“SECRETARÍA DE AGRICULTURA, GANADERÍA, DESARROLLO RURAL, PESCA Y ALIMENTACIÓN” Subsecretaría de Desarrollo Rural Dirección General de Apoyos para el Desarrollo Rural”
SISTEMA DE RIEGO LOCALIZADO
(Goteo-Microaspersión)
SISTEMA DE RIEGO LOCALIZADO 1. INTRODUCCIÓN Los sistemas de riego presurizados tienen como objetivo satisfacer las necesidades hídricas del cultivo, en el momento adecuado y en la cantidad necesaria, aplicando el agua de manera eficiente y uniforme, para que la mayor parte de esta quede disponible en la zona radicular del cultivo. Los sistemas de riego localizado permiten distribuir el agua de manera localizada, manteniendo un nivel adecuado y constante de humedad en el suelo, de tal forma que esta quede disponible en la zona radicular de la planta. Son una opción para disminuir las pérdidas de agua en los sistemas agrícolas, ya que al implementar este tipo de sistemas se puede tener una eficiencia en el uso del agua hasta del 90%. El presente trabajo presenta los elementos y criterios necesarios para el diseño de proyectos de sistemas de riego localizado (goteo y/o microaspersión), con el fin de realizar un mejor aprovechamiento del agua de las fuentes de almacenamiento de las obras contempladas en la Conservación y Uso Sustentable de Suelo y Agua (COUSSA). Con esto se conseguirá un reparto uniforme del agua y realizar el dimensionamiento más económico de la infraestructura hidráulica para conducir y distribuir el agua.
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2. DEFINICIÓN El riego es la aplicación oportuna y uniforme de agua a un perfil del suelo para reponer en éste, el agua consumida por los cultivos entre dos riegos consecutivos. El riego localizado consiste en la aplicación de agua sobre la superficie del suelo o bajo este, utilizando tuberías a presión y diversos tipos de emisores, de manera que solo se moja una parte del suelo. La aplicación del agua es directamente en la zona de raíces en intervalos cortos de tiempo, de acuerdo con las necesidades hídricas de los cultivos y con la capacidad de retención de humedad del suelo. Se pueden clasificar según el caudal que proporcionan los emisores de riego: riego por goteo en los que el gasto por punto de emisión o metro lineal de manguera es inferior a los 20 lph y riego por microaspersión en los que el gasto de emisión es inferior a los 200 lph.
3. OBJETIVO Suministrar el agua de manera localizada de tal forma que esta quede disponible en la zona radicular de la planta, manteniendo un nivel adecuado y constante de humedad en el suelo para el buen desarrollo del cultivo.
Sistemas de riego por goteo: emplean emisores para depositar el agua solo en la superficie de suelo próximo a la planta. Sistemas de riego por cintilla: mismo principio que los sistemas de riego por goteo, salvo que el patrón de mojado tiende a ser una franja humedad. Sistemas de riego por microaspersión: distribuyen el agua de riego en aquellas zonas donde el gotero no garantiza cubrir. 4.1. SELECCIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO La selección y diseño del sistema de riego está en función de las características propias de cada sitio (clima, suelo, cultivo, fuente de agua, entre otros), que son parte fundamental en el diseño agronómico e hidráulico del sistema. Una buena selección del sistema de riego permitirá obtener una alta uniformidad de emisión y como consecuencia aumentar la eficiencia de aplicación durante la operación del sistema. Una mala selección del método y sistema de riego provocará grandes dificultades para su diseño y su operación.
4.1.1. Factores que afectan la selección del método de riego Los principales factores que intervienen en la selección del método de riego por gravedad o presurizado son: las características del cultivo, la textura del suelo, la topografía, la calidad del agua, la velocidad del viento. A continuación se describe la relación de cada uno de estos factores con el método de riego. a) Características del cultivo El método de riego seleccionado y diseñado para un predio, debe satisfacer la demanda máxima de agua de los cultivos. Los cultivos en hileras se pueden regar con los sistemas de aspersión y goteo. Los frutales se pueden regar con sistemas de goteo o microaspersión. Se presentan ventajas relativas en condiciones especiales, como el caso de las hortalizas de alto valor económico regadas con sistemas de goteo, por la facilidad de aplicar agroquímicos y riego con alta uniformidad; así como el riego de frutales con sistemas de microaspersión. Cuadro 1. Clasificación de los sistemas de riego parcelarios con base en el nivel de presión requerida en el emisor o hidrante (CONAGUA, 2002). SISTEMA DE RIEGO PARCELARIO Alta presión
4. VARIANTES TECNOLÓGICOS DEL RIEGO LOCALIZADO
Cobertura parcial del terreno
Localizado 0.5 a 2.5 kg/cm²
Goteo 0.5 a 1.3 kg/cm2
Superficial
Microaspersión 1.3 a 2.5 kg/cm2
Microaspersión
Enterrado
Borboteo
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b) Textura del suelo Para seleccionar el método de riego que permita un manejo eficiente del agua es necesario conocer la textura del suelo para determinar la velocidad con que el agua se infiltra en el suelo, así como su capacidad de retención de humedad. Ambas variables dependen de la textura del suelo tal como se presenta en el Cuadro 2 En suelos con velocidad de infiltración básica alta (mayor de 4.0 cm/h), los métodos de riego
por aspersión y goteo permiten obtener fácilmente altas eficiencias. En suelos con velocidad de infiltración básica media (de 1 a 2 cm/h) se puede emplear cualquier método de riego. Con el riego presurizado se pueden aplicar láminas de riego pequeñas con intervalos cortos de tiempo; como los suelos de baja capacidad de retención sólo pueden recibir láminas pequeñas de riego, este método se adapta a este tipo de suelos.
Cuadro 2. Velocidad de infiltración básica y capacidad de retención de humedad en el suelo. TEXTURA DEL SUELO Y TAMAÑO DE PARTÍCULAS Textura muy gruesa: arenas gruesas (1 a 2 mm) Textura gruesa: arenas gruesas, arenas finas y arenas arcillosas (0.5 a 1.0 mm) Textura moderadamente gruesa: arenas arcillosas y franco arenoso (0.25 a 0.50 mm) Textura media: franco, franco arenoso, franco arcilloso (0.10 a 0.25 mm) Textura moderadamente fina: franco arcilloso, arcilla, arcilla arenosa (0.01 a 0.05 mm) Textura fina: arcilla, arcilla limosa (menor de 0.01 mm)
c) Pendiente del terreno La pendiente afecta la selección del método de riego, ya que influye en la velocidad de desplazamiento del agua sobre la superficie del suelo y en los problemas de erosión. Si la pendiente general es ligera (menor de 1.5%), se puede emplear cualquiera de los tres métodos de riego subsuperficial, superficial o presurizado. En terrenos con pendiente
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VELOCIDAD DE INFILTRACIÓN BÁSICA (cm/hr)
HUMEDAD APROVECHABLE (mm/cm)
Mayor a 10.0
0.3 – 0.6
5.5 – 10.0
0.5 - 0.8
4.0 – 5.5
0.6 – 0.8
2.0 – 4.0
1.0 – 2.0
1.0 – 2.0
1.3 – 2.1
0.5 – 1.0
1.4 – 1.8
pronunciada (mayor de 1.5%), se recomienda usar métodos presurizados, debido al fácil control del agua. 4.1.2. Proceso de selección del método de riego Para una adecuada selección del método de riego es necesario realizar una discriminación de los factores anteriores. Es posible utilizar los primeros factores (cultivo, textura, pendiente y
viento) para hacer una selección del sistema de riego. El Cuadro 3 muestra estos factores para la selección del sistema de riego (gravedad o presurizado). Los factores más importantes que se deben considerar para la selección y el diseño de los sistemas de riego presurizado son: el cultivo, la textura, la topografía, la forma y tamaño del terreno, la calidad del agua, la velocidad del viento, el clima y el costo del sistema. Cuadro 3. Factores que afectan la selección del método de riego. FACTOR Cultivo
Textura Pendiente general S (%) Velocidad del viento V (km/h)
OPCIÓN Hileras Cobertura total Árbol Arenoso Franco Arcilloso 0
Cuadro 4. Características hidráulicas de emisores de riego localizado. EMISOR
TIPO
Goteros
De botón
Presurizado Gravedad/presurizado Gravedad Gravedad/presurizado Presurizado Gravedad/presurizado Gravedad
CARGA DE PRESIÓN (m)
1-8
4 – 12
0.8-9.5
7-10
15 – 200
8 – 25
Integrados Cintilla
Gravedad/presurizado
GASTO (l/h)
En línea
SISTEMA DE RIEGO
Microaspersores
En el Cuadro 5 se muestra la clasificación de goteros de acuerdo con su calidad, representada por el coeficiente de variación del gotero. Cuadro 5. Coeficientes de variación del gasto para goteros.
5. RIEGO LOCALIZADO 5.1.
microaspersores, borboteadores y aspersores. Funcionan como orificios, microtubos cortos con flujo turbulento o transicional y se representan hidráulicamente de acuerdo con la ecuación de la relación carga-gasto y tablas de características, que se presentan en el Cuadro 4.
TIPO DE EMISOR
COMPONENTES DEL SISTEMA Emisor puntual
A continuación se describen los componentes de los sistemas de riego presurizado y algunos aspectos de su funcionamiento hidráulico, útiles para su diseño y operación.
