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• Milo Loza

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PROYECTOS DE IRRIGACION

Semestre 2017- I TEMA: SISTEMAS DE RIEGO

DOCENTE FIA-UNAP: T. CHIRINOS O.

CONTENIDO 1. Riego.................................................................................................................... 3 2. Proyecto de irrigación ......................................................................................... 4 3. Sistema de riego .................................................................................................. 4 3.1. Componentes de un sistema de riego ............................................................ 5 3.2. Clasificación .................................................................................................... 6 3.3. Consideraciones para el planeamiento y diseño de los componentes hidráulicos del sistema de riego .......................................................................... 11 3.4. Ámbitos en que se realiza el diseño de los componentes hidráulicos.......... 12 3.5. Método de riego ........................................................................................... 18 3.6. Eficiencia de riego ......................................................................................... 24

1. Riego  Según la Enciclopedia Cubana EcuRed El riego se conoce también como Irrigación y Regadío 3

 Según la RAE  Irrigación: Acción y efecto de irrigar  Irrigar: Aplicar el riego a un terreno  Definición El riego es la aplicación oportuna y uniforme del agua complementaria que requieren los cultivos, al perfil del suelo, para alcanzar su máximo desarrollo y producción.  Según Israelsen Hansen El riego no se limita solo a la aplicación del agua al suelo, sino que abarca todo el proceso, que va desde la cuenca a la finca y de éste al canal de drenaje; por lo que, es necesario captarla, conducirla a la zona de riego y distribuirla a las unidades de producción, para su aplicación

La provisión de agua de riego, en cantidad, calidad y oportunidad adecuada implica la concurrencia de una serie de componentes de distinta naturaleza vinculados, que en forma conjunta constituyen un sistema de riego. 4

2. Proyecto de irrigación Según la Guía de Fundamentos para la Dirección de Proyectos ó Guía del PMBOK (PMI, 2007), “Proyecto es un esfuerzo temporal emprendido para crear un único producto, servicio o resultado”. Si la creación de productos, servicios o resultados genera beneficios, entonces tendremos un proyecto de inversión. Por lo tanto, un Proyecto de irrigación comprende un conjunto de acciones destinadas a la concepción, diseño, implementación y operación de un sistema de riego que garantice la provisión de agua de riego a una zona con potencial agrícola, para una producción agrícola rentable y ambientalmente sostenible. 3. Sistema de riego Es un conjunto de componentes técnicos, sociales y económico-productivos vinculados que interactúan entre sí, para proporcionar al suelo el agua complementaria que requieren las plantas, para obtener una máxima productividad y rentabilidad agrícola

3.1. Componentes de un sistema de riego  En el Manual de riego por aspersión en los Andes (Calderón y Broeks, 2004) se indica que los principales componentes de un sistema de riego son: 5

 Técnicos  Infraestructura hidráulica: Reservorio; sistema de captación; infraestructura de bombeo; canales y/o tuberías de conducción, distribución y aplicación; canales de drenaje, obras de arte diversas; etc.  Infraestructura no hidráulica: Caminos, líneas de abastecimiento de energía, oficinas técnicas, campamentos de guardianía, etc.  Equipos y maquinaria hidráulica: Bombas, equipos para el acopio de información, equipos de riego, maquinaria para el mantenimiento de los sistemas de riego, etc.  Sistemas y medios de comunicación: Radio, telefonías, internet, unidades móviles; etc.  Sistemas y medios de informáticos: Equipos y software para el procesamiento y reporte de información técnica, administrativa y de gestión.

 Reglamentos y directivas: Reglamento de organización y funciones de la unidad encargada de la gestión del agua, Reglamento de operación y mantenimiento del sistema de riego, etc. 6

 Personal técnico: Ingenieros, técnicos, obreros, guardianes encargados de la operación y mantenimiento del sistema de riego.  Sociales  Organización de los usuarios para la gestión y distribución del agua.  Capacidad para realizar una producción con un enfoque empresarial.  Económico-productivos  Producción orientada al mercado  Rentabilidad y sostenibilidad de la actividad productiva. 3.2. Clasificación  Número de usuarios  Sistemas de riego de un solo usuario

 Son promovidos por personas naturales ó jurídicas, a partir de acuíferos, manantiales o pequeños cursos de agua.  Se han implementado principalmente para la incorporación de tierras eriazas o rústicas sin producción a la actividad agrícola 7

