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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA HIDRÁULICA

TRABAJO DE SUBSANACIÓN: DESCRIBIR PASO A PASO EL DISEÑO DE UN SISTEMA DE RIEGO POR GOTEO Y REALIZAR UN EJEMPLO DE APLICACIÓN PASO A PASO CON EL CULTIVO DE FRESAS. ASIGNATURA: SISTEMAS DE RIEGOS II INTEGRANTE:  SILVA ARTEAGA, Rennzo Miguel. DOCENTE: Ing. FRANCISCO HUAMAN VIDAURRE.

CAJAMARCA-PERÚ 2019

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INDICE DISEÑO DE SISTEMA DE RIEGO POR GOTEO ...................................................................... 4  PROCEDIMIENTO GENERAL PARA EL DISEÑO DE SISTEMA DE RIEGO POR GOTEO: ............................................................................................................................................ 4 DISEÑO AGRONOMICO: ................................................................................................. 4

1.

Relaciones Suelo – Agua - Planta ................................................................................ 4

1.1. 1.1.1.

Textura....................................................................................................................... 4

1.1.2.

Estructura .................................................................................................................. 5

1.1.3.

Porosidad ................................................................................................................... 6

1.1.4.

Profundidad del suelo explorado por las raíces ..................................................... 6

1.1.5.

Formas de expresar el contenido de humedad del suelo ....................................... 8

1.1.5.1.

Humedad Gravimétrica........................................................................................ 8

1.1.5.2.

Humedad Volumétrica ......................................................................................... 9

1.1.5.3.

Humedad expresada en altura de agua ............................................................... 9

1.1.6.

Estados del suelo ....................................................................................................... 9

1.1.6.1.

Saturación .............................................................................................................. 9

1.1.6.2.

Capacidad de campo ........................................................................................... 10

1.1.6.3.

Punto de Marchitamiento................................................................................... 11

1.1.7. Determinación indirecta de la capacidad de campo y del punto de marchitamiento ....................................................................................................................... 11 1.1.8.

Utilización del agua del suelo ................................................................................. 12

1.1.9.

Agua disponible para el cultivo ............................................................................. 12

1.1.10.

Infiltración ............................................................................................................... 14

1.1.10.1. 

Medida de la velocidad de infiltración .............................................................. 14

Método del cilindro infiltrómetro .................................................................................. 15

1.1.11.

Balance Hídrico de la Planta .................................................................................. 16

1.1.12.

Periodos Críticos de la Planta ................................................................................ 16

1.2.

Cédula de Cultivo............................................................................................................ 17

1.2.1.

La Evapotranspiración ........................................................................................... 17

1.2.1.1.

Cálculo de las necesidades de agua de los cultivos ........................................... 18

1.2.1.2.

Método de Blaney – Criddle............................................................................... 19

1.2.1.3.

Método de Radiación .......................................................................................... 21

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1.2.1.4.

2.

Método de Penman ............................................................................................. 23

1.2.2.

Coeficiente de Cultivo (Kc) .................................................................................... 25

1.2.3.

Corrección de la ETo y determinación del coeficiente de cultivo Kc ................. 27

1.2.4.

Necesidades Netas de Riego.................................................................................... 28

1.2.5.

Calculo de la Precipitación Efectiva ...................................................................... 28

1.2.6.

Probabilidades de lluvia ......................................................................................... 29

1.2.7.

Necesidad Totales, Eficiencia de Aplicación ......................................................... 29

1.2.8.

Dosis de Riego e Intervalo entre Riegos ................................................................ 33

1.2.9.

Caudal necesario ..................................................................................................... 34

1.3.

Superficie mojada por emisor ........................................................................................ 34

1.4.

Porcentaje de superficie mojada.................................................................................... 36

1.5.

Número de emisores por planta ..................................................................................... 36

1.6.

Profundidad del bulbo .................................................................................................... 36

1.7.

Disposición de los emisores ............................................................................................ 37

DISEÑO HIDRAULICO: ...................................................................................................... 40 2.1.

Componentes del sistema ............................................................................................... 40

2.1.1.

Cabezal de riego ...................................................................................................... 40

2.1.2.

Red de Distribución ................................................................................................ 40

2.1.3.

Mecanismos Emisores de agua .............................................................................. 41

2.1.4.

Dispositivos de control ............................................................................................ 41

2.2.

Equipo de Bombeo .......................................................................................................... 42

2.3.

Prefiltrado ....................................................................................................................... 45

2.4.

Filtrado ............................................................................................................................ 46

2.5.

Unidad de Fertilización. ................................................................................................. 50

2.6.

Caudal del lateral ............................................................................................................ 52

2.7.

Diámetro de los laterales ................................................................................................ 52

2.8.

Perdida de carga en un lateral ....................................................................................... 52

2.9.

Presión en el origen en el lateral .................................................................................... 53

2.10.

Perdida en la tuberías terciarias o portalaterales .................................................... 53

2.11.

Presión necesaria en el origen del cabezal ................................................................ 54

2.12.

Velocidades recomendadas ........................................................................................ 54

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EJEMPLO DE APLICACIÓN: .................................................................................................... 56 DISEÑO DE SISTEMA DE RIEGO POR GOTEO – CULTIVO FRESAS ................................. 56 DESCRIPCIÓN DEL CULTIVO FRESAS ..................................................................... 57

1.

A)

TAXONOMÍA Y ORIGEN ........................................................................................ 57

B)

MORFOLOGÍA .......................................................................................................... 57

C)

REQUERIMIENTOS EDAFOCLIMÁTICOS ........................................................ 59

D)

TÉCNICAS DE CULTIVO........................................................................................ 60

2.

UBICACIÓN DE LA PARCELA: .................................................................................... 63

3.

DATOS DEL SUELO OBTENIDOS EN EL LABORATORIO DE INIA.................... 64

4.

PROFUNDIDAD DE LA CAPA ARABLE ...................................................................... 65

5.

INFILTRACIÓN BÁSICA DEL SUELO ......................................................................... 66

6.

PENDIENTE Y MEDICIONES DEL TERRENO (PLANO, CROQUIS) .................... 71

7.

INFRAESTRUCTURA DE LA TOMA Y CANAL DE AGUA ..................................... 72 CAUDAL DEL CANAL ................................................................................................. 74

8.

CEDULA DE CULTIVO –FRESAS ................................................................................. 75

9.

DISEÑO AGRONÓMICO DE RIEGO POR GOTEO DE FRESAS ............................ 80

10.

DISEÑO HIDRÁULICO DE RIEGO POR GOTEO DE FRESA ............................. 83

11.

ELECCIÓN DE LA BOMBA ........................................................................................ 89

12.

ESTRUCTURA DE LIMPIEZA DEL AGUA ............................................................. 96

13.

ALMACENAMIENTO DE AGUA (RESERVORIO) .............................................. 101

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DISEÑO DE SISTEMA DE RIEGO POR GOTEO A la hora de dimensionar un sistema de riego por goteo se distinguen dos fases: – Diseño agronómico, que basándose en factores de producción vegetal (clima, suelo, planta) permitirá conocer el caudal de agua necesario para cubrir las necesidades hídricas del cultivo. – Diseño hidráulico, que garantice una óptima distribución del caudal determinado, mediante un dimensionado óptimo de la red de riego y de los elementos que la componen.

PROCEDIMIENTO GENERAL PARA EL DISEÑO DE SISTEMA DE RIEGO POR GOTEO: 1. DISEÑO AGRONOMICO: 1.1. Relaciones Suelo – Agua - Planta El suelo es un sistema complejo compuesto por partículas sólidas (minerales y orgánicas), agua con sustancias en disolución (solución del suelo) y aire. El aire y la solución del suelo ocupan los espacios o poros comprendidos en la matriz sólida. Las principales características físicas del suelo que afectan a la retención del agua son; textura, estructura y porosidad. 1.1.1.