Cintas de goteo
RANGO DE CVQ
CLASIFICACIÓN
0.04 0.04 – 0.10 0.10 – 0.15 > 0.15 0.10 0.10 – 0.20 > 0.20
Excelente Regular Pobre Inaceptable Buena Regular Inaceptable
5.1.1. Emisores Los emisores son dispositivos hidráulicos para aplicar el agua a los cultivos. Son goteros,
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Goteros Los goteros pueden ser: orificios en la pared de la tubería, conductos de trayectoria larga con cambios de dirección, vórtices, combinaciones, y otras formas geométricas para generar turbulencia en el flujo y pérdidas de energía. Los goteros pueden tener un dispositivo para regular la presión y suministrar gasto constante. Se usan generalmente en tuberías regantes o cintillas para cultivos en hileras, formando franjas de humedecimiento a lo largo del cultivo. Microaspersores Son orificios con deflectores para suministrar agua en forma de lluvia, existen microaspersores con piezas fijas y móviles; pueden tener dispositivo de regulación de presión para terrenos ondulados. Los patrones de mojado dependen del tipo de aspersor y deflector que se usen. Se usan en cultivos de frutales, en floricultura, dentro de invernaderos y en almácigos. 5.1.2. Tuberías Tuberías regantes Las tuberías regantes son aquellas que tienen integrados los emisores para riego y suministran el agua a los cultivos. Se clasifican hidráulicamente como tuberías con salidas múltiples. Las pérdidas de carga en las tuberías
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con salidas múltiples se calculan con el gasto total que entra en la tubería y se le aplica el coeficiente de salidas múltiples correspondiente al número de emisores que tiene la tubería. Se considera que la diferencia de gastos, entre el primer y el último emisor, no debe ser mayor que el 10% del gasto del último emisor. En riego localizado, la diferencia debe ser entre el último emisor y el primero de la sección de riego. Tuberías distribuidoras o distribuidores Los distribuidores son las tuberías que suministran el agua a las tuberías regantes y funcionan como tuberías con salidas múltiples. Tienen pérdidas de energía por fricción y localizadas en las uniones de las regantes y en las conexiones de tubos del distribuidor. De acuerdo con los sistemas de riego pueden ser de policloruro de polivinilo (PVC) o aluminio. Tuberías de conducción Son el conjunto de tuberías que permiten conducir el agua desde la fuente de abastecimiento hasta las secciones de riego. Generalmente funcionan como tuberías simples, con pérdidas de carga por fricción y accidentes en accesorios. Para el diseño se toman en cuenta los desniveles del terreno, como carga hidráulica potencial. Las tuberías de conducción generalmente son de PVC (con diámetros de 100, 125 y 160 mm), de fierro y asbesto-cemento.
5.1.3. Sección de riego Sección de riego El conjunto de tuberías regantes, conexiones y distribuidores regulados por una unidad de control autónoma es una sección de riego. En la Figura 1 se presenta el esquema de una sección de riego. Las secciones de riego deben suministrar el agua al cultivo con diferencias de gasto entre emisores, menor del 10% que generalmente corresponde a una diferencia de presiones entre esos emisores, del 21% de la carga de operación.
componentes son: niples, codos, válvulas de cierre y de regulación de presión, manómetros y accesorios hidráulicos necesarios para su instalación. 5.1.4. Cabezal de control El cabezal de control tiene como funciones: a) controlar y medir el gasto y la presión del sistema de riego; b) dosificar los agroquímicos y c) filtrar el agua. Para cumplir sus funciones, los cabezales de control se componen de equipo control, dosificador de agroquímicos, filtros y accesorios. En seguida se describen algunos de estos dispositivos y accesorios. Equipos de control Los sistemas de riego presurizado tienen equipos de control formados con dispositivos para regular su funcionamiento hidráulico. Los dispositivos son: medidores de gasto, válvulas de control y seguridad, y manómetros. Dosificadores de agroquímicos
Figura 1. Sección de riego y unidad de control autónoma.
Unidades de control autónomas Las unidades de control autónomas consisten en accesorios y conexiones para supervisar y controlar la presión y el gasto de operación de una sección de riego. Deben funcionar independientes de las otras secciones. Los
Son equipos que sirven para aplicar fertilizantes, fungicidas, herbicidas y soluciones para prevenir taponamientos en los goteros y en las tuberías. Pueden ser: bombas inyectoras, inyectores por succión e inyectores por dilución. Pueden emplear energía eléctrica o hidráulica. Filtros Son dispositivos que sirven para retener partículas en suspensión que pueden taponar
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el sistema de riego. Consisten en una pared separadora cuyos poros o áreas de paso son más pequeños que las partículas que se deben separar. El agua, al pasar por el filtro, genera una pérdida de carga. Conforme se ensucia o se va acumulando material que no pasa por el filtro, se reduce el área de paso del agua y se aumenta la pérdida de carga por lo que deben lavarse con frecuencia. Accesorios Son dispositivos que sirven para hacer conexiones entre las partes del sistema de riego. Pueden ser: coples, niples, reducciones, ampliaciones, codos, tees, etc. Todos generan pérdidas localizadas de carga hidráulica. 5.2. VENTAJAS Y DESVENTAJAS 5.2.1. Ventajas Ahorra agua, al minimiza las perdidas por conducción y aplicación. Disminuye la mano de obra necesaria para la explotación de los sistemas. Por tratarse de un sistema estacionario, un obrero puede atender hasta 120 has; además permite de una forma relativamente fácil la automatización. Aumenta el rendimiento del cultivo por unidad de área. Permite llevar a cabo las labores de fertilización junto al riego y reduce las malas hierbas en las calles. Puede ser utilizado en topografía accidentada.
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Ahorra energía en comparación con la aspersión de carga media 5.2.2. Desventajas Requiere que se filtre el agua para evitar taponamiento en los emisores. Requiere la presencia de personal calificado para dirigir y controlar la explotación del sistema en forma directa. Incremento de los costos de inversión inicial en comparación con otros sistemas. Algunos de los elementos del sistema pueden ser susceptibles al ataque de los roedores. 5.3. TIPOS DE RIEGO LOCALIZADO 5.3.1. Goteo puntual En los sistemas de riego por goteo, los emisores usualmente se colocan sobre la superficie del suelo, o bien enterrados. La aplicación del agua de riego es por medio de gotas. La distribución del agua dentro del suelo con este tipo de emisores está en función de la textura del suelo, por lo que el número de goteros requeridos depende de las características físicas del suelo.
Figura 2. Riego por goteo puntual.
Un sistema de riego por goteo, consta de una fuente de abastecimiento y bomba, seguidos de una red principal, subprincipal, laterales y emisores (Figura 33). La línea principal es la línea primaria para la conducción de agua a las diferentes zonas de riego. Dentro de cada zona
existen usualmente un número de subunidades. Las subunidades pueden consistir de 1 a 5 ha (1.5 a 11.5 acres), mientras que una zona consiste de 10 a 50 ha (50 a 115 acres).
Figura 3. Componentes de un sistema de riego por goteo.
En los goteros de emisión puntual, el patrón de mojado se asemeja a la forma de un disco sobre el suelo. El espaciamiento entre emisores varía de 0.5 a 1.0 m, dependiendo del alcance capilar del agua en el suelo; los espaciamientos menores entre goteros aumentan mucho su costo de adquisición. El diseño de una unidad, en un sistema de riego por goteo para una óptima uniformidad
de emisores es muy importante, porque una vez que los emisores, laterales y subprincipales han sido seleccionados, es muy poco el control que se puede tener sobre el flujo. Los goteros de gastos pequeños se usan en suelos franco-arcillosos y francos y los de gastos grandes en los suelos franco-arenosos y arenosos. Se usan los de carga hidráulica menor para terrenos planos y a nivel, y los
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emisores de cargas hidráulicas mayores se usan en terrenos desnivelados o con pendientes no uniformes. 5.3.2. Goteo con Cinta regante En los goteros de emisión continua o cintas de riego, el patrón de mojado tiende a ser una franja húmeda continua, ya que el espaciamiento entre emisores es muy pequeño, menor de 0.50 m. Las cintas duran de uno a dos ciclos de cultivo, ya que se fabrican en espesores más delgados que las utilizadas en sistema de goteros y en consecuencia su costo de adquisición es menor.
Si el sistema de riego es para la producción de hortalizas, puede convenir instalar un sistema de riego de vida útil corta. También deben considerarse los sistemas preventivos de taponamiento contra sólidos en suspensión, precipitación de sales y presencia de bacterias y algas que sean de vida útil corta o baratos. En cambio, si el cultivo es perenne, conviene adquirir tuberías regantes con emisores de vida útil larga, con la mayor área hidráulica posible, con un sistema de filtrado adecuado y, además, considerar las técnicas preventivas necesarias, de acuerdo con la clase del agua y los riesgos de taponamiento locales. 5.3.3. Microaspersión En el sistema de riego por microaspersión, el agua se suministra mediante emisores que la dispersan en el suelo cerca del tronco de los árboles frutales, humedeciendo la zona de raíces. El diámetro o alcance de mojado se distribuye sobre una superficie relativamente grande.
Figura 4. Riego por cintilla.
Las cintas plásticas de goteo se usan para cultivos de hortalizas o anuales, tienen duración de seis meses a tres años, mientras que las tuberías de polietileno de pared gruesa, con goteros insertados o construidos en la pared se usan para cultivos perennes y duran generalmente más de cinco años.
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Este tipo de emisores moja una superficie definida por su radio de mojado, que es relativamente grande comparada con los goteros, se tiene la ventaja de que no depende de las características hidráulicas del suelo para humedecer la porción de la zona de raíces. En la Figura 5 se presenta un sistema de riego por microaspersión.
5.4. ADAPTABILIDAD LIMITACIONES
Y
En el Cuadro 8 se presenta la adaptabilidad de los principales tipos de sistemas localizados que existen, así como los factores que deben de considerarse a la hora de elegir alguno de ellos. Figura 5. Riego por microaspersión.
El microaspersor se debe seleccionar para evitar encharcamientos y escurrimientos. Son sistemas que aplican caudales entre 16 y 200 lph, por punto de emisión. En este sistema el aire es el principal medio de propagación. 5.3.4. Vida útil La vida útil de los sistemas de riego localizado está en función de varios factores, entre los que se pueden mencionar el manejo, mantenimiento, condiciones climáticas, presencia de roedores, calidad del material, entre otros. En el siguiente cuadro se indica los rangos de vida útil de cada uno de los sistemas de riego localizado. Cuadro 6. Vida útil de sistema de riego localizado. VIDA ÚTIL DEL SISTEMA DE RIEGO LOCALIZADO
Goteo Cintilla Microaspersión
2 – 3 años 1 – 2 años 3 – 5 años
A la hora de elegir un determinado tipo de sistema localizado es importante considerar cada una de las ventajas que ofrece cada uno. Dichas ventajas se presentan en el Cuadro 9. También es de vital importancia considerar las limitaciones que pueden presentar los sistemas localizados a la hora de su uso, en el Cuadro 7 se presentan estas limitaciones.
6. NFORMACIÓN PRELIMINAR DE DISEÑO La compilación de información es el primer paso en el proceso de diseño de un sistema de riego. Existen varias decisiones a considerar durante el diseño de un sistema de riego, por lo que la calidad de la información, su disponibilidad de manera oportuna y confiabilidad es indispensable para la selección de la mejor alternativa viable para las condiciones técnicas, económicas y sociales del proyecto. 6.1.
