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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE AGRONOMÍA CARRERA DE INGENIERÍA AGRONÓMICA

TESIS DE GRADO COMPORTAMIENTO HIDRÁULICO RELACIONADO A LA UNIFORMIDAD DE APLICACIÓN MEDIANTE EL MÉTODO DE RIEGO POR GOTEO EN LA ESTACIÓN EXPERIMENTAL DE CHOQUENAIRA

GABRIELA LAURA APAZA

LA PAZ – BOLIVIA 2014

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE AGRONOMÍA CARRERA DE INGENIERIA AGRONÓMICA

COMPORTAMIENTO HIDRÁULICO RELACIONADO A LA UNIFORMIDAD DE APLICACIÓN MEDIANTE EL MÉTODO DE RIEGO POR GOTEO EN LA ESTACIÓN EXPERIMENTAL DE CHOQUENAIRA

Tesis de Grado como requisito parcial para optar el título de Ingeniero Agrónomo

GABRIELA LAURA APAZA ASESORES: Ing. Rolando Céspedes Paredes

……………………………….

Ing. Fanny Bertha Arragan Tancara

……………………………….

REVISORES: Ph D. René Chipana Rivera

……………………………….

Ph D. Aquiles Arce Laura

……………………………….

Ing. M. Sc. Paulino Ruiz Huanca

……………………………….

Aprobada: Presidente Tribunal Examinador

………………………………

LA PAZ – BOLIVIA 2014

DEDICATORIA

Dedicado con todo mi amor, admiración y respeto a mis queridos padres: Luciano Laura y Nicolasa Apaza Por todo el sacrificio realizado, por su incondicional apoyo, paciencia, comprensión y por todas sus enseñanzas del día a día. A mi tío Justo Laura por ser como un segundo padre, quien me brindó su apoyo, concejos y enseñanzas, a mi hermanita por estar a mi lado apoyándome, aconsejándome.

AGRADECIMIENTOS Deseo expresar mi agradecimiento al Proyecto Maestría Ingeniería en Riego, por darme la oportunidad de realizar la Tesis de Grado, concediéndome una beca tesis. Expreso mi sincera gratitud a la Estación Experimental de Choquenaira dependiente de la Facultad de Agronomía – UMSA, por haberme facilitado un espacio para la ejecución de este estudio. A mis asesores Ing. Rolando Céspedes Paredes por el asesoramiento, colaboración con su experiencia profesional y la confianza brindada para que este trabajo se realice de la mejor forma posible; a la Ing. Fanny Arragan Tancara por brindarme su amistad, por su asesoramiento, también por las sugerencias realizadas al trabajo de Tesis. Al tribunal revisor; Ing. Ph.D. Rene Chipana Rivera, Ing. Ph.D. Aquiles Arce Laura y al Ing. M.Sc. Paulino Ruiz Huanca, por el tiempo dedicado a la revisión del trabajo de investigación, por las correcciones y sugerencias realizadas para que este estudio se hiciera realidad. Un agradecimiento sincero a todos mis amigos de la primera Escuela de Riegos formada en Choquenaira, quienes me brindaron su amistad, su colaboración y compañerismo. Y finalmente un agradecimiento especial a mis queridos padres, por todo su amor y cariño brindado, por sus concejos y apoyo incondicional, por darme la oportunidad de tener una profesión

ÍNDICE GENERAL Contenido ………………..……………….……………………………………. Índice de figuras………………………………………………….…………….. Índice de cuadros………………………………………………………………. Resumen………………………………………………………………….…….. Summary…………………………………………………………………….…..

Pág. i iii v vi viii

Contenido Pág.

1 1.1 1.2 2 2.1 2.2 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.5.1 3.5.1.1 3.5.1.2 3.5.2 3.5.2.1 3.5.2.2 3.5.3 3.5.3.1 a. b. 3.5.4 3.5.4.1 3.5.4.2 3.5.4.3 3.6 3.6.1 3.6.2 3.6.2.1 3.6.2.2 3.6.2.3 3.6.2.4 3.6.2.5 3.6.2.6 3.6.2.7

INTRODUCCIÓN………………………………………………………. Antecedentes………………………………………………………....... Justificación…………………………………………………………….. OBJETIVOS…………………………………………………………..... Objetivo general………………………………………………………... Objetivos específicos………………………………………………….. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA……………………………………….... Definición………………………………………………………….......... Sistemas de riego…………………………………………………….... Métodos de riego fundamentales………………………………......... Riego por goteo……………………………………………………....... Componentes de la instalación………………………………….….… Cabezal del riego………………………………………………............ Filtro de anillos…………………………………………………….….... Inyector Venturi……………………………………………………..….. Red de distribución……………………………………………….…..... Tuberías de PVC…………………………………………………..…… Tuberías de polietileno PE………………………………………......... Emisores……………………………………………………………....... Clasificación de los emisores…………………………………..…...... Por su instalación en la tubería……………………………………..... Por su comportamiento hidráulico………………………………..….. Dispositivos de control……………………………………………….... Manómetros…………………………………………………………..… Reguladores de caudal……………………………………………..…. Reguladores de presión…………………………………………..…… Diseño de riego por goteo………………………………………..…… Diseño agronómico……………………………………………..……… Diseño hidráulico……………………………………………………..… Coeficiente de uniformidad del riego (CUC)……………………..….. Coeficiente de variación…………………………………………..…… Coeficiente de uniformidad de presión (CUP)…………………….... Factor de corrección de descargas………………………………...… Coeficiente de uniformidad de riego del sistema……………..…….. Eficiencia de aplicación…………………………………………..……. Hidráulica de los emisores…………………………………….………

1 1 2 3 3 3 4 4 4 5 7 8 9 9 10 10 11 11 12 12 12 13 13 13 13 14 14 14 15 15 17 18 19 19 19 19 i

3.7 3.8 3.8.1 3.9 4 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5 5 5.1 5.1.1 5.1.2 5.2 5.2.1 5.2.1.1 6 6.1 6.1.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.7.1 6.7.2 6.7.3 7 8 9

Flujo de circulación por la tubería…………..……………………….. Evaluación de las instalaciones………………..…………………….. Metodología de Merriam y Keller………………..…………………… Elección de criterios de evaluación……………..………………….... LOCALIZACIÓN……………………………………………...………... Características de la zona de estudio…………………..…………... Clima………………………………………………………..…………… Fisiografía………………………………………………..……………... Vegetación…………………………………………………...………..... Recursos hídricos.………………………………………...……….…... Suelo…………………………………….……………...……………….. MATERIALES Y MÉTODOS………………………..………………... Materiales y equipos…………………………………..………………. Materiales empleados en la instalación del riego por goteo……..... Materiales para la evaluación del riego……………………………... Metodología……………………………………………...…………...… Metodología para la evaluación de riego………………..…………... Procedimiento realizado en campo…………………………..………. RESULTADOS Y DISCUSIÓN………………………….…………… Análisis climático……………………………………………..………… Climograma ………………………………………………..…………… Determinación del balance hídrico de la zona de estudio…..…….. Planimetría del área de implementación del método de riego por goteo……………………………………………………………….…… Análisis del suelo……………………………………………….…….... Análisis del agua para riego…………………………………..………. Diseño hidráulico del método de riego por goteo…………..………. Variables de respuesta hidráulicas……………………………..…..... Comportamiento hidráulico del emisor…………………..…………... Indicadores de uniformidad………………………………..………….. Análisis del comportamiento del riego……………………..………… CONCLUSIONES…………………………………………..…………. RECOMENDACIONES………………………………..……………… BIBLIOGRAFIA…………………………………………..……………. ANEXOS

21 21 22 22 24 25 25 26 26 27 27 28 28 28 29 29 29 29 37 37 38 38 40 41 42 43 45 45 51 60 66 69 70

ii

INDICE DE FIGURAS pág. Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 Figura 5 Figura 6 Figura 7 Figura 8 Figura 9 Figura 10 Figura 11 Figura 12 Figura 13 Figura 14 Figura 15 Figura 16 Figura 17 Figura 18 Figura 19 Figura 20 Figura 21 Figura 22 Figura 23 Figura 24 Figura 25 Figura 26 Figura 27 Figura 28 Figura 29 Figura 30 Figura 31

Relación entre los métodos, tipos de riego y los componentes de un sistema de riego………………..……………………..…….. Áreas de una instalación de riego por goteo……………….……. Cabezal de bombeo, conjunto de equipos y elementos de riego…………………………………………………………….…... Filtro de anillos y sus partes…………………….……………..… Componentes para el diseño de riego por goteo………..……... Caudal del gotero en relación a la presión………………..……... Esquema de los emisores que se deben elegir para realizar una evaluación de riego por goteo………………………….……. Localización de la Estación Experimental de Choquenaira…... Vista panorámica de la Estación Experimental de Choquenaira…………………………………….…………………. Datos promedio mensuales de temperatura 2005 – 2013……... Vertiente de agua que provee al reservorio de geo membrana para el riego…………...…….....…………..………………………. Accesorios empleados para el cabezal de bombeo…..………... Instalación de llaves de paso……………..…………...…………. Instalación de las mangueras de goteo…………..………….…... Flujograma de la evaluación hidráulica del método de riego por goteo………….……….……………………………………………. Prueba de infiltración con los anillos infiltrómetros…………..…. Reservorio de agua……………...……………………………..….. Cabezal de bombeo……………..…………..…………...……….. Cultivos implementados.…….……………………..…………..…. Esquema de puntos de muestreo en las sub unidades de riego……..………..……………………..……….…………………. Localización de los pluviómetros………..…...….………………. Toma de presión a la entrada de la subunidad y del gotero….... Toma de presión a la entrada del gotero………………………… Relación climática entre PP Y T° promedio, periodo 2005 2013………….…………………………………………………..…. Representación de la ETo a través de dos métodos………….… Planimetría del área implementada con riego por goteo….……. Curva de gasto - 1° SUR (08/10/2013)…………......................... Curva de gasto - 2° SUR (08/10/2013) …………..……..………. Curva de gasto - 3° SUR (14/11/2013)…………..…………..….. Curva de gasto - 4° SUR (14/11/2013) …………..…………..….. Curva de gasto del gotero SUPER COMPACT…………....…….

6 8 9 10 14 20 22 24 25 25 27 28 28 28 30 31 32 32 32 34 35 36 36 38 39 41 45 46 47 48 49

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Figura 32 Representación de CUC de toda la 1° sub unidad de riego en el cultivo de cañahua…………...………………..………………... Figura 33 Representación de CUC de toda la 2° sub unidad de riego en el cultivo de cañahua…………..………………………………….. Figura 34 Representación de CV de la 1° y 2° sub unidad de riego en el cultivo de cañahua...………..……………………………………... Figura 35 Representación de CUP de las evaluaciones dentro de la 1º y 2° sub unidad de riego……………….……………………………. Figura 36 Representación de CUC de la 3° sub unidad de riego……...….. Figura 37 Representación de CUC de la 4° sub unidad de riego…….…… Figura 38 Representación de CV de las evaluaciones dentro de la 3º y 4° sub unidad de riego.…………..………………...………………… Figura 39 Representación de CUP de las evaluaciones dentro de la 3º y 4° sub unidad de riego……………...…..…………………………. Figura 40 Curva de retención de humedad para el suelo FYL..…………… Figura 41 Curva de la velocidad de infiltración………………..…………….. Figura 42 Formación del diámetro mojado en el suelo……...………..…… Figura 43 Formación del bulbo húmedo……………...……..……………….

52 53 54 55 56 57 58 59 61 62 63 64

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v

RESUMEN El presente trabajo de investigación se desarrolló en la Estación Experimental de Choquenaira perteneciente a la Facultad de Agronomía - UMSA, situada a 8 km de la localidad de Viacha del departamento de La Paz, presenta una temperatura promedio de 7.2 °C con una precipitación anual de 485 mm. Existe épocas marcadas de estiaje y del periodo de lluvias. Por tal razón para paliar la época seca se implementó el método de riego por goteo, ante esta situación fue necesario realizar la evaluación hidráulica, por lo cual el objetivo planteado fue: Estudiar el comportamiento hidráulico relacionado a la uniformidad de aplicación mediante el método de Riego por Goteo en la Estación Experimental de Choquenaira. La instalación del método se hizo en una superficie de 1400 m2, consta de una caseta, donde está instalado el cabezal de bombeo, la unidad de riego compuesta de cuatro subunidades, la misma fue instalada para regar a los cultivos de cañahua y cebolla, el agua utilizada fue almacenada en un reservorio de geo membrana que tiene la capacidad de 280 m3. La evaluación hidráulica de la instalación se basó en la metodología de Centro AGUA trabajado por Peñarrieta (2006), que a la vez se sustenta por la metodología de Merriam y Keller (1978), ambas metodologías proporcionan criterios lógicos para la ubicación de los puntos de aforo. Cada sub unidad de riego estuvo compuesta de 20 porta emisores, de los cuales se eligió los porta emisores ubicados al principio, a 1/3, 2/3 y el ultimo porta emisor; luego se determinaron los puntos de aforo en los porta emisores elegidos, de igual manera con el mismo criterio: el gotero inicial, 1/3, 2/3 y el ultimo gotero. Este mismo procedimiento se realizó para cada sub unidad de riego. De cada punto elegido se recolecto el volumen de agua emitido de cada emisor en un tiempo de un minuto. Las variables de respuesta estudiadas fueron: comportamiento hidráulico del emisor, coeficiente de uniformidad de caudal, coeficiente de variación, coeficiente de uniformidad de presión. vi

De la relación entre presión y caudal se determinó el flujo de circulación que pasa por la sub unidad de riego, el tipo de régimen obtenido fue turbulento; debido al valor del exponente de descarga que estuvo entre 0.7138 – 0.8585; este resultado se confirmó con la determinación del número de Reynolds, el valor fue 22352.94. Con la determinación del régimen de circulación se llega a la conclusión que no se tendrá problemas de obstrucciones en los emisores. Pero no significa dejar de lado el análisis de agua de riego, para prevenir futuros problemas que podrían dañar los equipos. El coeficiente de uniformidad más desfavorable fue de 69.61 % en la primera sub unidad de riego en el cultivo de cebolla, este resultado también se ve reflejado en el coeficiente de variación que fue 13.68 % quedando excluido de la clasificación por categorías. La velocidad de infiltración del suelo en la parcela implementada de este método de riego fue 6.54 mm/h, el cual es considerado alto, factores influyentes pueden ser la porosidad y clase textural, ya que los resultados del análisis del suelo fueron 53.93% de porosidad y el tipo de suelo es franco arcillo limoso. Las dimensiones del diámetro mojado fueron a lo transversal 14 cm y longitudinal 18 cm, como producto de la descarga del emisor con un caudal promedio de 1.4 l/h; y la profundidad del bulbo húmedo a la que llego fue 10 cm con una hora de riego.

vii

SUMMARY This research was conducted in the Experimental Station Choquenaira belonging to the Faculty of Agriculture - UMSA, located 8 km from the town Viacha department of La Paz, has an average temperature of 7.2 ° C with an annual precipitation of 485 mm. There is marked dry season and the rainy seasons. For this reason alleviate the dry season the method of drip irrigation was implemented, in this situation it was necessary to perform the hydraulic evaluation, whereby the stated objective was: To study the hydraulic behavior related to the uniformity of application by the method of irrigation Drip at the Experimental Station Choquenaira. The installation method is made in an area of 1400 m2, consists of a house, where the pump head is installed, the irrigation unit composed of four subunits, it was installed to irrigate crops cañahua and onion, water used was stored in a reservoir of geo membrane having a capacity of 280 m3. The hydraulic assessment of the facility was based on the methodology worked Peñarrieta WATER Center (2006), which in turn is based on the methodology of Merriam and Keller; both methodologies provide logical criteria for the location of the gauging points. Each sub irrigation unit was composed of 20 issuers portal, which carries issuers located at the beginning, 1/3, 2/3 and the last holder was chosen issuer; then gauging points were determined in the selected issuers holder, likewise with the same criteria: the initial dropper, 1/3, 2/3 and the last dropper. This same procedure was performed for each sub irrigation unit. From each selected point the volume of water delivered to each emitter in one minute was collected. The response variables studied were: hydraulic behavior of the emitter flow uniformity coefficient, coefficient of variation, uniformity coefficient of pressure. The relationship between pressure and flow traffic flow passing through the sub irrigation unit was determined, the type of regime obtained was turbulent; due to the value of the exponent discharge was between 0.7138 – 0.8585; This result was confirmed by the determination of the Reynolds number, the value was 22352.94. viii