 El propio usuario realiza la captación, conducción y distribución y aplicación del agua en la unidad de producción.  Sistemas de riego multiusuario:  Sirven a un gran número de personas naturales y/o jurídicas de una área agrícola  La captación, conducción y distribución del agua de riego se realiza de manera colectiva, a través de uno o varios subsistemas de riego (obras comunes)  La aplicación del agua en cada unidad de producción la realiza el propio usuario, a través del sistema de riego parcelario que él establezca.  Ente promotor  Privados

 Son promovidos e impulsados por el sector privado para aprovechar las oportunidades del mercado  Objetivo: Maximizar la rentabilidad de la inversión realizada. 8

 Públicos  Son promovidos e impulsados por el Estado  Objetivos: Incrementar la producción y productividad agrícola, mediante ampliación de la frontera agrícola o el mejoramiento de los sistemas de riego actuales. Promover el desarrollo agrario regional, mediante la implementación de los componentes principales de los sistemas de riego para luego ser subastados a la inversión privada para la fase de producción.  El aporte del Estado se destina a la implementación de obras comunes, como: represa, bocatoma, canal de conducción, canal principal y red principal de distribución. La implementación de la red menor y el acondicionamiento e implementación de las parcelas es asumido por los usuarios.

 Extensión del área de riego En la Guía metodológica para identificación, formulación y evaluación de proyectos de riego grandes y medianos (MEF, 2003) se establece: 9

 Proyectos grandes: Superficie de riego mayor 15,000 ha.  Proyecto medianos: Superficie de riego entre 3,000 y 15,000 ha.  Proyectos pequeños: Superficie de riego menor a 3,000 ha.

10

3.3. Consideraciones para el planeamiento y diseño de los componentes hidráulicos del sistema de riego  Las consideraciones para la conceptualización, planeamiento y diseño de los sistemas de riego, dependerá de la naturaleza y objetivos de los mismos. 11

 En proyectos promovidos por el sector privado y público para desarrollar una agricultura intensiva orientada a segmentos específicos del mercado interno, agroindustria ó mercado externo, se hace énfasis en la innovación tecnológica y automatización de los sistemas de riego, con el fin de garantizar la disponibilidad oportuna del agua y minimizar el costo unitario del agua aplicada  En proyectos promovidos para ampliar la frontera agrícola y/o incrementar la productividad agrícola local, se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones:  El sistema debe plantearse tomando en cuenta el grado de desarrollo del componente técnico, social y productivo deseable y factible.  El sistema debe tener coherencia técnica y social y ser flexible.  Deber ser coherente técnica y socialmente, porque debe compatibilizar el componente técnico con el componente social.

 Flexible porque debe permitir ampliación la futura del sistema y la introducción de nuevas tecnologías, sin ocasionar grandes problemas técnicos, económicos y sociales. 12

 El sistema debe ser sencillo en su diseño técnico y en cuanto a la facilidad organizativa de los usuarios, porque esta va a permitir:  Distribuir eficientemente el agua.  Ampliar el sistema en el futuro  Hacer cambios de cualquier componente sin mayores costos.  Manejar, reparar y mantener el sistema con facilidad y rapidez. 3.4. Ámbitos en que se realiza el diseño de los componentes hidráulicos Ambitos: fuera y dentro de la unidad de producción. A. Componentes hidráulicos dentro de la unidad de producción  Los componentes hidráulicos de la unidad de producción tienen como función distribuir el agua recibida en cabecera y luego la aplicación del agua al perfil del suelo.

 Los principales componentes son: la red distribución del agua y los sistemas de aplicación de agua al perfil del suelo. Para su dimensionamiento es necesario establecer previamente:  La cédula de cultivos 13

 El método de riego: Gravitacional, presurizado  Los parámetros de riego: Lámina de riego, tiempo de riego, intervalo de riego y el caudal de riego del cultivo guía  El esquema operación del riego en la parcela: Modalidad para el riego en todas las unidades de riego.  El método de riego es determinante en la productividad del cultivo y en la eficiencia de aplicación del agua a nivel de parcela.  La red de distribución está constituido por los canales o tuberías que conducen y distribuyen el agua de riego hasta las unidades de riego o subunidades de riego.

625 m. 144 m.

150 m.

14

208 m.

264 m.

SUB UNIDAD DE RIEGODE SC-1.

P-1.02

216 m.

CONDUCCIÓN

P-1.03

P-1.01 SU-01

CTUBERIA TERCIARIA O PORTALATERAL

P-2.02 SU-04

CTUBERIA PRINCIPAL

SC-2

SC-02 P-2.01

SU-03

SU-02

SU-05

P-2.03 SU-06

CTUBERIA SECUNDARIA UUNIDAD DE RIEGO

CLATERALES DE RIEGO 144 m.