DATOS METEOROLÓGICOS
La disponibilidad y confiabilidad de datos sobre las variables meteorológicas: temperatura,
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humedad relativa, velocidad del viento, radiación solar y precipitación son básicas para estimar con precisión los requerimientos de riego de los cultivos de una zona. Entre mayor cantidad de datos meteorológicos se tengan de una zona, mayor certidumbre se tendrá en la estimación de las demandas hídricas de los cultivos, principalmente los valores críticos asociados a los periodos de máxima demanda.
estimación de dichos parámetros se abordan en la ficha “Estimación de las demandas de consumo de agua”. La evapotranspiración de referencia usualmente se calcula usando datos climáticos. Dependiendo de las variables climáticas y su frecuencia disponible es el tipo de ecuación a utilizar, su complejidad y exactitud depende de los datos disponibles.
Dos datos importantes obtenidos para estimar las demandas máximas de riego de los cultivos son: evapotranspiración de referencia y precipitación efectiva, los métodos de Cuadro 8. Adaptabilidad de los diferentes tipos de sistemas localizados, de acuerdo a los principales factores que se deben considerar para la selección. FACTORES
GOTEROS
CINTA DE RIEGO
MICROASPERSORES
Cultivo
Cultivos en hileras con espaciamiento entre goteros mayor de 0.5 m.
Cultivos en hileras. Cualquier cultivo que rentabilice la inversión.
Frutales en hileras.
Agua
Taponamiento de las tuberías al regar con agua con altos contenidos de carbonatos y sales.
Taponamiento de las tuberías al regar con agua con altos contenidos de carbonatos y sales.
Taponamiento de las tuberías al regar con agua con altos contenidos de carbonatos y sales.
Suelo
Suelos con velocidad de infiltración básica de media a alta, mayor de 3.0 cm/h.
Suelos con velocidad de infiltración básica de media a alta, mayor de 3.0 cm/h.
Texturas de media a arenosa (ligera) con velocidad de infiltración básica de media a alta, mayor de 3.0 cm/h. Terrenos planos y ondulados, en zonas de lomerío con pendiente hasta del 10%.
Terrenos planos u Topografía ondulados con pendiente general hasta del 5%.
Terrenos planos u ondulados con pendiente general hasta del 5%.
Clima
Áridos y semiáridos.
Áridos, semiáridos y subhúmedos.
Áridos y semiáridos.
Viento
No afecta la eficiencia de distribución.
No afecta la eficiencia de distribución.
Afecta la uniformidad de distribución del agua en suelo.
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Cuadro 9. Ventajas de los principales sistemas localizados. GOTEROS
Riegos frecuentes con pequeñas cantidades de agua, de manera tal que el suelo este siempre húmedo. Se puede aprovechar el agua las veinticuatro horas del día sin necesidad de supervisión continua. Los intervalos entre riegos y cantidad de agua pueden ajustarse a las condiciones del suelo y del cultivo. Se aplica solo el agua necesaria por las raíces. Control de las malezas al humedecer el suelo en forma localizada. Se suministra dosificadamente, fertilizantes y pesticidas solubles en agua. Optimización del tiempo mientras se riega. Minimización de la costra superficial. Disminuye el desarrollo de enfermedades fungosas. Sistema de alta eficiencia a pesar de que las condiciones no sean las adecuadas.
CINTA DE RIEGO
Menor costo que otros sistemas por goteo. Menor carga de presión para su funcionamiento. Fácil instalación y remoción.
MICROASPERSORES
Caudales importantes a baja presión (15 a 20 mca). Economía del agua, ya que el área bajo riego representa del 40 a 70% de la superficie total de la plantación. Control de las malezas al humedecer el suelo en forma localizada. Flexibilidad en el diámetro de cobertura al intercambiar boquillas. Fácil conversión a sistemas de riego por goteo. Fácil control del sistema de riego, ya que hay mayor visibilidad. Flexibilidad en la disposición del microaspersor. Uso para contrarrestar los efectos de las heladas. Uso para control de la humedad y temperatura en invernaderos. Menor costo que riego por aspersión.
Cuadro 10. Limitaciones de los principales sistemas localizados. GOTEROS
Alto costo de inversión. Especial cuidado en el filtrado del agua y mantenimiento de los goteros.
CINTA DE RIEGO
Alto coeficiente de variación Falta de uniformidad. Uso simultaneo de filtros de arena y malla fina para evitar la obstrucción de los orificios.
MICROASPERSORES
Alto costo de inversión. Crecimiento de malezas sobre los microaspersores. Averías mecánicas. La Fauna puede ser dañina. Necesaria filtración.
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GOTEROS
CINTA DE RIEGO
MICROASPERSORES Interferencia por el viento.
6.2.
TOPOGRAFÍA DE TERRENO
El proyecto de sistema de riego deberá contemplar un levantamiento topográfico de la parcela para obtener información planimétrica y altimétrica, indicando: área, linderos, fuente de abastecimiento, obstáculos (ríos, canales, drenes, caminos, carreteras, vías de ferrocarril, barrancas, construcciones, etc.) y curvas de nivel. Un plano detallado de la topografía del terreno es requerido, sobre todo en terrenos desnivelados para estimar la variabilidad potencial de las presiones y los correspondientes gastos de los emisores. La pendiente del terreno es útil para definir la ubicación de tuberías, el sentido de flujo y detectar posibles problemas durante la aplicación del agua. Se deberá determinar el nivel de espejo de agua con respecto al nivel del terreno para conocer la carga disponible de diseño.
Figura 6. Límites y curvas de nivel del terreno.
6.3.
FUENTE DE ABASTECIMIENTO
Es necesario conocer la disponibilidad de agua de la fuente de abastecimiento, especialmente durante los periodos de máxima demanda de los cultivos. Los datos mínimos que hay que conocer de la fuente de abastecimiento son: localización, el caudal o gasto disponible y por utilizar, el tiempo durante el cual se puede disponer de la fuente (horas por día y días por mes) y calidad del agua. 6.3.1. Localización La ubicación altimétrica y planimétrica de la fuente permite determinar la carga hidráulica disponible o necesaria para el sistema de riego, así como los requerimientos de línea de conducción, dispositivos de seguridad y operación.
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6.3.2. Variabilidad estacional del gasto Se debe conocer la variación estacional del gasto disponible en la fuente de abastecimiento, para analizarlo en función del gasto requerido y determinar la capacidad del sistema. Si el gasto de la fuente es menor que la capacidad del sistema para un plan de cultivos definido, se debe ajustar el plan al gasto disponible. Muchas veces se requiere de un estanque para almacenar el agua cuando la cantidad y oportunidad del suministro de la fuente no coincide con lo demandado por los cultivos a través del sistema de riego.
para incluir recomendaciones de mantenimiento del sistema. Altas concentraciones de sales en el agua de riego pueden provocar el taponamiento de goteros. Concentraciones de algunos elementos, como boro y cloro en cítricos, pueden ser tóxicos a los cultivos, aún en bajas concentraciones. En la Figura 7 se presenta una clasificación del agua para riego.
6.3.3. Volumen disponible El volumen disponible define la cantidad de agua total que se puede extraer de la fuente. El plan de cultivos debe adaptarse no sólo al gasto sino también al volumen total disponible de la fuente de abastecimiento. 6.3.4. Calidad del agua Se requieren realizar varios análisis del agua de riego de la fuente para determinar su factibilidad para el riego. Entre los análisis recomendables se encuentra la estimación de los minerales disueltos y sólidos suspendidos, concentración de iones tóxicos y la conductividad eléctrica de varias muestras del agua. Los sólidos suspendidos definen el tipo de filtrado en un sistema localizado. Para riego por goteo, donde el taponamiento de goteros es crítico para obtener una buena uniformidad, se deben estimar las concentraciones de sales solubles
Figura 7. Clasificación del agua para riego (USDA, 1956).
La interpretación de estas categorías es la siguiente: C1: Salinidad baja. Puede utilizarse en todos o casi todos los suelos y cultivos. C2: Salinidad media. Se puede utilizar con un moderado lavado. C3: Salinidad alta. No puede utilizarse en suelos con drenaje deficiente, se requiere un
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control de la salinidad mediante lavado y selección de cultivos tolerantes a la salinidad. C4: Salinidad muy alta. No son apropiadas para el riego, salvo en circunstancias muy especiales, suelos muy permeables con buen drenaje, exceso de agua para un buen lavado y cultivos muy tolerantes. S1: Alcalinidad baja. Puede utilizarse en todos o casi todos los suelos S2: Alcalinidad media. Se puede utilizar en suelos de textura gruesa o ricos en materia orgánica, con una buena permeabilidad. Pueden dar problemas en suelos arcillosos. S3: Alcalinidad alta. Sólo se puede utilizar en suelos sueltos, bien drenados, con un intenso lavado y ricos en materia orgánica o yeso. S4: Alcalinidad muy alta. Inadecuada para el riego, salvo cuando su salinidad es baja o media y el calcio del suelo es aprovechable o se realice el enyesado. 6.4.
CARACTERIZACIÓN DEL SUELO
Es importante caracterizar el suelo para determinar las restricciones en la aplicabilidad de los sistemas de riego. La caracterización del suelo con fines de diseño consiste en definir los siguientes aspectos: propiedades fisicoquímicas, capacidad de almacenamiento y retención de humedad, capacidad de infiltración, tipo de suelo existente en el terreno (clasificación), profundidad del nivel freático y grado de salinidad.
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Deben describirse cualitativa y cuantitativamente las características y propiedades más importantes del suelo, como son: textura, estructura, pH, densidad aparente, capacidad de campo, punto de marchitamiento permanente, capacidad máxima de almacenamiento, cationes y aniones y pruebas de velocidad de infiltración; información que conjuntamente con la caracterización química del agua y la relativa a los cultivos permitirá definir la calidad agronómica del agua de riego. 6.4.1. Propiedades suelos
fisicoquímicas
de
los
Existen algunas propiedades fisicoquímicas de interés durante el diseño de sistemas de riego; entre las más importantes: densidad aparente, textura, estructura, pH, concentración de aniones y concentración de cationes. Textura: La textura determina la capacidad de almacenamiento del agua y su movimiento dentro del suelo, y define la proporción relativa de arena, arcilla y limo como componentes principales del suelo. La cantidad de arena, limo y arcilla puede ser obtenida con el método de la pipeta o del hidrómetro de Bouyoucos. Con el triángulo de texturas que se presenta en la Figura 8, se determina el grupo textural del suelo. Un segundo método es al tacto, basado en la plasticidad que presenta la fracción de arcilla al añadirle agua.
papel indicador. La clasificación del suelo en base a este parámetro se muestra en el Cuadro 11. Cuadro 11. Clasificación del suelo en base al pH.