With the determination of the flow regime is concluded that no obstructions will have problems in sending. But does not mean neglecting the analysis of irrigation water, to prevent future problems that could damage the equipment. The worst uniformity coefficient was 69.61% in the first sub irrigation unit in the onion crop, this result is also reflected in the coefficient of variation was 13.68% with exclusion of categorization. The infiltration rate of the soil in the implemented plot of this irrigation method was 6.54 mm/h, which is considered high, influential factors may include porosity and textural class, since the results of soil tests were 53.93% porosity and soil type is silty clay. Wetted diameter dimensions were 14 cm in the transversal and longitudinal 18 cm, as a result of the discharge of the emitter at an average rate of 1.4 l / h; and depth of the wet bulb was 10 cm with an hour of watering.

ix

1

INTRODUCCION

La productividad de las tierras bajo riego es aproximadamente tres veces superior a las de secano. Un agricultor que opta por un sistema de riego, puede producir durante la época en la que las precipitaciones son escasas o nulas, lo que estabiliza su producción durante el año (FAO, 2005). Los métodos de riego utilizados en Bolivia demuestran que un 80% de los mismos utilizan el riego por superficie, siendo este un método tradicionalmente arraigado en la cultura de riego nacional. La implementación de nuevos métodos de riego pueden afectar las condiciones culturales de uso y eficiencia del agua debido al drástico cambio en la forma y tipo de riego. Sin embargo en la comunidad de MisKa Mayu - Cochabamba, los métodos de riego tecnificados (goteo y aspersión) fueron implementados, los mismos afectaron de gran manera las relaciones socioeconómicas y culturales de las zonas de implementación (Ledezma, 2001). Los agricultores no tienen un control en la cantidad de agua entregada al suelo, ni en la cantidad de agua que se pierde por infiltración profunda. De esta manera, el riego se conduce de forma empírica y presenta valores muy bajos de uniformidad y eficiencia de aplicación (Cisneros, 2002). En el riego por goteo usualmente no se presenta escorrentía, las pérdidas por percolación profunda que pueden presentarse son debidas a las aplicaciones no uniformes causadas por diferencias de presión, variaciones en la fabricación de los goteros y una aplicación extensiva de agua (Taipe y Calvache, 2007). 1.1

Antecedentes

Rodríguez et al., (2006), en un trabajo realizado obtuvieron valores de CU de 95,7% en goteros artesanales similares, pero diseñados en programas de computación, para el coeficiente de descarga “X” obtuvo un valor inferior a 0,8, significa el cual indica que el régimen de circulación tendió a ser turbulento.

1

Dentro del trabajo realizado sobre la caracterización de cuatro marcas de emisores, registraron el coeficiente de variación de fabricación para los distintos emisores analizados en el estudio, los cuales fueron de 6,28%; 4,50%; 2,37%; 1,02% y 4,46% para los emisores microflapper, NGE, O-Tiff, cinta de riego AquaTraxx y cinta AquaTraxx PC, respectivamente (Muñoz, 2004). 1.2

Justificación

Cada año los agricultores buscan mejorar la forma en que suministran agua a su cultivo tratando de ser lo más eficientes posible. Para optimizar este recurso, es necesario

considerar

todas

las

pérdidas

que

se

pueden

dar

en

su

almacenamiento, conducción y aplicación a las parcelas (Vélez, 2005). A pesar de haber tenido una introducción lenta en el mundo, muchas características hidráulicas de los materiales utilizados en goteo no han sido suficientemente estudiadas. Tomándose para su diseño variables como longitud, diámetro de líneas laterales, inserción y número de emisores en la lateral, son aspectos

relativamente

poco

estudiados

y

que

inciden

en

el

diseño,

funcionamiento del sistema y por supuesto en su costo. Asimismo, estos factores influyen en el coeficiente de uniformidad del sistema, por trabajos realizados anteriormente señalan que existe una relación entre el incremento de los rendimientos de cultivos y el desarrollo de los mismos, a través del uso eficiente de sistemas de riego y para ello es necesario una evaluación de estos sistemas (Antúnez, 2010). Por tal razón en el trabajo planteado se realizó la evaluación hidráulica del riego por goteo, a fin de comparar los resultados obtenidos en campo con los datos proporcionados por el fabricante, ya que ellos fueron calibrados en laboratorio y lo que se hizo con el trabajo fue validarlos si realmente se cumplen esas características en campo

2

2 2.1

OBJETIVO Objetivo general  Estudiar el comportamiento hidráulico relacionado a la uniformidad de aplicación mediante el método de riego por goteo en la Estación Experimental de Choquenaira.

2.2

Objetivo especifico  Determinar el comportamiento hidráulico del emisor en las diferentes sub unidades de riego por goteo.  Evaluar los indicadores de uniformidad en el método de riego por goteo.  Analizar el comportamiento de riego por goteo relacionado a los principales indicadores de calidad.

3

3 3.1

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Definición del riego

El riego es la aplicación de agua a los cultivos en forma artificial, oportuna y uniforme. De esta definición se desprende que para regar no basta aplicar agua a los cultivos a través de cualquier metodología, sino que es necesario hacerlo en forma oportuna, manejando las frecuencias y los tiempos de aplicación de acuerdo a las características del cultivo, clima y suelo (Ferreyra, 2005). En términos generales, éste consiste en la aplicación artificial del agua al terreno para que los cultivos puedan satisfacer la demanda de humedad necesaria para su desarrollo (Cisneros, 2003). Los objetivos del riego son: Proporcionar la humedad necesaria para que los cultivos se desarrollen. Proporcionar nutrientes en disolución. Asegurar las cosechas contra sequías de corta duración. Refrigerar el suelo y la atmósfera para mejorar el medio ambiente de la planta. Disolver las sales contenidas en el suelo. Reducir el contenido de sales de un suelo existiendo un adecuado drenaje. 3.2

Sistemas de riego

Una definición muy acertada de los sistemas de riego es la que dan los rusos Aidarov et al., (1985): el sistema de riego, es el conjunto de instalaciones técnicas que garantizan la organización y realización del mejoramiento de tierras mediante el riego. El termino sistemas de riego es también utilizado para referir el conjunto de equipamientos y técnicas de gestión que asegura la captación del agua, su almacenamiento, transporte y distribución a los regantes (Tarjuelo et al., 2010). 4

Partes que integran los sistemas: a) Fuente de regadío (río, presa, pozos). b) Instalaciones adecuadas para garantizar el riego durante todo el ciclo. c) Cultivos para los cuales va destinado el riego. d) Beneficiarios que gozaran de este recurso. 3.3

Métodos de riego fundamentales

Delgadillo (2000), cita los métodos de riego, los cuales pueden ser considerados como la forma en que se aplica el agua a la parcela y los mecanismos que intervienen en ello. Pueden ser: Riego por superficie Riego por aspersión Riego por goteo En la figura 1 se expone de manera resumida y clara los términos de sistema y métodos de riego.

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Figura 1. Relación entre los métodos, tipos de riego y los componentes de un sistema de riego (Delgadillo, 2000).

6

3.4

Riego por goteo

Chipana (2003), expone que el riego por goteo es el agua aplicada al suelo en una frecuencia bastante alta para satisfacer las necesidades inmediatas de la planta, manteniendo el suelo siempre en valores altos de potencial, es decir, el contenido de humedad del suelo se mantiene próximo a capacidad de campo Por otra parte (Ledezma, 2001), indica que el riego por goteo es la aplicación lenta y frecuente de agua al suelo a través de elementos mecánicos llamados goteros localizados en un cierto punto a lo largo de una línea de distribución Este método de riego permite controlar el manejo del estado hídrico de las plantas y su inversión en sí justifica con aquellos cultivos perennes de alto valor económico, necesitan una buena eficiencia de riego en el mediano y largo tiempo, de manera tal de no afectar la productividad y calidad de las cosechas (Miranda, 2002), aunque demanda una alta inversión de capital inicial y una mayor capacidad de gestión que los sistemas convencionales (Cetin y Uygan, 2008). García et al., 2010, citan las ventajas y desventajas del riego por goteo, las cuales son nombradas a continuación: Ventajas Menores pérdidas de agua Cultivos en condiciones óptimas de absorción Requiere poca mano de obra Adaptable a todo tipo de suelos y topografía Posibilidad de automatización Desventajas Obstrucción en los emisores (requiere de un buen equipo de filtración en el cabezal) Mayores costos de instalación Hay que hacer un análisis inicial de agua

7

3.5

Componentes de la instalación

Antes de referirnos a los componentes del método de riego por goteo se debe definir las siguientes áreas: Sub unidad de Riego.- Es el conjunto de laterales (tuberías que portan los goteros), normalmente de PE o de PVC, así como de tuberías que los alimentan (terciarias). Unidad o Sector de Riego.- Serías un conjunto de subunidades que funcionan juntas o con las mismas características. Se suelen agrupar las subunidades que funcionarán dentro de un mismo turno de riego.

Figura 2. Áreas de una instalación de riego por goteo (Ascencios, 2013)

Fuentes (1998), da a conocer los componentes fundamentales de una instalación de riego por goteo, los cuales son: Cabezal de riego 8

Red de distribución Mecanismos emisores de agua Dispositivos de control 3.5.1 Cabezal de riego Mendoza (2013), describe el cabezal de riego, el cual está conformado por un conjunto de dispositivos para el bombeo, control, e inclusión de fertilizantes y automatismos del sistema de riego, también incluye el funcionamiento de cada uno de ellos.

Figura 3. Cabezal de bombeo – conjunto de equipos y elementos de riego (Reckmannet al, (s.f))

3.5.1.1 Filtros de anillos Son de forma cilíndrica y el elemento filtrante es un conjunto de anillos con ranuras impresas sobre un soporte central cilíndrico y perforado.

9

Principio de funcionamiento El agua es filtrada al pasar por los pequeños conductos formados entre dos anillos consecutivos. La calidad del filtrado dependerá del espesor de las ranuras. Se pueden conseguir, según el número de ranuras, hasta una equivalencia a una malla de 200 mesh. Estos filtros son muy compactos y resistentes, admitiendo presiones de trabajo de hasta 10 atm. Los filtros de anillos, al igual que el resto de los elementos de filtrado, no deben provocar pérdidas de carga excesivas en la red. Las pérdidas de carga con un filtro limpio, para su caudal de funcionamiento, deben ser del orden de 2 mca y se debe proceder a su limpieza cuando dicho valor alcance los 5 mca.

Figura 4. Filtro de anillos y sus partes (Mendoza, 2013)

3.5.1.2 Inyector venturi Los inyectores del tipo Venturi son también muy populares y sencillos; son operados por la presión de agua del sistema, no necesitándose fuentes externas de energía. Sin embargo, también provocan una pérdida de carga necesaria para que pueda funcionar. La capacidad de succión varía entre 40 y 100 l/h, según la presión de entrada, necesitando un caudal mínimo de agua a través de la bomba entre 0,3 y 1,2 m3/h. 3.5.2 Red de distribución Es el conjunto de tuberías que alimentan a las subunidades y a todos los sectores desde el nudo de cabecera de la red. Las tuberías que se utilizan en riego 10

localizado son normalmente de plástico, siendo los materiales más frecuentes el PVC (cloruro de polivinilo) y el PE (polietileno). 3.5.2.1 Tuberías de PVC El Poli Cloruro de Vinilo (PVC) es un material plástico, sólido, que se presenta en su forma original como un polvo de color blanco. Se fabrica mediante la polimerización del cloruro de vinilo monómero (VCM), que a su vez es obtenido de la sal y del petróleo (Mendoza, 2013). Las principales características de las tuberías de PVC para el interés del trabajo son: Coeficiente de fricción Manning n = 0,009 Hazen-Williams c = 150 El tubo deberá ser nuevo, del tipo y calidad y espesor mínimo de pared que soporte una presión dada permisible de operación (160 o 125 PSI). El PVC es un material rígido y bastante frágil por lo que las tuberías de este material, no deben usarse en condiciones donde puedan someterse a presiones externas o impactos. Los rayos ultravioletas del sol actúan de manera negativa sobre el PVC. La exposición prolongada a estos rayos torna al PVC de un color con similitud a un tubo quemado. 3.5.2.2 Tuberías de polietileno (PE) El polietileno es un termoplástico no polar, semicristalino con distintos grados de reticulación, que se obtiene por polimerización del etileno y plastificantes, llevando incorporado el negro de carbono para proteger las tuberías de la luz solar, conformándose por extrusión. 3.5.2.2.1 Clasificación de las tuberías de PE Se clasificaba en función de la densidad: las tuberías de polietileno son flexibles y fácilmente manejables lo que facilita su instalación incluso de forma mecanizada. Suele emplearse hasta diámetros de 50 milímetros. Existen tres tipos:

11

Polietileno de baja densidad (PE32, PEBD o LPDE), el más utilizado en Riego Localizado. Polietileno de media densidad (PE50B, PEMD, MDPE). Polietileno de alta densidad (PE 50, PEAD, HDPE). La diferencia entre ellas está en la flexibilidad, dureza y resistencia. Las tuberías de baja densidad son muy flexibles y blandas, mientras que las de alta densidad son menos flexibles pero resisten mejor a las altas temperaturas y a los productos químicos. 3.5.3 Emisores Fuentes (1998) menciona, los emisores o goteros son los dispositivos por medio de los cuales se aplica el agua al suelo. Dado que el agua que circula en los laterales de riego posee presión, los goteros disipan la presión del agua de tal forma que sale a la atmósfera sin presión, en forma de gota. Chipana (2003), señala un aspecto vital en la fabricación de los goteros, estos deben estar diseñados para emitir caudales bajos a presiones relativamente altas. 3.5.3.1 Clasificación de los emisores a) Por su instalación en la tubería En la línea.- Son aquellos goteros que se instalan cortando la tubería e insertando los extremos del gotero, en los sitios de corte. El agua circula por el interior del gotero, que forma parte de la conducción. Sobre la línea (goteros de botón o goteros pinchados).- se instalan en la tubería en un orificio realizado con un equipo de perforación, estos goteros se pueden colocar en tuberías de distintos diámetros. En integración o integrados.-

estos goteros se implantan en la tubería de

polietileno durante el proceso de extrusión de la misma, con distintos espaciamientos (30 cm, 50 cm, etc.) y distintos caudales, van termosoldados en el interior. En ocasiones los diámetros de las tuberías con goteros integrados son diferentes a los usuales, lo que obliga a utilizar elementos de conexión especiales. 12

Cintas de riego.- otra clase especial de riego por goteo es la cinta de riego que es una tubería integral de paredes delgadas con orificios en la misma cinta o goteros termosoldados en su interior. b) Por su comportamiento hidráulico Normales o estándar.- Son goteros que cuanto mayor sea la presión existente más caudal de agua arrojan. Este tipo de goteros a su vez pueden ser de conducto largo, laberinto, orificio. Autocompensantes.- Son goteros que mantienen el caudal más o menos constante, aunque varíe la presión de entrada, dentro de un determinado rango de presión, al que se denomina intervalo de compensación. Son indicados para lugares donde hay grandes diferencias de presión debidas a desniveles topográficos (ejm. tierras de laderas) o cuando existen a lo largo de la tubería lateral grandes pérdidas de carga. 3.5.4 Dispositivos de control Son los elementos que permiten regular el funcionamiento de la instalación. Estos elementos son contadores, manómetros, reguladores de presión o de caudal, etc. López et al., (1998), se refiere a algunos elementos de control que se encuentran en el cabezal de bombeo nombrados anteriormente. 3.5.4.1 Manómetros Para realizar un buen manejo de riego es indispensable conocer las presiones existentes, tanto en los diferentes elementos que componen el cabezal como en puntos singulares de la red de riego. El objetivo principal de la medida de la presión es garantizar el correcto funcionamiento de la instalación, detectar las posibles averías, nos permite saber en qué momento se deben limpiar los filtros, etc. 3.5.4.2 Reguladores de caudal Tal como su nombre lo indica son capaces de regular el caudal que circula por una tubería dentro de un rango de presiones en el que actúan eficientemente. La 13

aplicación más usual consiste en instalarlos antes de cada emisor, también pueden instalarse en cabecera de sub unidades y unidades de riego. 3.5.4.3 Reguladores de presión Son aquellos dispositivos capaces de regular la presión de salida dentro de un rango de presiones de entrada en el cual actúan eficientemente. 3.6

Diseño de riego por goteo

Cisneros (2003), señala que el diseño de una instalación de riego localizado tiene suma importancia ya que de él depende el buen funcionamiento del sistema de riego. Para lo cual el proceso de diseño se divide en dos fases, diseño agronómico del riego, donde determinamos la cantidad de agua que tiene que conducir con capacidad para el mes de máximas necesidades, y el diseño hidráulico donde se calculan las dimensiones y ubicación de conducciones y componentes para que puedan satisfacerse las necesidades agronómicas.