264 m.

216 m.

625 m.

B. Componentes hidráulicos que están fuera de la unidad de producción  En los sistemas de riego multiusuarios, los componentes de un sistema de riego que están fuera de la parcela son:

 Reservorio de almacenamiento: Se conciben cuando el sistema de riego utiliza las aguas superficiales de los cursos naturales, con el fin de que estas sean almacenadas en época de avenidas, para ser utilizadas posteriormente en el período de estiaje. 15

 Sistema de captación: Permiten captar el agua de la fuente de agua y entregarla al sistema de conducción directamente ó a través de un sistema de bombeo.  Sistema de conducción: Conduce el agua de riego desde el sistema de captación hasta la zona de riego.  Sistema de distribución: Distribuye el agua de riego a los usuarios del área del proyecto, entregándoles en cabecera de parcela.

RES. LIMON

16 C. H CHOTANO

DER.CONCHANO CHOTANO R.CHOTANO

C.H 1

C.H 2 S. NORTE C.H3

OLMOS

LLAUCANO S. SUR

DER. CHOTANO CHANCAY

S. CENTRO

ILLIMO

RESERVORIO TINAJONES

C.H. CARHUAQUERO

MORROP E BOC. RACA RUMI

PAR. LA PUNTILLA

 En los sistemas de riego de un solo usuario, según la ubicación de la fuente agua los componentes hidráulicos fuera de la parcela pueden ser: la captación, reservorio de almacenamiento y el sistema de conducción. 17

 La envergadura de los sistemas de riego, el origen y características del agua, son fundamentales para el establecimiento del tipo de estructuras de conducción y distribución, así como de su implementación. Este hecho, influye en la eficiencia de conducción y distribución del agua en el área de riego, que finalmente repercute en la eficiencia de riego del sistema.  La eficiencia de los sistemas de conducción, está afectada principalmente por las pérdidas por infiltración que podrían producirse a lo largo de su recorrido. Estas deben minimizarse revistiendo los conductos abiertos, utilizando conductos entubados, tuberías a presión ó una combinación de estos.  La eficiencia de distribución depende de las pérdidas por infiltración en la red distribución y de las pérdidas que se generan por la operación de las estructuras de distribución. Estas últimas dependen del método de distribución de agua y de las condiciones de manejo y conservación de las estructuras de distribución, Estas deben minimizarse mediante el revestimiento o entubamiento de los conductos de distribución, y un adecuado control de la operación de las estructuras de distribución.

3.5. Método de riego  Es la forma como se aplica el agua al perfil del suelo.

18

 En cada caso se debe determinar el método de riego más conveniente, en función a los factores técnicos y económicos relevantes; porque, esto va a condicionar las características del sistema de riego. Los principales métodos de riego son: Métodos de riego por escurrimiento superficial Surcos • Surcos rectos • Surcos en contorno • Surcos en zig zag • Corrugación Inundación o manta • Melgas rectas • Melgas en contorno •Secciones de inundación • Desbordamiento

Metodos de riego presurizados

Aspersión

Métodos de riego subterráneos

Goteo subterráneo

Localizado • Goteo • Micro aspersión • Exudación

 Las características generales de los principales métodos de riego se resumen en la siguiente tabla.

19

METODO ADAPTACION Surcos - Pendiente: < 3%, rectos preferible < a 0.2%. - Todos los suelos regables. - Todos los cultivos en hilera y frutales. Surcos en - Pendiente del terreno: 2contorno 15%, preferible < a 8%. - Todos los suelos regables. - Todos los cultivos en hilera y frutales. Surcos en - Pendiente del terreno: zig zag hasta 15%. - Cultivos: Frutales. - Surcos se trazan en zig-zag en sentido de máxima pendiente

LIMITACIONES OBSERVACIONES - Requiere buen trabajo de - Alta eficiencia en terrenos nivelación, especialmente en bien planeados. hortalizas. - Nivelación puede ser poco precisa para frutales, cuando S>4%. - Requiere elevada mano de - No requiere más que un obra. trabajo de emparejamiento. - Ofrece peligro de erosión. - Bajos costos de - No es conveniente en suelos mantenimiento. arenosos y que se agrietan - Pendiente surco: 0.2 a 0.3%. - Peligro de erosión - Se utiliza cuando no es posible emplear los otros métodos

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METODO ADAPTACION Corrugación - Pendiente hasta 10%, óptimo 1%. - Todos los suelos irrigables. - Pastos y cereales Melgas - Pendiente: < 1.5%, óptima rectas 0.2%. - Cultivos de siembra densa (pastos y cereales)

LIMITACIONES OBSERVACIONES - Requiere mucha mano de - Adecuado para terrenos con obra para riego. pendiente y cuando se dispone caudales pequeños.