Figura 8. Triángulo de texturas del suelo USDA (1972).
Estructura: La estructura define el arreglo o disposición de las partículas de arena, arcilla y limo, e influye en la velocidad de infiltración, drenaje y aireación y desarrollo de las raíces, afectando así la productividad del suelo y las labores de cultivo. Densidad aparente: La densidad aparente es la relación entre el peso del suelo seco y el volumen total que ocupa, incluyendo los poros. Valores mayores a los presentados, indica que los suelos tienen problemas de compactación y bajos contenidos de materia orgánica y en consecuencia problemas de infiltración. pH: El pH expresa la actividad del ión hidrógeno o el grado de acidez y alcalinidad de un suelo. Se realiza una mejor absorción de los nutrientes si el pH es neutro o ligeramente ácido. Su valor se puede determinar con el potenciómetro o con
SUELO Extremadamente ácido Muy fuertemente ácido Fuertemente ácido Medianamente ácido Ligeramente ácido Neutro Ligeramente alcalino Moderadamente alcalino Fuertemente alcalino Muy fuertemente alcalino
PH Menos de 4.5 4.5--5.0 5.1--5.5 5.6--6.0 6.1--6.5 6.6--7.3 7.7--7.8 7.9--8.4 8.5--9.0 más de 9.0
Conductividad eléctrica: La conductividad eléctrica (CE) del extracto de saturación permite conocer la concentración total de sales solubles, aprovechando la propiedad de las sales de conducir la energía eléctrica. Actualmente se expresa más comúnmente en decisiemen por metro. Iones solubles: Los iones solubles que generalmente se determinan son: carbonatos (CO3), bicarbonatos (HCO3), cloruros (Cl), sulfatos (SO4), sodio (Na), potasio (K), calcio (Ca) y magnesio (Mg), expresados en miliequivalentes por litro. 6.4.2. Capacidad de almacenamiento retención de humedad de los suelos
y
La capacidad de almacenamiento y de retención de humedad del suelo disponible para las plantas, se obtiene determinando las constantes de humedad a capacidad de campo y a punto de
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marchitamiento permanente, así como su densidad aparente. Dichas variables deberían estimarse, preferentemente a través de muestras de suelo, mediante los métodos gravimétricos, o estimándolas a partir de las clases texturales del suelo. El Cuadro 12 presenta los valores de los parámetros físicos para las diferentes texturas del suelo. Los valores entre paréntesis definen el rango usual de valores. Existen varias ecuaciones que permiten estimar las constantes de humedad i de campo (θCC) y El punto de marchitamiento permanente (θPMP) a partir de los porcentajes de las clases texturales de arena, arcilla y limo. Cuadro 12. Parámetros del suelo con fines de riego para cada textura del suelo, adaptados de: Rawls y Brakensiek (1983) y Marshall y Holmes (1988).
PARÁMETROS TEXTURA DEL SUELO
DENSIDAD APARENTE 3 (g/cm )
arcillo limoso Arcilla arenosa
1.4
Arcilla limosa
1.1
Arcilla
1
ΘCC 3 3 (cm /cm )
ΘPMP 3 3 (cm /cm )
(0.340.39) 0.33 (0.250.40) 0.42 (0.390.45) 0.45
(0.170.24) 0.24 (0.190.29) 0.28 (0.240.32) 0.36
ΘS 3 (cm /cm 3 )
HFS * (cm)
KS ** (cm/ hr)
0.42 (0.400.44)
(4080) 25 (1025)
0.48
100
0.05
0.49
100
0.05
0.5
* Para fines prácticos, la capilaridad se puede considerar equivalente a la succión en el frente de humedecimiento (hfs). θs es el contenido de humedad a saturación. ** Es la conductividad hidráulica a saturación (Ks), su valor es menor a la infiltración básica. Para fines de diseño del riego, esta última se podría considerar igual a la conductividad hidráulica a saturación. 6.4.3. Capacidad de infiltración de los suelos
PARÁMETROS TEXTURA DEL SUELO
DENSIDAD APARENTE (g/cm3)
ΘCC (cm3/cm3)
ΘPMP (cm3/cm3)
ΘS (cm3/cm 3 )
HFS * (cm)
KS ** (cm/ hr)
Arena
1.7 (1.6-1.8)
0.07
0.04
0.41
2
15
Arena franca
1.6 (1.55-1.65)
4
10
1.5 (1.40-1.60)
0.45
12
2.9
Franco
1.4 1.35-1.50
Franco limoso
1.3 (1.25-1.35)
0.06 (0.040.08) 0.09 (0.050.13) 0.13 (0.090.17) 0.13 (0.070.19)
0.42
Franco arenoso
0.12 (0.110.13) 0.17 (0.140.20) 0.25 (0.200.30) 0.27 (0.220.32) 0.28 (0.250.30) 0.24 (0.190.29) 0.33 (0.280.38)
0.15 (0.120.19) 0.19 (0.170.21)
0.42
12
0.48 (0.440.51)
38 (2454)
0.4
0.37
0.2
0.49
60
0.15
Limo
1.2
Franco arcillo arenoso
1.4
Franco arcilloso
1.35 (1.3-1.4)
Franco
18
1.2
0.09
0.47 (0.450.50)
25 (1830) 30 0.53 (1642)
0.5
35
1.5
La infiltración se define como el proceso por medio del cual el agua pasa a través de la superficie y se distribuye en los estratos del suelo. La infiltración del suelo se obtiene a partir de pruebas de infiltración. Una estimación de las características de la infiltración se puede apoyar de tablas en función de las clases texturales. El Cuadro 13 presenta valores de la infiltración básica para algunos tipos de suelo.
1
0.8
2
A la lámina de agua que se ha infiltrado a un tiempo dado se le conoce como infiltración acumulada (I).
Cuadro 13. Velocidad de infiltración básica del agua y capacidad de retención en el suelo. TEXTURA DEL SUELO Y TAMAÑO DE PARTÍCULAS Textura muy gruesa: arenas gruesas ( 1 a 2 mm) Textura gruesa: arenas gruesas, arenas finas y arenas arcillosas (0.5 a 1.0 mm) Textura moderadamente gruesa: arenas arcillosas y franco arenoso (0.25 a 0.50 mm) Textura media: franco, franco arenoso, franco arcilloso (0.10 a.25 mm) Textura moderadamente fina: franco arcilloso, arcilla, arcilla arenosa (0.01 a .05 mm) Textura fina: arcilla, arcilla limosa (menor de .01 mm)
VELOCIDAD DE INFILTRACIÓN BÁSICA (cm/h)
HUMEDAD APROVECH ABLE (mm/cm)
> 10.0
0.3 - 0.6
5.5 - 10.0
0.5 - 0.8
4.0 - 5.5
0.6 - 0.8
2.0 - 4.0
1.0 - 2.0
1.0 - 2.0
1.3 - 2.1
0.5- 1.0
1.4 - 1.8
La velocidad con que se infiltra el agua, llamada velocidad o tasa de infiltración instantánea (i), es de gran importancia en el diseño y operación de un sistema de riego. La velocidad de infiltración para tiempos largos se le conoce como infiltración básica. La velocidad de infiltración básica es importante para seleccionar el gasto de los emisores. El sistema de riego debe aplicar el agua a una tasa menor a la infiltración básica; en caso contrario se presentaran escurrimientos superficiales afectando la uniformidad y eficiencia del riego.
6.5.
CARACTERÍSTICAS DEL CULTIVO
El plan de cultivos viables es el padrón de cultivos que se planea sembrar en la zona de riego definido en función del clima, tipo de suelo, ciclo agrícola, latitud y altitud del lugar, etc. El tipo y variedad propuesta para cada cultivo del plan definirán la cantidad de agua requerida por el sistema de riego. El traslape de los ciclos fenológicos de los cultivos permitirá definir la época de máxima demanda, la cual es de gran importancia en el diseño del sistema. Conocer a detalle el plan de cultivos viable permitirá acoplar la oferta del sistema de riego con las demandas de los cultivos y así reducir el riesgo de estrés hídrico de los cultivos al subestimar la capacidad del sistema. Una sobreestimación del sistema también es negativa en términos de costos y operación, al sobrestimar las capacidades de los componentes del sistema de riego.
7. DISEÑO DE SISTEMAS DE RIEGO LOCALIZADO 7.1. DISEÑO DE SISTEMAS DE RIEGO POR GOTEO 7.1.1. Diseño agronómico Antes de realizar el diseño de un sistema de riego por goteo, es necesario determinar y especificar alguna información del cultivo, del efecto del clima, del suelo y del riego propiamente dicho. Algunos factores que se mencionaran serán los siguientes: Porcentaje de suelo mojado, lámina de riego, evapotranspiración del cultivo, coeficiente de
19
uniformidad, intervalo y tiempo de riego, así como las unidades operacionales.
Emisores de flujo turbulento. Un filtro pequeño de mallas.
Porcentaje de suelo mojado
Uso de tablas
El porcentaje de suelo mojado (P), se define como el área mojada en relación con el área total de cultivo. Estos porcentajes son recomendados de acuerdo a la precipitación del lugar. Tentativamente, se recomienda para cultivos ampliamente espaciados, porcentajes superiores al 20% en zonas de alta precipitación y suelos de textura media o arcillosa donde los riegos son amplios durante los periodos de sequia, que generalmente son cortos. Para zonas de baja precipitación se recomienda un P mayor al 33%.
Cuando no es posible realizar una prueba de campo, se recurre al uso de las tablas generadas por los experimentos que investigadores han realizado obteniendo datos medios. Karmell y Keller (1975), presentan una tabla que permite conocer el porcentaje de suelo mojado (P) para un lateral simple, utilizando como datos de entrada, el caudal del gotero, textura del suelo y separación entre laterales. Además, proporciona la separación entre emisores.
Estimación del volumen de suelo mojado Este valor se puede obtener de manera directa utilizando una prueba de campo con los goteros que se usaran y en las condiciones de suelo y clima del lugar de proyecto. De otra forma, se pueden utilizar tablas.
Para aumentar el valor de P o para aplicar más apropiadamente el agua de acuerdo al marco de plantación, es necesario utilizar varias disposiciones de los laterales y emisores. A continuación se presentan varios casos en los que se utilizan formulas para calcular el valor de P.