Textura

La porción mineral del suelo está formada por partículas que, según su tamaño, se clasifican en: arena (de 2 a 0.05 mm), limo (de 0.05 a 0.002 mm) y arcilla (inferior a 0.002 mm). La textura de un suelo se refiere a la proporción relativa de arena, limo y arcilla que contiene. Dependiendo de su textura, los suelos se clasifican en arenosos, limosos o arcillosos, según predomine cada uno de los distintos componentes. Un suelo es de textura franca cuando contiene una mezcla de arena, limo y arcilla en proporción equilibrada. El análisis granulométrico, que da los porcentajes en peso de arena, limo y arcilla, determina las distintas clases de textura, que vienen definidas en el triángulo de texturas de la figura 1. El agua ocupa total o parcialmente los poros comprendidos entre las partículas sólidas. Esta agua es absorbida por las raíces de las plantas, por lo que debe ser periódicamente repuesta por la lluvia o mediante el riego. Por tanto, el suelo sirve de almacén o depósito de agua. La capacidad del suelo para almacenar agua es uno de los principales factores que influyen en la cantidad de agua de riego y la frecuencia de su aplicación.

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Fig. 1: Triángulo de texturas para determinar la clasificación de los suelos según su textura. El triángulo está dividido en 12 áreas, correspondientes a las distintas clases de textura según los porcentajes en peso de arcilla, limo y arena. La dirección de las flechas indica la forma de aplicar los porcentajes respectivos de arcilla, limo y arena. Así, por ejemplo, el punto A, que corresponde al área de suelo arcilloso, contiene el 50% de arcilla, el 30% de limo y el 20% de arena. El aire ocupa el resto del espacio de los poros no ocupado por el agua. Según la humedad del suelo, el agua y el aire ocupan una mayor o menor proporción de los poros. Por lo general, los poros pequeños (microporos) están ocupados por agua, mientras que el aire ocupa la mayor parte del espacio de los poros grandes (macroporos), salvo que el suelo esté saturado de agua, en cuyo caso ésta ocupa todo el espacio poroso. Los poros de tamaño intermedio están ocupados por aire y agua en mayor o menor proporción, según las variaciones del contenido de humedad del suelo. Los suelos de textura arcillosa tienen un gran número de microporos, mientras que los macroporos predominan en los suelos de textura arenosa. El agua drena por gravedad en los poros con diámetro superior a 30 micras. Los suelos arenosos drenan con facilidad, porque gran parte de sus poros tienen diámetro suficiente para permitir la salida del agua por gravedad. De ello se deduce que los suelos arenosos retienen menor cantidad de agua que los arcillosos. 1.1.2.

Estructura

Se llama estructura de un suelo a la disposición de sus partículas para formar otras unidades de mayor tamaño, llamadas agregados. Los poros se presentan entre los agregados y dentro de ellos, siendo de mayor tamaño los primeros, por lo que la cantidad de poros de mayor tamaño (y, por tanto, la permeabilidad del suelo al aire y al agua) viene condicionada, en gran medida, por la estructura.

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Así como la textura se mantiene constante, la estructura puede variar con mucha facilidad, ya que las fuerzas que unen las partículas elementales dentro de los agregados son muy débiles. La estructura se mejora mediante ciertas prácticas culturales y una buena ordenación de los cultivos. Entre las causas que degradan la estructura destacan: labores excesivas o inadecuadas, poco contenido de materia orgánica, compactación causada por el uso continuo de maquinaria agrícola pesada, el impacto de las gotas de lluvia, etc. Un alto con- tenido de calcio favorece la estabilidad de la estructura, mientras que un alto contenido de sodio determina su deterioro. 1.1.3.

Porosidad

La porosidad de un suelo es la fracción de volumen del mismo no ocupado por materia sólida. Está condicionada por su textura y estructura. La densidad aparente (da) se refiere a la densidad de un suelo tal como es, incluyendo el volumen ocupado por los poros. Es igual al peso de una muestra de suelo seco dividido por el volumen. En suelos minerales la densidad aparente varía dentro de los límites siguientes:

La densidad real (dr) se refiere a la densidad de las partículas sólidas, y es igual al peso de suelo seco dividido por el volumen ocupado por las partículas sólidas. En todos los suelos minerales la densidad real tiene un valor aproximado de 2.6 g/cm3. La porosidad o volumen ocupado por los poros se expresa como porcentaje del volumen total de suelo mediante la fórmula: 𝑑𝑟 − 𝑑𝑎 𝑃𝑜𝑟𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 = 100 𝑑𝑟 La porosidad de los suelos varía normalmente del 40 al 50%. 1.1.4.

Profundidad del suelo explorado por las raíces

La profundidad de las raíces está determinada por una serie de factores, tales como: características genéticas del cultivo, características del suelo (textura, estructura, presencia de capas impermeables, etc.), nivel de agua en el suelo, nutrientes, oxígeno, etc. Cuando la planta esté bien arraigada y existan buenas condiciones de cultivo, el rendimiento del mismo no queda afectado cuando se reduce por alguna causa el sistema radical. La profundidad total del sistema radical es característica de cada especie, cuando el suelo es profundo y homogéneo, pero varía según diversos factores, tales como el nivel de humedad en el suelo en la

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primera fase del desarrollo, la proximidad a la capa freática, la existencia de horizontes calizos u otras capas duras o impermeables, etc. En las plantas de raíces profundas la distribución del sistema radical es, aproximadamente, la siguiente: el 40%, en la primera cuarta parte de su profundidad total; el 30%, en la segunda cuarta parte; el 20%, en la tercera cuarta parte, y el 10% restante en la cuarta parte más profunda. El agua disponible para la planta se agota con más rapidez en las capas más superficiales que en las capas más profundas. Cuando se agota el agua disponible de las capas superficiales, la planta continúa absorbiendo agua de las capas más profundas, pero para ello necesita desarrollar un buen sistema radical a esa profundidad, con lo cual su rendimiento se reduce. Conviene, por tanto, reponer el agua perdida y utilizada en la zona superficial, que es donde mayor desarrollo tiene el sistema radical. Por consiguiente, conviene considerar, no la profundidad tota) del sistema radical, sino la profundidad efectiva, que corresponde, aproximadamente, a un 80% de su profundidad total. Como norma general se pueden utilizar los valores de la tabla 1 con

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El siguiente criterio: los valores más altos en suelos de textura gruesa; valores intermedios en suelos de textura media, y valores más bajos en suelos de textura fina. Todo ello se refiere a plantas ya desarrolladas. Para plantas en fase de desarrollo se tomará la profundidad correspondiente a la planta desarrollada multiplicando por el factor: 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑢𝑙𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑓𝑎𝑠𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑠𝑝𝑜𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑢𝑙𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑜 En cualquier caso, si existe una capa dura o impermeable en el perfil del suelo, la profundidad radical efectiva estará limitada por la profundidad a que se encuentra dicha capa. 1.1.5.