Figura 5. Componentes para el diseño de riego por goteo (Chucya, 2008).

Chucya (2008), añade un tercer componente más a los ya establecidos anteriormente, es decir, a parte de diseñar la parte agronómica e hidráulica también toma en cuenta el diseño del cabezal de bombeo.

14

3.6.1 Diseño agronómico Permite conocer las necesidades de agua en épocas en que el cultivo requiere mayor cantidad, y en función de ese valor se determinaran las dimensiones de los componentes de la instalación de riego. Es esencial que esta instalación sea capaz de suministrar la suficiente cantidad de agua al cultivo cuando sus necesidades sean máximas (Fernández, 2010). 3.6.2 Diseño hidráulico En el diseño de un sistema de riego los cálculos hidráulicos se realizan posteriormente al diseño agronómico (Saldarriaga, 2008). 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. No solo se trata de tener el diseño, también involucra la evaluación de las instalaciones hechas, con el fin de aplicar correctivos al sistema, quizás exista obstrucciones en los emisores, fallas o de otra índole. Estas se pueden realizar al finalizar la instalación, al terminar el ciclo de algún cultivo o quizás periódicamente. 3.6.2.1 Coeficiente de uniformidad de riego La uniformidad del riego, es un parámetro que se mide con el coeficiente de uniformidad CU (Chucya, 2008). La uniformidad tiene como indicadores la uniformidad de distribución (DU), la uniformidad estadística (Us) y nombrado anteriormente el coeficiente de uniformidad (CU) (Tarjuelo et al., 2010). Este 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

15

el mismo volumen de agua a través de os emisores y no una medida de que también se distribuye el agua dentro de la zona radicular (García et al., 2010). 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 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. Cuadro 1. Valores recomendados de CU recomendados por ASAE EP405 Coeficiente de uniformidad Emisores Pendiente Clima árido Clima húmedo Emisores espaciados más de 4 m en cultivos permanentes Emisores espaciados menos de 2,5 m en cultivos permanentes o semipermanentes Mangueras o cintas de exudación en cultivos anuales

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

Fuente: Pizarro, 1996

Keller y Karmeli (1975) y Hoffman et al., (1992), proponen el cálculo del CU relacionando la media de la cuarta parte de datos más bajo divida entre la media general:

Donde: q25% = Es la media del 25% de valores más bajos de los caudales o volúmenes de agua recibidos por las plantas, de todas las medidas realizadas en campo. 16

qmed = Es la media de todos los caudales o volúmenes obtenidos en campo. Cuadro 2. Clasificación utilizada para evaluar la uniformidad de descarga de los goteros CLASIFICACIÓN

CU (%)

Excelente

>92

Bueno

87 – 92

Aceptable

80 - 87

Pobre

70 – 80

Inaceptable

< 70

Fuente: López et al., 1998

En la fabricación de los emisores, en algunas ocasiones se tienen grandes diferencias en el diámetro de salida, mismo que puede ser detectado calculando el CU, según López (1992), con la siguiente ecuación:

Donde: CV = Es el coeficiente de variación de los datos obtenidos en campo. e = Número de emisores por planta. López, Hoffman et al.,(1992) y Medina (1997), calcularon el CU, combinando las ecuaciones (1) y (2), de tal manera que obtienen un coeficiente que expresa, tanto el efecto provocado por la fabricación y/o taponamiento de los emisores y los posibles problemas de operación.

3.6.2.2 Coeficiente de variación Relaciona la desviación típica y la media de los caudales (UNE, 1986):

17

Donde: = desviación estándar de los datos medidos qmed = caudal medio El coeficiente de uniformidad está relacionado directamente con la presión (H) de operación del sistema, donde los emisores deben operar en un rango de 2 a 14 mca, así lo indica Keller, J., Bliesner, R., (2000). Si los volúmenes descargados varían alrededor del 10% de diseño, debe pensarse en una revisión del sistema. Cuadro 3. Clasificación de emisores según la norma ASAE EP405.1 para tuberías emisores de goteo. CLASIFICACIÓN

CV

Buenas

≤ 0.10

Normales

0.10 – 0.20

Deficientes a inaceptables

> 20

Fuente: López et al., 1998

Cuadro 4. Clasificación de emisores según normas ISO y UNE Para la Pnom desviación del CATEGORIA CV Q respecto Qnom A

≤ 5%

≤ 0.05

B

≤ 10%

0.05 – 0.10

Fuente: López et al., 1998

3.6.2.3 Coeficiente de uniformidad de presión (CUP) Es un parámetro estadístico utilizado para describir la uniformidad de presión medida en el sistema.

Donde: = presión media del 25% de las más bajas (mca) = presión media de todos los emisores de la subunidad X = exponente de descarga del emisor 18

3.6.2.4 Factor de corrección de descargas

Donde: = presión media de todas las presiones mínimas de las sub unidades = presión media del cuarto inferior de las presiones mínimas 3.6.2.5 Coeficiente de uniformidad de riego del sistema

Donde: CUS = coeficiente de uniformidad de riego del sistema f = factor de corrección de descargas 3.6.2.6 Eficiencia de aplicación Tarjuelo, 2010 indica, la eficiencia de aplicación se define frecuentemente por la eficiencia del cuarto menor dada por la relación:

Donde: Zr,lq es la cantidad media añadida a la reserva de agua del suelo en la zona radicular (mm) en el cuarto menor de la parcela; y D es la dosis bruta aplicada (mm). La eficiencia de aplicación Ea, definida como el cociente entre la cantidad de agua de riego que se aprovecha dividida entre la cantidad de agua aplicada, coincide con la uniformidad de distribución DU cuando el campo a regar no tiene escorrentía final y la infiltración mínima coincide con la infiltración requerida.

19

3.6.2.7 Hidráulica de los emisores Las presiones de trabajo para los goteros suele estar sobre los 10 mca, mientras que para micro aspersores se sitúa entre los 10 a 30 mca. a) Relación caudal – presión La relación caudal – presión expresa la variación del caudal de los goteros en relación con la variación de la presión, a partir de ellas se puede conocer la presión de operación necesaria para obtener el caudal deseado, asimismo es útil para encontrar la ecuación del gotero (García et al., 2010).

Donde: Q = es el gasto del gotero, en L/h h = es la presión de funcionamiento en el interior de la tubería, en mca o en kPa, k = es un coeficiente del emisor (adimensional) x = es el exponente del emisor (adimensional) El exponente x, es una medida de sensibilidad de los emisores a la variación de la presión. Los valores de k y x son característicos de cada emisor, los debe proporcionar el fabricante o se pueden obtener a partir de la curva caudal – presión o de tabla.

Figura 6. Caudal del gotero en relación a la presión (García et al., 2010)

20

En goteros no compensados, el caudal de emisión aumenta en la medida que aumenta la presión. El valor de coeficiente de descarga varía de acuerdo al flujo de recorrido. En el caso de los goteros auto compensados, este comportamiento es similar, pero hasta presiones de 4 a 10 m, aproximadamente. A partir de este valor hasta valores de 40 m de presión, el caudal se mantiene constante. 3.7

Flujo de circulación por la tubería

De acuerdo a lo indicado por Streeter (1966), se producirá flujo laminar cuando el Número de Reynolds esté por debajo de 2.000; entre 2.000 y 4.000 corresponderá a una zona crítica donde el flujo a veces es laminar y otras turbulento; Números de Reynolds mayores de 4.000 indican condiciones de flujo turbulento, tal como se ve en el cuadro 5.

Donde: Re = número de Reynolds V = velocidad media (m/s) D = diámetro del conducto (m) = viscosidad cinemática del agua Cuadro 5. Clasificación de regímenes hidráulicos Re

Régimen

< 2000

Laminar

2000 - 4000

Critico

> 4000

Turbulento Fuente: Pizarro, 1996

21

3.8

Evaluación de las instalaciones

Chucya (2008), señala sobre el objetivo de las evaluaciones es conocer la eficiencia del sistema instalado, sin considerar la evaluación de los otros parámetros agronómicos como, frecuencia, dosis y tiempo de riego. Por tal razón existen métodos por los cuales se puede llevar a cabo una evaluación hidráulica, dentro de ellas la más representativa es la metodología propuesta por Merriam y Keller (1978) citada por Pizarro (1996). 3.8.1 Metodología de Merriam y Keller Define que los datos de campo (volumen, caudal, presión) deberán tomarse de manera sistemática, para ello se selecciona 4 laterales de la subunidad de riego y en cada lateral se escoge 4 emisores, mismos a los que utilizando el método volumétrico obtiene la información de caudal en cada uno de los 16 emisores seleccionados. En la evaluación según ASAE (EP458), mencionado por López (1992), la elección de los “n” emisores para medir en cada uno de ellos caudal y/o presión, se hace de una forma “artificialmente” aleatoria, que consiste en distribuir uniformemente “n” localizaciones o plantas a lo largo de la subunidad de riego y en cada una de esas plantas se elige aleatoriamente un emisor.

Figura 7. Esquema de los emisores que se deben elegir para realizar una evaluación de riego por goteo (Fernández, 2010).

22

3.9

Elección de criterios de evaluación

De acuerdo a Peñarrieta (2006), para al grado de precisión se pueden elegir dos criterios de evaluación: - Norma Mexicana, matriz 4x4 con 16 puntos de muestreo. - Norma ISO Europea, matriz 5x5 con 25 puntos de muestreo. Para la elección de los puntos de muestreo en base a los parámetros del punto 2 se calculan los puntos de aforo en un lateral y los laterales de aforo. Cuadro 6. Selección de laterales y emisores a evaluar. Punto de muestreo

Puntos de aforo por lateral

4x4

1° LP1 = s

2° LP2 = (4s+l)/3

3° LP3 = (5s+2l)/3

4°

5°

LP4 = l

-

Lateral 5x5

LAT1 = 1 LP1 = s

LAT2 = L/3 +1 LP2 = (5s+l)/4

LAT3 = 2/3 L+1 LP3 = (3s+l)/2

LAT4 = L LP4 = (7s+3 l)/4

LP5 = l

lateral

LAT1 = 1

LAT2 = L/4 +1

LAT3 = L/2+1

LAT4 = ¾ L+ 1

LAT5 = L

Fuente: Peñarrieta, 2006.

Donde: l = longitud del lateral (m) L = N° de laterales de la unidad evaluada LP1, LP2,…, LP5 = puntos de aforo (emisores) LAT1, LAT2,…, LAT5 = Laterales de aforo (porta emisores) s = espaciamiento entre emisores (m)

23

4

LOCALIZACION

La Estación Experimental de Choquenaira dependiente de la Facultad de Agronomía – UMSA, está ubicada en la Comunidad de Choquenaira, a 8 km de la ciudad de Viacha, Provincia Ingavi y a 38 km de la ciudad de La Paz; situada a una altitud de 3870 m.s.n.m., se halla a 16°41’39,25” Latitud Sur y 68°17’14,31” Longitud Oeste.

Figura 8. Localización de la Estación Experimental de Choquenaira

24

4.1

Características de la zona de estudio

Los autores Mamani y Céspedes (2012), realizaron una descripción de la zona y específicamente de la Estación todo lo referente a la fisiografía, vegetación, recursos hídricos.

Figura 9. Vista panorámica de la Estación Experimental de Choquenaira

4.1.1 Clima El altiplano se caracteriza por presentar variaciones climáticas, es así que los últimos años la temperatura promedio es de 7,72%, la humedad relativa fue de 65,19% y la velocidad del viento 1,91 m/s. Estos datos fueron obtenidos a través de la estación climatológica instalada en la Estación Experimental de Choquenaira. 12,00

T. media (°C)

10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 jul ago sep oct nov dic ene feb mar abr may jun tiempo (mes) Figura 10. Datos promedio mensuales de temperatura 2005 – 2013

25

En la figura 10 refleja la variación de temperatura promedio, a partir de julio incrementa relativamente, en el mes de noviembre se registra temperatura mayor de 10.41 °C y por ultimo existe leve variación que va descendiendo hasta junio, y esto coincide con la época de invierno cuando las temperaturas son bajas. 4.1.2 Fisiografía La fisiografía de la región cuenta con 21% de serranías y 79% de planicies que constituye el cordón lechero y la zona forrajera, que son aptos para cultivos agrícolas y la crianza de animales mayores y menores.

La práctica de la

agricultura y la crianza de los ganados se practican en esta condición fisiográfica. Los suelos de la región, son potenciales forrajeras que podrían ser trabajadas para poder mejorar la capacidad productiva. La estación tiene una superficie de 160 has, de las cuales el 25% son tierras cultivables, 20% son medianamente cultivables por las características del suelo y clima. El 40% de las tierras son improductivas por la alta humedad del suelo (anegamiento en época de lluvias); el resto corresponde a la serranía y al pie de ella se encuentra las instalación de viviendas e infraestructura de la Estación. 4.1.3 Vegetación La vegetación corresponde a un bosque húmedo montano subtropical, donde la vegetación primaria dominante son las plantas xerofitas y mesófitas; las especies más representativas que componen la comunidad vegetal son de tipo herbáceos anuales, plurianuales y algunos de tipo arbustivas. Las plantas que predominan en las praderas nativas son arbustivas como las gramíneas, tholas; entre plantas herbáceas se encuentran las keñuas. En estos campos existen el sobre pastoreo del ganado bovino, ovino y camélido. Los cultivos y los ganados mayores están adaptados al tipo de pastizales y la disponibilidad de abrevaderos naturales que están asociados a bofedales de formación natural.

26

4.1.4 Recursos hídricos La fuente principal del agua de la Estación Experimental de Choquenaira es de origen subterránea y de pequeños manantiales, las precipitaciones pluviales son las encargadas de la recarga de los acuíferos. La reducción de la napa freática en época de estiaje permite el afloramiento de las sales hacia la superficie del suelo, lo que es un factor negativo para la región.

Figura 11. Vertiente de agua que provee al reservorio de geo membrana para el riego

La Figura 11 muestra la vertiente de agua que provee de agua al reservorio y a los bebederos de los animales. Alrededor de la vertiente se encuentra el docente de la materia riegos y drenaje el Dr. Chipana acompañado de sus estudiantes. 4.1.5 Suelo Callizaya, 1994 citado por Goyochea, 2008 menciona, que los suelos de la Estación, presentan características físico-químicas consideradas como moderadas a bajas, aptos para todo tipo de cultivos y especialmente para permanentes y/o anuales. En general los suelos presentan una fertilidad natural moderada a baja; con bajos contenidos de Fósforos (P); altos a muy altos de Potasio (K); en alta proporción Calcio (Ca) en la parte superficial y muy alto en el subyacente; El Magnesio (Mg) es bajo en el suelo y subsuelo (excepcionalmente alto en algunos sitios), y con relación a la materia orgánica de baja a muy bajos.

27

5 5.1

MATERIALES Y MÉTODOS Materiales y equipo

5.1.1 Materiales empleados en la instalación del riego por goteo Cabezal de bombeo: motor eléctrico 2 HP, filtro de anillas, válvula ventosa, inyector Venturi, accesorios de conexión (tees, codos, acoples, llaves de paso tipo bola).

Figura 12. Accesorios empleados para el cabezal de bombeo

Instalación fuera del cabezal: Tubería De PVC 50mm, tubería de PE 32mm, mangueras de goteo METZERPLAST 16 mm, accesorios de conexión (tees, codos, acoples, unión universal, llaves de paso tipo cortina), silletas (32mm – ½”) conectores directos y mini llaves de paso para conexión a mangueras de goteo.