Prueba de campo
Cálculo en doble lateral
Es el método más directo y simple con fines de diseño. El equipo necesario para realizar la prueba es:
Consiste en colocar dos líneas laterales por cada hilera de plantas. El valor de P se obtiene mediante la siguiente fórmula:
Depósito para agua de 100l de capacidad. Soporte para elevar el depósito con el fin de dar la carga requerida o utilizar una motobomba. De 3 o 5 m de tubería de polietileno de 16 mm de diámetro.
(1)
20
Cálculo del porcentaje de área humedecida (P)
Donde: :% : Separación entre hileras de plantas, m.
: Separación más pequeña entre pares de laterales. = 100%. : Separación mayor entre laterales, calculada con la expresión: , en m.
Cálculo en zig-zag y cola de cochino Esta disposición se utiliza mas en riego de arboles y consiste en colocar la línea lateral alrededor de la planta con los goteros necesarios para aplicar la cantidad de agua requerida y el P deseado en el caso de zig-zag. Para la disposición en cola de cochino es derivar de la línea lateral un pedazo de manguera del mismo diámetro con los goteros necesarios espaciados. Para calcular el P en estos casos, se utiliza la siguiente expresión:
Donde: : Número de puntos de emisión por árbol : Separación entre puntos de emisión (cuadro 2), m : Ancho de faja humedecida. Se obtiene con el cuadro 2, para un valor de P=100%, en m : Espaciamiento entre arboles, en m : Espaciamiento entre hileras de arboles, en m
mismos resultados obtenidos utilizando doble lateral. Lámina de riego Para conocer la lamina de riego que se va aplicar a un terreno con riego por goteo, se debe considerar el valor de P con el fin de definir únicamente las áreas que fueron mojadas y por otro lado, la humedad a la cual se desea que se aplique el siguiente riego, conocido como punto crítico en riego por gravedad y aspersión. Lo anterior equivale a la lámina de aplicación media. Se puede expresar como sigue: (
)
(3)
Donde: : Lámina media aplicada por riego, en cm. : Capacidad de campo, en %. : Punto de marchitamiento permanente, en %. : Punto crítico al cual se pretende dar los riegos. Es el valor de humedad aprovechable a la cual se establece dar el riego, en decimal. : Densidad aparente relativa, adimensional. : Profundidad del suelo que se desea mojar, en cm. : Porcentaje de área humedecida.
Cálculo en emisores con salidas múltiples Evapotranspiración del cultivo (tablas) Cuando se utilizan disposiciones de laterales con emisores de salidas múltiples, los puntos de emisión pueden espaciarse para lograr los
Para el cálculo de la evapotranspiración del cultivo en terrenos con sistemas de riego por goteo, se pueden utilizar formulas empíricas
21
basadas en diferentes datos climáticos. Para diseño y manejo de riego localizado, es aceptable utilizar los datos del tanque evaporímetro tipo “A”. Para diseño es muy aceptable la siguiente fórmula: 0.7*Ev (4) Donde: : Evapotranspiración diaria, en mm. : Evaporación diaria del tanque “A”, en mm. De otra forma se recomienda consultar la ficha técnica “Estimación de las demandas de consumo de agua”. Intervalo y tiempo de riego Para un diseño de riego localizado, se obtiene el intervalo para los días de mayores necesidades del cultivo.
Donde: : Intervalo entre riegos, en días. : Lámina máxima aplicada, en cm. : Evapotranspiración del mes de máxima demanda, en cm/día.
considerar como variable el tiempo de riego, ya que las necesidades del cultivo son diferentes en cada etapa del ciclo vegetativo. El tiempo de riego (Tr), depende de la lámina de riego que se requiere aplicar y del caudal medio del emisor. Al expresar la lamina de riego en mm y considerando el porcentaje de área humedecida, se determina el volumen de agua que se aplica en dicha área y se divide entre el caudal medio, obteniendo la siguiente expresión:
̅ Donde: : En horas. : En mm. : Separación entre goteros, en m. : Separación entre laterales, en m. ̅: En lph. 7.1.2. Cálculos agronómicos previos Con la información obtenida, se inicia una serie de tanteos que permiten definir las incógnitas del diseño agronómico. La proposición que se acepta es la que satisface las siguientes relaciones: Profundidad mojada = Profundidad de raíces*k : (k=0.9 a 1.2). Área que se desea mojar por planta = Área que moja un emisor * número de emisores por planta o m2. .
El intervalo de riego en este método, fluctúa entre 1 y 3 días. Si el intervalo de riego se deja fijo durante todo el ciclo vegetativo del cultivo, entonces. Se debe
22
Donde:
: Necesidad de agua, en l/planta/día o mm/día. : Intervalo entre riegos, días. : Volumen de agua aplicado por emisor, en litros. : Numero de emisores por planta o m2. Disposición de laterales.
El valor de N debe ser entero, por lo que es necesario redondear y en base a esto recalcular td o Ta;
7.1.3. Tiempo de aplicación, Ta (h/día) El tiempo de aplicación del agua de riego, se determina con la siguiente expresión:
̅ Donde: : Dosis total de riego, en l/planta/día o mm/día. ̅: Caudal nominal medio del emisor, en lph. Si Dp se expresa en mm/día, se deben realizar las conversiones correspondientes paraqué Ta siga expresada en h/día. 7.1.4. Tiempo disponible para el riego, td (h/día) Se recomienda elegir unas 20 horas, dejando las 4 restantes para el mantenimiento, recarga de abono y margen de seguridad para prevenir posibles fallas de la instalación. A mayor tiempo disponible para riego, menores serán los costos de mantenimiento y operación. 7.1.5. Unidades operacionales (N) El número de unidades operacionales se calcula mediante la siguiente relación:
7.1.6. Caudal medio ajustado del emisor (̅) Al modificar el Ta se altera el caudal medio, por lo que se debe conocer el ajuste que requerirá del caudal del emisor para cumplir con las nuevas condiciones. ̅ Para aceptar el ajuste es necesario que se cumpla la siguiente relación: | ̅ ̅| ̅ Si no se cumple dicha condición, se modificaran cualquiera de las variables que intervienen de manera individual o combinados. 7.1.7. Caudal del sistema (m3/h)
Sera el caudal que se maneje a la salida del cabezal: ̅ Donde: A: Superficie total a regar, en ha. Sp: Separación entre plantas en una misma hilera, en m.
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Sr: Separación entre hileras de plantas, en m. 7.2. DISEÑO DE SISTEMAS DE RIEGO POR MICROASPERSIÓN 7.2.1. Diseño agronómico El cálculo agronómico de un sistema de riego localizado consiste en seleccionar el emisor para determinar el tiempo de operación del sistema, así como la superficie máxima factible de beneficiarse con el sistema. A continuación se presenta la secuencia de cálculo para determinar las variables involucradas en el cálculo agronómico del sistema de riego localizado.
Donde: Ec: eficiencia de conducción, 95% en conducciones entubadas. Ea: eficiencia de aplicación, en función del clima del lugar donde se implementara el sistema de riego. Gasto del sistema El gasto del sistema de riego se calcula con la siguiente expresión:
Litros por día por árbol (LPD)
Donde:
El cálculo de los litros de agua consumidos por árbol en un día se calcula con la siguiente expresión:
TRd: tiempo de riego por día, horas. LPD: litros por día por planta, litros. NTA: número total de árboles. Qs: gasto total del sistema de riego, lps.
Donde: LPD: litros por día por árbol, litros. k: coeficiente de cobertura de la plantación, decimal. Sa: separación entre árboles, m. Sh: separación entre hileras de árboles, m. UC: uso consuntivo, mm/día. Ef: eficiencia del sistema de riego, decimal. La eficiencia de riego se calcula con la siguiente ecuación:
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El gasto del sistema de riego calculado, debe ser menor que el gasto disponible. Cuando sucede lo contrario, se debe modificar el tiempo de riego por día de tal forma que siempre se cumpla la condición de suficiencia del gasto disponible. Marco de plantación El marco de plantación depende del cultivo. Del marco de plantación se define el área de influencia del emisor, la separación de emisores y la separación de mangueras o tuberías.
Selección del microaspersor El gasto requerido por árbol se determina con la siguiente ecuación:
Donde: qs: gasto requerido por árbol, lph. LPD: litros por día por árbol, litros. TRs: tiempo de riego por posición, horas. Una vez calculado el gasto requerido por árbol, con este valor se busca en los catálogos de proveedores el microaspersor que satisfaga las condiciones y funcionamiento requeridos, indicando el modelo, gasto y presión de operación. Número de árboles por sección
emisores y la separación mangueras portaemisores.
de
tuberías
o
Ainf = Se * Sl Donde: Ainf: área de influencia del emisor (m2). Se: separación de emisores (m). Sl: separación entre líneas (m). Área humedecida (Ahum) Es la superficie cubierta por el cultivo, en la cual se realiza el proceso evapotranspirativo; esta es el área que se pretende humedecer con el emisor, depende del gasto del emisor, de la textura del suelo y del marco de plantación del cultivo. Ahum = Fl * Ainf
Es necesario conocer el número total de árboles por sección de riego para posteriormente calcular el número de secciones que se van a manejar en todo el sistema. Para ello se usa la siguiente expresión:
Donde: Ahum: área de influencia del emisor (m2). Fl: factor de área humedecida (adm).
Donde: NAs : número de árboles por sección. Qs : gasto del sistema de riego, lps. qs : gasto del emisor, lph.
En los sistemas de microaspersión, en los que el microaspersor humedece sólo una parte del marco de plantación de los árboles, Fl varía del 0.8 a 1.0.
Área de influencia del emisor (Ainf)
Requerimiento de riego de diseño (RRdd)
Es el área que debe cubrir el emisor, en función del marco de plantación o de la separación de
El requerimiento de riego de diseño (RRdd) corresponde a la época de máxima demanda del cultivo. La demanda máxima se presenta cuando
Este factor es un cociente que resulta de dividir el área cubierta por el cultivo entre el Ainf ajustando el cociente por un coeficiente.
