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• Cesar Jhonny Alvarado Romero

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RIEGO LOCALIZADO

Ing. Agr. Raquel Hayashi

BIBLIOGRAFÍA PIZARRO, F. Riegos Localizados de alta frecuencia: goteo, microaspersión, exudación.2ª Edición. Ed.Mundi-Prensa. 1990. RODRIGO LÓPEZ, J. et al. Riego localizado. IRYDA. ed. Mundi-prensa. 1992. GARCÍA PETILLO, M., HAYASHI, R., PUPPO, L., MORALES, P. Desarrollo del bulbo húmedo bajo riego localizado en suelos estratificados del Uruguay. Congreso internacional de Riego y Drenaje. Cuba-Riego, la Habana, Cuba. 2005.

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INTRODUCCIÓN Características generales: No se moja todo el volumen de suelo que el sistema radicular de la planta podría explorar. Para satisfacer las necesidades de los cultivos se utilizan pequeñas dosis de riego, que se aplican con alta frecuencia. El régimen de humedad del suelo se ve modificado: el suelo constantemente se mantiene con una humedad cercana a la capacidad de campo. Es un riego orientado a satisfacer las necesidades de la planta y no a la recarga del suelo.

15:32

Tipos de riego localizado:

15:32

Goteo

Tipos de riego localizado:

15:32

Microaspersión

Riego Subterráneo

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Características del riego por goteo: Emisión de agua por fuentes puntuales que mantienen baja la tensión del agua en la zona mojada. Utilizan pequeños caudales. El agua es emitida bajo forma de gotas o pequeños chorros. El principal medio de propagación del agua es el suelo.

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Características de la microaspersión El agua es aplicada en forma de lluvia, cubriendo una parte de la superficie ocupada por la planta. Utiliza caudales entre 16 y 200 lt/hora. El aire es el principal medio de propagación del agua.

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RIEGO POR GOTEO Ventajas Menores pérdidas de agua No entorpece las labores culturales (poda, cosecha, curas, etc.) Cultivo en condiciones óptimas de absorción. Requiere poca mano de obra. Utilización óptima y económica de los fertilizantes. Adaptable a todo tipo de suelos y topografía. Permite el uso de agua salina Menor incidencia de enfermedades. Posibilidad de automatización.

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RIEGO POR GOTEO Desventajas • Obstrucción de los emisores (requieren de un buen equipo de filtración en el cabezal). • Mayores costos de instalación. • Salinización del suelo¿?

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Aplicabilidad del método en zonas húmedas (Uruguay) No interesa tanto el ahorro de agua. No aprovecha las precipitaciones En general no hay problemas de salinidad. En suelos fértiles no tiene sentido restringir el desarrollo radicular a un pequeño volumen de suelo.

Condiciones que favorecen la aplicación del método en el Uruguay Presencia de grandes plantaciones de frutales muy mecanizadas Invernáculos (problemas de salinización, en el caso de cubiertas de larga duración) Cultivos hortícolas de gran valor que justifican mayor inversión (tomate, frutilla, morrón, papa, etc) En todos los casos se encontrará respuesta si además se ajustan todos los otros factores de manejo del cultivo (fertilización, salinidad, poda, etc.)

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COMPONENTES DEL EQUIPO SI LA FUENTE DE AGUA ES UN DEPÓSITO ABIERTO (Tajamar o curso de agua)

15:32

SI LA FUENTE DE AGUA ES UN POZO

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COMPONENTES DEL EQUIPO

Motobomba Válvula de no retorno

Toma manométrica Filtro de arena

Llave reguladora de abonado

Tanque de fertilizantes

Cabezal

Toma manométrica

Filtro de malla

Tubería de conducción Válvulas volumétricas Tubería de distribución

Regulador de presión

Tubería secundaria

Portaemisores Emisores 15:32

Red de distribución

TUBERÍA PRINCIPAL, TUBERÍA MADRE

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TUBERÍA TERCIARIA O DISTRIBUIDORA

15:32

TUBERÍA TERCIARIA O DISTRIBUIDORA

15:32

15:32

TUBERÍA TERCIARIA O DISTRIBUIDORA

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EMISORES: FUNCIÓN: Permite la salida del agua con un caudal controlado. Es un disipador de presión, construido especialmente para generar una perdida localizada

Requerimientos básicos:

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EMISORES: Clasificación

GOTEROS Sellados Desmontables Goteros en los que su carcasa es la propia tubería (goteros interlínea) Goteros integrados Pueden ser con una salida o multisalida. Según la configuración del paso de agua tenemos: De largo conducto: (microtubos) diámetros inferiores a 0.6 mm, flujo laminar De laberinto De orificio Tipo vortex Autocompensantes 15:32

EMISORES:

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15:32

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TUBERÍAS EMISORAS: Menor costo, para cultivos densos (hortícola) Mangueras porosas. Mangueras tipo “T-tape” o “Bi-wall”

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DIFUSORES Y MICROASPERSORES: El agua se desplaza a través del aire antes de llegar al suelo Difusores: sin piezas móviles, el agua sale por un orificio y choca con un deflector fijo que distribuye el agua Microaspersores: con piezas móviles. Son aspersores de baja presión y caudal.