- Requiere buena nivelación. - Se requieren relativamente grandes caudales. - No adecuado para suelos superficiales. Melgas en - Pendiente < a 1%, - Requiere grandes caudales. contorno y preferible menor a 1% - Requiere una buena Secciones de - Suelos ligeros a muy nivelación. inundación pesados - Cultivos: arroz, pastos y cereales.

- Alta eficiencia de aplicación. - Bajos costos de mantenimiento. - Bajos costos mantenimiento

de

21

METODO ADAPTACION Tazas - Pendiente < 2%. - Suelos con velocidad de infiltración muy altos o excesivamente bajos. - Cultivos: Frutales. Desborda- - Terrenos de topografía miento irregular y de fuerte pendiente. - Suelos con buena velocidad de infiltración y baja erodabilidad. - Cultivos: Cereales y forrajes.

LIMITACIONES OBSERVACIONES - Requiere buen trabajo de - Las tasas pueden construirse nivelación en terrazas para reducir el movimiento de tierra.

- No son adecuados en suelos - Requieren gran caudal. arcillosos y arenosos. - Se utiliza para cultivos de bajo valor económico.

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METODO ADAPTACION Aspersión - Terrenos nivelados o de topografía irregular y fuerte pendiente (hasta 25%). - Todo tipo de cultivos. - Todo tipo de suelos.

LIMITACIONES - Requiere caudal continuo. - Es afectado por fuertes vientos - Requerimiento de energía: alto. - Agua de buena calidad para evitar quemadura de follaje. - Terrenos de topografía - Requiere caudal continuo. variada. - Todos tipo de suelo, preferible arenosos. - Cultivos: Hortalizas, plantas aromáticas, flores, frutales, etc. - Uso en invernaderos.

OBSERVACIONES - Trabaja con bajos caudales - Trabaja bien en áreas con suelos superficiales.

Micro aspersión

- Trabaja con bajos caudales - Funciona con bajos niveles de presión.

23

METODO ADAPTACION LIMITACIONES Goteo - Terrenos de topografía - Requiere caudal continuo variada. - Todos los tipos de suelo. - Cultivos: frutales y cultivos en hilera de alto valor económico. Cinta de - Terrenos de topografía - Requiere caudal continuo exudación variada. - Todos los tipos de suelo. - Cultivos: Hortalizas, frambuesas, etc.

OBSERVACIONES - Trabaja normalmente con alta salinidad. - Requiere bajos niveles de presión. - Requiere muy bajos niveles de presión.

3.6. Eficiencia de riego A. Definición

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 Según Blair (1957), la eficiencia de riego es la relación que existe entre el agua transpirada y el agua originalmente captada.  Está constituida por la eficiencia de conducción, distribución y aplicación del agua. La expresión utilizada para su determinación es la siguiente: 𝐸𝑟 = 𝐸𝑐 ∗ 𝐸𝑑 ∗ 𝐸𝑎 Donde: Er: Eficiencia de riego (%) Ec: Eficiencia de conducción (%) Ed: Eficiencia de distribución (%) Ea: Eficiencia de aplicación (%) B. La eficiencia de conducción  Es la relación que existe entre el caudal que el sistema de conducción entrega al sistema de distribución y el que recibe del sistema de captación.

 Los factores que afectan la eficiencia de conducción son:  La evaporación que se produce de la superficie de agua: Generalmente se consideran despreciables 25

 La infiltración de los canales: que depende del material de fundación, perímetro mojado y nivel del agua.  Las fugas que se producen en los canales y tuberías: que dependen del estado de conservación de las mismas.  La fórmula utilizada para su estimación es la siguiente: 𝐸𝑐 =

𝑄𝑓 ∗ 100 𝑄0

Donde: Ec: Eficiencia de conducción (%) Q0: Caudal inicio canal de conducción Qf: Caudal final de canal de conducción

C. La eficiencia de distribución:  Es la relación que existe entre el agua que la red de distribución entrega a las parcelas y la que recibe del sistema de conducción. 26