25
la combinación de Eto y de Kc generan el valor más grande de Etr durante todo el año. Esta demanda máxima se presenta solamente una vez al año, durante un periodo de tiempo corto (en general menor de diez días). A pesar de que este intervalo de tiempo es muy corto, el sistema de riego debe tener la capacidad suficiente para satisfacer la demanda máxima. Por esta razón, el RRdd se hace igual a la demanda máxima. El cálculo del RRdd consiste en utilizar la evapotranspiración de referencia máxima (Etomáx) en combinación con el coeficiente del cultivo máximo (Kcmáx); de esta forma, puede resultar un sistema de riego con una capacidad ligeramente sobrada, pero se garantiza el abastecimiento de agua para la condición más crítica de operación. El RRdd se calcula con la siguiente ecuación: RRdd = Etmáx * Kcmáx + LL Volumen bruto (Vb) Para calcular el volumen bruto que debe aplicar cada emisor es necesario determinar primero la lámina bruta. Volumen requerido por la planta para satisfacer su demanda evapotranspirativa, depende de la Lrb y del Ahum. Vb = Lrb * Ahum Donde: Vb: volumen bruto proporcionado por el emisor (l/día). Lrb: lámina de riego bruta (mm/día).
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Ahum: es el área que debe humedecer el emisor (m2). • Lámina de riego bruta (Lrb)
Donde: Lrb: lámina de riego bruta (mm/día). Lrn: lámina de riego neta (mm/día). Ea: eficiencia de aplicación parcelaría (adm). Ec: eficiencia de conducción parcelaría (adm). La lámina de riego bruta Lrb es la lámina que debe aplicar el sistema de riego para garantizar la lámina neta, considerando su propia eficiencia de aplicación y de conducción. Tiempo de riego (Tr) Tiempo que debe operar el emisor para proporcionar el volumen bruto, considerando su propio gasto de emisión (qe). El Tr depende de Vb y de qe, además es uno de los parámetros que permiten seleccionar a qe.
Donde: Tr: tiempo de operación del emisor (h). Vb: volumen bruto requerido por la planta (l/día). qe: gasto de operación del emisor (l/h/día).
Intensidad de aplicación (Ia)
Donde: Ia: intensidad de aplicación (cm/h). Ahum: área humedecida (m2). qe: gasto del emisor. Esta intensidad de aplicación corresponde a la velocidad con que el agua penetra en suelo, es función del área humedecida y del gasto del emisor; la Ia se emplean para seleccionar el gasto del emisor. Para elegir un emisor en particular, su Ia debe ser menor que la infiltración básica del agua en el suelo; con objeto de que toda el agua penetre en el suelo, evitándose así encharcamientos en la superficie. Unidad de riego (AUR) Está integrada por la superficie que se puede regar en forma simultánea; esta superficie depende del gasto disponible para el sistema de riego (Qs) y de la Ia del emisor. En la AUR todos los emisores operan en forma simultánea; por lo tanto, el tiempo de operación de la unidad de riego es el tiempo de operación del emisor. La AUR generada a partir de la Ia debe ser múltiplo de superficie total del sistema, con objeto de que todas las AUR sean de igual tamaño y de esta forma se pueda simplificar la operación del sistema de riego.
Donde:
AUR: superficie de la unidad de riego (ha). Qs: gasto disponible para el sistema de riego (l/s). Ia: intensidad de aplicación (cm/h). Número de unidades de riego (Nu) El número de unidades que se pueden regar en un día depende del tiempo de operación del emisor (Tr) y del tiempo de operación del sistema de riego (To). To debe ser menor de 22 horas al día, con objeto de que el sistema tenga un margen de al menos de dos horas diarias, para reparaciones o mantenimiento. Este tiempo de operación resulta favorable en condiciones de gasto de riego limitado o para que el costo de adquisición del sistema sea más económico.
Donde: Nu: número de unidades de riego que operan al día. To: tiempo de operación del sistema de riego (h). Tr: tiempo de operación del emisor (h). Superficie total del sistema (AT) Se obtiene integrando la superficie de cada una de las unidades de riego. AT = AUR * Un Numero de secciones (NSR) Cuando el gasto disponible no es suficiente para regar toda la superficie de riego, se procede a seccionar. Además de darle un mejor manejo al
27
sistema y minimizar el costo total del proyecto. Para seccionar el área de riego se usa la siguiente relación:
: Lamina máxima aplicada o disponible sin bajar del punto crítico, en mm. : Evapotranspiración del cultivo corregido, del mes de máxima demanda, en mm/día.
Donde: NSR: número de secciones de riego. NTA: número total de árboles en todo el terreno. NAS: número de árboles por sección.
Normalmente, el intervalo entre riegos en este tipo de sistemas, fluctúa de 1 a 3 días, lo que implica que el agua esta fácilmente disponible en el suelo y como consecuencia para el cultivo en un máximo rendimiento.
Se deben realizar los ajustes de acuerdo a la distribución de las parcelas en el plano de tal manera que se rieguen parcelas completas por sección. Todo esto, de acuerdo a la geometría del terreno y al patrón de siembra.
Tiempo de riego por sección En riego localizado, este parámetro depende de la lámina de riego que se desea aplicar y del caudal medio del emisor.
Gasto por sección (Qsec) Para saber cuántas secciones se pueden regar con el gasto disponible, se debe proceder a calcular el gasto que cada sección ocupa. El gasto por sección se calcula con la siguiente expresión:
Intervalo entre riegos (Ir) Para el caso de un sistema de riego localizado, el valor del intervalo de riego se obtiene para los días de mayores necesidades del cultivo (Martínez Elizondo, 1991). Para esto se utiliza la siguiente ecuación:
Donde: I Intervalo entre riegos, en días.
28
Para el cálculo de este parámetro se recomienda el uso de la siguiente ecuación:
̅
Donde: : Tiempo de riego, en horas. : Lamina de riego que se desea aplicar, en mm. ̅: Caudal medio del emisor, en lph. : Separación entre emisores, en m. : Separación entre laterales, en m.
7.3. PROGRAMA DE (GOTEO/MICROASPERSIÓN)
RIEGO
Es importante contar con un programa de riego, adecuado al tipo de cultivo y zona geográfica, para tener un mejor control en la aplicación y
frecuencia del riego en los cultivos. Comúnmente se dispone de un calendario de riego para cada cultivo y así evitar problemas de estrés hídrico por la aplicación inoportuna en la frecuencia de los riego. Actualmente, existen programas de cómputo que realizan estos cálculos y arrojan un calendario de riego listo para ser aplicado a un cultivo en específico. Tales programas son el Raspawin creado por el departamento de irrigación de la Universidad Autónoma Chapingo y le Cropwat generado por la FAO. Ambos programas trabajan con una interfase muy amigable. De igual forma se puede elaborar un calendario de riego a mano paso a paso, en el libro de RASPA de René Martínez Elizondo se explica una metodología fácil de entender para elaborar en Excel un calendario de riego. 7.4. DISEÑO GEOMÉTRICO (GOTEO/MICROASPERSIÓN) Consiste en decidir dónde se colocarán los emisores; después se establece la dirección y longitud de los laterales y los distribuidores; finalmente se hace el trazo de las líneas de conducción. En esta etapa, influye mucho la experiencia e imaginación del proyectista.
El costo total del sistema de riego, tanto de adquisición como en operación, tiene una gran dependencia de la propuesta de disposición que se haga del mismo. Entonces, dada la gran importancia que tiene esta etapa en el proyecto de un sistema de riego a presión, se dan a
continuación algunas sugerencias generales sobre el particular. 7.4.1. Disposición de líneas laterales En la medida de lo posible, las líneas laterales deben ser instaladas perpendicularmente a la dirección de máxima pendiente del terreno, con la finalidad de disminuir la variación de presión en los emisores. La dirección de las hileras de plantas en un cultivo, muchas veces determina la dirección de las líneas laterales debido a economía de mano de obra y facilidades de movimiento de maquinaria y equipo en la parcela. Para cultivos de ciclo corto, como hortalizas, normalmente se coloca una línea lateral por una o por dos hileras de cultivo, con emisores espaciados de tal manera que se genere una faja mojada continua. Para árboles frutales, normalmente se emplea una (microaspersión y goteo puntual) o dos líneas laterales (goteo puntual) por hilera de árboles o una línea lateral con cola de cochino, en zig-zag o emisores con salidas múltiples por hilera de árboles (goteo puntual). El uso correcto del número de emisores reduce las pérdidas por filtración profunda aumentando la eficiencia de aplicación del agua.
29
7.4.2. Disposición de sistemas de riego localizado Sp
Sh
S1 Sl Sl
La longitud de las líneas laterales y de las tuberías terciarias (secundarias) está limitada por las dimensiones de la parcela y por la pérdida de carga permisible en cada una de ellas.
Se
Sl
Siempre que sea viable, el cabezal de control debe ser instalado de modo que la longitud de la línea principal sea la menor posible y, en la parte más elevada del terreno, de modo que exista la menor variación de presión en la entrada de las líneas laterales.
30
Figura 9. Disposiciones de líneas laterales en relación con las hileras de cultivo, en proyectos de riego localizados.
31
Figura 10. Disposición de líneas laterales y tuberías principales, en proyectos de riego localizados.
7.5. DISEÑO HIDRÁULICO (GOTEO/MICROASPERSIÓN) En el diseño hidráulico se determina en primer lugar la subunidad de riego, donde se tiene en cuenta la tolerancia de presiones y caudales, perdidas de carga, diámetros de tuberías, etc. Posteriormente se diseña la unidad de riego, el trazado y diámetros de tuberías primarias y secundarias y el cabezal de riego. En general se diseña de tal manera que las unidades de riego que constituyen una operación estén ubicadas en sectores separados a fin de equilibrar presiones y dividir los caudales para emplear menor diámetro en las tuberías. 7.5.1. Diseño de la tubería lateral La tubería lateral es la que lleva los emisores y por lo tanto, desde el punto de vista hidráulico, se comporta como una tubería con salidas múltiples. Las líneas laterales pueden ser pareadas, es decir, que la tubería terciaria se ubica en un punto intermedio de la línea lateral o
32
simple que se extienden en una sola dirección desde la tubería terciaria. En este caso se explicara el diseño para laterales que se extienden en una sola dirección desde la terciaria. Las variables consideradas se describen a continuación. El desnivel queda definido como:
Donde: d: Desnivel. L: Longitud del lateral, m. I: Pendiente, m/m.