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DIFUSORES Y MICROASPERSORES:

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Según el CV de fabricación Una norma ISO exige que la media de caudales realmente medidos en una muestra de 25 emisores sometidos a la presión nominal, no se desvíe del caudal nominal mas del 5 % (categoría A) o del 10 % (categoría B). Los emisores se clasifican en: Categoría A: emisores de elevada uniformidad: CV < 0.05 Categoría B: emisores de baja uniformidad: 0.05 ≤ CV < 0.10 Según la conexión del emisor a la tubería lateral

Sobrelínea 15:32

Interlínea

Integrados

Hidráulica de los emisores Relación Caudal – Presión

Ecuación del emisor: Donde:

Q (l/h) = K hx

Q → caudal del emisor K → coeficiente de descarga x → exponente de descarga h → presión hidráulica a la entrada del emisor (m)

K y x son característicos de cada emisor, los debe proporcionar el fabricante o se pueden obtener a partir de la curva q – h o de la tabla. De allí se deduce la ecuación del emisor utilizando dos pares de valores:

ln(q1/q2 ) x= ln(h1/h2 ) 15:32

q1 K= x h1

Ejemplo: h1 = 10 m; q1 = 3,89 l/h h2 =7 m; q2 = 3,31 l/h

ln(3.89/3.31) x= = 0.45 ln(10/7)

3.89 K = 0.45 = 1.38 10

La ecuación del emisor es : Q = 1.38 h0.45

El exponente de descarga x, es una medida de la sensibilidad de los emisores a la variación de presión. La relación q – h se puede representar gráficamente, que es la forma usual de presentar esa relación por los fabricantes (también es frecuente el uso de tablas). 15:32

Q (l/h) Laminar x = 1

Turbulento x= 0.5

Autocompensante perfecto x = 0

h (m)

15:32

15:32

15:32

15:32

De la ecuación del emisor se deduce:

 q1 h1 =  h2  q2

   

1/ x

que permite transformar la tolerancia en la variación de caudales a su equivalente en presiones. Ej: dos goteros con: x = 0.8 x = 0.2 Para que la tolerancia de caudales sea del 10 %, cuanto es la tolerancia de presiones? q1/q2= 1.1 x= 0,8 x= 0,2

h1/h2 =(1.1)1/0,8 = 1.13 13 % de variación de la presión h1/h2 = (1.1) 1/0,2 = 1.61 61 % de variación de la presión

Mayor exponente de descarga (x): permite menor variación de presión, por lo cual en el diseño la variación de presión permitida en el sector será menor.

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ASPECTOS AGRONÓMICOS DEL RIEGO LOCALIZADO Mayor ventaja del riego localizado: ahorro de agua. Menores pérdidas: la localización se consigue conduciendo el agua por medio de tuberías y aplicándola muy cerca de la planta, con esto se eliminan las pérdidas por infiltración y evaporación en los canales, acequias, surcos, etc., lo cual supone un gran ahorro de agua. Consumo de la planta: ¿aumenta o disminuye? 15:32

Transpiración

Evaporación

Transpiración

Evaporación

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Localización + alta frecuencia ⇒ disminuir la evaporación directa y aumentar la transpiración

Menor consumo cuando la planta 15:32 es chica

Relación entre la fracción de área sombreada (A) y la Etc con riego convencional (E. Fereres et al, 1981)

15:32

Patrón de humedecimiento Formación de bulbo mojado Charco, Forma: tipo de suelo y caudal del emisor

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Factores que afectan la forma del bulbo de mojado

Tipo de suelo Estratificación: presencia de estratos de distinta porosidad Caudal del emisor y tiempo de riego

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Tipo de suelo

Suelo arcilloso

Suelo franco

Suelo arenoso

Estratos de diferente porosidad

SUELO BT SUELO

Pizarro, 1990 15:32

Caudal y tiempo de riego

Bresler, 1977 15:32

Diámetro de mojado por un emisor de 4 lh-1, para una profundidad de raíces de 0.80 m Grado de Estratificación del suelo Textura del suelo

Homogéneo

Estratificado

En capas

Diámetro de Mojado (m) Ligera

0.50

0.80

1.10

Media

1.00

1.25

1.70

Pesada

1.10

1.70

2.00 Keller,, 1978 Keller

En esta tabla no aparece definido el volumen de agua aplicado, lo cual esta afectando el diámetro de mojado. Por otra parte, la naturaleza, características, profundidad e inclinación de los estratos influyen notablemente y esto no pueden preverse con carácter general. 15:32

¿ Como se moja el suelo ?

Rodrigo López, J. et al. 1992 15:32

García Petillo, Mario 15:32

RESULTADOS SUELO ARCILLOSO

Brunosol Eútrico Melilla -40 -10

1.6 lh-1 3 horas -20

0

1.6 lh-1 7 horas 20

40

-40

-30

0.55m

-30

-50

-50

-70

-70

-90 -40

-20

0

20

40

20

40

-10

0.50m

-90 -20

0

20

40

-110

15:32

-40

-20

0

RESULTADOS Brunosol Eútrico Melilla

-40 -10

-20

2.0 lh-1 3 horas 0

20

40

60

2.0 lh-1 7 horas 80

100

120

140

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

-20 -30

-40 -50 -40

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

-20

0.60m

-40

-60

-60

-80

-80

-60

15:32

160

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

160

RESULTADOS Brunosol Eútrico Melilla 4 lh-1 3 horas -60 -10

-40

-20

0

4 lh-1 7 horas 20

40

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

0

20

40

-20 -30

0.65m

0.90m

-40

-60

-50

-80 -70

-100 -90 -60

15:32

-40

-20

0

20

40

-100

-80

-60

-40

-20

RESULTADOS SUELO ARCILLOSO Brunosol Eútrico CRS Tratamiento 2: 1.6 -40 -10

-30

-20

-10

0

lh-1 10

Tratamiento 2: 1.6 lh-1 (3hs15’)