Formas de expresar el contenido de humedad del suelo

El contenido de humedad del suelo se puede expresar de varias formas: 1.1.5.1. Humedad Gravimétrica Es el porcentaje de agua que contiene el suelo con relación al peso de suelo seco. Se calcula con la fórmula:

𝐻𝑔 =

𝑃𝑎 100 𝑃𝑠

Hg=Pa/Ps 100

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He = Humedad gravimétrica, expresada en porcentaje. Pa = Peso del agua. Ps = Peso del suelo seco. Se considera suelo seco cuando se somete a secado en estufa a 105 °C hasta peso constante. El peso del agua se obtiene por la diferencia entre el peso del suelo húmedo menos el peso del suelo seco. 1.1.5.2. Humedad Volumétrica Es el porcentaje de agua que contiene el suelo con relación al volumen de suelo húmedo. Se calcula con la fórmula: 𝑉𝑎 𝐻𝑣 = 100 𝑉𝑠 Hv = Humedad volumétrica expresada en porcentaje. Va = Volumen de agua. Vs = Volumen de suelo húmedo. 1.1.5.3. Humedad expresada en altura de agua De un modo semejante a como se expresa el agua caída en una precipitación, la cantidad de agua del suelo se puede expresar en longitud de altura de agua. La relación de longitudes es la misma que la de volúmenes, ya que en ambos Casos la superficie de la base es la misma. La expresión de la humedad en longitud se suele presentar como fracción. También se puede hacer el cálculo con la fórmula: 𝐿𝑎 =

𝐻𝑔 𝑥 𝑃𝑟 𝑥 𝑑𝑎 100

La = Lámina de agua total o por estrato. Pr = Profundidad de suelo a humedecer o de raíces. 1.1.6.

Estados del suelo

Desde el punto de vista de su utilización por las plantas cabe diferenciar los siguientes estados del agua del suelo: 1.1.6.1. Saturación Un suelo está saturado cuando todos sus poros están ocupados por agua. Esta situación se presenta después de una lluvia copiosa o de un riego abundante, o cuando existe un estrato impermeable a poca profundidad. Cuando a un suelo saturado se le deja drenar, el agua sobrante pasa al subsuelo por la acción de la gravedad. El agua eliminada de esta forma, que no es retenida por el suelo, se llama agua libre o gravitacional. Cuando el estado del suelo saturado se prolonga, las raíces de las plantas no acuáticas se mueren por falta de oxígeno.

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1.1.6.2. Capacidad de campo Partiendo de la situación anterior, cuando el suelo ya no pierde más agua por gravedad se dice que está a la capacidad de campo. En esta situación, el agua ocupa los poros pequeños y el aire ocupa una gran parte del espacio de los poros grandes. Inmediatamente después de la saturación, el drenaje es muy rápido, pero después se hace más lento, pudiendo durar más o menos tiempo, según la textura del suelo. Se admite que el estado de capacidad de campo se alcanza en suelos bien drenados a los dos o tres días después de una lluvia copiosa, aunque esto no es cierto para todos los suelos, ya que en los arcillosos se alcanza con más lentitud que en los arenosos. En cuanto a los valores de energía de retención del agua, la capacidad de campo se alcanza cuando la tensión matricial tiene un valor medio de 1/3 de atmósfera en suelo franco, pudiendo variar desde 0,1 atmósferas en suelo arenoso hasta 0.5 atmósferas en suelo arcilloso. La capacidad de campo se determina mejor en los suelos de textura arenosa que en los de textura arcillosa, ya que en los primeros, con gran número de macroporos, el final del drenaje es más evidente. En cualquier caso, y debido a que se pueden presentar diferentes estratos en el perfil, es aconsejable determinar la capacidad de campo “in situ” en cada caso concreto, procediendo de la siguiente forma: -

Se prepara un cuadro de terreno de 1 m por lado, bordeado a su alrededor. Se riega el suelo hasta la saturación y a continuación se cubre la superficie con una lámina de plástico negro, para evitar la evaporación del suelo y la transpiración de las plantas. (Figura 14). Se deja pasar un día en suelos de textura arenosa, dos días en la de textura media y cuatro en los de textura arcillosa. Se toma una muestra de suelo y se determina el contenido de humedad.

Fig. 2: Esquema en planta y corte transversal del terreno preparado para determinar capacidad de campo. (Fuente: Aguilera y Martínez). En suelos de textura media la capacidad de campo se corresponde a la humedad equivalente, que se determina con una muestra de suelo saturado de 1 cm de espesor, a la que se le aplica una fuerza centrífuga de 1 kg (1,000 veces la fuerza de gravedad), durante 30 minutos.

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La cantidad de agua que puede retener un suelo a la capacidad de campo depende, sobre todo, del tamaño de los macroporos, por cuyo motivo depende más de la textura que de la estructura. El estado de capacidad de campo es la situación más favorable para el desarrollo de los cultivos, ya que tienen a su disposición una gran cantidad de agua retenida por el suelo con una energía que es superada con facilidad por la succión de las raíces, a la vez que disponen de aire abundante para la respiración de las raíces. 1.1.6.3. Punto de Marchitamiento A partir de la capacidad de campo, el agua del suelo se va perdiendo progresivamente por evaporación y al ser absorbida por las plantas. Llega un momento en el que las plantas ya no pueden absorber toda el agua que necesitan y se marchitan irreversible- mente. Se dice entonces que el suelo ha alcanzado el punto de marchitamiento. Este estado marca el límite inferior de aprovechamiento del agua del suelo por las plantas. Se considera que el punto de marchitamiento se alcanza cuando la tensión matricial tiene un valor de 15 atmósferas, aunque puede variar de 10 a 20 atmósferas, correspondiendo la cifra más baja a los suelos muy arenosos, y la más alta a los muy arcillosos. En suelos de textura media, el punto de marchitamiento se considera igual a 0.56 veces la humedad equivalente. Al igual que en la capacidad de campo, el punto de marchitamiento depende más de la textura que de la estructura del suelo, Para un mismo contenido en humedad, la tenacidad con que es retenida el agua por el suelo es mayor en suelos de textura arcillosa que en los de textura arenosa, por lo que el agua resulta más accesible a las plantas en los segundos que en los primeros. Aproximadamente la mitad del agua contenida en el suelo a capacidad de campo se encuentra tan fuertemente retenida que las plantas no pueden absorberla a la velocidad que requieren sus necesidades y por eso se marchitan. En días cálidos y secos ocurre, a veces, que las plantas se marchitan temporalmente, aunque el suelo tenga todavía una cantidad de agua por encima del límite que estamos considerando. En estos casos, las plantas se recuperan por la noche o cuando reciben un nuevo aporte de agua, Se considera que se ha alcanzado el punto de marchitamiento cuando la planta pierde su capacidad de recuperación, aunque se suministre agua en abundancia.

1.1.7.

Determinación indirecta de la capacidad de campo y del punto de marchitamiento

La cantidad de agua retenida por un suelo en la capacidad de campo y en el punto de marchitamiento se mide en laboratorio o en el mismo terreno. A nivel laboratorio estos valores se pueden determinar mediante el uso de la olla de presión y la membrana de presión a las que se aplica aire a presión de 0.3 y 15 atmósferas, respectivamente, a muestras de suelo previamente saturadas. Después de 18 a 24 horas y cuando deja de escurrir agua se obtiene el contenido de humedad del suelo correspondiente a capacidad de campo y punto de marchitamiento. A falta de datos de análisis que den la humedad del suelo en estas fases, se pueden calcular estos valores, de un modo aproximado, a partir de otros datos analíticos más fáciles de obtener, tales como la composición de la textura. Entre las fórmulas más utilizadas están las siguientes: 𝐶𝑐 = 0.48 𝐴𝑐 + 0.162 𝐿 + 0.023 𝐴𝑟 + 2.62 (𝐹ó𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎 𝑑𝑒 𝑃𝑒𝑒𝑙𝑒) Cc = Humedad a la capacidad de campo, expresada como humedad gravimétrica, en tanto por ciento Ac = Contenido de arcilla, expresado en %.