En la Figura 13 se puede ver la instalación una tee con punto de prueba, esto sirve para medir la presión de salida de la caseta, además de dos llaves de paso, cada

28

una da paso al flujo del agua para su distribución a los sistemas de riego por goteo y aspersión. 5.1.2 Materiales para la evaluación del riego Para la realización de la evaluación del riego por goteo se emplearon los siguientes materiales: Pluviómetros (vasos de plástico), jeringas para medir volumen de agua, manómetros de glicerina, aguja manométrica (instrumento que tiene contacto con el manómetro de glicerina para dar paso a la lectura de la presión), puntos de prueba (accesorio que ayudo para medir la presión), cronómetro, cinta métrica de 50 m, cuadrantes de fierro y libreta de campo. 5.2

Metodología

La metodología que se empleó en este trabajo fue el método descriptivo analítico, que se utiliza para recoger, organizar, resumir, presentar, analizar, generalizar, los resultados de las observaciones hechas. Este método implica la recopilación y presentación sistémica de datos para dar una idea clara de una determinada situación (Zorrilla, 1986). 5.2.1 Metodología para la evaluación de riego Para la evaluación hidráulica de riego por goteo se tomó como referencia la metodología de Merriam y Keller (1978), la cual según revisión bibliográfica es la más empleada en evaluaciones de este tipo. 5.2.1.1 Procedimiento realizado en campo A continuación en el siguiente cuadro se expone de manera general los pasos realizados para el trabajo.

29

Figura 15. Flujograma de la evaluación hidráulica del método de riego por goteo

a) Levantamiento topográfico Se hizo el levantamiento topográfico con ayuda del GPS para obtener coordenadas de X, Y; para la altimetría (Z) se valió de un método casero, esta 30

trata del empleo de una manguera transparente que contenía en su interior agua y la función fue de servir como nivel ayudado de flexómetros para ver el desnivel existente. Todos los datos se introdujeron al programa AutoCAD y Sulfer, de los cuales se obtuvieron las curvas de nivel y cotas. b) Determinación de la velocidad de infiltración El método consistió en elegir un lugar representativo para cada par de cilindros, en el que no exista ninguna alteración física del suelo. Luego se colocó el cilindro pequeño en el lugar determinado uniformemente de manera que no exista una inclinación del cilindro. Se golpeó los cilindros haciendo penetrar 10 a 15 cm. Luego se realizó la misma operación con los cilindros grandes que cumplía la función de tampón, para que no exista movimiento lateral horizontal del agua dentro del suelo. Finalmente se hizo el aporte de agua a ambos cilindros pero a una altura de lámina mayor al cilindro interno, se midió el nivel de agua y se realizaron mediciones periódicas (cada 2 cm); estos datos se registraron en la planilla y mediante ellos se obtuvo la evolución de la velocidad de infiltración básica de dicho suelo hasta obtener el valor de infiltración a saturación. Según Kostiakov (1932) citado por Gurovich, (1999), la velocidad de infiltración básica se define como la relación que existe en un momento dado entre la lámina o altura de agua infiltrada y el tiempo empleado. Se expresa comúnmente en (cm/hr). La velocidad de infiltración comienza generalmente con un valor relativamente alto y decrece con el tiempo.

31

Figura 16. Prueba de infiltración con los anillos infiltrómetros

La Figura 16, muestra los cilindros infiltrómetros instalados en un terreno que aún no ha sido removido, porque caso contrario los resultados no serían los reales de acuerdo a ese suelo. c) Muestreo de suelo Se realizó el muestreo de suelo de la parcela de estudio a una profundidad de 30 cm, las muestras fueron llevadas para su análisis físico al Laboratorio de Suelo de la Facultad de Agronomía de la Universidad Mayor de San Simón de Cochabamba. d) Muestreo de agua para riego Se hizo el muestreo de agua de la vertiente que abastece al reservorio de geo membrana, el cual se llevó para su respectivo análisis al laboratorio de IIDEPROQ el cual pertenece a la Facultad de Ingeniería – UMSA. e) Implementación del riego por goteo El área instalada de riego por goteo ocupa una superficie de 1400 m2 dentro de la Estación Experimental de Choquenaira. Los trabajos se iniciaron desde la implementación del reservorio de geo membrana, luego del cabezal de bombeo y por ultimo con la unidad de riego, todo lo que se refiere a hidrantes, el tendido de las mangueras de goteo.

32

f) Diseño hidráulico Se realizó el diseño hidráulico de la unidad de riego, determinando así los diámetros de las tuberías, la potencia de la bomba necesaria para la distribución y aplicación de agua a los cultivos (ver anexo) cumpliendo así los requerimientos hídricos de la planta. g) Identificación de la unidad de evaluación Dentro del área total implementada con este método de riego, se dividió en dos sub áreas de igual superficie y cada una compuesta de dos sub unidades de riego, en ellos se realizó la siembra de cañahua y el trasplante de cebolla como se pudo apreciar en la Figura 19. Sin embargo para el trabajo de investigación se evaluó toda el área total lo que llega a ser una unidad de riego. h) Toma de datos de partida Se registraron en la libreta de campo el tipo de emisor y la marca, distancia entre emisores y porta emisores, longitud de los porta emisores, números de laterales por subunidad, estos datos fueron de utilidad para la elección de los puntos de aforo. i) Determinación de los puntos de muestreo En base a los datos del inciso (h) anteriormente anotados, se empleó la metodología de Centro AGUA elaborado por Peñarrieta (2006) del Cuadro 4, se elaboró el Cuadro en base a una matriz de 4 x 4, por la que se calcularon los puntos (emisores) de aforo en un lateral y los laterales de evaluación, estos valores son presentados en el Cuadro 7. 33

Cuadro 7. Emisores y laterales evaluados Punto de muestreo 1°

Puntos de aforo por lateral 2° 3°

4°

Emisor (longitud)

0.30 m

12 m

24 m

35 m

Lateral (N°)

1

7

14

20

j) Identificación de puntos de aforo Se extendió una huincha a lo largo de los laterales de acuerdo a los valores del Cuadro 7 y se marcaron los laterales, emisores de aforo para colocar los pluviómetros, el procedimiento se repitió para cada sub unidad.

4° sub unidad de riego 3° sub unidad de riego

2° sub unidad de riego

1° sub unidad de riego

Figura 20. Esquema de puntos de muestreo en las sub unidades de riego.

En la Figura 20, se puede ver la distribución de las cuatro sub unidades de riego, del cual se representa 16 grupos de emisores, y cada grupo compuesto por 4 emisores. k) Puesta en operación el sistema Las subunidades de riego se pusieron en funcionamiento antes de realizar la operación, es decir se empezó a regar por un tiempo de 10 minutos; el objetivo de este proceso fue para el establecer la descarga de agua tanto en el cabezal de 34

bombeo como en todos los laterales y así libere todo el aire existente en el interior de las tuberías y llegue al agua hasta el último emisor de los laterales. Por otra parte se hizo la lectura de la presión estática y dinámica a la salida de la caseta donde se instaló un punto de prueba. l) Recolección de volúmenes de agua Habiendo transcurrido el tiempo anteriormente programado se procedió a colocar los pluviómetros debajo de los laterales en los puntos ya señalados, luego de terminar esta acción se recolecto agua en los pluviómetros por el lapso de 1 minuto, este proceso se realizó en tres fechas programadas para la evaluación. En esta primera evaluación se empleó anillos de fierro sobre los cuales descansó las mangueras de goteo, y no intervino mucho el maniobre de la mano para la descarga de agua hacia los pluviómetros, ya que previamente se direcciono el gotero hacia los recipientes para su recolección.

Figura 21. Localización de los pluviómetros

La Figura 21, se presenta los pluviómetros ubicados por debajo de los anillos de fierro para su recolección de la descarga de los emisores. En las dos siguientes evaluaciones se descartó el uso de los anillos de fierro debido a la presencia de los cultivos, para lo cual se sujetaron las mangueras de goteo sobre los pluviómetros y de esa manera se hizo la recolección de volumen de agua. Cabe resaltar que para cada punto de evaluación se tuvo la colaboración de varias personas que contribuyeron a la obtención de los datos.

35

m) Medición de presión en las sub unidades En los mismos puntos marcados para la recolección de agua se hizo la lectura de las presiones, para este efecto se empleó una manómetro de glicerina al cual se conectó una aguja manométrica y se pinchó a la manguera de goteo, dando lectura posteriormente al valor de la presión que se presentaba en ese momento. Posterior a este acto se cubrió los orificios con cinta aislante, y al apagar el sistema se selló con material adherente con cada orifico para evitar fugas en la siguiente evaluación.

La Figura 22 y 23, muestran la lectura de la presiones tanto en las sub unidades como en las manguera de goteo. Al terminar los dos procesos anteriores tanto de volumen como de presión, se prosiguió a medir el volumen recolectado en cada pluviómetro, para eso se empleó jeringas las comunes, ya que se apreció que son más practicas tenerlas en campo, por tal razón se empleó de distintos volúmenes como ser de: 20, 10 y 1 ml, este último para extraer las gotas que quedaban en los pluviómetros. n) Procedimiento en gabinete Los datos obtenidos en campo fueron organizados, luego fueron sistematizados en hoja estadística de Excel, del cual se procesaron para obtener los resultados del trabajo realizado. Al tratarse de una evaluación estandarizada se trabajó con ecuaciones establecidas para su análisis, y que fueron descritas en la revisión bibliográfica. El análisis de los datos se lo realizo por sub unidades y evaluaciones realizadas. La numeración de sub unidades comienza a partir del cultivo de cañahua para fines descriptivos de los resultados. 36

6

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los resultados de la investigación incluyen: el análisis climático, climograma, planimetría de la parcela además del análisis de suelo y agua para riego. 6.1

Análisis climático

Un aspecto importante para tomar en cuenta al momento de realizar la programación de riego es necesario identificar las épocas de sequía, épocas húmedas; el cual indica el momento oportuno para aplicar riego suplementario y así cumplir con los requerimientos hídricos de las plantas, o caso contrario riego complementario, aplicado en época de lluvia. Por tal razón en el siguiente Cuadro se muestran datos climáticos. Cuadro 8. Datos climáticos de la región de Choquenaira, (2005 - 2013) PERIODO

Eto (mm/mes)

Precipitación (mm/mes)

Temperatura media (°C)

Humedad R. (%)

Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Total

67,89 113,81 143,75 127,30 133,53 102,80 90,83 91,30 104,41 91,20 75,02 54,90 1196,74

8,40 28,20 6,80 29,20 34,60 111,20 131,40 56,20 73,40 5,20 0,20 0,20 485,00

3,90 5,90 7,72 9,25 10,41 9,62 9,14 9,30 9,02 7,95 6,80 3,65 7,72

61,00 52,94 54,12 64,47 61,30 74,04 82,09 79,01 75,29 69,00 54,00 55,00 65,19

Vel. Viento (m/s) 1,67 1,78 2,18 2,22 2,10 2,29 1,93 1,48 1,52 1,60 1,90 2,30 1,91

Fuente: Datos descargados de la estación climatológica de Choquenaira.

En el Cuadro 8, se muestra toda la base de dato promedio a partir de 2005 hasta el pasado ciclo agrícola 2013, estos datos se obtuvieron directamente de la Estación climatológica Vantage Pro y descargados a través del software Weatherlink,

la

ventaja

de

todo

este

equipo

es la

obtención

de

la

evapotranspiración de referencia (ETo) ya calculado a través de Penman – Monteith de la FAO. La ETo promedio del periodo 2005 – 2013 llego a 1196,74 37

mm/año, este valor representa el gasto de agua por los cultivos y la evaporación del suelo. 6.1.1 Climograma Para estudiar el clima se pueden utilizar diversas herramientas, el climograma es una de ellas. Se trata de un gráfico que muestra, en forma sintética y con valores promedio, cómo varían la temperatura y la precipitación a lo largo del año en un

140,00

12,00

120,00

10,00

100,00

8,00

80,00 6,00 60,00 4,00

40,00 20,00

2,00

0,00

0,00 jul

temperatura (°C)

precipitación (mm/mes)

lugar determinado.

ago sep oct nov dic ene feb mar abr may jun

tiempo (mes) PRECIPITACIÓN (mm/mes)

Temperatura (°C)

Figura 24. Relación climática entre PP Y T° promedio, periodo 2005 - 2013

La Figura 24, muestra la relación entre los factores de temperatura y precipitación media mensual. La precipitación llego en este periodo a 485 mm/año, siendo las precipitaciones promedio máximas entre el mes de diciembre y enero con 111.2 mm y 131.40 mm. La temperatura asciende poco a poco desde el mes de julio, presentándose una temperatura media en el mes de noviembre de 10.41 °C, presentando un leve descenso en el mes de diciembre y enero, en este último mes siendo mayor la precipitación con un valor de 131.40 mm. 6.2

Determinación del balance hídrico de la zona de estudio

A través del balance hídrico se puede determinar las necesidades de agua de los cultivos (oferta y demanda) y con ello realizar la programación de riego.

38

Es así que en la siguiente figura se muestra la Evapotranspiración de referencia obtenido a través de dos métodos. 160 140

ETo (mm/mes)

120 100 80 60 40 20 0 pp

jul

ago

sep

oct

nov

dic

ene

feb

mar

abr

may

jun

8,4

28,2

6,8

29,2

34,6

111,2

131,4

56,2

73,4

5,2

0,2

0,2

23,76

35,41

45,00

57,17

63,45

61,36

58,62

52,03

54,29

45,25

39,37

21,70

ETo Penman Monthie 67,89 113,81 143,75 127,3 133,53 102,8

90,83

91,3

104,41

91,2

75,02

54,9

Eto Thornthwaite

Figura 25. Representación de la ETo a través de dos métodos

De acuerdo a la Figura 25, podemos indicar que existe diferencia entre los dos métodos tanto de Penman Monteith ya que para el cálculo intervienen variables climáticas como ser radiación solar, temperatura, precipitación, velocidad del viento entre otros, por lo que estos valores son altos a diferencia del método de Thornthwaite, para su cálculo es necesario emplear las variables de temperatura máxima, temperatura mínima y la duración de la insolación solar, todos ellos dieron valores inferiores de evapotranspiración respecto al anterior método de Penman Monteith. A consecuencia de la intersección de precipitación con la evapotranspiración surge el periodo húmedo, con el método de Penman Monteith abarca solo dos meses de diciembre y enero, pero en cambio con el método de Thornthwaite se prolonga el periodo húmedo desde noviembre hasta marzo, llegando a coincidir con el desarrollo de los cultivos y sus necesidades hídricas. En tal efecto se puede indicar que debido a los cambios de las condiciones climáticas en el altiplano se reducen a dos épocas marcadas, como ser la época seca a mediados del mes de marzo a noviembre y la época húmeda que se reduce a diciembre, enero y parte de febrero. 39

Cuadro 9. Balance hídrico en la E.E. Choquenaira (método Penman Monteith) Variables PP ETP (mm/mes) ETR (mm/mes)

Jul

Ago

Sep

Oct

Nov

8,4

28,2

6,8

29,2

34,6

Dic

Ene

Feb

Mar

Abr

May

Jun

Total

111,2 131,4

56,2

73,4

5,2

0,2

0,2

485

67,89 113,81 143,75 127,3 133,53 102,8 90,83

91,3

104,41

91,2

75,02

54,9

1196,74

0,2

0,2

436,03

8,4

28,20

Def

59,49

85,61

Exceso

0,00

0,00

29,20

34,60

102,8 90,83 56,20

73,40

5,20

136,95 98,10

98,93

0,00

0,00

35,10

31,01

86,00 74,82 54,70

760,71

0,00

8,40

40,57

0,00

0,00

0,00

48,97

6,80 0,00

0,00

0,00

0,00

Fuente: Elaborado en base a datos de la estación climática de Choquenaira 2005 - 2013

Como se observa en el Cuadro 9, existe un déficit hídrico de 760.71 mm, y una cantidad de agua en exceso de 48.97 mm obtenidos en los meses de diciembre y enero, esta cantidad es almacenada en el suelo de acuerdo a sus características edafológicas, pero debido a la evapotranspiración que asciende el mes de febrero con respecto al mes de enero esta reserva es utilizada. En tal sentido se hace necesario pensar en riego complementario para cubrir el requerimiento hídrico de los cultivos y administrarla a través de la programación de riego. 6.3

Planimetría del área de implementación del método de riego por goteo

Las curvas de nivel fueron generadas a cada 0.20 m a través del programa AutoCAD y Sulfer, con sus respectivas cotas; como cota máxima es de 3882 m y cota mínima de 3880.80 m. En forma detallada de presenta en anexos.