: Presión mínima en el lateral, m. : Diferencia de presión entre el punto de presión mínima y el final cerrado, m. : Diferencia de presión desde el origen hasta el punto de presión mínima, m. 7.5.2. Diseño de la tubería terciaria Para el cálculo de la tubería se asume que la presión inicial calculada para la línea lateral, corresponde a la presión media de la línea terciaria. A partir de esta presión se calcula la presión de entrada a la tubería terciaria Hti, y la presión mínima en la misma, Htmin. La condición que se debe cumplir es:
El caudal del lateral Ql, se determina con la siguiente expresión:
La carga de presión inicial de la línea lateral está dada por:
La carga de presión mínima está dada por la ecuación:
Por tanto la diferencia de presión máxima es:
Donde: : Presión a la entrada del lateral, m. Presión media, m. : Perdida de carga por fricción en el lateral, m. : Desnivel, m.
Las tuberías terciarias pueden ser de diámetros constantes o telescopiadas. Para el primer caso se usa la ecuación de Hazen Williams para la determinación del diámetro, en el caso de las terciarias telescopiadas se sigue un procedimiento más complicado que no se explicará en este documento. 7.5.3. Diseño de la tubería secundaria El diseño consiste en seleccionar el diámetro apropiado y se revisa por tramos, ya que en cada uno de ellos las condiciones de caudal, carga requerida y topografía son diferentes. Otra característica de esta tubería es el hecho de que no se tienen salidas de agua entre los tramos que se analizan. Para cada tramo se pueden seleccionar uno o varios diámetros de acuerdo al criterio que se utilice que puede depender de aspectos hidráulicos y/o económicos.
33
Para cada tramo se debe conocer la perdida por fricción para varios diámetros, de tal manera que se tengan las alternativas de selección suficientes. Existen varios métodos para seleccionar los diámetros de las tuberías secundarias, los cuales se basan en pérdidas de carga permisibles, límite de velocidad o en aspectos económicos. Los métodos son los siguientes:
Método del porcentaje Este método consiste en seleccionar tuberías de tal manera que las pérdidas de carga no sobrepasen del 10% al 20% de la presión de entrada a un bloque de riego. Este procedimiento da tuberías de diámetros grandes, con el consecuente encarecimiento de la red. Método de comparación de costos
Método de la pérdida de carga unitaria Consiste en seleccionar los diámetros de las tuberías estableciendo un límite de manera que las pérdidas no excedan una pérdida de carga por unidad de longitud. Se menciona 1 psi por cada 100 ft, también 2 m por cada 100 m, que son prácticamente proporcionales. La recomendación para tuberías de conducción es que este valor esté entre 1.5 y 2.0 m de pérdida por cada 100 m. Método de la velocidad permisible La velocidad del agua en la tubería debe estar comprendida entre 0.6 y 3.0 m/s. Velocidades inferiores a este rango significan tuberías muy grandes y caras, y se favorece la formación de sedimentos. Por otra parte, a velocidades superiores a 3.0 m/s se producen pérdidas de carga demasiado altas y se ocasiona un desgaste interno de la tubería reduciendo su duración. Dentro de los límites de velocidades mencionados se encuentra el óptimo que minimiza los costos, por lo cual se recomienda usar el criterio de velocidad que esté entre 1.5 y 2.0 m/s.
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Para este método se obtienen los costos fijos anuales, es decir, el costo de las tuberías anualizadas, para lo que se requiere conocer la vida útil de éstas. Por otro lado, se obtiene el costo de la energía en un año. Estos datos se obtienen para varios diámetros y se selecciona aquél que minimice la suma de ambos costos. El método recomendado aquí es el de la velocidad permisible. En general se obtienen redes económicas y el procedimiento resulta cómodo para utilizarse. Sin embargo, es importante el criterio del diseñador para adecuarlo a las condiciones particulares del proyecto. 7.5.4. Diseño de la tubería Principal Para el diseño de la línea de conducción o tubería principal, se sigue el mismo procedimiento y métodos descritos para el diseño de la tubería secundaria.
7.6.
PLANOS FINALES
De acuerdo a la Norma NMX-O-177-SCFI-2002 “LINEAMIENTOS GENERALES PARA PROYECTOS DE SISTEMAS DE RIEGO LOCALIZADO”, para la presentación de los planos finales se deben considerar los siguientes puntos, que deben conformar un proyecto ejecutivo, de manera que facilite su revisión y asegure su correcta construcción y operación. Los planos del proyecto deben contener, al menos, la siguiente información: Cuadro de datos técnicos. Unidades empleadas; deben ser acordes con la norma oficial mexicana NOM-008-SCFI, en caso de utilizar otras unidades colocarlas entre paréntesis. Escalas gráficas y numéricas adecuadas a lo que se desee presentar. Cuadro de identificación del plano. Simbología utilizada. Notas necesarias. Firmas y fechas de los responsables de diseño, revisión y autorización de acuerdo con la norma mexicana NMX-R-048-SCFI.
Válvulas de seccionamiento, seguridad y accesorios, de acuerdo con los símbolos, con su correspondiente nomenclatura y referencia de cruceros. Planos de cruceros o croquis de instalación: En los planos de cruceros se debe indicar: tubería, conexiones, piezas especiales, válvulas y accesorios, empleados en la instalación del crucero así como la lista de material y notas que marquen condiciones específicas de construcción y operación.
8. INSTALACIÓN, OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO 8.1. INSTALACIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO La instalación de un sistema de riego es la culminación de un buen proceso de diseño detallado que incluye todas las especificaciones de los materiales a utilizarse. En resumen las actividades de instalación para sistemas de riego localizado son: 8.1.1. Trazo del sistema de conducción
Plano general del sistema de riego debe contener: Poligonal del sitio del proyecto. Topografía de la superficie de proyecto. Líneas de conducción, laterales y portalaterales, indicando longitud, diámetro, gasto y nomenclatura de la tubería. Distribución de secciones de riego.
Este apartado incluye los siguientes puntos: a) Disposición y estacado. b) Determinación de direcciones de regante. Se ubica la fuente de abastecimiento, puntos de control, trazo de las líneas principales y secundarias alineándolas con las hileras de plantas en caso de que la plantación ya exista. Se determinan las líneas de centro de las zanjas
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para las tuberías del sistema y los límites de los bloques de riego en donde se cortará la línea regante. Se ubica la fuente de abastecimiento, lugar de filtración, posición de válvulas y puntos de control.
Figura 11. Trazo de líneas guía.
Figura 12. Sistema de filtros y válvulas de control.
8.1.2. Sistema de filtros y válvulas de control
8.1.3. Tendido de secundarias
Se deben de realizar las siguientes actividades para la instalación de filtros y sistema de control. a) Excavación. b) Construcción de base de concreto. c) Instalación de equipo. Se deberá construir una base de concreto para la instalación del equipo de filtración, elementos de tuberías, válvulas de control de presión y/o caudal, medidores de agua, etc.
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líneas
principales
y
Las actividades que se llevan a cabo en el tendido de líneas son las siguientes: a) Excavación de zanja. b) Distribución de tuberías en el campo. c) Instalación de línea de conducción y elementos de seguridad en línea principal. d) Instalación de líneas secundarias y conexión de salidas para regantes. e) Construcción de atraques. f) Instalación de sistemas secundarios de control y conexiones sobre secundaria. g) Pruebas de presión y hermeticidad.
Relleno final
D
H
Relleno inicial
B
Plantilla
D/2
La tubería principal o línea de conducción es la que está formada por tuberías de mayor diámetro en todo el sistema y es la que conduce el gasto total con que se alimenta. El material más común para lineas de conducción es el Policloruro de vinilo (PVC), manejado en diferentes diámetros y presiones de trabajo. Se manejan series inglesa y métrica, ambas clasificaciones se basan en la presión de operación de cada tubería y se le asiganan claves para identificarlas.
el Cuadro 14 se presentan algunas recomendaciones. Cuando las zanjas esten conformadas se coloca la tubería en el fondo cuidando las especificaciones de diseño e instalación de cada unos de los elemento que intervienen y accesorios de seguridad correspondientes.
150-200 mm
h) Relleno de zanja.
Figura 14. Dimensiones de la zanja según diámetro de la tubería.
Figura 15. Zanja en planta para la tubería. Figura 13. Tubería PVC serie métrica.
Las tuberias se pegan con resiltol para PVC y se alojan en zanjas. La excavación de dichas zanjas debe hacerse de acuerdo con las dimensiones que se indican en el plano, y en la Figura 14 y en
Cuadro 14. Recomendaciones profundidad de zanja. DIÁMETRO EXTERIOR (cm)
TIPO DE MATERIAL DEL TUBO
de
ANCHO DE LA ZANJA B (cm)
ancho
y
PROFUNDIDAD DE LA ZANJA H (cm)
3.2 PVC, polietileno
40
45
55
5 PVC, polietileno
40
45
55
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DIÁMETRO EXTERIOR (cm)
TIPO DE MATERIAL DEL TUBO
ANCHO DE LA ZANJA B (cm)
PROFUNDIDAD DE LA ZANJA H (cm)
5.6 PVC, polietileno
40
45
65
6.3 PVC, polietileno
40
50
65
7 PVC, polietileno
45
55
65
8 PVC, polietileno
45
55
70
10 PVC, polietileno
50
60
70
11 PVC, polietileno
50
60
70
14 PVC, polietileno
50
60
75
50
70
75
65
70
80
65
75
80
PVC, PVC (baja presión), 16 polietileno PVC, PVC (baja presión), 20 polietileno PVC, PVC (baja presión), 25 polietileno
Los dispositivos de control y seguridad de sistema se conforma por unidades de control de sección, los cuales son dispositivos que dividen a cada una de las secciones, siendo estas la conexión entre la tubería principal y la tubería distribuidora. Su principal función es la de controlar la entrada del agua a la sección. Las unidades de control son marcos de tubería que salen de la tubería principal a la superficie, donde se coloca una válvula angular o mariposa, la cual sirve como válvula de seccionamiento, (Figura 16).
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Figura 16. Válvulas de seccionamiento en cruceros.
Los elementos de protección del sistema de riego son válvulas de admisión-expulsión de aire, las cuales permiten la entrada y expulsión del aire que atrapado en la tubería en depresiones o en elevaciones del terreno, que pueden provocar la disminución del área de flujo, estas también se deben colocar en el cabezal de riego.
En caso de que sea necesario instalar líneas secundarias, por el tamaño de la superficie de riego, se hará conforme a la disposición de material y condiciones del terreno.
Figura 19. Instalación de cabezales secundarios. Figura 17. Válvula de admisión y expulsión de aire y detalle de armado de válvula hidrante.