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L = Contenido de limo, expresado en %. Ar = Contenido de arena, expresado en %, 𝑃𝑚 = 0.302 𝐴𝑐 + 0.102 𝐿 + 0.0147 𝐴𝑟 (𝐹ó𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎 𝑑𝑒 𝐵𝑟𝑖𝑔𝑔𝑠) Pm = Humedad en el punto de marchitamiento, expresada como humedad gravimétrica, en tanto por ciento. Ac, L y Ar tienen el mismo significado que en la fórmula del cálculo de la humedad en la capacidad de campo. 1.1.8.

Utilización del agua del suelo

Desde el punto de vista de su utilización por las plantas, el agua del suelo se clasifica así:  Agua gravitacional. Es la porción de agua que sale libremente del suelo por la acción de la gravedad. Esta agua no puede ser utilizada por las plantas, porque pasa a una región del suelo no accesible a las raíces.  Agua disponible. Es la porción de agua que puede ser absorbida por las raíces de las plantas con suficiente rapidez para compensar las pérdidas por transpiración. El agua disponible es igual a la diferencia entre la capacidad de campo y el punto de marchitamiento.  Agua no disponible. Es la porción de agua retenida por el suelo con tanta fuerza que las plantas no pueden absorberla con suficiente rapidez para compensar las pérdidas por transpiración. Esta agua es la que permanece en el suelo a partir del punto de marchitamiento (figura 1-5).

1.1.9.

Agua disponible para el cultivo

El agua disponible (AD) para las plantas es el agua comprendida entre la capacidad de campos (Cc) y el punto de marchitamiento (Pm):

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Reserva disponible = (capacidad de campo – Punto de marchitamiento) X profundidad de las raíces. Se llama reserva de agua fácilmente disponible la cantidad de agua que pueden absorber las plantas sin hacer un esfuerzo excesivo y, por tanto, sin que haya una disminución del rendimiento. La reserva de agua fácilmente disponible es igual a la reserva del agua disponible multiplicada por un coeficiente llamado fracción de abatimiento del agua disponible (tabla 3) Reserva fácilmente disponible = Reserva disponible X Fracción de abatimiento. La fracción de abatimiento del agua disponible depende del cultivo, el tipo de suelo y la magnitud de la traspiración

En la tabla 4 se exponen los niveles de abatimiento del agua del suelo expresados como tensión de humedad del suelo, tolerados por diversos cultivos, para los cuales de mantiene el próximo rendimiento. Se toman los valores inferiores en condiciones de traspiración baja y los valores superiores en condiciones de transpiración alta. La reserva de agua fácilmente disponible se puede expresar en mm de altura de agua o en m3/ha

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1.1.10. Infiltración La infiltración es el movimiento de agua desde la superficie del suelo hacia abajo, que tiene lugar después de una lluvia o de un riego. La facultad de un suelo para permitir el paso del agua a través de su perfil recibe el nombre de permeabilidad, que depende del número de poros, así como de su tamaño y de su continuidad. Un gran número de poros y unos poros grandes y continuos favorecen la permeabilidad. Cuando se aplica el agua a toda la superficie del suelo, el flujo tiene lugar en dirección vertical; pero cuando se aplica sólo a una parte de la superficie, el flujo tiene lugar en direcciones vertical y horizontal. La velocidad de infiltración se define como el volumen de agua que entra en el perfil del suelo por unidad de tiempo. No depende sólo del volumen de poros, sino también de la facilidad con que el agua se transmite a las capas próximas, y ello depende del tamaño y la disposición de los poros. La velocidad de infiltración se mide en mm/ hora o en cm/hr. El régimen de circulación del agua en el suelo puede ser: -

-

Flujo no saturado. Cuando la intensidad de aplicación de agua al suelo es menor que la velocidad de infiltración, el agua se va desplazando a través de los poros, aumentado la profundidad de mojado, pero sin ocuparlos totalmente. El movimiento del agua viene condicionado por las potenciales matricial y gravitacional. Flujo saturado. Si la intensidad de aplicación es mayor que la velocidad de infiltración se forma, en primer lugar, una lámina de agua sobre la superficie, y a medida que penetra en el perfil va ocupando la totalidad de los poros. El movimiento del agua viene condicionado por el potencial gravitacional y de presión.

Cuando el suelo está seco, la velocidad de infiltración es alta; pero a medida que las arcillas se expanden y taponan parcialmente los poros, la velocidad de la infiltración disminuye gradualmente hasta llegar a un punto en que se mantiene prácticamente constante (figura 1-9 A). este valor constante se llama velocidad de infiltración básica, que depende, fundamentalmente, de la textura del suelo. De un modo general, los valores de la velocidad de infiltración básica o tasa de infiltración son los siguientes:

Cuando no se tienen datos de ensayos de campo, la velocidad de infiltración básica es la que determina los sistemas de riego, así como el diseño del mismo en cuanto al tamaño de la unidad operativa de riego y los caudales a utilizar. 1.1.10.1. Medida de la velocidad de infiltración Los procedimientos más usuales para medir en el campo la velocidad de infiltración son: el cilindro infiltrómetro y el surco infiltrómetro.

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

Método del cilindro infiltrómetro

Este método consiste en verter agua en un tubo cilíndrico colocado sobre el terreno y medir en tiempos sucesivos la disminución de la altura del agua vertida en el cilindro. El agua penetra en profundidad en el área de terreno correspondiente a la base del cilindro, pero también se extiende lateralmente, lo que origina un resultado erróneo por exceso. Para evitar este inconveniente se dispone otro tubo cilíndrico de mayor diámetro concéntrico con el anterior, y se vierte agua también en el espacio comprendido entre los dos cilindros. De este modo, el agua de los dos recipientes penetra en el suelo al mismo tiempo, evitándose la infiltración lateral del agua vertida en el cilindro interior, con lo cual el vaciado de este cilindro indica la velocidad de infiltración con más exactitud. Este método se utiliza en suelos en los que se establecen sistemas de riego por fajas, compartimentos cerrados o melgas, aspersión y goteo. El cilindro central, de acero, debe tener un diámetro de, al menos, 30 cm y una longitud superior a los 30 cm. Es recomendable que el acero tenga un espesor de 5 mm y vaya provisto de un borde con filo, con el fin de clavarlo con facilidad en el terreno sin deteriorar la estructura del suelo. El cilindro periférico tendrá una longitud de 20- 25 cm y un diámetro de, al menos, 30 cm mayor que el del cilindro interior. La lectura de la altura del agua se hace mediante una regla graduada o con un tornillo micrométrico. (fig. 1-10).

El proceso de la medición se hace de la siguiente forma: -

Se coloca el cilindro de menor diámetro en el lugar elegido y se introduce en el suelo mediante golpes de martillo hasta que haya penetrado 15-20 cm. Se evitará en todo momento que el cilindro quede inclinado, con el fin de evitar que se alteren las condiciones físicas del suelo, El cilindro de mayor diámetro se coloca concéntrico con el anterior y se introduce a menor profundidad que este último. Se llena de agua el espacio comprendido entre ambos cilindros hasta una altura de 5-10 cm y se mantiene esa altura de agua durante todo el proceso. Inmediatamente después se llena de agua el cilindro interior hasta una altura de 15-20 cm. Rápidamente se marca este nivel, que ha de servir de referencia a las lecturas posteriores, y se anota el momento de la observación.

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-

-

Se realizan mediciones de la altura de agua del cilindro interior a intervalos periódicos de 15 minutos, anotando los valores observados. Si se quiere tener una información más completa se pueden hacer mediciones a los 5, 10, 20, 30, 45, 60 y 120 minutos y luego cada hora, hasta completar un tiempo de 3-4 horas o, en todo caso, hasta llegar a la permeabilidad estabilizada, que se alcanzará antes en suelos arenosos que en los arcillosos. Cuando el agua baja hasta una altura de unos 6 cm se rellena el cilindro central hasta el nivel inicial.