40

Reservorio de agua

Q llegada = 2,38Ls

RIEGO POR GOTEO

3880,80

Figura 26. Planimetría del área implementada con riego por goteo

6.4

Análisis del suelo

Gispert y García (1999), considera fundamental el estudio del movimiento del agua a través del suelo para la resolución de diferentes aspectos tanto para el cultivo, para la distribución del agua y entre otros; por tal razón es necesario realizar un previo análisis de suelo antes de cualquier toma de decisión. El Cuadro que precede hace referencia a los resultados obtenidos del análisis de la muestra de suelo de la parcela de donde se implementó el riego de goteo.

41

Cuadro 10. Análisis físico del suelo del área de riego por de goteo Prof.

Arena (A)

Arcilla (Y)

Limo (L)

cm

%

%

%

0 - 30

16

31

53

Clase textural

FYL

Dap

Dr

Poros.

pH

CE (ext. sat)

g/cm3

g/cm3

%

(extr.)

dS/m

1,19

2,58

53,93

7

0,176

Fuente: Laboratorio de suelos, Universidad Mayor de San Simón UMSS, 2014

En el Cuadro 10 se presenta los resultados del suelo analizado, anteriormente en esta parcela se cultivó cebolla y posteriormente quinua en combinación con cañahua; tras el análisis dio como resultado que pertenece a la clase textural de franco arcillo limoso, en términos generales son de textura moderadamente fina, así lo clasifica Rucks et al., (2004). La densidad real de las partículas del suelo tiene un valor de 2,58 g/cm3, por lo que para cálculos posteriores no será necesario el empleo de la densidad real del cuarzo 2,65 g/cm3, la conductividad eléctrica fue obtenida a través del extracto de saturación el valor es inferior a 0.75 dS/m por lo cual es considerado el suelo como no salino, de acuerdo a FAO (2009). Calisaya (1994), realizo la caracterización de los suelos de la Estación Experimental de Choquenaira, los resultados obtenidos de ese estudio presentan una proximidad con los obtenidos en la actualidad, como ser suelos con Textura arcillo limoso y franco arcillo limoso, estructura bloque sub angular, consistencia adherente en mojado, friable en húmedo y ligeramente duro en seco. El sub suelo presenta una cantidad elevada de arcilla, la densidad aparente de 1.24 g/cm 3, densidad real de 2.62 g/cm3yporosidad de 52.1 %. 6.5

Análisis del agua para riego

El buen funcionamiento de los emisores depende de la calidad de agua con la que se realiza el riego. CARM (2004), menciona el uso de aguas salinas induce el taponamiento de emisores, debido a que al evaporarse el agua que queda en los goteros la concentración salina se incrementa y forma una costra salina que se adhiere a las paredes de los emisores. Para ello los parámetros recomendados a

42

ser analizados son: pH, Dureza, carbonatos entre otros, para determinar la obturación de los emisores. El siguiente Cuadro hace referencia a los resultados obtenidos tras haber realizado el análisis correspondiente del agua. Cuadro 11. Análisis de agua Muestra – Pozo 1 Parámetros

Unidades

Resultados

S dS/m g/l

353 0,353 0.295

Método de análisis pHmetro THERMO SCIENTIFIC ORION 3 STAR Conductivimetro HANNA HI 991300 NMX-AA-034-SCFI-2001

mg/l

7.00

NMX-AA-034-SCFI-2001

mg/l mg/l mg/ mg/l Ca CO3 mg/l mg/l

152 1.652 0,08 78.00 36.5 0.0089

NMX-AA-034-SCFI-2001 ICP Colorimetría HACH Method 8008 NMX-AA-072-SCFI-2001 Colorimetría HACH Method 8051 NMX-AA-073-SCFI-2001

pH

7.61

CE Sólidos totales Sólidos suspendidos totales Sólidos disueltos Sodio Hierro Dureza Sulfatos Cloruros

Fuente: Elaborado en base a los resultados del análisis en IIDEPROQ

El Cuadro 11, reflejan los parámetros analizados, entre ellos están el pH con 7.61 el cual está dentro del rango aceptable de 6 a 8.5; la conductividad eléctrica es inferior a 0.7, por tal razón no existirá riesgo se salinidad, a menos que se realice un riego inadecuado sin programación. Mendoza (2013), indica la concentración de algunos elementos los cuales son considerados valores normales en el agua de riego: sólidos en disolución valores dentro de 0 – 2000 mg/l, sodio 0 – 920 mg/l, sulfatos 0 – 960 mg/l y hierro de 0 – 0.5 mg/l; todos estos parámetros nombrados fueron analizados y se encuentran dentro del rango nombrado anteriormente. 6.6

Diseño hidráulico del método de riego por goteo

En el siguiente Cuadro se presenta el resumen de los datos obtenidos del diseño hidráulico realizado.

43

Cuadro 12. Resumen del diseño hidráulico para riego por goteo CONCEPTO RESULTADO Superficie instalada 1400 m2 Método de riego Goteo Área de la sub unidad de riego 350 m2 Potencia del motor 2 HP Altura dinámica total 56.322 mca Largo 3.75 Tubería principal Diámetro 1 ½” Largo 30 m Tubería secundaria Diámetro 1 ½” Sub unidades de riego 4 Largo 9.50 m Tubería terciaria c/sub unidad Diámetro 1” Largo 35 m Porta emisores

Diámetro

16 mm

N° de porta emisores

20

Goteros por porta emisor

116

En el Cuadro 12, se muestra los valores obtenidos tras haber realizado el diseño hidráulico. Se trabajó en base a los datos con los que se cuenta en campo, como ser los diámetros y longitudes de las tuberías, el cálculo se realizó a través de la ecuación de Blasius para materiales de PVC y PE. La altura dinámica total es de 56.32 m, que es la demanda total de energía que el sistema necesita para que funcione con un motor de 2 HP. Por otro lado los datos obtenidos fueron similares a los instalados en campo. Por ejemplo el motor que se tiene es de 2 HP, tiene la característica de emitir un caudal de 100 l/min (1.67 l/s) a 500 l/min (8.33 l/s), con presión de carga de 10 mca como mínimo a 20.5 mca como máxima capacidad. El motor una vez instalado en la caseta de bombeo trabaja a una presión estática a 20.37 mca, cuando trabaja con filtro limpio libre de partículas, ya que puede causar pérdidas

44

de carga, cuando el agua circula por todo el sistema se encuentra a una presión dinámica de 14.40 mca. 6.7

Variables de respuesta hidráulicas

6.7.1 Comportamiento del emisor Para realizar el estudio de esta variable se tomó en cuenta los aspectos de presiones, caudales de los puntos de aforo y su correspondiente exponente de descarga evaluados en las cuatro sub unidades de riego. En la 1° y 2° sub unidad de riego estuvo sembrado cañahua, este es un cultivo andino perteneciente a la familia de la Chenopodiaceaes, de porte bajo, resistente a las sequias y helada. i) Evaluación hidráulica – cultivo de cañahua En la Figura se presenta la curva de gasto que relaciona caudal vs presión. 1,80 1,60

y = 0.1992x0.7323 R² = 0.9643

caudal (l/h)

1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40

0,20 0,00

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

presión (mca) Figura 27. Curva de gasto - 1° SUR (08/10/2013)

La Figura 27, es la representación de la evaluación inicial realizada en la primera sub unidad de riego. El caudal oscila de 1.27 l/h a 1.60 l/h, con presiones que van de 13 mca a 16 mca respectivamente.

45

El gasto liberado por los goteros estuvo en función de la presión de funcionamiento, es decir con una presión dinámica a la salida de la caseta de 16.69 mca, y al ingreso de la sub unidad fue 15.81 mca. Al relacionar estos valores tanto de presión como de caudales se obtuvo la ecuación del gotero a través del ajuste realizado a una regresión potencial, como se observa a continuación:

El valor de 0.1992 pertenece al coeficiente de descarga, h es la presión a la que trabaja el emisor y por ende realizara una descarga de volumen de agua, el valor de 0.7323 es el exponente de descarga del emisor, el cual indica la sensibilidad de los emisores a los cambios de presión. Karmeli y Keller (1975) señalan, los goteros que presentan un valor mayor a partir de 0.5 del exponente de descarga son clasificados dentro del régimen turbulento, en este caso de la evaluación el valor obtenido fue 0.7359, por lo que representa una resistencia al cambio de presión. Por otra parte existe un 96.43 % de correlación entre ambas variables de caudal y presión. 1,80 y = 0.2026x0.7359 R² = 0.9528

1,60

caudal (l/h)

1,40 1,20 1,00

0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

presion (mca) Figura 28. Curva de gasto - 2° SUR (08/10/2013)

La Figura 28, corresponde a la segunda sub unidad de igual manera en la parcela donde se estableció cañahua. Ahí se obtuvo caudales que oscilaban de 1.29 l/h 46

como caudal mínimo hasta 1.58 l/h como caudal de máxima descarga, con respecto a las presiones fluctuaron de 14.05 mca a 15.81 mca. A través de la regresión potencial que se hizo con los datos de caudal y presión se obtuvo un coeficiente de descarga de 0.7359, por lo que este valor supera al 0.5 que establece este valor para un flujo turbulento, es así que la sensibilidad del emisor a las obturaciones es despreciable. A continuación se presenta la ecuación del emisor hallada:

En otros trabajos realizados acerca del comportamiento hidráulico del emisor, Gruber et al., (2007), obtuvo el exponente de descarga con un valor de 0.6267 y lo clasifico dentro del régimen de circulación turbulento. Con respecto a la interacción de caudal y presión existe una relación del 95.28%. ii) Evaluación hidráulica - cultivo de cebolla El cultivo de cebolla es una planta bienal, el área foliar es reducida, se limita a hojas tubulares. Pues este cultivo se estableció en la 3°y 4° sub unidad de riego, de estas subunidades también se hizo la evaluación hidráulica en los emisores. 1,80 y = 0.1931x0.7878 R² = 0.9804

1,60

caudal (l/h)

1,40 1,20 1,00 0,80

0,60 0,40 0,20 0,00 0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

presión (mca) Figura 29. Curva de gasto - 3° SUR (14/11/2013)

La Figura 29, es resultado de la evaluación hidráulica realizado en la tercera sub unidad de riego. Los caudales hallados varían desde 1,52 l/h hasta un caudal de 47

1.77 l/h, como resultado de la fluctuación de presiones que van a partir de 14.05 mca hasta 14.93 mca. A partir de la función de regresión bajo la cual actúa la ecuación del emisor se obtuvo el siguiente resultado:

Como coeficiente de descarga dio un valor de 0.1931, el exponente de descarga es 0.7878 , al igual que las anteriores graficas el movimiento del fluido se enmarca dentro del régimen de circulación turbulento, y a consecuencia de este no existe riego de obstrucción de los emisores. Pero se debe tomar en cuenta la función que cumple el filtro de anillas, porque si existiera la posibilidad de faltar este material existiría la obstrucción sin importar el régimen. Tal como se puede apreciar en la gráfica a partir de la interacción entre caudal y presión los valores tienen una proximidad muy cercana lo que lleva a tener un coeficiente de correlación del 0.9804 muy próximo a 1. 2,00

y = 0,1897x0,8227 R² = 0,9844

1,80 1,60

caudal (l/)

1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

presión (mca) Figura 30. Curva de gasto - 4° SUR (14/11/2013)

La Figura 30, representa a la evaluación realizada en la cuarta sub unidad de riego. La variación del caudal por efecto de la variación de la presión del gotero, dio como valores 1.52 l/h para una presión de 13.17 mca variando así hasta 1.85 l/h para una presión de 14.93 mca.

48

De la relación entre presión y descarga del gotero es importante el exponente de descarga, ya que determina el régimen de flujo del gotero, y por tanto la sensibilidad que este ofrece a las variaciones de descarga producidas por variaciones en la presión de funcionamiento. En ese sentido la ecuación hallada es la siguiente:

Tal como se observa el exponente tiene un valor de 0.8227, el cual queda por encima de 0.5, ya que este valor establece para un flujo turbulento. A continuación se presenta la Figura 35 de la curva de gasto (caudal vs presión) de la manguera con gotero integrado de tipo SUPER COMPACT características el cual fue instalado en la Estación Experimental de Choquenaira, los datos presentados se obtuvieron a través del programa “IrriMetzer” obtenido de la página de METZERPLAS, entidad de la cual procede la manguera de goteo.

Figura 31. Curva de gasto del gotero SUPER COMPACT

En la Figura 31, se muestra el comportamiento del emisor a través de la curva de flujo del gotero SUPER COMPACT. Como se observa a medida que incrementa la presión el caudal de emisión también asciende, lo que caracteriza a un gotero no autocompensante, que si se tratara de un gotero autocompensante el caudal que 49

emite el gotero no se vería influenciado por la variación de un rango de presión. Al lado de la figura se observa la forma del gotero. En esta figura para una presión de 10 mca posee un caudal de 1.3 l/h, y de una presión de 15 mca emite caudales por encima de 1.7 l/h. En todas las evaluaciones realizadas en campo tanto la variación de caudal (± 0,3 l/h) y la presión que trabajo dentro del rango de 10 a 15 mca llegan a coincidir con la curva de gasto del emisor. Las causas para las variaciones existentes pudieron deberse a la forma de recolectar el volumen de agua del emisor, la calidad del agua misma, ya que en cierto tiempo llegaba a disminuir la presión, esto se vio en la acumulación de partículas en el filtro de anillas, en la precisión del manómetro de glicerina. Cuadro 12. Ecuaciones características y régimen de circulación de los goteros evaluados en las sub unidades de riego Cultivo

Fecha evaluación 08/10/13

Cañahua

14/01/2014

22/01/2014

14/11/2013 Cebolla 22/02/2014

N° de sub unidades

Ecuación Q vs H

R2

1

Q = 0.1992*H0.7323

0.9643

2

Q = 0.2587*H

0.7359

0.9528

1

Q = 0.1962*H0.8369

0.9418

2

Q = 0.2011*H0.7138

0.9441

1

Q = 0.2084*H0.8385

0.8540

2

Q = 0.1900*H

0.8512

0.9140

1

Q = 0.1931*H

0.7878

0.9804

2

Q = 0.1897*H0.8227

0,9844

1

Q = 0.1957*H0.7660

0.8821

2

Q = 0.1889*H0.8287

0.9714

El caudal que descarga el emisor está relacionado con la presión hidráulica existente a su entrada. Mediante el análisis de regresión estadístico de los puntos que relacionan el gasto del gotero (Q) con la presión de funcionamiento (H) se determinó la ecuación del emisor en cada sub unidad. Como se expuso anteriormente el valor de X = 0.5 y en adelante, indica el régimen de circulación turbulento. De acuerdo a ello se determinó el régimen de circulación 50

del flujo, se trabajó con los datos reales que requiere la ecuación, como ser viscosidad cinemática del agua a temperatura de 15 °C, diámetro de la tubería y velocidad que no sobrepaso de 2 m/s; todos estos parámetros para la determinación del líquido que circula por el sistema instalado, esto se hizo a través de la ecuación de número de Reynolds (Re) obteniendo el siguiente valor:

El dato que se obtuvo para el presente trabajo es de 22352.94 número de Re, el cual es mayor a 4000 por lo tanto se clasifica como régimen de circulación turbulento, y a la vez coincide con el exponente de descarga obtenido en las evaluaciones. López et al., (1998) y Montiel (1999) indicaron que esto significaría que los goteros no se obstruirán fácilmente, aspecto que es deseable para el desempeño eficiente del emisor. El gasto liberado por un gotero es función de la presión de funcionamiento, pero según se indica, está condicionado estadísticamente por la variación entre unidades, siendo las principales fuentes de esta variabilidad: las debidas al proceso de fabricación, como deficiencias del molde para el emisor, calidad de materiales; tal como lo afirma Losada et al., (1995). 6.7.2 Indicadores de uniformidad Después de haber analizado los resultados del comportamiento hidráulico del emisor, se procede a analizar los principales indicadores de calidad de la evaluación hidráulica realizada. Cultivo de cañahua a) Coeficiente de uniformidad caudal El coeficiente de uniformidad tanto de caudal como de presión es uno de los parámetros hidráulicos de gran importancia, ya que a través de ella se puede identificar la uniformidad de distribución del agua aplicado al cultivo y por ende refleja en su rendimiento.