(2horas) 20

30

40 -10

-40 0

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60 0

-10

-10

-20

-20

-30

-30

-40

-40

-40

-50

-50

-50

-50

-60

-60

-60

-60

-70

-70

-70

-70

-80

-80

-90

-90

-100

-100

-20

-20

-30

-30

0.50m

-40

Percolación

-80

-80

-90 -40

-90 -30

15:32

-20

-10

0

10

20

30

40

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

RESULTADOS Brunosol Eútrico CRS Tratamiento 3: 4.0 lh-1 (3hs15’)

Tratamiento 3: 4.0 lh-1 (2horas) -40

-30

-20

-10

0

10

20

30

-10

-10

-20

-20

-30

-30

0.70m

-40

-40

-50

-50

-60

-60

Percolación

-70

-70 -80

-80 -90 -40

15:32

-30

-20

-10

0

10

20

30

-60

40

-90 40

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

0

250 230 210 190 170 150 130 110 90 70 50 30 10 -10 -30

40 0

-10

-10

-20

-20

-30

-30

0.55m

-40

-40

-50

-50

-60

-60

Percolación

-70

-70

-80

-80

-90

-90

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

RESULTADOS Suelo arenoso 2 lh-1

1 lh-1 -20

-10

0

10

-10

-20

-30

1 hora de riego

20-20

-10

0

10

20

-20

4 lh-1 -10

0

10

6 lh-1

20 -40

-20

0

8 lh-1 40 -40

20

-10

-10

-10

-10

-20

-20

-20

-20

-30

-30

-30

-30

0.25m -40 -40

-50 -50

-60

-20

0

-40

-40

-50

-50

-50

-60

-60

-60

-70

-70

-70

-80

-80

40

0.60m

0.45m -40

20

-60

-70 -70 -20

-80

-90 -20

-10

0

10

20

-80

-10

0

15:32

10

20

-90 -20

-10

0

10

-90 20 -40

-30

-20

-10

0

10

20

30

-90 40 -40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

RESULTADOS Suelo arenoso 11 lh 2horas lh-1 -40

-20

0

20

2 horas de riego

2 lh-1 40-40

-20

0

4 lh-1 40-60

20

-40

-20

0

6 lh-1 20

40

60-60

-10

-10

-10

-10

-20

-20

-20

-20

-30

-30

-30

-30

-40

-40

-40

-40

-50

-50

-50

-50

-60

-60

-60

-60

-70

-70

-70

-70

-80

-80

-80

-80

-90 -90 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40-40

15:32

-30

-20

-10

0

10

20

30

-90 -90 40 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60-60

-40

-20

0

8 lh-1 20

40

60-60

-40

-20

0

20

40

60

-40

-20

0

20

40

60

-10

-30

-50

-70

-50 -40 -30 -20 -10

0

-90 -60

10 20 30 40 50 60

Resultados experimentales Brunosol Eútrico: Emisores de 1.6 lh-1: • Los diámetros de mojado no superan los 0.55m (3 horas de riego) • El incremento de las horas de riego no se traduce en mayor área mojada, en cambio hay menor eficiencia por pérdidas por percolación

Emisores de 2 lh-1: • Los diámetros de mojado no superan los 0.60m (7horas de riego) • El incremento de las horas de riego produce mayor área mojada, y al mismo tiempo pérdidas de agua por percolación • El uso de dos líneas de riego mejora la zona mojada siempre y cuando estén lo suficientemente cerca: • con 1.0m de separación no hay buen contacto entre las zonas mojadas • con, 0.5m de separación se logra un diámetro de mojado (transversal) de 1.20m

Emisores de 4.0 lh-1: • Los diámetros de mojado no superan los 0.90m (7horas de riego) • El incremento de las horas de riego produce mayor diámetro de mojado, y al mismo tiempo pérdidas de agua por percolación

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Suelo arenoso Emisores de 1 y 2 lh-1: • Los diámetros de mojado fueron menores a 0.60m • La zona mojada es de escasa profundidad y no hay perdidas de agua por percolación

Emisores de 4 y 6 lh-1: • 1 hora de riego los diámetros de mojado no superan los 0.45m • 2 horas de riego, el de 4 lh-1 da un diám. de mojado mayor al logrado con el emisor de 6 lh-1, posiblemente debido a que el primero desarrollo una mancha húmeda mayor. • La zona mojada es de mayor profundidad y en algunos casos hay perdidas por percolación

Emisor de 8 lh-1: • Los diámetros de mojado fueron menores a 0.60m • Existió un buen desarrollo del bulbo de mojado en toda la profundidad del suelo • Pérdidas por percolación importantes, generando ascenso de la napa freática

15:32

DISEÑO DEL SISTEMA

15:32

Diseño Agronómico

Diseño hidráulico

Coeficiente de uniformidad (CU) Nº de emisores por planta (e)