Con los datos obtenidos se calcula la cantidad de agua infiltrada durante un determinado tiempo y se elaboran los gráficos correspondientes. Para mayor seguridad en los resultados conviene hacer las mediciones con 3 equipos y sacar la media de las mismas. 1.1.11. Balance Hídrico de la Planta El balance hídrico de la planta es el resultado de las aportaciones y de las pérdidas. En ocasiones puede ocurrir que las aportaciones por absorción superen a las pérdidas por transpiración, sobre todo cuando ésta no se produce (de noche), en cuyo caso el exceso de agua se elimina por las hojas en forma de gotas líquidas, a través de unas estructuras llamadas hidatodos, mediante un proceso llamado gutación. Es más frecuente que las pérdidas superen a las aportaciones, en cuyo caso se produce un déficit hídrico, cuyos efectos negativos dependen de su intensidad y duración y del estado fenológico de la planta. Un déficit de pequeña intensidad o de escasa duración tiene poca repercusión y la planta se repone cuando se recupera la situación normal. Es el caso, por ejemplo, del déficit que experimentan muchas plantas durante las horas de máxima insolación de un día caluroso. Cuando el déficit hídrico es importante en duración o en intensidad, las hojas adquieren una consistencia flácida y la planta empieza a marchitarse, con el consiguiente efecto negativo sobre el rendimiento del cultivo, tanto en cantidad como en calidad, En determinadas etapas de la vida de la planta, como es el caso de la floración, el efecto es particularmente negativo, en cuya etapa cesa o disminuye significativamente el crecimiento de las raíces, lo que reduce las posibilidades de absorción de agua. Un déficit intenso o prolongado reduce considerablemente o hace fracasar la polinización o la fecundación. El trasplante y la plantación de estacas y esquejes son situaciones con riesgo de déficit hídrico: en el primer caso, porque se destruye una parte del sistema radical, y en el segundo, porque no hay raíces. Se reducen las pérdidas de agua con los siguientes procedimientos: -

Eliminar algunas hojas. Aumentar la humedad relativa del aire mediante riegos de tipo niebla, lo que reduce el potencial hídrico de la atmósfera. Ejecutar estas operaciones en épocas del año o momentos del día con mayor humedad atmosférica. 1.1.12. Periodos Críticos de la Planta

La mayoría de las plantas tienen períodos críticos durante los cuales las necesidades de agua son más acuciantes, de tal modo que si no absorben la cantidad precisa la producción se resiente notablemente.

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En la mayoría de los cultivos, los períodos críticos suelen coincidir con períodos de rápido crecimiento, la floración y la formación de frutos y semillas. Se indican a continuación los períodos críticos de algunos cultivos: -

Trigo: durante las dos semanas que preceden y siguen a la floración. Maíz: desde la floración hasta la aparición de las barbas. Leguminosas para grano: durante la floración y formación de las vainas. Papa: desde la floración hasta tres semanas antes de cosechar. Alfalfa: inmediatamente después del corte. Para la producción de semilla: desde el comienzo de la floración. Remolacha azucarera; desde tres semanas después del brote hasta la cosecha. Algodón: desde la primera floración hasta la formación de las semillas. Frijol: durante la floración y el llenado de las vainas, Chícharo: durante la floración y la formación de la cosecha. Arroz: durante la floración y el desarrollo del fruto. Sorgo: durante la floración y la formación del fruto. Soya: durante la floración y la formación del fruto. Girasol: durante la floración y la formación de la cosecha. Caña de azúcar: durante el período de rebrote y alargamiento de los tallos. Tabaco: durante el período de rápido crecimiento. Pimiento: durante todo el tiempo, especialmente desde comienzo de la floración. Tomate: en la formación de la flor y durante el crecimiento rápido del fruto, Cebolla: durante el crecimiento rápido del bulbo. Fresa: desde el desarrollo del fruto hasta la maduración. Cacahuate: durante la floración y la formación de la cosecha. Plátano: en todo tiempo, particularmente durante la primera parte del período vegetativo, la floración y la fructificación. Cítricos: durante la floración y la fructificación. Olivo: inmediatamente antes de la floración y de la formación del fruto. Vid: durante el alargamiento de los brotes y la floración. 1.2. Cédula de Cultivo 1.2.1.

La Evapotranspiración

Recibe el nombre de evapotranspiración (o uso consuntivo de agua) a la cantidad de agua transpirada por el cultivo y evaporada desde la superficie del suelo en donde se asienta el cultivo. Cabe distinguir dos formas de evapotranspiración: -

Evapotranspiración potencial o máxima. Es la cantidad de agua consumida, durante un determinado período de tiempo, en un suelo cubierto de una vegetación homogénea, densa, en plena actividad vegetativa y con un buen suministro de agua. Evapotranspiración real. Es la cantidad de agua realmente consumida por un determinado cultivo durante el período de tiempo considerado.

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El rendimiento del cultivo es máximo cuando la transpiración es máxima, y esto ocurre cuando el cultivo se desarrolla en las mejores condiciones posibles. Ocurre entonces que la evapotranspiración real coincide con la evapotranspiración máxima. Tanto en la evaporación como en la transpiración, el agua pasa del estado líquido al estado gaseoso, y este cambio de estado se ve favorecido cuando el aire está caliente, seco o muy movido (viento). Por otra parte, la cantidad de agua perdida por evapotranspiración depende de las disponibilidades de agua en el suelo y de la capacidad de las plantas para absorber y para transpirar esa agua contenida en el suelo. En suma, los factores que condicionan la evapotranspiración se pueden agrupar de la siguiente forma: -

-

Factores concurrentes en el suelo, tales como capacidad de retención del agua, capacidad de calentamiento, exposición a los rayos solares, etc. — Naturaleza de la vegetación, especialmente en lo referente a los Órganos encargados de la absorción y de la transpiración del agua. La fase vegetativa en que se encuentra el cultivo. La evapotranspiración varía a lo largo del ciclo vegetativo. Con la planta recién nacida la mayor parte del agua consumida tiene lugar por evaporación en el suelo, pero a medida que el cultivo se desarrolla aumenta la transpiración, que se hace máxima al alcanzar la planta el máximo desarrollo foliar. Condiciones meteorológicas que favorecen o atenúan la evaporación, tales como intensidad de la radiación solar, vientos, humedad atmosférica, etc.

Una gran parte del agua absorbida por la planta se consume en la evapotranspiración, ya que sólo una mínima parte (del 0.1 al 1%) se incorpora a los tejidos de la planta (agua de constitución). Por tanto, desde un punto de vista práctico se consideran las necesidades hídricas del cultivo iguales a las necesidades de evapotranspiración. 1.2.1.1. Cálculo de las necesidades de agua de los cultivos La determinación de las necesidades de agua de un cultivo puede hacerse por diversos métodos. Un método directo es el del lisímetro, recipiente de gran tamaño lleno de suelo en donde se siembra la planta objeto de estudio y se cultiva de la forma más parecida posible a como se efectúa el cultivo en el campo. Se coloca a la intemperie, sobre una superficie en la que pueda recogerse el agua que escurra. Periódicamente se pesa el recipiente, lo que permite conocer el agua perdida por evapotranspiración durante el período que se considere. Este método es costoso y difícil, por lo que sólo se realiza en trabajos de investigación. Otros métodos empíricos evalúan la evapotranspiración a partir de datos climáticos y de otra clase. Entre ellos destacan los cuatro métodos estudiados por Doorenbos y Pruitt en la publicación de FAO Las necesidades de agua de los cultivos: métodos de Blaney-Criddle, de la radiación, de Penman y de tanque evaporímetro. Según estos métodos, para calcular la evapotranspiración de un cultivo cualquiera se valora antes la evapotranspiración de un cultivo de referencia, relacionándose ambos mediante un coeficiente obtenido experimentalmente. ET(Cultivo)=ETo x Kc ET (cultivo) = Evapotranspiración de un cultivo determinado, expresado en mm por día. ETo = Evapotranspiración del cultivo de referencia, expresado en mm por día. Kc = Coeficiente de cultivo, variable con el propio cultivo y con su período vegetativo.