 Los factores que afectan la eficiencia de distribución son:  las pérdidas por infiltración en la red de canales: que depende del material de fundación, perímetro mojado y nivel de agua.  Las fugas en los canales y tuberías: que dependen del estado de conservación de las mismas  Evaporación de la superficie: Generalmente se consideran despreciables.  Las pérdidas por la operación de las estructuras de distribución: que depende del mantenimiento y estado de conservación de las mismas.  La fórmula básica utilizada para su cálculo es la siguiente: ∑ 𝑄𝑐𝑝 𝐸𝑑 = 𝑄𝑖𝑝 Donde:

Ed: Eficiencia de distribución ∑Qcp: Sumatoria de los caudales entregados en cabecera de parcela Qip: Caudal al inicio del sistema de distribución. 27

D. Eficiencia de aplicación  Es la relación que existe entre el volumen de agua utilizado por las plantas y el volumen de agua recibido en cabecera de parcela.

 Factores que afectan la eficiencia de aplicación, según el método de riego adoptado  Tipo de cultivo  Tipo de suelo 28

 Condiciones climáticas  Condiciones topográficas  Recursos humanos utilizado  Las expresiones que pueden utilizarse son: 𝐸𝑎 =

𝑉𝑎 ∗ 100 𝑉𝑐𝑝

Donde: Ea: Eficiencia de aplicación (%) Va: Volumen de agua almacenado y utilizado por las plantas  Va=ETc*I*Ar Donde:

Quebrado o pendiente

35

35

Franco Limoso de agua almacenado (lt) ETc: Evapotranspiración Va: Volumen Bien nivelado 50 de riego (m2) 45 (mm/día); I: Intervalo de riego60(días); Ar: Area Nivelación insuficiente 40-50 35 35 Vcp: Volumeno de agua aplicada en la cabecera Quebrado pendiente 30de parcela 30 29

 Vcp=3.6*Q*Tr

del cultivo 60

4 Arcilloso Donde: Bien nivelado 60 65 50 60 Nivelación insuficiente 40-50 45 de riego (Hr.) Vcp: Volumen agua aplicada (lt); Q: Caudal55(lps); Tr: Tiempo Quebrado o pendiente 35-45 30

 Tablas referenciales con fines de diseño

Tabla # 10 Eficiencia de Conducción en canales por Superficie (%)

Canales Canales Canales Canales Canales

Tipo de Canal totalmente revestido en buen estado totalmente revestido en mal estado parcialmente revestido sin revestir poco permeables sin revestir permeables

% 90% 80% 75% 70% 50%-60%

TABLAS DE EFICIENCIA DE RIEGO Tabla # 09

30

Eficiencia de Aplicación del Riego por Superficie (%) (Según Manual AMES) Textura topografica Sistemas de riego Melgas Surcos o Melgas en corrugaciones contorno

Pozas

1 Arenoso Bien nivelado Nivelación insuficiente Quebrado o pendiente

60 40-60

40-50 35 20-30

45 30 20

70

2 Franco Bien nivelado Nivelación insuficiente Quebrado o pendiente

60-65 50-60

65 55 35

55 45 35

70

Franco Limoso Bien nivelado Nivelación insuficiente Quebrado o pendiente

60 40-50

50 35 30

45 35 30

60

4 Arcilloso Bien nivelado Nivelación insuficiente Quebrado o pendiente

60 40-50

65 55 35-45

50 45 30

60

Tabla # 10 Eficiencia de Conducción en canales por Superficie (%)

PERDIDAS DE RIEGO COMO FRACCION DEL AGUA APLICADA Y EFICIENCIA DE APLICACIÓN SEGÚN LAS DISTINTAS CONDICIONES DE SUELO

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PERDIDAS Pérdidas en las acequias sin revestir en las parcelas Pérdidas de escorrentía superficial Pérdidas de percolación profunda Eficiencia de riego FUENTE: MANUAL 24 DE LA FAO.

TEXT. LIGERA 0.15

TEXT. MEDIA 0.10

TEXT. PESADA 0.05

0.05

0.10

0.25

0.35

0.15

0.10

0.45

0.65

0.60

E. Coeficiente de uniformidad  Es el grado de uniformidad con que el agua de riego aplicada, se ha distribuido en el suelo.  Si la uniformidad es baja, hay mayor riesgo de déficit de agua en algunas zonas y de filtración profunda en otras. Esto puede afectar a la productividad del cultivo.

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 Factores que afectan la uniformidad  En riego superficial  Tiempo de aplicación  Caudal de riego  Pendiente  Estratificación de suelos

 En riego presurizado.  Obstrucción de emisores  Baja presión de emisores 33

 Diseño inadecuado  Condiciones del viento en sistemas de riego por aspersión y microaspersión