Otros datos

CV de fabricación del emisor

Tolerancia de caudales

Caudal medio del emisor (qa)

Tolerancia de presiones

Dosis y tiempo de riego

Espaciamiento entre emisores

Caudal de laterales y terciarias

Distribución de la red de riego

Diámetros y régimen de presiones en laterales y terciarias

Plano topográfico

Fórmulas de tuberías Conexión emisor - lateral

Secundarias Primarias Cabezal 15:32

Ecuación del emisor

DISEÑO AGRONÓMICO

Componente fundamental de todo proyecto de riego Proporciona los datos básicos para el diseño hidráulico Parte del proyecto que mas dificultades presenta, Errores tienen consecuencias graves que afectan el diseño hidráulico 15:32

DISEÑO AGRONÓMICO 2 etapas: a) Cálculo de las necesidades b) Determinación de: dosis frecuencia tiempo de riego número de emisores por planta caudal del emisor disposición de los emisores.

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DISEÑO AGRONÓMICO

a) Cálculo de las necesidades ETc = ETo x Kc En riego localizado, cuando el cultivo no llega a sombrear más del 60 % de la superficie total, se debe corregir por el efecto de la localización. En caso contrario no se corrige. ET diseño = ETc x Kl 2 situaciones: Manejo del riego: en montes jóvenes debemos corregir por el efecto de localización. Diseño del equipo: no corregir , excepto en montes con marcos de plantación muy grandes. En el caso de hortalizas o cultivos densos no se realiza esa corrección. 15:32

DISEÑO AGRONÓMICO

Necesidades totales Nt = ET diseño /(Ea*CU) donde: Ea= eficiencia de aplicación CU= coeficiente de uniformidad

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DISEÑO AGRONÓMICO

Valores de eficiencia de aplicación en climas húmedos Profundidad de raíces

Textura Muy porosa (grava)

Arenosa

Media

Fina

1.50

0.80

0.90

0.95

1.00

Eficiencia de aplicación: Porcentaje de agua aplicada que es almacenada en la zona radicular y que esta a disposición de las plantas ( escasas pérdidas en la red de distribución) Siempre es menor del 100%, principalmente debido al control limitado de la forma como se aplica y se distribuye el agua en el suelo.

15:32

DISEÑO AGRONÓMICO

Uniformidad: El coeficiente de uniformidad (CU) es un indicador de que tan bien (o mal) se distribuye el agua en la superficie regada por los emisores. Es una medida de la capacidad del sistema de entregar el mismo volumen de agua a través de los emisores y no una medida de que tan bien se distribuye el agua dentro de la zona radicular

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La elección del CU es una cuestión económica en la que se debe comparar el costo y la posibilidad del mayor consumo de agua y la mayor inversión inicial. Valores recomendados de CU (Standards of ASAE, 1978): Coeficiente de Uniformidad Emisores

Emisores espaciados mas de 4m en cultivos permanentes Emisores espaciados menos de 2.5m en cultivos permanentes o semipermanentes Mangueras o cintas de exudación en cultivos anuales

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Pendiente

Clima árido

Clima húmedo

Uniforme (i < 2%)

0.90 – 0.95

0.80 – 0.85

Uniforme (i > 2% ) u ondulada

0.85 – 0.90

0.75 – 0.80

Uniforme (i < 2%)

0.85 – 0.90

0.75 – 0.80

Uniforme (i > 2% ) u ondulada

0.80 – 0.90

0.70 – 0.80

Uniforme (i < 2%)

0.80 – 0.90

0.70 – 0.80

Uniforme (i > 2% ) u ondulada

0.70 – 0.85

0.65 – 0.75

DISEÑO AGRONÓMICO 2 etapas: a) Cálculo de las necesidades b) Determinación de: número de emisores por planta caudal del emisor disposición de los emisores. dosis frecuencia tiempo de riego

15:32

DISEÑO AGRONÓMICO

Número de emisores por planta Dependerá de la distancia entre plantas, el número de líneas de riego por fila de plantas, del emisor elegido y el tipo de suelo. Tener en cuenta que: los bulbos de mojado deben solaparse porcentaje de mojado mínimo

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DISEÑO AGRONÓMICO

Los bulbos deben solaparse por lo que la distancia entre goteros debe ser menor al diámetro de mojado del gotero

En el caso de laterales con goteros incorporados o interlínea, se selecciona un distanciamiento y se comprueba si cumple con el solapamiento adecuado entre bulbos de mojado. 15:32

DISEÑO AGRONÓMICO

Espaciamiento máximo de 95% del diámetro de mojado Separación entre emisores = φ Mojado x 0,95 Ejemplo: Goteros de 4l/h en un suelo de textura media Diámetro de mojado: 0.90m (dato experimental) Se (95%) = 0.90 *0.95= 0.855 m

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máxima separación admitida en esta situación

DISEÑO AGRONÓMICO

Ejemplo: Seleccionar el espaciamiento entre goteros mas adecuado para un suelo de textura media y caudal emitido de 4 l/h Distanciamientos disponibles: 0.5m, 0.6m, 0.75m, 1.00m, 1.25m Diámetro de mojado: 0.90m Cualquiera que sea menor a 0.90*0.95= 0.855m, servirá

0.50 0.60 0.75 1.00

← ← ← ×

¿ Y si el suelo es mas arenoso? Probablemente se deberá seleccionar el de menor separación entre emisores. 15:32