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ETo se define como la tasa de evapotranspiración de un cultivo extenso y uniforme de gramíneas, de 8 a 15 cm de altura, en crecimiento activo, que sombrea totalmente el suelo y no está escaso de agua. La ET (cultivo) es la evapotranspiración de un cultivo determinado en un suelo fértil, sin enfermedades y con suficiente cantidad de agua para dar una plena producción. El cálculo de ETo se hace en la misma zona de riego (método del tanque evaporímetro) o mediante fórmulas que relacionan ciertos datos climáticos (métodos de Blaney-Criddle, de la radiación y de Penman). Los métodos de Blaney-Criddle, de la radiación y de Penman se utilizan, general- mente, como métodos de predicción, mientras que el método del tanque evaporímetro mide la evaporación real ocurrida en dicho tanque que se relaciona con la evapotranspiración real), aunque también se puede utilizar como método de predicción. 1.2.1.2. Método de Blaney – Criddle Este método se aplica para períodos de un mes. Se parte de la fórmula: f = p(0.46 1 + 8.13) f = Factor de Blaney-Criddle, expresado en mm de agua diarios. Tiene el mismo valor para todos los días del mes considerado. t = Temperatura media mensual, expresada en °C t=(T máixma medida+T mímima medida)/2 p = Tanto por uno de horas diurnas del mes respecto de las totales (tabla 1). Los efectos del clima sobre los cultivos no quedan definidos únicamente por la temperatura y la duración del día, que son las dos únicas variables relacionadas con el factor f. Las necesidades de agua de un cultivo varían considerablemente en climas que tienen la misma temperatura y latitud, pero con variación de otros datos, tales como la humedad, la insolación y el viento. Las relaciones entre el factor f y la evapotranspiración del cultivo de referencia ETo se indica gráficamente en la figura 2-1, en donde se han considerado tres niveles de humedad, insolación y viento. Hay que tener en cuenta que: -

-

En lo relativo a humedad se considera la humedad relativa mínima (RH mínima) durante las horas diurnas, que suele darse normalmente entre las 2 y las 4 de la tarde. En lo relativo a insolación se considera la relación n/N entre las horas reales (n) y las horas máximas posibles (N) de insolación fuerte. En la tabla 2 se indican los valores de N correspondientes a distintos meses y latitudes. Los valores de n se obtienen mediante heliógrafo situado en la zona de estudio. En lo relativo al viento se consideran los vientos diurnos a una altura del suelo de 2 m.

Dado que f se expresa en mm diarios, la ETo viene también expresada en mm diarios. ETO representa el valor medio diario para el período de un mes.

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1.2.1.3. Método de Radiación Este método se aplica para períodos de un mes o 10 días. Se parte de la fórmula: 𝐸𝑇𝑜 = 𝑊 . 𝑅𝑠 . 𝐶 ETo= Evapotranspiración del cultivo de referencia, expresado en mm/día. Tiene el mismo valor para todos los días del período considerado (30 ó 10 días). Rs = Radiación solar que llega a la superficie de la tierra, expresada en equivalente de evaporación en mm/día. W = Factor de ponderación, que depende de la temperatura y de la altitud. c = Factor de ajuste, que depende de valores estimados de la humedad y del viento. 1. Cálculo de Rs La radiación Rs que llega a la superficie de la tierra es una fracción de la radiación extraterrestre Ra. La radiación Rs se mide directamente en centros especializados, pero cuando no se dispone de estos datos en la zona considerada (que es el caso más frecuente) se calcula mediante la fórmula: Ryr= 0.25 + 0.50 2) ra N 𝑛 𝑅𝑠 = (0.25 + 0.50 )𝑅𝑎 𝑁 n/N = Relación entre las horas reales (1) y las horas máximas posibles (WN) de insolación fuerte. Los valores de N se indican en la tabla 2. Los valores de n se obtienen mediante heliógrafo situado en la zona que se estudia. Ra = Radiación extraterrestre que se recibe antes de llegar a atmósfera. En la tabla 3 se indican los valores de Ra correspondientes a distintos meses y latitudes. La radiación se mide en calorías por cm2 y minuto, pero conviene expresarla en equivalente de evaporación de agua en mm/día.

2. Cálculo de W En la tabla 4 se calcula el índice de ponderación en función de la altitud de la zona y de la temperatura media (en “C) del período considerado: 𝑇 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 =

𝑇 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 + 𝑇 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑎 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 2

3. Cálculo de ETo La relación entre W . Rs y ETo se indica en la figura 2-2, en donde se han considerado 4 niveles de humedad relativa media (HR media) y 4 niveles de vientos diurnos 𝐻𝑅 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 =

𝐻𝑅 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 + 𝑅𝐻 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑎 2

Como W . Rs (indicado en el eje X) viene expresado en mm/día, ETo (indicado en el eje Y) viene también expresado en mm/día.

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1.2.1.4. Método de Penman Este método se utiliza en zonas donde se disponga de datos medidos sobre temperatura, radiación, humedad y viento. Es el más exacto de los que utilizan fórmulas empíricas para predecir las necesidades hídricas de los cultivos, pero exige cálculos laboriosos. Se aplica la fórmula siguiente: 𝐸𝑇𝑜 = 𝑐[𝑊. 𝑅𝑛 + (1 − 𝑊). 𝑓(𝑢). (𝑒𝑎 − 𝑒𝑑)] ETo= Evapotranspiración del cultivo de referencia, expresado en mm/día. ea = Presión de saturación del vapor de agua, expresada en milibares (tabla 5). ed = Presión real del vapor de agua, expresada en milibares. 𝐸𝑎 . 𝐻𝑅 𝐸𝑑 = 100 HR= Humedad relativa media, en porcentaje 𝑓(𝑢) = 0.27 (1 +

𝑢 ) 100

u = es la velocidad del viento expresada en km/día, a 2 m de altura. Rn = Radiación neta total, expresada en equivalente de evaporación en mm/día. 𝑅𝑛 = 0.75𝑅𝑠 − 𝑅𝑛𝑙 𝑛 𝑅𝑠 = (0.25 + 0.5 ) 𝑅𝑎 𝑁 Rs, Ra, n y N son los mismos conceptos indicados en el método de radiación (tablas 2 y 3). Rnl = Radiación neta de onda larga, expresada en equivalente de evaporación en mm/ día. 𝑛 𝑅𝑛𝑙 = 𝑓(𝑇). 𝑓(𝑒𝑑) . 𝑓 ( ) 𝑅𝑎 𝑁 W = Factor de ponderación (tabla 4). c = Factor de ajuste (tabla 9). Tabla

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1.2.2.

Coeficiente de Cultivo (Kc)

El valor del coeficiente de cultivo depende de las características de la planta, y expresa la variación de su capacidad para extraer el agua del suelo durante su período vegetativo. Esta variación es más evidente en cultivos anuales, que cubren todo su ciclo en un período reducido de tiempo. En estos cultivos hay que distinguir cuatro etapas en su período vegetativo: -

Primera etapa: etapa inicial o de establecimiento del cultivo. Abarca desde la siembra o plantación hasta que el cultivo queda plenamente establecido: cubre o sombrea un 10% de la superficie del suelo, suponiendo que los rayos del sol incidan perpendicularmente.

