarse también el sistema de distribución de agua entre los usuarios. Por ejemplo, si una comunidad decide repartir el caudal disponible insuficiente para toda la comunidad, en parte proporcional entre todos sus componentes y que esta cantidad satisface el riego de solo una fracción de la propiedad, deberá averiguarse, cuál será la prioridad de riego, puede ser para hortalizas, pastos, papa, etc. E n relación a los otros cultivos tradicionales que no se regarán. En el riego, de comunidades campesinas, no es posible un optimización teórica de la cédula de cultivo en base sólo de parámetros hídricos (los cultivos que optimizan la disponibilidad de agua) o económicos (la combinación de cultivos más rentables). El valor de Kc de un cultivo, varía de acuerdo al período de desarrollo de cultivo, que se clasifican en: Período inicial. Desarrollo del cultivo. Mediados del período. Finales del período.


página 26


CURSO: HIDRAULICA


En el cuadro se indican los valores de Kc

En el cuadro se indican los tiempos aproximados de los periodos de cultivo.


página 27


CURSO: HIDRAULICA


IX. PRECIPITACIÓN EFICAZ Y EFECTIVA 9.1. Definición de precipitación. Se denomina precipitación al agua que proviene de la humedad atmosférica y cae a la superficie terrestre, principalmente en estado líquido (llovizna y lluvia) o en estado sólido (escarcha, nieve y granizo). La precipitación es uno de los procesos meteorológicos más importantes para la hidrología, y junto a la evaporación constituyen la forma mediante la cual la atmósfera interactúa con el agua superficial en el ciclo hidrológico del agua. 9.2. Precipitación eficaz y efectiva. La precipitación efectiva es aquella fracción de la precipitación total que es aprovechada por las plantas. Depende de múltiples factores como pueden ser la intensidad de la precipitación o la aridez del clima, y también de otros como la inclinación del terreno, contenido en humedad del suelo o velocidad de infiltración. Como primera aproximación, Brouwer y Heibloem, proponen las siguientes fórmulas para su aplicación en áreas con pendientes inferiores al 5 %. Así en función de la precipitación caída durante el mes tenemos: Pe = 0.8 P – 25 (Cuando P > 75 mm/mes). Docente: mgs. Ing° Arbulú ramos José del Carmen

página 28


CURSO: HIDRAULICA


Pe = 0.6 P – 10 (Cuando P < 75 mm/mes). Donde: Pe = Precipitación efectiva P = Precipitación mensual. a. En climas secos: En climas secos, las lluvias inferiores a 5 mm no añaden humedad a la reserva del suelo. Así, si la precipitación es inferior a 5 mm se considera una precipitación efectiva nula. Por otro lado, sólo un 75 % de la lluvia sobre los 5 mm se puede considerar efectiva. Se puede usar la expresión: Pe = 0,75 (lluvia caída – 5 mm) b. En climas húmedos: En climas húmedos o en situaciones, o períodos del año en los que llueve de continuo durante varios días, la precipitación efectiva se obtiene sumando todos los volúmenes de precipitación, salvo cuando en un día llueve menos de 3 mm.

APLICACIÓN PARA LA PRECIPITACION EFECTIVA POR LA FAO PRECIPITACION PRECIPITACION PRECIPITACION PRECIPITACION MENSUAL (mm) EFECTIVA (mm) MENSUAL (mm) EFECTIVA (mm) 0 0 130 79 10 0 140 87 20 2 150 95 30 8 160 103 40 14 170 111 50 20 180 119 60 26 190 127 70 32 200 135 80 39 210 143 90 47 220 151 100 55 230 159 110 63 240 167 120 71 250 175


página 29


CURSO: HIDRAULICA


X. BIBLIOGRAFIA            

Fundamentos y diseño de sistemas de riego Luis A. Gurovich El Riego - A. Lozada Villas ante Métodos de riego- INIA Manual de riego- INIA Manual obras de riego menores – FIA – UNPRG COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERU - CAPITULO DE INGENIERIA AGRICOLA – RIEGO PRESURIZADO PROBLEMÁTICA DEL AGUA DE RIEGO EN LA AGRICULTURA- INIA http://www.miliarium.com/monografias/sequia/Metodos_Riego.htm http://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%A9cnicas_de_regad%C3%ADo http://www.monografias.com/trabajos14/riego-subterr/riego-subterr.shtml http://www.riegoporgoteo.cl/eficiencias-en-equipos-de-riego-tecnificado.html http://www.agrifoodgateway.com/es/articles/manual-de-evaluaci-n-de-sistemas-de-riegotecnificado



http://www.inia.cl/medios/biblioteca/boletines/NR28930.pdf. http://www.miliarium.com/monografias/sequia/Metodos_Riego.htm. http://www.fao.org/DOCREP/005/Y3918S/y3918s10.htm.



http://ing.unne.edu.ar/pub/tema%20XI.pdf

 


página 30

Eficiencia de Riego y Modulo de Riego

Recommend Documents