Rendimiento en naranja “Navel” mojando diferente volumen del suelo 250

kg/árbol

200 150 100 50 0 1

2

3 20%

4 35%

5

MED temporada

Distancia entre emisores

DISEÑO AGRONÓMICO

Número de goteros: distancia entre plantas = separación entre goteros

Disposición de los emisores: Lateral simple Lateral doble Chequear porcentaje de suelo mojado %P =

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Area mojada por los emisores*100 = Área ocupada por la planta

DISEÑO AGRONÓMICO

Valores mínimos para el caso de árboles: Clima húmedo 20 % Clima árido 33 % (Keller)

Para nuestras condiciones se recomienda un 50 % de suelo mojado, respecto a la superficie ocupada por la planta En cultivos herbáceos el valor de P debe ser mayor, llegando incluso al 70 %. Valores altos de P aumentan la seguridad del sistema, pero aumentan su costo (mayor número de emisores, diámetros mas grandes, etc.)

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DISEÑO AGRONÓMICO b) Superficie (área) mojada por un emisor Área mojada por un gotero (Ae) = Diam2 * 3.1416 / 4

Diámetro de mojado depende de: textura del suelo estratificación caudal del gotero tiempo de riego o volumen aplicado

Determinación del diámetro de mojado Uso de fórmulas (poco práctico y muy limitado por los datos necesarios) Pruebas de campo (es la mejor opción, fácil de realizar y no necesitan un equipo costoso, pero no es frecuente que se realice a nivel de diseño). Uso de tablas o gráficas

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EQUIPO PORTÁTIL Tanques para reposición del agua

Nivel constante, 0.8 m

Tubería con microtubos

DISEÑO AGRONÓMICO

Marco de plantación

Área mojada por los emisores

Ejemplo: Cultivo: Duraznero

Área sombreada= 2,5 x 2,5= 6,25 m2

Suelo: Brunosol Marco plantación: 4 * 2.5m Emisores de 4 l/h ------- diámetro de mojado 0.90m ----

P%= 2.25/6.5 = 36 % 15:32

Área mojada: 0.9 x 2.5m = 2.25m2

DISEÑO AGRONÓMICO 2 etapas: a) Cálculo de las necesidades b) Determinación de: número de emisores por planta caudal del emisor disposición de los emisores. dosis frecuencia tiempo de riego

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DISEÑO AGRONÓMICO

Dosis:

Necesidades totales * Marco de plantación: litros/planta

Frecuencia de riego: diaria Duración del turno de riego (Tr) Tr = Dosis por planta(l/p) Q got(l/h) x Nº de got/pl

=

Para el diseño del equipo se considera el monte adulto (Et diaria máx), sin aplicar coeficiente de localización. El tiempo de riego permite definir el número de sectores máximo que se podrán regar en el momento de máxima demanda, teniendo en cuenta la jornada de riego. Cuando se esta manejado el riego considero la ETc de ese periodo en particular, por lo tanto será variable durante todo el ciclo del cultivo. 15:32

Resumen Diseño Agronómico Calculo de Necesidades Netas: Etc/Ea*CU Elección del emisor: Caudal/presión, ecuación del emisor Definir Espaciamiento entre goteros Tipo de suelo Caudal del emisor Chequear solapamiento Chequear % de mojado

espaciamiento

Tiempo de Riego Dosis por planta: Necesidades totales*marco plantación Caudal del emisor Número de emisores por planta

Sectores de riego 15:32

En cultivos densos …

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Ejemplo para cultivos hortícolas Cultivo: Cebolla Etc: 5.8 mm/d Canteros separados 1.20m, 4 filas de plantas Se colocaran 2 laterales por canteros 1.20 m Características: • se modifica el marco de plantación, cultivos encanterados • cálculos por metro cuadrado • porcentaje de mojado mayor al 50%

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0.80 m

Ejemplo para cultivos hortícolas Cultivo: Cebolla Etc: 5.8 mm/d Eficiencia de aplicación: 85% CU: 90% Necesidades brutas: 7,6 mm/dia

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Cintas con goteros incorporados: Caudal: 4 l/h/m Espaciamiento: 0.30m Caudal/ gotero: 1.2 l/h ∅mojado: 0.35m ∅Máxima separación: 0.35*0.95=0.33m Solapamiento: (0.35-0.30)/0.175 = 29%

• Superficie a mojar, cantero de 0.80m de ancho * 1m de longitud = 0.80 m2 • Volumen de agua a aplicar: 7.6mm/d *0.80m2 = 6.08 l/m lineal de cantero por día • Tiempo de riego: 6.08 l/m = 0.76 horas (45min) 4l/m *2 laterales 15:32

Ej: Tiempo de riego= 5h Superficie total= 4há Jornada de riego =20 h (con automatización) 4 sectores

1 há por sector

Esta superficie se puede subdividir en una superficie mas reducida

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1

4

2

1

3

2

3

4

DISEÑO HIDRÁULICO Objetivo: diseño de tuberías y funcionamiento de la instalación de riego, de tal manera que se puedan aplicar las necesidades de agua al cultivo en el tiempo que se haya establecido, teniendo en cuenta el diseño agronómico previamente realizado. Aporte de agua por los emisores lo más uniforme posible, es decir, todos los emisores deberán aplicar aproximadamente la misma cantidad de agua, por lo que la uniformidad constituye el punto de partida del diseño hidráulico de cualquier instalación de riego localizado. 15:32

DISEÑO HIDRÁULICO Para lograr una buena uniformidad será necesario: Que todos los emisores de la instalación sean de buena calidad, garantizados por el fabricante y que cumplan las normas de calidad. Que la presión del agua en todos los emisores sea lo más parecida posible, para lo que habrá que dimensionar la red de tuberías correctamente.