Para fijar las tuberias al terreno que las rodea, se requieren atraques. Los atraques consisten en bloques de concreto formados por una parte de cemento, dos de arena y cinco de grava. Los atraques se hacen en los cambios de dirección (codos, tees, cruces), en los cambios de diámetro (reducción), en las terminales (tapones y tapas) y en válvulas, en las cuales el esfuerzo se desarrolla al cerrarlas.
Una vez instalada la línea de conducción y secundaria, es necesario realizar la prueba de presión con el objeto de verificar la hermeticidad del sistema y la resistencia a la presión de trabajo en las condiciones normales de operación. El propósito de la prueba de presión es localizar posibles defectos en los materiales o en la hechura (mano de obra) y por lo tanto permitir una reparación apropiada. Una vez que el sistema pasa la prueba sin que haya fugas de agua, se procede a tapar la tubería con el material producto de la excavación libre de piedras. 8.1.4. Tendido de laterales Esta actividad consta de los siguientes puntos: a) Tendido y conexión manual. b) Inserción de emisores.
Figura 18. Formas de colocar los atraques.
Esta etapa tiene lugar después que toda la red de alimentación y distribución de agua está lista para operar y los campos han sido preparados.
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Se tienden los laterales, después se corta las puntas dejando una longitud adicional al surco y estacar el extremo libre al suelo. El lateral debe tenderse flojo, dado que se contrae de noche y a bajas temperaturas. Conectar los laterales a los elevadores usando los coples e inserciones correspondientes. Una vez que se han conectado los laterales se pueden retirar las estacas.
Figura 21. Inserción de inicial y conexión de regantes a línea secundaria.
8.1.5. Recomendaciones de operación
Figura 20. Armado de microaspersor completo y conexión a línea regante.
Antes de iniciar la operación formal de sistema deberán de lavarse perfectamente todas las tuberías sin colocar los tapones. En la unidades de control de sección, debe cuidarse de que las partes de las unidades de control de sección estén en buen estado y funcionando, especialmente las válvulas de control y las válvulas de admisión y expulsión de aire. En cuanto a las válvulas de seccionamiento debe cuidarse que cierren totalmente y que no fuguen, las válvulas de admisión y expulsión de aire deben revisarse verificando que la pelota admita la entrada y salida de aire.
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Las unidades de control de sección se recomienda que por lo menos una vez por temporada se le dé una pasada de pintura de aceite de color blanco, especialmente a las partes de PVC. 8.1.6. Procedimientos finales Los procedimientos finales que se deben seguir son: a) Lavado del sistema principal. b) Lavado del sistema de secundarias. c) Pruebas hidráulicas y de uniformidad de riego. En esta etapa final, todo el sistema de riego se pone en marcha verificando todos los dispositivos mecánicos que intervienen en su funcionamiento, se verifica el sistema de fertilización si existe, el sistema de retrolavado de filtros (automático o manual), el plan de riego, además, se verifica la presión a la entrada de cada bloque de riego y al final del mismo, también se evalúa el caudal de los emisores. Llevando un estricto control sobre cada una de las etapas descritas se asegura un adecuado funcionamiento del sistema de riego para que opere tal como se proyectó. 8.2. OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL SISTEMA DE RIEGO La operación del sistema de riego comprende las actividades necesarias para establecer un adecuado control en el manejo de los métodos y equipos utilizados, con base en las
especificaciones del diseño agronómico e hidráulico. La operación completa del sistema de riego consiste en lo siguiente: a) La programación o elaboración de calendarios de riegos que cumplan con los requisitos del diseño agronómico. b) La distribución de gastos y presiones de riego en toda la superficie del proyecto. c) La operación de los componentes, como son: la fuente de abastecimiento, el sistema de filtrado, de inyección de agroquímicos, accesorios de seguridad, de medición y de control de gastos y presiones en diferentes puntos de la red. La operación de un sistema riego depende de las características propias de cada sistema en particular, de las especificaciones de diseño del proyecto y del ajuste en la operación propia de cada usuario, de acuerdo con sus criterios y costumbres, siempre y cuando no se contraponga con las indicaciones del proyecto. El mantenimiento del sistema se hace revisando el correcto funcionamiento de cada una de sus partes. En este sentido, es recomendable hacer un lavado de los filtros al final de cada riego (aunque éstos estén limpios), para que no se consoliden materiales retenidos por períodos prolongados, al no estar en uso, los manómetros de los filtros deben ser controlados periódicamente durante el riego con el fin de detectar problemas en el sistema.
41
8.2.1. Control de presión en la red de riego Introducir un manómetro en el extremo de un lateral y verificar si la presión está correcta. La lectura debe ser de 10 mca para riego por goteo, 15 a 20 metros de columna de agua (mca) para microaspersión y de 7 a 10 mca para cinta. En el caso de aspersión poner el manómetro en el lugar del aspersor. Este control debe realizarse en dos puntos de cada sector, por lo menos una vez al mes.
Donde: qmin: Media de los cuatros aforos más bajos. qmedio: Media total. CU: Coeficiente de uniformidad. Con este procedimiento se conoce el caudal medio y el coeficiente de uniformidad que es un índice de la homogeneidad de la descarga. Si los coeficientes obtenidos son inferiores al 85% y disminuyen en el tiempo, habrá que buscar las causas de la pérdida de uniformidad y tratar de resolverlas. Este procedimiento se puede hacer una vez al año. 8.2.3. Control de válvulas
Figura 22. Revisiones de presiones funcionamiento de la red de riego.
de
8.2.2. Control de descarga de emisores Con un recipiente de volumen conocido, calcular el volumen horario entregado por emisor. Realizar el chequeo en varios emisores. Para ello se escoge una o varios bloques de riego. Si es uno, se elegirá el que trabaje en las condiciones más difíciles. En la unidad se toman cuatro líneas laterales y dentro de cada línea, cuatro plantas, repartidas uniformemente a lo largo de ella: una situada al comienzo, una a un tercio del origen, otra a dos tercios del origen y otra al final de la línea. Se afora el gotero o los goteros que tenga cada planta y el coeficiente de uniformidad se determina con la ecuación.
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Revisar válvulas, especialmente las de aire. Si la válvula no cierra cuando le corresponde, puede significar una obstrucción en los microtubos, una rotura de membrana, falta de presión en la red o partículas en la membrana que impide que cierre. 8.2.4. Lavado de la red de riego La presencia de algas y microorganismos, sólidos en suspensión y sólidos tales como hierro, manganeso o calcio que precipitan, constituyen un problema potencial, el cual debe ser prevenido con un adecuado mantenimiento del sistema de riego. Un lavado rápido de la red consiste en abrir las válvulas de lavado, ubicadas al final de las secundarias, dejando correr el agua por uno o
dos minutos mientras se esté regando. De igual forma, se van abriendo grupos de unos cinco laterales por bloque hasta que el agua salga limpia.
En el Cuadro 15 se presenta un resumen de las labores que deben realizarse al inicio, durante y al término de la temporada de uso de equipos de riego localizado, para mantenerlos en buenas condiciones de operación durante toda su vida útil.
Figura 23. Lavado de regantes.
Cuadro 15. Secuencias de labores de mantenimiento y limpieza de equipos de riego localizado. Equipo
Término Drenar el agua del equipo de filtración después del lavado.
FILTROS
VÁLVULAS
TUBERÍAS
Inicio Revisar conexiones eléctricas.
Durante Observar que la filtración sea buena.
Inspeccionar los filtros internamente por cualquier deterioro.
Revisar controles automáticos.
Vaciar todas las válvulas.
Inspeccionar válvulas automáticas.
En los filtros de arena, cuando la diferencia de presión entre los manómetros de entrada y salida del agua sea igual o mayor a 5 mca., se efectuará automáticamente el retrolavado o se deberá efectuar manualmente accionando la válvula. Terminar el riego diario con una limpieza de los filtros de arena y malla, de tal forma que éstos queden limpios. Verificar operación de las válvulas.
Dejar todas las válvulas abiertas.
Verificar el funcionamiento de las válvulas.
Lubricar según recomendación del fabricante.
Cuando el sistema de riego aún esté funcionando, marcar roturas en la red de riego. Drenar líneas principales, secundarias y laterales.
Revisar operación del sistema.
Abrir todas las válvulas. Inspeccionar tubería en general.
EMISORES
Aprovechar de cambiar emisores rotos o con algún problema.
Revisar visualmente obstrucciones, daños u otros signos de deterioro.
INYECTOR DE FERTILIZANTES
Lavar bien y verificar el equipo. Revisar válvulas.
Revisar cualquier obstrucción. Revisar funcionamiento general.
Limpiar tuberías, hacer correr el agua por ellas todas las veces que sea necesario. Abrir grupos de cinco laterales hasta que el agua salga limpia. En caso de persistir algún problema, llamar al servicio técnico especializado. Revisar mensualmente la descarga y presión de operación. Revisar obstrucción y daños por lo menos una vez en la temporada. Dejar marcados los emisores rotos para cambiarlos al final de la temporada. Lavar y vaciar el estanque después de cada uso.
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Equipo
Término Revisar visualmente conexiones eléctricas. Prevenir cualquier corrosión.
Inicio Revisar dosificación.
9. BIBLIOGRAFÍA Y FUENTES CONSULTADAS Ángeles M. V. et al., 2002. Elementos básicos de riego presurizado para productores: microirrigación. Departamento de Irrigación, UACh. Texcoco, Estado de México, México. CNA. Manual para la elaboración y revisión de proyectos ejecutivos de sistemas de riego parcelario. Ángeles, M. V., 2000. Diseño agronómico de sistemas de riego presurizado (aspersión, microaspersión y goteo). Departamento de Irrigación, UACh. Texcoco, Estado de México, México. NMX-O-177-SCFI-2002, Lineamientos generales para proyectos de sistemas de riego localizado. Fontova, D. M., (2001). Ingeniería de riego. Ed. “Félix Varela”. Cuba. Martínez, E. R., 2004. Diseño agronómico del riego. X Curso Internacional de sistemas de riego. Departamento de irrigación, UACh. Texcoco, Estado de México, México. http://smn.cna.gob.mx/index.php?option=c om_content&view=article&id=103&Itemid= 80 http://www.rregar.com/index.php?/informa cion-tecnica-de-riego/clasificacion-yseleccion-de-los-sistemas-de-riego.html
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Durante
ELABORARON: Dr. Demetrio S. Fernández Reynoso Dr. Mario R. Martínez Menes Ing. Osiel López Velasco Ing. Hilario Ramírez Cruz Ing. Bulmaro Luis Martínez Ing. Ma. Clara Elena Mendoza González
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