-

Segunda etapa: etapa de desarrollo del cultivo o de rápido desarrollo de cultivo. Abarca desde el final de la etapa anterior hasta que el cultivo cubre o sombrea de forma efectiva la superficie del suelo (no menos del 70-80% de ésta).

-

Tercera etapa: etapa de mediados del período o de máxima evapotranspiración. Abarca desde final de la etapa anterior hasta la iniciación de la maduración del cultivo, que se manifiesta por el envejecimiento del follaje.

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-

Cuarta etapa: etapa final o de maduración y cosecha. Abarca desde el final de la etapa anterior (que se manifiesta por una marcada disminución en el consumo de agua) hasta la maduración del cultivo o su cosecha.

En la tabla 11 se indica la duración aproximada de las etapas del período vegetativo de algunos cultivos. Las cifras de esta tabla se refieren a cultivos sembrados directamente sobre el terreno de asiento. En los cultivos que se trasplantan se considera como etapa inicial el período comprendido desde la siembra hasta el trasplante. La duración del período vegetativo depende de varios factores, tales como la variedad cultivada, el clima, la estación, etc. El mismo cultivo se desarrolla más de prisa cuando se cultiva en un clima cálido o durante la estación calurosa que cuando se cultiva en un clima frío o durante la estación fría.

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El coeficiente Kc depende también del clima, especialmente de la humedad relativa y de la velocidad del viento. Los valores indicados en la tabla se reducen en 0,05 cuando la humedad relativa es alta (superior al 80%) y la velocidad del viento inferior a 2 m/seg. Asimismo, los valores de Ja tabla se aumentan en 0.05 cuando la humedad relativa es baja (inferior al 50%) y la velocidad del viento supera los 5 m/seg. 1.2.3.

Corrección de la ETo y determinación del coeficiente de cultivo Kc

Los métodos de cálculo de ETo sólo son válidos para aquellas condiciones climáticas donde el método se desarrolló inicialmente. Por eso, antes de emplear cualquier método resulta fundamental realizar una calibración previa del método en cuestión, para lo cual se comparan los valores calculados de ETo con los valores medidos con lisímetro en la propia zona donde se vaya a utilizar. En el cálculo de la ETo por medio de fórmulas empíricas se utilizan valores medios climáticos (temperatura, humedad, viento, etc.), por lo que el valor obtenido se puede considerar como valor medio, lo que significa que en la mitad de los años, aproxima- damente, la ETo obtenida es inferior a la verdadera y, por tanto, insuficiente. Esto se corrige multiplicando ETo por un coeficiente mayor a la unidad, que depende del clima. No es necesario aplicar este coeficiente cuando la ETo se calcula a partir de datos anuales, año por año, y se selecciona aquel que presenta una determinada probabilidad de no ser superada. Cuando no se dispone de datos fiables sobre el coeficiente de cultivo, éste se puede calcular de la siguiente forma: Partiendo de la fórmula general ET (cultivo) = ETo x Kc Por otra parte, según el tanque evaporímetro, se obtiene: ETo = Ep x Kp Sustituyendo estos valores en la primera fórmula: ET (cultivo) = Ep X Kp X Kc ET (cultivo) es conocido, puesto que se mide en el lisímetro. Ep también es conocido, puesto que se mide en el tanque. Por consiguiente, se conoce el producto Kp x Kc. 𝐾𝑝 𝑥 𝐾𝑐 =

𝐸𝑇 (𝑐𝑢𝑙𝑡𝑖𝑣𝑜) =𝐾 𝐸𝑝

Kp también es conocido, según la tabla 10. De donde se deduce: 𝐾𝑐 =

𝐾 𝐾𝑝

El coeficiente de cultivo se ha establecido con el criterio de que la planta tenga a su disposición la cantidad de agua necesaria para satisfacer al máximo sus necesidades hídricas, lo que sólo puede ser racional cuando hay agua abundantemente disponible y a bajo precio con respecto al valor del

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producto obtenido. Cuando esto no ocurre es preciso introducir un elemento más en el sistema: el óptimo económico del riego. Las necesidades máximas (referentes a la evapotranspiración potencial o máxima) vienen dados por la fórmula: 𝐸𝑇 (𝑐𝑢𝑙𝑡𝑖𝑣𝑜) = 𝐸𝑇𝑜 𝑥 𝐾𝑐 Estas necesidades máximas se pueden reducir sensiblemente, sin detrimento apreciable de la producción, conociendo la respuesta del cultivo al agua en cada una de las fases de su período vegetativo. Esta respuesta se expresa mediante unos coeficientes obtenidos con experiencias de riego deficitario. En el capítulo «Programación del riego» se desarrollará ampliamente este concepto. 1.2.4.

Necesidades Netas de Riego

Las necesidades netas de riego (Nn) vienen definidas por las siguientes variables: -

Las necesidades de agua del cultivo ET (cultivo). Aportaciones de la precipitación efectiva Pe. Aporte capilar desde una capa freática próxima a las raíces. Variación en el almacenamiento de agua en el suelo. Nn = ET (cultivo) – Pe – Aporte capilar – Variación de almacenamiento.

Del total de agua de precipitación que cae sobre la superficie de un terreno, una parte se infiltra y se incorpora a la zona radical, otra parte percola en profundidad fuera del alcance de las raíces, otra parte se pierde por escorrentía superficial y otra parte queda interceptada por la vegetación, desde donde se evapora posteriormente. Se llama precipitación efectiva a la proporción de agua retenida en la capa radical con relación a la cantidad de lluvia caída. Su magnitud depende: -

De las características del terreno: condiciones físicas, grado de humedad, pen- diente, cobertura de cultivo, etc. De las características de la precipitación: altura de agua caída, intensidad, duración y frecuencia. Salvo en casos muy particulares no se tienen en cuenta el aporte capilar desde la capa freática ni la variación en el almacenamiento de agua en el suelo. En riego localizado tampoco se considera la lluvia efectiva, debido a la gran frecuencia en la aplicación del agua.

1.2.5.

Calculo de la Precipitación Efectiva

Existen diferentes criterios para estimar la precipitación efectiva, según se consideren de mayor o menor peso los diferentes factores que intervienen en el aprovechamiento de la precipitación caída: 

En función de la precipitación caída durante el mes (P).

Cuando P es superior a 75 mm, la precipitación efectiva (Pe) se puede calcular mediante la fórmula: Pe=0.8P-25 Cuando P es inferior a 75 mm se aplica la fórmula: Pe=0.6P-10

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1.2.6.

Probabilidades de lluvia

Cuando se toman los datos de precipitación media de una serie de años ocurre que en la mitad de esos años no se alcanza la cifra de dicha precipitación media. Si se requiere una precisión mayor que la obtenida con la precipitación media se calcula la probabilidad de lluvia esperada, procediendo del modo siguiente: -

Se establecen los valores de precipitación (mensual o anual) obtenidos en una estación meteorológica durante varios años de registro. Se ordena en orden decreciente, dando a cada valor el número de orden correspondiente. Se calcula la probabilidad de ocurrencia mediante la fórmula: 𝑃=

100𝑀 𝑁+1

P = Probabilidad expresada en porcentaje. M = Número de orden. N = Número de observaciones.

1.2.7.

Necesidad Totales, Eficiencia de Aplicación

Sin considerar las pérdidas habidas en los canales y acequias de conducción y distribución del agua hacia la parcela de riego, las pérdidas ocurridas en la propia parcela se pueden agrupar de la siguiente forma: -

Por evaporación en el suelo, que ya se tiene en cuenta al evaluar las necesidades de evapotranspiración. Por escurrimiento superficial y percolación profunda. Por lavado o lixiviación. Se da en aquellas circunstancias en que se precisa añadir un exceso de agua para arrastrar las sales sobrantes fuera del alcance de las raíces. Por evaporación directa desde el chorro de agua en los sistemas que pulverizan el agua. Por deficiente distribución del agua, Esta pérdida se produce cuando en las zonas menos regadas se quiere aportar la cantidad de agua necesaria para cubrir las necesidades de las plantas, con lo cual en las zonas más regadas se aporta un exceso.