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DISEÑO HIDRÁULICO

Coeficiente de uniformidad CU= q25 / qa q25 = caudal medio de los emisores que constituyen el 25 % de mas bajo caudal qa = caudal medio de todos los emisores

CU evaluación de instalaciones en funcionamiento diseño de nuevas instalaciones.

En el diseño, la uniformidad es una condición que se impone. Se elige un CU y se debe mantener durante el diseño hidráulico. 15:32

DISEÑO HIDRÁULICO Ejemplo Nt = 5 mm/día

CU de 0.90

Para que el 25 % menos regado reciba en promedio 5 mm/día habrá que regar con Nt = 5/0.90 =5.56 mm/día; Y si CU =0.70 , Nt = 5/0.70 =7.14 mm/día Con este criterio de CU, el 75 % de las plantas recibe un exceso de agua, en el caso de CU= 0.90 el exceso es de 10 % y en el caso de CU = 0.70 el exceso será de 30 %. Cuanto mayor es el valor de CU mas cara es la instalación. 15:32

100% uniformidad, baja eficiencia

Alta uniformidad, alta eficiencia

Baja uniformidad, alta eficiencia

Situación anterior donde se aumenta el tiempo de riego para que las plantas sub irrigadas reciban el agua requerida

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Causas de una baja uniformidad: Hidráulicos: elección equivocada de los diámetros de tubería Constructivos: (coeficiente de variación de fabricación) Obstrucciones y alteración de los emisores (envejecimiento) Diferencias de temperatura Valores recomendados de CU: la elección del CU es una cuestión económica en la que se debe comparar el costo y la posibilidad del mayor consumo de agua y la mayor inversión inicial. Emisores

Pendiente

Coeficiente de Uniformidad Clima árido

Clima húmedo

Emisores espaciados mas de 4m en cultivos permanentes

Uniforme (i < 2%)

0.90 – 0.95

0.80 – 0.85

Uniforme (i > 2% ) u ondulada

0.85 – 0.90

0.75 – 0.80

Emisores espaciados menos de 2.5m en cultivos permanentes o semipermanentes

Uniforme (i < 2%)

0.85 – 0.90

0.75 – 0.80

Uniforme (i > 2% ) u ondulada

0.80 – 0.90

0.70 – 0.80

Mangueras o cintas de exudación en cultivos anuales

Uniforme (i < 2%)

0.80 – 0.90

0.70 – 0.80

Uniforme (i > 2% ) u ondulada

0.70 – 0.85

0.65 – 0.75

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DISEÑO HIDRÁULICO Etapas: Tolerancia de caudales ⇒ Tolerancia de presiones Diseño de laterales Diseño de terciarias Diseño de principales

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Tolerancia de caudales Hay que mantener el CU prefijado (en el diseño agronómico) 3 formas : 1) Considerar una determinada variación de presiones Ej: 20 % variación de presión: Hmáx/Hmin = 1.2 mca Si x = 0.8 Si x = 0.5

Qmáx/Qmin =1.16 Qmáx/Qmin = 1.1

Este criterio funciona muy bien en el caso de aspersión, donde los emisores tienen un exponente de descarga muy constante, igual a 0.5 y el coef. de variación de fabricación es bajo, no debe usarse en riego localizado ya que para una misma variación de presiones la variación de caudales puede ser muy distinta según sea el x del emisor y también su CV. Tampoco se tiene en cuenta la calidad del emisor ni la uniformidad de riego 15:32

Tolerancia de caudales 2) Considerar una determinada variación de caudales.

Hmax  Qmax   =  Hmin  Qmin 

1 x

Tampoco en este caso se tiene en cuenta la variación de fabricación del emisor.

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Tolerancia de caudales 3) Considerar x, CV y CU Fijando el valor del CU y conociendo qa (caudal medio) se puede obtener qn (caudal mínimo) :

q min 1.27 * CV CU = * (1 _ ) qa e

q min =

CU * q a 100(1 −

1.27 * CV

e

qa = Caudal medio 1 qmin = Caudal mínimo  qmin  x x Pa = presión media q = Kh ⇒ hmin =   hmin = Pmin = presión mínima  K  Pmax = presión máxima CV = coeficiente de variación de fabricación e = nº de emisores de los que recibe agua una misma planta (si es menor que 1 se utiliza e = 1)

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)

La diferencia máxima de presiones permitida en la subunidad de riego (∆Ps), compatible con el CU elegido, será proporcional a la diferencia entre la presión media que produce el caudal medio y la presión mínima del sector:

∆Ps = M[Pa-(Pmin)s]

M depende de las características topográficas del terreno y del número de diámetros que se usen en una misma tubería. M Diámetro constante 4.3 2 diámetros

2.7

3 diámetros

2.0

El valor de ∆Ps deberá repartirse entre los laterales y la tubería terciaria 15:32