51

105,00 90,00

CUC (%)

75,00 60,00 45,00 CU1 30,00

CU2 CU3

15,00 0,00

1° eval

2° eval

3° eval

CU1

91,18

93,67

86,34

CU2

90,07

93,56

85,67

CU3

82,41

88,69

74,14

N° de evaluaciones Figura 32. Representación de CUC de toda la 1° sub unidad de riego en el cultivo de cañahua

En la Figura 32 muestra la comparación de los distintos valores de CU (%) obtenidos a través de tres ecuaciones descritas en el apartado 3 y son producto de las tres evaluaciones realizadas en la primera sub unidad de riego. El primer coeficiente es descrito por Keller y Karmeli (1975) y Hoffman et al., (1992), el cual relaciono la media de la cuarta parte de datos más bajo divida entre la media general, de ahí CU1 representa a estos autores, CU2 descrito por López (1992) donde adiciona el coeficiente de variación de fabricación y el número de emisores, por último el CU3 fue resultado de la fusión de las dos anteriores propuestas y en última instancia toma en cuenta el caudal mínimo y el caudal medio. Como se observa a mayor intervención de variables en las ecuaciones el valor de los coeficientes de uniformidad de caudales va disminuyendo, tomemos el caso de la segunda evaluación el CU1 es 93.67 %, para CU2 al adicionar el dato de CV disminuyo a 93.56 % y en el CU3 con la intervención de caudal mínimo y medio dio 88.69 %.

52

Se tomó esta evaluación porque en esta segunda etapa obtuvo valores superiores a las demás evaluaciones realizadas, pues pudo verse influenciado por la forma de recolectar el volumen de agua emitido por los emisores, ya que durante la prueba se trabajó con cuatro personas ubicado en cada punto, pues de esa manera se recolecto el volumen de agua de manera simultánea. Según Merriam y Keller (1978), los valores de CU1 fueron clasificados como bueno, porque se encuentra entre el rango de 80% a 90%. Pero para la clasificación presentada por la ASAE EP458 (1988) del coeficiente de uniformidad completo (CU3) se encuentra entre el grado de aceptabilidad de normal y bueno. 105,00 90,00

CUC (%)

75,00 60,00 45,00 CU1

30,00

CU2

15,00

CU3

0,00

1° eval.

2° eval.

3° eval.

CU1

92,15

88,27

87,40

CU2

91,94

89,87

87,50

CU3

84,97

79,39

76,49

N° de evaluaciones Figura 33. Representación de CUC de toda la 2° sub unidad de riego en el cultivo de cañahua

En la Figura 33, de igual manera que en la anterior Figura son comparaciones de coeficientes de uniformidad de caudal, de acuerdo a los autores descritos anteriormente. En este caso a medida que se fueron realizando las evaluaciones los coeficientes de uniformidad fueron disminuyendo; en el CU1 dio el primer resultado 92.15% de uniformidad de distribución del agua en toda la parcela, pero en la última evaluación descendió a 87.40%. lo mismo sucedió con el CU3 (ecuación completa) inicio con 84.97% y termino con 76.49% de uniformidad de distribución del caudal. 53

b) Coeficiente de variación de caudal El coeficiente de variación de fabricación se determinó utilizando la ecuación (4) (Da Silva et al., (2005), menciona que se obtiene a partir de la relación de desviación estándar sobre el valor de caudal medio. 12,00 10,00

CV (%)

8,00 6,00 1 SUR

4,00

2 SUR 2,00 0,00

1° eval

2° eval

3° eval

1 SUR

7,81

4,72

11,28

2 SUR

6,34

7,97

9,84

N° de evaluaciones Figura 34. Representación de CV de la 1° y 2° sub unidad de riego en el cultivo de cañahua

En la Figura 34,

se muestra las tres evaluaciones realizadas en las dos sub

unidades de riego. El coeficiente de variación de fabricación se determinó utilizando la ecuación (4) Da Silva et al., (2005), menciona que se obtiene a partir de la relación de desviación estándar sobre el valor de caudal medio, teniendo así pues que en las evaluaciones de la primera sub unidad es variado el CV, la variabilidad que existe entre las evaluaciones pudo deberse a ciertos factores como ser el número de personas que participaron en la evaluación, la técnica que se optó para recolectar el volumen emitido por los emisores. De acuerdo a Da Silva et al., (2005), la variación en la fabricación de un emisor es un factor que influye en la uniformidad de distribución de un sistema de riego por goteo, al considerar los materiales y técnicas usadas en su construcción, o en los mismos diámetros de los emisores que no llegan a ser el mismo.

54

Sin embargo en la segunda evaluación de la primera sub unidad de riego se obtuvo un valor de 4.72 % de variación, recordando que su coeficiente de uniformidad de caudal sobresalió a las demás evaluaciones. En cambio en la segunda sub unidad las variaciones fueron subiendo progresivamente, la elevada variación en esta última evaluación en ambas sub unidades pudo darse al incremento de caudal, ya que observando los datos obtenidos los caudales son por encima del caudal nominal que es 1.4 l/h. Lazarovicth et al. 2006, hizo la simulación de distribución del agua en un ramal de riego con una altura de presión en cabeza ho = 2 mca y estudió la variabilidad hidráulica del ramal considerando la expresión de Darcy - Weisbach para el cálculo de pérdidas de carga. Los resultados muestran que CV aumenta al aumentar el caudal del emisor, obteniéndose valores de CV = 0.014, 0.08 para caudales del emisor de 2, 4 y 8 L/h. A pesar de ello la ASAE EP405.1 (1993), lo clasifica con un valor de promedio a bueno, y según la norma UNE e ISO 9260 pertenece a la categoría B. c) Coeficiente de uniformidad de presión 100,00 99,00 98,00

CUP (%)

97,00 96,00 95,00 94,00

1° SUR

93,00

2° SUR

92,00 91,00

1° eval

2° eval

3° eval

1° SUR

96,78

98,72

97,57

2° SUR

96,82

96,29

94,08

N° evaluaciones Figura 35. Representación de CUP de las evaluaciones dentro de la 1º y 2° sub unidad de riego

En Figura 35, se puede observar la relación que existe entre la descarga de caudal y la presión a la entrada de los emisores. Esta afirmación surge a partir del 55

comportamiento que presentan ambas graficas tanto de CUC y CUP; en la primera sub unidad la presión es 98.72% el cual representa la uniformidad de presiones tomadas en cada punto de evaluación, recordando que en el CUC igual el valor mayor se encontraba en la segunda evaluación. En la segunda sub unidad surge lo mismo, los valores tienden a disminuir tanto de presión como de caudal. Para este caso se tuvo una mayor uniformidad de presión con 96.82 % en la primera evaluación llegando a la última evaluación con 94.08%. En trabajos anteriores Cruz y Col, 2009; Gil y Col 2002, al estudiar el comportamiento de los goteros en casas de cultivo encontraron el mismo comportamiento, el gasto de los emisores era algo superior al establecido o calculado, según el diseño que realizaron obtuvieron que el emisor debía emitir 2 l/h a una presión de 12mca, sin embargo consiguieron caudales por encima de este valor como ser 2.78 l/h, 2.93 l/h con presión de 13 mca en la válvula a la entrada del módulo de riego, por tal razón el valor del gasto del emisor influye en el aumento de la presión, ya que existe una relación directa entre el gasto y la carga. Cultivo de cebolla Coeficiente de uniformidad

CUC (%)

i.

100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00

CU1 CU2

CU3 1° eval

2° eval

CU1

92,38

83,97

CU2

92,71

82,62

CU3

85,67

69,61

N° de evaluaciones Figura 36. Representación de CUC de la 3° sub unidad de riego

56

La Figura 36, muestra de igual manera la comparación de los valores de CU de uniformidad, como se observó en las gráficas anteriores a medida que se modifica la ecuación de coeficiente de uniformidad el resultado se ve modificado. La primera evaluación tiene la calificación de aceptable dentro de la clasificación de López et al., (1992), también es aceptado dentro de la norma de ASAE EP405. A pesar de ello existe una variante en la segunda evaluación, según la clasificación de López et al., (1992), está clasificado como inaceptable por ser el valor inferior a 70%. La particularidad de esta evaluación fue el estado de las mangueras de goteo, ya que presentaba fisuras en los porta emisores al momento

CUC (%)

de realizar la evaluación. 96,00 94,00 92,00 90,00 88,00 86,00 84,00 82,00 80,00 78,00 76,00

CU1 CU2 CU3 1° eval

2° eval

CU1

93,55

91,30

CU2

92,55

90,89

CU3

86,42

82,68

N° de evaluaciones Figura 37. Representación de CUC de la 4° sub unidad de riego

Bueno en la Figura 37, es el mismo comportamiento de CUC que se va presentando, entre el CU1 que es 93.55% y CU2 es 92.55% la variación es mínima 1; en el caso de la segunda evaluaciones es 0.41%, ya para el CU3 si es notable la variación, pues como se afirmó anteriormente trabaja con más variables adicionadas a la ecuación original. La variación que se saco es diferencia entre los coeficientes de uniformidad, pero para determinar la variación entre las evaluaciones es necesario determinar con el coeficiente de variación.

57

ii.

Coeficiente de variación

El valor de CV debe ser proporcionado por el fabricante, de no obtenerse así se puede determinar a partir de la desviación estándar de los cuales sobre la media de los datos medidos de caudal (Mendoza, 2013). 16,00 14,00 12,00

CV (%)

10,00 8,00 6,00

3 SUR

4,00

4 SUR

2,00 0,00

1° eval

2° eval

3 SUR

5,74

13,68

4 SUR

5,87

7,17

N° de evaluaciones Figura 38. Representación de CV de las evaluaciones dentro de la 3º y 4° sub unidad de riego.

Como se pudo apreciar en la Figura 38, la variación de la segunda evaluación es directamente proporcional al coeficiente de uniformidad. Es decir si la variación tiene resultados altos 13.68 %, este influirá en la uniformidad, por tanto se verá reflejado en la distribución de agua hacia las plantas. Ahora bien con la primera evaluación no existe problemas porque según la ASAE se encuentra en condiciones buenas, para la segunda evaluación el CV es 13.68% y para esta norma es considerado como normal, por otra parte si lo comparamos respecto a las categorías este valor no tiene clasificación. López et al., (1998), explica acerca de la variación producida en los goteros, pues el estándar americano (Cuadro 3) refleja mucho mejor los valores que las normas ISO y UNE la realidad del mercado, sobre todo en las tuberías emisoras, ya que difícilmente pueden encontrarse comercializadas tuberías emisoras de una campaña que tengan los parámetros inferiores al 10%, lo normal es que los superen ampliamente es por ello que el valor anterior es aceptado. 58

A través de la ficha técnica de estos goteros integrados se encontró que su CV es 7 %, en tal sentido en la tercera sub unidad tras haber obtenido el coeficiente de variación con datos propios de campo es aceptable esos valores. Y en la cuarta sub unidad es entendible que aun principio el CV de variación sea menor y a medida que va pasando el tiempo el valor tienda a aumentar. iii.

Coeficiente de uniformidad de presión

En forma complementaria a la determinación del coeficiente de uniformidad de caudales se realiza la prueba para determinar el coeficiente de uniformidad de presiones (CUP) que determina la homogeneidad de la subunidad en cuanto a

CUP (%)

presiones de los emisores. 97,00 96,50 96,00 95,50 95,00 94,50 94,00 93,50 93,00

3 SUR 4 SUR 1° eval

2° eval

3 SUR

96,66

95,54

4 SUR

94,42

95,89

N° de evaluaciones Figura 39. Representación de CUP de las evaluaciones dentro de la 3º y 4° sub unidad de riego.

Por último en la Figura 39, la uniformidad de presión dio valores por encima de 95%, y el restante 5% pudo deberse a las fugas existentes en algunos porta emisores, incluso al manómetro empleado para medir la presión a la entrada de los emisores. Martinez (s.f) indica, la determinación del CUP permite detectar las posibles diferencias de presiones que se puedan producir a lo largo de la red de riego, esta determinacion es imprescindible en la evaluación que debe realizarse que las dimensiones, tanto de la red como de los elementos de regulacion son las correctas.

59

Ahora después de haber analizado los indicadores de uniformidad por sub unidades fue necesario determinar el coeficiente de uniformidad de todo el sistema (CUS). Para ello con anterioridad se determinó el factor de corrección de descarga con la ecuación (6), este factor es determinado con los valores de la presión medidos en los emisores. Posterior a ello se determinó la uniformidad de riego de toda la unidad de riego, la ecuación empleada es el número (7) de capítulo 3. Cuadro 14. Determinación de la uniformidad de riego del sistema Factor de corrección fc

Coeficiente de uniformidad del sistema CUS

1° y 2° sub unidad

0,98

79,54

3° y 4° sub unidad

0,98

79,60

Al relacionar el CUC por el factor de corrección dio como resultado el coeficiente de uniformidad del sistema, que fue de 79.54 % en las dos primeras sub unidades, luego 79.60% en las otras dos restantes, siendo clasificado de bueno según Bralts Kesner (1983). Pero promediando los valores se obtiene la uniformidad de riego total con un valor de 79.57%. 6.7.3 Análisis del comportamiento del riego 1. Humedad disponible en el suelo Por otra parte se cuenta con datos de humedad de suelo obtenido a través de análisis de suelo a distintas presiones. Los valores de capacidad de campo (0.33 bar = 3.36 mca) y punto de marchitez permanente (15 bares = 152.85 mca), son de gran utilidad para fines de diseño de sistemas de riego, porque muestran el límite superior e inferior del agua disponible para las plantas y la tensión de la cual es retenida. Cuadro 15. Humedad del suelo a distintas presiones (parcela de riego por goteo) % CC) (0,33 bar)

% Hum. Equiv. (1 bar)

% Pto ruptura Capilar (5 bar)

% Pto marchitez Reversible (10 bar)

% PMP (15 bar)

26

20,11

16,30

15,00

14,5

Fuente: Laboratorio de suelos, Universidad Mayor de San Simón UMMS, 2014.

60

En el Cuadro 15, existen valores de humedad del suelo a distintas presiones, los más comunes capacidad de campo (CC) con un valor de 26% y el punto de marchitez permanente (PMP) a 15 bar con 14.5 % de humedad. Con estos datos se pudo graficar la curva de retención de humedad, lo que se puede ver en la Figura 44, relaciona el contenido de humedad del suelo y su potencial matricial (tensión de humedad). 30,00 26 25,00

Humedad (%)

20,11 20,00

16,3

15

14,5

15,00 10,00 5,00 0,00 0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Potencial matricial del suelo (mca) Figura 40. Curva de retención de humedad para el suelo FYL

Como se podrá apreciar en la Figura 40, a medida que la tensión del agua aumenta, el contenido de humedad del suelo va disminuyendo, es decir al principio, luego de una lluvia o riego, pasadas las 24 horas llega a capacidad de campo (CC) por lo que el cultivo puede extraer el agua del suelo con facilidad; pero a medida que el suelo se va secando, la humedad disminuye y aumentan las fuerzas de retención del agua, la planta comienza a marchitarse por lo que realiza un esfuerzo mayor para poder extraer agua del suelo, llegando a situaciones en que la planta presenta una marchitez irreversible que se denomina punto de marchitez permanente (PMP). Los valores de agua disponible se obtuvieron de la diferencia entre el porcentaje de humedad a capacidad de campo (CC) y el punto de marchitez permanente (PMP) (Cuadro 13), teniendo como resultado 11,5% de disponibilidad de agua en el suelo dentro de ese rango, pero no todo esa cantidad de agua es aprovechado 61

por la planta, lo aprovechado es lo que esta su alcance y es tomado por las raíces sin ningún esfuerzo denominado agua fácilmente disponible.