Ejemplo: CU: 0.90 (del diseño agronómico) Ecuación del emisor Q = 1.38 h0.45 Qa: 4 l/h CV del emisor: 0.04 e: 4

q min 1.27 * CV CU = * (1 _ ) qa e

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q min =

0.90 * 4 = 3.69 l/h 1.27 * 0.04 1− 4

Con el caudal mínimo del sector de riego puedo obtener la presión mínima del sector usando la ecuación del emisor (q = Khx) Pmin

 q min  =    K 

1

x

 3 . 69  =    1 . 38 

1

0 . 45

Pa = (qa / K) 1/x = (4/1.38)1/0.45 = 10.64 m

∆P = 4.3(10.64 –8.90) = 7.48 m

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= 8.90m

∆P = 4.3(10.64 –8.90) = 7.48 m 7.48 m son lo que se pueden perder en la terciaria y en el lateral, en principio se puede considerar que la mitad se pierde en el lateral y la otra mitad en la terciaria.

Por lo tanto, en principio hf lateral = 3,74m = hf terciaria Sin embargo hay que tener en cuenta que son muchos metros de tubería porta goteros, respecto a los metros de tubería distribuidora, por lo cual generalmente se destinan mas metros de hf para el diseño de los laterales.

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Diseño de la línea porta goteros Ubicamos en un croquis las líneas porta-goteros Determinamos las longitudes (máximas) de los laterales Caudal unitario de la línea porta-goteros Qu (lts/hora/m. lineal) = Q got / Dist(got) Caudal por línea

Emisores a 0.75m Caudal 4.0 l/h Plantas a 2.5m

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427 l/h

80m (0.8% pendiente)

Pérdidas de carga en laterales Calculamos las pérdidas de carga para tuberías de diferente diámetro Darcy – Weisbach

Q2 hf = 0.0826 * f * 5 * L D

f=

0.25   K 5.74  log +   0.9   3.71D Re   

Re =

2

vD

υ

L = Lreal + L. equiv. debida a las conexiones de los emisores

Efecto de las conexiones : Es una pérdida de carga que se origina en un punto singular y por lo tanto podrá hacerse equivalente a la que se produce en una longitud de lateral recto (fe) (long. equivalente). Dependerá del tipo de conexión y del diámetro interno de la tubería

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Valores de fe para Diámetros internos mas frecuentemente utilizados

fe =

23.04

D

Grande

1.84

fe =

Grande

10.3

0.32

0.24

0.18

13.2

0.20

0.15

0.11

16

0.14

0.11

0.08

18.91

D

fe

Di mas frecuente

1.87

fe =

Estándar

Estándar Pequeño

14.38

D

1.89

Chica

fe = 0.23m Interlínea

Del cuadro obtenemos el valor de fe, para un emisor; éste valor multiplicado por el número de emisores en la línea, nos da la longitud equivalente total que debo agregar a la longitud real del lateral. Longitud total = long. real + (fe x nº de emisores) 15:32

Ejemplo: Longitud del lateral: 80 m

Separación entre emisores (Se): 0.75 m

Nº emisores = 80 / 0.75 = 107 fe (conexión pequeña, Di : 13.6 mm) = 0.11 Longitud total = 80 + (0.11 * 107)= 91,7 m

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Ejemplo: Lateral de 80 m Se = 0.75 m qa= 4 l/h Pa =10.64 m

80/0.4 = 107 emisores x 4= 427 l/h CSM (n= 107; Se/2) =0.353

Pendiente =0.8 % bajando (0.008 m/m) (hg=0.64m) Se prueban diferentes diámetros de tubería de PEBD con un caudal de 0.000119 m3/s y 91,7m Tubos.exe Utilizando la formula de Darcy - Weisbach DN(mm)

Di(m)

Area

Vel

Re

K(m)

K/D

f

hf

CSM

hftotal

16

0,0136

0,000145

0,82

10986

0,000002

0,000147

0,0305

6.97

0,353

2.46

20

0,0176

0,000243

0,49

8489

0,000002

0,000114

0,0326

1.98

0,353

0,70

Se selecciona aquel diámetro de tubería cuyas pérdidas de carga no superen las permitidas (del ejemplo: 3.74 m) En todos los casos debe tenerse en cuenta las diferencias topográficas.

⇒ Elijo la tubería de DN 16mm 15:32

Calculo de presiones en el lateral (P inicial, P max, P min, P final)

Lateral horizontal: P inicial = Pa + ¾ hf =10.64 + 0.75(2.46)= 12.49m P min = Pa – ¼ hf = P inicial –hf= 12.49-2.46= 10.03m

P inicial P max.

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Pa

P final P min.

Calculo de presiones en el lateral (P inicial, P max, P min, P final) Lateral descendente a) cuando el desnivel es menor a las pérdidas por fricción, o sea que el desnivel no compensa las pérdidas de carga por fricción: el punto de menor presión se encuentra en una posición intermedia

P inicial = Pa + ¾ hf - hg/2 = 10.64 + 0.75(2.46) - 0.64/2= 12.17m P min = P max - t’hf = 12.17 – t’ (2.46) = 12.17 – 0.783(2.46)= 10.24m P final = Pa – 0.25(hf) + hg/2 = 10.64 – 0.25* 2.46 +0.64/2 = 10.35m

 Hg   Hg   + 0 . 357 *   Hf Hf    

1 . 57

t '= 1 − 

 0 . 64   0 . 64  t '= 1 −  + 0 . 357 *    2 . 46 2 . 46    

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1 . 57

= 0 . 783

hf

hg

P min.= 10.24m

∆Plateral= 12.17 - 10.24= 1.93m

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P final= 10.35 m

Lateral descendente a) cuando el desnivel es mayor a las pérdidas por fricción

hf

hg

P inicial = P min.