2. Velocidad de infiltración Los resultados de la práctica de infiltración se ven reflejados en la Figura 41, a medida que incrementa el tiempo de infiltración del agua en el suelo, la tasa de infiltración va disminuyendo hasta llegar a ser constante. Esto se determinó cuando el intervalo de tiempo que tardo en infiltrar a un distancia predeterminada fue constante ahí se detuvo el tiempo, llegándose a obtener 6,54 mm/h en un suelo de textura franco arcillo limoso. Esto significa que por cada metro cuadrado de suelo la cantidad de agua infiltrada será de 6.54 litros en una hora. De acuerdo con Martínez (2004), indica que la velocidad de infiltración básica es alta a partir de 4.0 cm/h, por lo que los métodos de riego por aspersión y goteo permitirán obtener fácilmente altas eficiencias. Según Berlijn (1982) citado por Paredes (2008), la velocidad de infiltración depende principalmente de la porosidad y permeabilidad del suelo. A su vez depende de la estructura del suelo y por lo tanto, de su textura su contenido de materia orgánica y de la labranza. 35,00

y = 10,257x0,361 R² = 0,927

30,00

Vib (mm/hra)

25,00 20,00 15,00 10,00 5,00

0,00 0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

tiempo (hra) Figura 41. Curva de la velocidad de infiltración

62

La infiltración básica se determinó aplicando los parámetros de Kostiakov – Lewis, obteniendo la siguiente ecuación:

Ib = k*ta + vib*t Ib = 0.0148*t 0.27 + 0.0014*t A través de ella con el uso del método Interactivo de Newton Raphson se puede estimar el tiempo de riego. Los reportes de García (2003), señala poco permeables los suelos en que la velocidad de infiltración (V. I) al final de la primera hora es menor 5 mm/h. Es así que la Vib está estrechamente relacionada con la porosidad del suelo. 3. Diámetro mojado y profundidad

14,00 cm

18,00 cm

Figura 42. Formación del diámetro mojado en el suelo

El diámetro mojado fue 18 cm de longitud a una hora de riego, esto fue medido en paralelo a la instalación a manguera, y fue 14 cm de diámetro en la parte transversal. 63

Por otra parte Arragan (2014), en trabajos similares realizados en este tipo de suelo determino la extensión horizontal (diámetro mojado) 16 cm con un caudal de 1,5 l/h y con 2 l/h de igual manera no cambio los resultados, empleando con un tiempo de riego de 1 hora.

Figura 43. Formación del bulbo húmedo

En la Figura 43, como se puede apreciar la línea amarilla delimita el contorno de la formación del bulbo húmedo con un tiempo de riego de 1 hora, ya que es la parte más oscura en comparación al resto del suelo. Al tratarse de un suelo franco arcilloso limoso la forma del bulbo húmedo depende de la dirección que toma el agua para su distribución, en este caso tiende a ser parcialmente horizontal con una profundidad que llego a medir 10 cm de longitud, este dato fue corroborado con el trabajo de Arragan (2014), ya que su trabajo trato acerca de la formación del bulbo húmedo con distintos caudales y a diferentes tiempos de riego. Dentro de esa investigación trabajó con caudales de 1,5 l/h y 2 l/h determino la profundidad del bulbo húmedo que llego a 12 cm con una hora de riego. Cisneros (2003), define acerca de la forma del bulbo que está condicionada en gran parte por el tipo de suelo. En los suelos pesados (de textura arcillosa), la velocidad de infiltración es menor que en los suelos ligeros (de textura arenosa), lo 64

que hace que el charco sea mayor y el bulbo se extienda más en la parte horizontal que en profundidad. El humedecimiento varía dentro del bulbo desde el punto más elevado de humedad que se presenta en el sitio de aplicación de la gota de agua y disminuye hacia el perímetro del bulbo.

4. Eficiencia de aplicación Tras haber analizado el comportamiento del emisor, los indicadores de uniformidad, queda por último la eficiencia de aplicación.

En toda la unidad de riego la eficiencia de aplicación dio 81.95%, en términos generales, se considera eficiente un método de riego cuando el agua aplicada al cultivo es utilizada en un porcentaje superior al 70%. (Antúnez, et al., 2010) La eficiencia de aplicación cuantifica la fracción de agua que se retiene en la zona de raíces y que contribuye a satisfacer los requerimientos de evapotranspiración del cultivo. La parte restante en nuestro caso es 18.05 % es la fracción no retenida de agua en la zona de las raíces. Pero el valor no queda muy alejado de lo que es la eficiencia de aplicación en teoría del riego por goteo que va de 90% - 95%. Este valor se obtendría en condiciones muy óptimas donde el escurrimiento y la percolación sea mínima. En este caso la evapotranspiración tuvo su influencia, la escorrentía debió al tiempo que se demoró en evaluar los puntos señalados

65

7

CONCLUSIONES

De acuerdo a los resultados obtenidos se llegó a las siguientes conclusiones: En la región donde se encuentra la Estación Experimental de Choquenaira la precipitación llegó a 485 mm/año en los últimos años, con una evapotranspiración mayor a precipitación de 1196.74 mm/año, por tanto los cultivos estarán a dependencia del riego ya sea complementario o suplementario de acuerdo a sus requerimientos de agua de cada uno. Con respecto al área donde se implementó el método de riego por goteo no presenta mucha variación de cotas, siendo la diferencia de dos metros en dirección diagonal. La textura del suelo es moderadamente fina, debido a la presencia de limo y arcilla la porosidad dio como resultado 53 % lo que favorecerá en cierta medida a la penetrabilidad del agua y con la conductividad eléctrica se determinó que no presenta aun problemas de salinidad; pero con esto no significa que en ningún momento aflorara las sales, este proceso puede suceder en caso contrario que se realice una inadecuada programación de riego. El agua analizada de la vertiente principal que suministra agua tanto para los cultivos y animales, no representa ningún problema para la obstrucción de los goteros, ya que la concentración de los elementos analizados se encuentran en menor proporción, el pH fue 7.61 y la CE 0.353 dS/m se encuentran dentro de los rangos normales de la calidad de agua para riego, por lo que no existe problemas de salinidad, según los reportes del laboratorio. En el diseño hidráulico las dimensiones calculadas fueron similares a las instaladas en campo, como ser diámetro de los porta goteros es de 16 mm, la tubería terciaria tiene un diámetro de 1” y las tuberías de la línea secundaria y primaria son de 1 ½“, tanto en papel como en campo la potencia del motor es de 2 HP, lo que ayuda a la distribución del agua a dos sub unidades de manera simultánea. Conclusiones propias de las evaluaciones: 66

De manera global el caudal descargado y las presiones de operación variaron en las distintas evaluaciones realizadas, en el caso de caudal se tuvo valores desde 1.10 hasta 1.70 l/h. Las variación pudo deberse en el momento de recoger el volumen emitido por los emisores debido a las técnicas optadas para este trabajo y presencia del cultivo. Al momento de medir el volumen recolectado se trató de recoger toda el agua de los pluviómetros con jeringas de 1 ml, para tener así datos más precisos. Con respecto a la presión la máxima de todas las evaluaciones fue de 15.81 mca y como presión mínima fue 10.50 mca, la presión fue disminuyendo debido a las partículas presentes el filtro de anillas, por tal razón al finalizar la evaluación en una sub unidad se procedió a la limpieza para reiniciar nuevamente. Al inicio la presión estática del cabezal de bombeo fue 20.38 mca y la presión dinámica se redujo a 14.27 mca, esta última presión era con la que ingresaba a la sub unidad de riego. A través del exponente de descarga se pudo determinar el régimen de circulación. El exponente de descarga del emisor fluctuó entre 0.7131 a 0.8385, estos valores pertenecen al régimen de circulación turbulento, lo que significa que no se obstruirán fácilmente los emisores. Este régimen se corroboro a través del cálculo del número de Reynolds obtenido, el cual fue 22352.94, este valor se encuentra por encima de 4000 Re, lo que representa el régimen de circulación por todo el sistema. Los indicadores de calidad se separaron por cultivo, cabe aclarar que el cultivo no influye simplemente es de referencia para la localización de las sub unidades de riego (SUR). El coeficiente de uniformidad de caudal fue mayor en la 1° SUR del cultivo de cañahua en la segunda evaluación con 93,67% a través de la ecuación de Merriam y Keller (1978) (CU1), como también con la ecuación modificada por López et al., 1992 (CU3). En la 2° SUR el coeficiente de uniformidad fue en descenso. Por ende estos valores reflejan el coeficiente de variación, en el primer caso se obtuvo 4.72 % de variación de caudal por lo que se clasifica en la categoría A, seguido de 6.3 % de 67

variación en la 2° SUR en la primera evaluación la categoría a la que pertenece es B. Los valores de las categorías se encuentran descritos en bibliografía. Con respecto a la uniformidad de presión en las sub unidades de cañahua no existe mucha variación, puesto que los valores se encuentran por encima del 90 %, siendo aceptable estos valores. Existió la particularidad en la 1° SUR del cultivo de cebolla, el CUC fue de 69,61 % en la segunda evaluación realizada, este valor se debió al daño que sufrió las mangueras de goteo, por lo que este valor es considerado inaceptable y por lo que representa una des uniformidad en el caudal emitido por los emisores y el rendimiento del cultivo se ve afectado. Con respecto al coeficiente de uniformidad de riego de toda la unidad de riego dio un valor promedio de 79.57%, en términos de clasificación se considera como bueno, ya por debajo de 70% es inaceptable. Para obtener este dato fue necesario determinar un factor para corregir la descarga de los emisores. Si bien el diámetro mojado y el bulbo húmedo del suelo son parte del diseño agronómico ayuda a determinar el comportamiento que presentan los emisores, y con ello se podrá realizar la programación de riego. Con la ayuda de la curva de retención de humedad se puede determinar el agua fácilmente aprovechable por los cultivos, en el caso de nuestro suelo es de 11.5 % de humedad. La particularidad de los emisores posee dos salidas con los que es posible realizar la siembra o trasplanté en dos hileras. Por último la eficiencia de aplicación de la unidad de riego fue 81.95%, este valor no es muy lejano a la eficiencia de aplicación en teoría que indica de 90% a 95%, ya que el método de riego por goteo se considera como uno de los métodos más eficientes en el uso y distribución de agua.

68

8

RECOMENDACIONES Y/O SUGERENCIAS  Para un buen desempeño del sistema de riego se debe prestar atención en el agua para riego para evitar el descenso de la presión y sobre todo evitar las obstrucciones en los goteros, ya que es factor influyente en el momento de realizar la evaluación hidráulica en el sistema.  Realizar comprobaciones a modo de rutina al menos una vez al año o cuando se sospeche que la instalación no está funcionando correctamente, si el CUC se encuentra por debajo del 85 - 90% deberán buscarse las causas de pérdida de uniformidad y tratar de solucionarlas.  Asignar una persona responsable en el manejo de los equipos, materiales de riego; instruirle para ejecutar buenas prácticas de manejo de las mismas a fin de evitar daños en el sistema por agentes externos, técnicos.  Continuar con trabajos de investigación en la parte hidráulica de materiales que son empleados en riego tecnificados, ya que estos materiales son probados en laboratorio, y al momento de instalarlos no cumplen sus especificaciones técnicas.  Continuar con trabajos en la parte hidráulica de los métodos de riego, ya que juegan un papel importante en la distribución de agua a los cultivos y se ven reflejados en el rendimiento de los mismos.  Se sugiere trabajar con los goteros autocompensantes, en el tema de los indicadores de calidad.

69

9

BIBLIOGRAFÍA

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74

ANEXOS

75

DISEÑO HIDRAULICO DEL METODO DE RIEGO POR GOTEO Tubería porta emisor o porta gotero (TPG) Perdida de carga por rozamiento (Ecuación de Blasius) (1) Donde: hf= Perdida de carga por rozamiento Q = caudal del ramal (Nª gotero * caudal del gotero (l/h)) D = Diámetro (mm) L = Longitud del ramal (m) Le = Longitud equivalente F = Coeficiente de Cristhiansen Ecuación de la continuidad Q=A*V

(2)

Donde: Q = caudal que pasa por el ramal A = área del ramal V = velocidad del flujo que pasa por el ramal NOTA: La velocidad media del agua debe estar comprendida entre 0.6 a 2.25 m/s (Pizarro, 1996). Para el ejercicio se tomara el valor medio de 1.425 m/s. De la Ec. 2 se despeja el diámetro para determinar el diámetro adecuado para el ramal Datos: QPG = 1.4 l/h * 116 emisores = 162.4 l/h = 4.5 * 10-5 m3/s V = 1.425 m/s con el que se trabajo (valor teorico)

(a)

En la parte comercial los diámetros inician a partir de 16 mm, por lo cual se toma este dato para el diseño. Para el cálculo de Cristhiansen se toma:

(b) a y b se reemplazan en la Ec. 1

m Pero como son dos subunidades de riego que funcionan simultáneamente, se multiplica por 2. m

a) Tubería porta ramal o laterales (TPR) Para hallar el D de la tubería lateral QL = 1.4 l/h * 2320 emisores = 3248 l/h = 9.2 * 10 -4 m3/s

(c)

El diámetro comercial vendido es 32 mm, por lo que se tomara este valor. Para el cálculo de Cristhiansen se toma:

(d) c y d se reemplazan en la Ec.

Pero como son dos subunidades de riego que funcionan simultáneamente, se multiplica por 2.

En la tubería de porta lateral contiene TEE como accesorio. Se determina con:

b) Tubería secundaria (Ts) Calculo del D, para ello el caudal que pasa es de 3248 l/h, longitud = 17 m QS = 3248 l/h *2 = 6496 l/h = 0.001804 m3/s V = 1.42 m/s

(e)

El diámetro comercial vendido es 50 mm, por lo que se tomara este valor. Esta tubería posee dos salidas, el valor de F se obtuvo por ábaco de Cristhiansen (So/l) F = 0.564

(f)

(e) y (f) se reemplazan en la Ec.

El valor se debe a las dos sub unidades que se riegan simultáneamente.

c) Tubería principal (TP) Calculo del D, para la tubería principal, long = 3.75 m QS = 6496 l/h = 0.001804 m3/s V = 1.42 m/s

(g)

Perdidas por accesorios, empleando la ec. Tabla 3. Perdida de carga de los accesorios instalados fuera de la caseta Accesorios

k

N°

hf

Codo 90° 1 ½ “

0.26

1

0.027

Tee 1 ½ “

0.02

2

0.0041

Llave de paso 1 ½ “

0.01

1

0.0010

-

1

-

2

-

1

-

Silletas de 1 ½ “ – 1” Niple 1 ½ “ Unión universal 1 ½ “

-

Asumiendo un valor 2 mca a los faltantes

2 2.0321

TOTAL

Fuente: Elaboración propia en base a: Tuberías. Materiales, cálculos hidráulicos, cálculos mecánicos” Mayol, J.

Cabezal de riego Tabla 4. Perdida de carga de los accesorios instalados en el cabezal de bombeo Accesorios Codo 90° 1 ½ “ Tee 1 ½ “ Llave de paso tipo bola – mariposa 1 ½ “ Filtro de malla Reductor de 1 ½ “ – 1” Niple 1 ½ “ Unión universal 1” Niple 1” Válvula de aire Inyector venturi Unión universal 1 ½ “ Asumiendo un valor 3 mca a los faltantes TOTAL

k 0.26 0.02 0.05 -

N° 5 4 3 1 3 1 1 1 5 1

hf 0.13 0.00828 0.016 3 0.52 3 6.67

Fuente: Elaboración propia en base a: Tuberías. Materiales, cálculos hidráulicos, cálculos mecánicos” Mayol, J.

ht = 47.15 + 6.67 = 53.82 mca

salida de la bomba

Accesorios antes del ingreso a la bomba: válvula de pie = 2.5, tee 1 ½ “ = 0.0021 Accesorios antes de la bomba

= 2.502 m

Ht = 53.82 mca + 2.502 = 56.322 mca Calculo de la potencia del motor

Donde: Q: Caudal del sistema Ht: carga total K = 0.76 (constante) Ef = eficiencia de la bomba (65%) Potencia del motor = 2.06 HP

ANALISIS FISICO DE SUELO

ANALISIS DE AGUA PARA RIEGO

DATOS OBTENIDOS EN CAMPO EN LA EVALUACION HIDRAULICA Cultivo de cañahua Primera evaluación

1° gotero Media 1/3 Media 2/3 Media Ultimo gotero Media

1° sub unidad de riego – caudal (l/h) 1° lateral 1/3 2/3 ultima 1,47 1,75 1,51 1,44 1,32 1,41 1,27 1,52 1,39 1,63 1,28 1,54 1,37 1,61 1,27 1,47 1,39 1,60 1,33 1,49 1,31 1,60 1,18 1,63 1,32 1,59 1,30 1,37 1,36 1,40 1,33 1,46 1,28 1,49 1,34 1,44 1,32 1,52 1,29 1,47 1,28 1,56 1,33 1,43 1,28 1,52 1,33 1,41 1,27 1,49 1,31 1,49 1,28 1,43 1,31 1,40 1,28 1,50 1,32 1,43 1,28 1,64 1,29 1,53 1,24 1,33 1,31 1,49 1,27 1,70 1,33 1,41 1,28 1,60 1,29 1,47 1,27 1,57 1,30 1,47