P final= P max.

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Laterales alimentados por un punto intermedio En el caso de terreno horizontal el punto óptimo es el medio: se divide el caudal y la longitud en dos permitiendo el uso de tuberías laterales mas finas. En el caso de terrenos con pendiente el punto óptimo estará más cerca del extremo más elevado. Plano

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Con pendiente

DISEÑO DE LAS TERCIARIAS O LÍNEAS DE ABASTECIMIENTO

15:32

15:32

15:32

DISEÑO DE LAS TERCIARIAS O LÍNEAS DE ABASTECIMIENTO Hidráulica de las líneas de abastecimiento La hidráulica es similar a la de las líneas porta-goteros, es decir que existe derivación de agua a intervalos equidistantes. En nuestras condiciones, se diseñarán tuberías terciarias de un solo diámetro. En el caso de sectores grandes pueden diseñarse con varios diámetros. Las tuberías a utilizar son normalmente de PVC (enterradas) o de polietileno (mas caras pero pueden estar expuestas al sol y son flexibles) En el calculo de la terciaria se iguala P inicial del lateral con P media de la terciaria y a partir de esa presión se calcula P MAX y P MIN de la terciaria , la diferencia de esos valores debe ser menor al tolerado para la terciaria. En el ejemplo: 5.5m, (7.48-1.93)

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P MAX (t) = P inical (l) + ¾ hf (t) - hg(t)/2

(terciaria en bajada)

P final(t) = P max(t) - t’hf(t) PMIN del SECTOR= Pfinal (t) - t' hf(l) P MAX, es la presión máxima del sector, es la que debe llegar a la entrada del sector de riego La diferencia entre la P MAX y la P MIN del sector no debe superar el valor tolerado (en el ejemplo, 7.48 m)

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Ej. Tubería terciaria de 70m, con derivaciones cada 5 m, horizontal Perdida de carga admisible: 5.5 m Qt = 426.7 l/h*14 =5973 l/h(0.00166m3/s) CSM (14; Se/2)= 0.365 Pruebo diferentes diámetros de tubería de pvc Tubería de PVC DN40 PN4 Hf = 2.03m

Tubería de PVC DN32 PN4: Hf = 6.94 m no sirve, utilizo la anterior

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Ej. Tubería terciaria de 70m, con derivaciones cada 5 m, horizontal Calculo las presiones en la terciaria P inicio del lateral medio: 12.17 m Hg = 0 (terreno horizontal) P máx: 12.17+ ¾(2.03) = 13.69 m P final: 13.69 – 2.03 = 11.66 m Pmín. del sector = P final - ∆P lateral 11.66 – 1.93 = 9.73m

Calculo el nuevo CU: Qa= 4 l/h Qmin = 1.38 hmin0.45 = 1.38*9.730.45= 3.84 l/h

CU = (1 −

1.27 * 0.04 4

)*

3.84 = 0.94 4

en este caso cumplo con el requerimiento de mantener el CU y se mejora, el 75 % de las plantas que son sobreirrigadas reciben un 6 % mas de agua, con el CU inicial el exceso era del 10 %.

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-t’hf

80m (0.8% pendiente)

Pmin=9.73m

Pfinal(t)=11.66m

⇒ Qmin ⇒ CU= 94%

Pmin=9.73m = 3.96m = ∆Psector

- hf (terciaria)

plano

+¾ hf – hg/2 Pinicial=12.17m

+ ¾ hf (terciaria) PMAX =13.69m 15:32

Pa = 10.64m

Lateral medio

80m (0.8% pendiente)

Q SECTOR 2

PMAX

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PMIN

Coeficiente de Uniformidad= 0.94

Corregir Necesidades totales

Corregir Tiempo de Riego

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Tubería Principal El diseño de la tubería principal, es igual que para el caso de aspersión, es una tubería que conduce un caudal conocido y que debe llegar con determinada presión al sector de riego. Criterio económico, criterio de velocidad, la velocidad del agua en la tubería no debe superar 1,5 a 2,0 m/s En el ejemplo: Caudal: 2 subsectores = 0.00166 m3/s * 2= 0.00332 m3/s Distancia desde la bomba 200m Desnivel: 5m

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Tubería Principal Pruebo: DN 40 PN 6: DN 50 PN6: DN 63 PN 6: Diámetro

Hf (m) Velocidad (m/s)

40

44 m

2,9

50

13,5

1,77

63

4,3

1,09

Para determinar la presión que debe dar la bomba habrá que sumarle las pérdidas de carga localizadas (reguladores de presión, válvulas, filtros, equipo de fertirriego, accesorios, etc.) 15:32

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1

4

2

1

3

2

3

4

AUTOMATIZACIÓN DEL RIEGO

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Algunos aspectos sobre la instalación del equipo Profundidad de la zanja: Con tráfico: 0.60m Sin tráfico: 0.30m

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