1° gotero Media 1/3 Media 2/3 Media Ultimo gotero Media

2° sub unidad de riego – caudal (l/h) 1° lateral 1/3 2/3 ultima 1,38 1,51 1,51 1,39 1,27 1,03 1,51 1,32 1,59 1,03 1,47 1,49 1,00 1,59 1,56 1,47 1,31 1,29 1,51 1,42 1,41 1,51 1,41 1,54 1,39 1,45 1,49 1,17 1,32 1,39 1,53 1,34 1,41 1,39 1,47 1,47 1,38 1,44 1,48 1,38 1,37 1,57 1,62 1,22 1,46 1,57 1,60 1,42 1,36 1,51 1,60 1,42 1,45 1,55 1,49 1,39 1,41 1,55 1,58 1,36 1,48 1,58 1,61 1,36 1,49 1,59 1,60 1,62 1,45 1,52 1,54 1,54 1,42 1,53 1,58 1,37 1,46 1,56 1,58 1,47

Presión Presión estática caseta: 17,56 mca

Presión estática caseta: 17,56 mca

Presión dinámica: 16,69 mca

Presión dinámica: 16,69 mca

Presión de la sub unidad: 15,81 mca

Presión de la sub unidad: 15,81 mca

P: I - A (mca) 1° gotero 1/3 2/3 ultima

1° lateral 15,28 14,75 14,40 14,05

1/3

2/3

ultima

15,81 15,11 14,05 14,05

14,75 14,05 13,88 13,88

15,28 14,05 13,88 13,52

P: II - A (mca) 1° gotero 1/3 2/3 ultima

1° lateral 14,93 14,75 14,05 14,05

1/3

2/3

ultima

14,05 15,11 15,81 14,40

14,93 14,05 14,93 15,81

14,93 14,93 14,05 14,05

Segunda evaluación 1° sub unidad de riego – caudal (l/h) 1° lateral 1/3 2/3 ultima 1,29 1,20 1,11 1,22 1,32 1,24 1,28 1,32 1° gotero 1,30 1,31 1,27 1,32 1,35 1,29 1,29 1,27 Media 1,32 1,26 1,24 1,28 1,23 1,22 1,24 1,23 1,25 1,22 1,23 1,21 1/3 1,12 1,41 1,29 1,11 1,24 1,29 1,35 1,10 Media 1,21 1,29 1,28 1,16 1,28 1,19 1,27 1,24 1,25 1,23 1,29 1,28 2/3 1,37 1,30 1,28 1,27 1,32 1,32 1,34 1,08 Media 1,30 1,26 1,30 1,22 1,40 1,21 1,22 1,25 1,26 1,17 1,26 0,97 Ultimo gotero 1,04 0,89 1,35 1,35 1,26 1,10 1,18 1,21 Media 1,24 1,09 1,25 1,20

1° gotero Media 1/3 Media 2/3 Media Ultimo gotero Media

2° sub unidad de riego – caudal (l/h) 1° lateral 1/3 2/3 ultima 1,25 1,21 1,50 1,21 1,29 1,26 1,26 1,26 1,34 1,37 1,09 1,24 1,24 1,22 1,29 1,21 1,28 1,26 1,28 1,23 1,21 1,19 1,38 0,82 1,25 1,29 1,12 0,94 1,20 1,29 1,18 0,89 1,22 1,35 1,24 1,05 1,22 1,28 1,23 0,93 1,17 1,09 0,79 1,23 1,29 1,31 1,26 1,29 1,23 1,25 1,35 1,23 1,21 1,34 1,11 1,28 1,22 1,25 1,13 1,26 1,27 1,29 1,32 1,04 1,12 1,27 0,86 1,06 1,31 1,27 0,95 1,12 1,24 1,27 1,15 1,24 1,23 1,27 1,07 1,12

Presión Presión estática caseta: 15,81 mca

Presión estática caseta: 15,81 mca

Presión dinámica: 14,05 mca

Presión dinámica: 14,05 mca

Presión de la sub unidad: 12,82 mca

Presión de la sub unidad: 13,35 mca

P: I - A (mca) 1° gotero 1/3 2/3 ultimo

1° lateral 13,17 12,29 13,17 12,29

1/3

2/3

ultimo

13,35 12,29 12,29 11,59

13,17 12,29 12,29 12,47

12,47 12,29 12,29 12,29

P: II - A (mca) 1° gotero 1/3 2/3 ultimo

1° lateral 13,00 12,29 12,29 11,94

1/3

2/3

ultimo

13,35 12,29 11,94 11,24

12,65 12,29 11,59 11,59

12,47 12,29 12,29 11,94

Tercera evaluación 1° sub unidad de riego – caudal (l/h) 1° 1/3 2/3 ultima lateral 1,57 1,53 1,56 1,56 1,60 1,57 1,67 1,74 1° gotero 1,58 1,57 1,57 1,62 1,57 1,56 1,57 1,53 Media 1,58 1,56 1,59 1,61 1,69 1,51 1,56 1,65 1,75 1,45 1,03 1,56 1/3 1,66 1,62 1,65 1,56 1,64 1,44 1,63 1,57 Media 1,68 1,51 1,47 1,59 1,64 1,50 1,92 1,56 1,66 0,42 1,98 1,53 2/3 1,72 1,47 1,86 1,68 1,69 1,45 1,92 1,57 Media 1,68 1,21 1,92 1,59 1,79 1,41 1,56 1,34 1,75 1,01 1,60 1,56 Ultimo gotero 1,64 1,03 1,61 1,65 1,66 1,26 1,47 1,56 Media 1,71 1,18 1,56 1,53

1° gotero Media 1/3 Media 2/3 Media Ultimo gotero Media

2° sub unidad de riego – caudal (l/h) 1° 1/3 2/3 ultima lateral 1,35 1,62 1,56 1,58 1,62 1,62 1,53 1,51 1,50 1,20 1,65 1,51 1,50 1,50 1,62 1,51 1,49 1,49 1,59 1,52 1,53 1,59 1,59 1,63 1,05 1,65 1,65 1,57 0,36 1,65 1,59 1,57 1,47 1,59 1,55 1,56 1,10 1,62 1,59 1,58 1,20 1,65 1,56 1,62 1,59 1,62 1,74 1,44 1,38 1,56 1,68 1,65 1,59 1,71 1,41 1,59 1,44 1,64 1,60 1,58 1,26 1,62 1,74 0,96 1,56 1,62 1,71 1,56 1,56 1,32 1,62 1,57 1,56 1,50 1,73 0,96 1,49 1,52 1,70 1,26

Presión

Presión estática caseta: 14,05 mca

Presión estática caseta: 14,05 mca

Presión dinámica: 13,17 mca

Presión dinámica: 13,17 mca

Presión de la sub unidad: 12,29 mca

Presión de la sub unidad: 12,29 mca

P: I - A (mca) 1° lateral 1° gotero 11,94 1/3 11,42 2/3 11,94 Ultimo 11,42

1/3

2/3

ultimo

12,29 12,29 11,42 11,42

11,42 12,29 11,42 12,29

12,29 11,42 11,42 11,42

P: II - A (mca) 1° lateral 1° gotero 10,54 1/3 10,54 2/3 11,77 ultima 12,29

1/3 10,54 11,77 11,77 12,29

2/3 12,29 11,42 11,77 11,42

ultima 11,42 11,42 11,42 12,29

Cultivo de cebolla Primera evaluación

1° gotero Media 1/3 Media 2/3 Media Ultimo gotero Media

1° sub unidad de riego – caudal (l/h) 1° 1/3 2/3 ultima lateral 1,20 1,63 1,56 1,69 1,30 1,58 1,63 1,56 1,44 1,66 1,70 1,64 1,39 1,50 1,64 1,58 1,33 1,59 1,63 1,62 1,39 1,51 1,57 1,59 1,56 1,63 1,62 1,62 1,39 1,64 1,57 1,56 1,40 1,46 1,57 1,62 1,44 1,56 1,58 1,60 1,60 1,81 1,69 1,58 1,51 1,70 1,74 1,71 1,40 1,63 1,55 1,66 1,57 1,57 1,62 1,63 1,52 1,68 1,65 1,64 1,56 1,69 1,59 1,57 1,56 1,81 1,52 1,69 1,62 1,68 1,63 1,66 1,58 1,56 1,58 1,70 1,58 1,68 1,58 1,65

1° gotero Media 1/3 Media 2/3 Media Ultimo gotero Media

2° sub unidad de riego – caudal (l/h) 1° 1/3 2/3 ultima lateral 1,65 1,81 1,64 1,22 1,51 1,75 1,61 1,69 1,63 1,73 1,70 1,57 1,68 1,80 1,77 1,71 1,62 1,77 1,68 1,55 1,55 1,81 1,34 1,70 1,74 1,76 1,63 1,57 1,75 1,82 1,52 1,69 1,56 1,80 1,57 1,74 1,65 1,80 1,52 1,67 1,63 1,84 1,46 1,68 1,63 1,63 1,58 1,45 1,76 1,82 1,69 1,51 1,45 1,81 1,52 1,64 1,62 1,77 1,56 1,57 1,77 1,86 1,57 1,39 1,46 1,76 1,58 1,45 1,70 1,94 1,51 1,69 1,79 1,85 1,82 1,81 1,68 1,85 1,62 1,58

Presión Presión estática caseta: 15,81 mca Presión dinámica: 14,93 mca

2/3 ultimo P: I - B (mca) 1° lateral 1/3 1° gotero 13,17 14,05 14,93 14,05 1/3 14,93 14,93 14,05 14,05 2/3 14,93 14,05 14,05 14,93 Ultimo 14,93 14,93 14,05 14,93

Presión estática caseta: 15,81 mca Presión dinámica: 14,93 mca

P: II - B (mca) 1° lateral 1/3 2/3 ultimo 1° gotero 13,17 14,93 13,17 13,88 1/3 14,05 14,93 13,17 14,05 2/3 14,93 14,93 13,88 13,17 Ultimo 14,93 14,93 14,05 14,05

Segunda evaluación

1° gotero Media 1/3 Media 2/3 Media Ultimo gotero Media

1° sub unidad de riego – caudal (l/h) 1° 1/3 2/3 ultima lateral 1,20 1,12 1,48 1,29 1,07 1,10 1,58 1,24 1,06 1,20 1,56 1,30 1,04 1,16 1,60 1,32 1,09 1,15 1,56 1,29 0,96 1,16 1,34 1,32 1,10 1,10 1,40 1,40 1,04 1,14 1,59 1,36 1,02 1,20 1,54 1,32 1,03 1,15 1,47 1,35 1,05 1,12 1,46 1,36 1,08 1,15 1,49 1,41 1,09 1,19 1,51 1,38 1,04 1,14 1,48 1,39 1,07 1,15 1,49 1,39 1,05 1,25 1,45 1,29 1,10 1,29 1,48 1,35 1,09 1,27 1,52 1,32 1,07 1,23 1,50 1,30 1,08 1,26 1,49 1,32

1° gotero Media 1/3 Media 2/3 Media Ultimo gotero Media

2° sub unidad de riego – caudal (l/h) 1° 1/3 2/3 ultima lateral 1,31 1,25 1,35 1,26 1,44 1,29 1,38 1,31 1,56 1,32 1,36 1,28 1,53 1,28 1,33 1,29 1,46 1,29 1,36 1,29 1,45 1,32 1,58 1,48 1,48 1,38 1,65 1,54 1,46 1,35 1,63 1,50 1,47 1,33 1,60 1,46 1,47 1,35 1,62 1,50 1,45 1,34 1,56 1,46 1,48 1,40 1,58 1,47 1,53 1,39 1,62 1,50 1,50 1,38 1,59 1,45 1,49 1,38 1,59 1,47 1,45 1,30 1,55 1,35 1,48 1,35 1,58 1,42 1,50 1,33 1,56 1,38 1,45 1,28 1,53 1,37 1,47 1,32 1,56 1,38

Presión

Presión estática caseta: 14,05 mca Presión dinámica: 13,17 mca

P: I - B (mca) 1° gotero 1/3 2/3 Ultimo

1° lateral 10,54 10,54 11,42 12,29

1/3

2/3

10,54 11,42 11,42 12,29

11,42 11,42 11,42 12,29

Presión estática caseta: 14,05 mca Presión dinámica: 13,17 mca

ultimo 10,54 10,54 11,42 12,29

2/3 ultimo P: II - B (mca) 1° lateral 1/3 1° gotero 11,42 11,42 10,54 10,54 1/3 11,42 11,42 11,42 11,42 2/3 11,94 11,42 11,77 11,42 Ultimo 12,29 12,29 12,29 11,77

CURVA DE GASTO DE LAS EVALUACIONES REALIZADAS Primera y segunda sub unidad de riego Primera evaluación

Segunda evaluación

Tercera evaluación

Tercera y cuarta sub unidad de riego

Primera evaluación

Segunda evaluación

PRESUPUESTO DE TODOS LOS MATERIALES Y EQUIPOS EMPLEADOS EN LA INSTALACIÓN DEL RIEGO POR GOTEO

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

ACCESORIOS DEL CABEZAL DE RIEGO Descripción unidad cant. Válvula de Retención 1 1/2" Bronce pieza 1 Manguera Succión 1 1/2" mts 10 Tee de 1 1/2" PVC Rosca pieza 4 Buje Reducción 1 1/2" x 1/2" PVC Rosca pieza 1 Tapones 1/2" PVC R.M pieza 1 Buje Reducción 2" x 1 1/2" PVC Rosca pieza 2 Codo PVC 90° 1 1/2" pieza 5 Llave de Bola 1 1/2" BRONCE pieza 3 Copla PVC 1 1/2" PVC pieza 2 Buje Reducción 1 1/2" x 1" PVC pieza 2 Unión Universal 1" PVC pieza 1 Niple Hexagonal PVC 1 " pieza 1 Niple Hexagonal PVC 1 1/2" pieza 3 Válvula Ventosa Efecto Simple 1" pieza 1 Filtro de Anillas 1 1/2" pieza 1 Inyector de fertilizante tipo venturi pieza 1 Bomba centrifuga con motor eléctrico 2 HP pieza 1

P.Unitario 170,00 65,00 21,00 6,50 1,50 9,00 10,50 235,00 10,50 6,00 22,00 4,00 7,00 200,00 240,00 474 3424,32 TOTAL

P.total 170,00 650,00 84,00 6,50 1,50 18,00 52,50 705,00 21,00 12,00 22,00 4,00 21,00 200,00 240,00 474 3424,32 6105,82

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

ACCESORIOS SISTEMA DE RIEGO GOTEO (exterior) Descripción unidad Cant. P.Unitario Abrazaderas (silleta)de 1 1/2" x 1" pieza 2 24,00 Abrazaderas (silleta) de 32mm x 1/2" pieza 2 25,00 Tapones 1/2" PVC R.M pieza 3 1,50 Llave de paso Cortina de 1" pieza 4 100,00 Niple Hexagonal PVC 1" pieza 2 4,00 Unión Universal 1" PVC pieza 2 22,00 Tee de 1" PVC pieza 4 13,00 Codo PVC 90° 1 1/2" pieza 2 10,50 Buje reducción 1 1/2" x 1" PVC pieza 2 6,00 Tapón PVC R.H de 1" pieza 8 4,50 Tee de 1 1/2" PVC pieza 2 21,00 Unión Universal 1 1/2" PVC pieza 1 50,00 Niple Hexagonal PVC 1 1/2" pieza 2 7,00 Llave de paso Cortina de 1 1/2" Bronce pieza 2 180,00 Buje reducción 1 1/2" x 1/2" PVC pieza 1 7,00 Válvula Ramal/paso manguera cinta 16 mm pieza 40 7,50 conector toma inicial + empaque/Goma bilabial 16mm pieza 40 1,80 Toma para Cinta / Unión Manguera Cinta 16 mm pieza 40 2,20 Tapón Final para Manguera PE dentado 16mm pieza 80 1,80 Politubo HDPE 1/2" Mts 3 5,70 Politubo HDPE 1" Mts 42 11,50 Tubo PVC 1 1/2" C-15 Barra 6 87,00 Manguera con Gotero Integrados 1.4 LPH/ 0.5 mts / 16mm/ rollo = 500 mts rollo 6 1350

24 manómetro de glicerina

pieza

1

180,00 TOTAL

Costo total de inversión

17160.82 Bs Diecisiete mil ciento sesenta 82/100 bolivianos

P.total 48,00 50,00 4,50 400,00 8,00 44,00 52,00 21,00 12,00 36,00 42,00 50,00 14,00 360,00 7,00 300,00 72,00 88,00 144,00 17,10 483,00 522,00 8100,00 180,00 11054,60