Se define como eficiencia de aplicación del agua en un sistema de riego a la proporción entre la cantidad de agua almacenada en la zona del sistema radical (disponible para la planta) y la cantidad de agua aplicada por el sistema de riego. Nn Ea = EA De donde Ni = Mee Nt Ea 𝐸𝑎 =

𝑁𝑛 𝑁𝑛 𝑑𝑒 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑁𝑡 = 𝑁𝑡 𝐸𝑎

Ea = Eficiencia de aplicación. Nn = Necesidades netas.

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Nt = Necesidades totales o volumen de agua aplicada. Teniendo en cuenta las clases de pérdida habidas en la parcela: 𝐸𝑎 = 𝑅𝑡 𝑥 𝐹𝐿 𝑥 𝐹𝑟 𝑥 𝐶𝑈 Rt = Relación de transpiración. FL = Factor de lavado. Fr = Factor de rociado. CU= Coeficiente de uniformidad del sistema de riego. 

Relación de transpiración (Rt)

Es la proporción entre la cantidad de agua evapotranspirada y la cantidad de agua puesta a disposición de la planta. La diferencia entre esas cantidades se debe a las pérdidas por escurrimiento superficial y por percolación profunda. En riego por aspersión se produce escurrimiento, sobre todo, cuando la cantidad de agua aplicada sobrepasa la capacidad de infiltración del suelo. El escurrimiento se incrementa cuando aumenta la pendiente del terreno, En caso de riego localizado y en riego por aspersión con pendiente inferior al 5 % no se considera el escurrimiento, por lo que la relación de transpiración depende exclusivamente de la percolación. En la tabla 2 se dan unos valores aproximados de la relación de transpiración debida a la percolación (Rp) en terrenos con pendiente inferior al 5%.

En general, con un buen manejo del riego a presión las pérdidas por percolación no deben sobrepasar del 10 %, por lo que la relación de percolación será superior al 90 %. 

Factor de lavado (FL)

El arrastre del exceso de sales presentes en el suelo se hace aplicando agua en exceso mediante el riego. La fracción de agua de riego que debe atravesar la zona radical para arrastrar el exceso de sales es el requerimiento de lavado (RL), cuya cantidad viene en función de la salinidad del agua de riego y de la tolerancia de los cultivos a la salinidad (véase capítulo anterior). El factor de lavado será: 𝐹𝐿 = 1 − 𝑅𝐿

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FL = Factor de lavado, en tanto por uno. RL = Requerimiento de lavado, en tanto por uno. 

Factor de rociado (Fr)

Cuando el agua se aplica por pulverización (aspersores, difusores, etc.) se producen unas pérdidas por evaporación directa desde el agua del chorro y desde el agua que moja la parte aérea de las plantas. La fracción de agua perdida por evaporación directa viene en función de factores climáticos y del grado de pulverización del chorro. En condiciones normales estas pérdidas varían entre el 1 y el 6 %, En condiciones severas (temperatura alta, baja humedad relativa, tamaño de gota muy pequeño, alta velocidad del viento) las pérdidas pueden ser bastante más elevadas 𝐹𝐿 = 1 − 𝑃𝑟 Fr = Factor de rociado, en tanto por uno. Pr = Pérdidas por evaporación directa, en tanto por uno, 

Coeficiente de uniformidad (CU)

La uniformidad de riego se refiere a la distribución más o menos uniforme del agua infiltrada, y se expresa mediante un valor porcentual. Cuando este valor es 100 significa que en toda la superficie de riego se infiltra la misma cantidad de agua, cosa que nunca ocurre en la práctica. La falta de uniformidad en la distribución del agua origina un aumento de la cantidad del agua aplicada, con el fin de que las plantas que reciban menos cantidad tengan lo suficiente para cubrir sus necesidades, con lo cual habrá otras plantas que reciban con exceso. En riego por superficie se suele utilizar el siguiente coeficiente de uniformidad de distribución (UD). 𝑈𝐷 =

𝐿á𝑚𝑖𝑛𝑎 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑖𝑛𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 25% 𝑑𝑒𝑙 á𝑟𝑒𝑎 𝑚𝑒𝑛𝑜𝑠 𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑎 𝐿á𝑚𝑖𝑛𝑎 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑖𝑛𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑡𝑜𝑑𝑎 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑐𝑒𝑙𝑎

La lámina media infiltrada en el 25 % del área menos regada se calcula como la media del 25 % de los valores más bajos de la lámina de agua infiltrada, teniendo en cuenta que cada valor corresponde a una misma superficie. En riego por aspersión se utiliza preferentemente el siguiente coeficiente de uniformidad (CU) propuesto por Christiansen: ∑|𝑑| 𝐶𝑈 = 1 − 𝑀𝑥𝑛 ∑|𝑑|= Suma de los valores absolutos de las desviaciones en los puntos de control, con respecto a la media de la lámina infiltrada. M = Valor medio de la lámina infiltrada en los puntos de control. n = Número de puntos de control. En riego localizado de alta frecuencia se adopta el siguiente coeficiente de uniformidad para una subunidad de riego.

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𝐶𝑈 = 1 −

𝑞25 𝑞𝑎

qa= Caudal medio de todos los emisores. Q25= Caudal medio de todos los emisores que constituyen el 25 % de más bajo caudal. Este coeficiente de uniformidad es más estricto que el de Christiansen, ya que se tiene en mayor consideración las plantas que reciben menos agua. Es válido para sistemas de riego en funcionamiento, pero obviamente no sirve para diseñar un sistema de riego, en donde el coeficiente de uniformidad es un dato, mientras que la incógnita es alguna variable relacionada con dicho coeficiente. La falta de uniformidad en los emisores se debe, fundamentalmente, al proceso de fabricación de los mismos y a que la presión no es la misma en todos ellos. Considerando el efecto de la falta de uniformidad en la fabricación de los emisores y las variaciones de presión, se define el siguiente coeficiente de uniformidad. 𝐶𝑈 = (1 −

1.27 𝐶𝑉 𝑞𝑚 ) 𝑞𝑎 √𝑒

CV = Coeficiente de variación de fabricación del emisor, en tanto por uno. e = Número de emisores por planta. qm = Caudal del emisor de mínimo caudal (de presión mínima), en litros/hora. qa = Caudal medio de todos los emisores, en litros/hora. El coeficiente de uniformidad debe ser más exigente en riego localizado que en riego por aspersión, ya que en este último caso el agua moja toda la superficie regada y puede redistribuirse, mientras que en riego localizado los emisores de menor caudal afectan con más intensidad al reparto del agua. 

Resumiendo:

En condiciones normales de riego la eficiencia de aplicación (Ea) depende: de la percolación (Rp), de las exigencias de lavado (FL) y de la uniformidad de la distribución (CU). Rp y FL no se toman simultáneamente, sino que se toma sólo la de menor eficiencia, o sea, aquella que produce mayor pérdida de agua. Si Rp < FL, la cantidad de agua perdida por percolación es mayor que la correspondiente a las exigencias de lavado, en cuyo caso: 𝐸𝑎 = 𝑅𝑝 𝑥 𝐶𝑈 Si FL < Rp, las exigencias de lavado son mayores que las pérdidas por percolación, en cuyo caso: 𝐸𝑎 = 𝐹𝐿 𝑥 𝐶𝑈 o lo que es igual: 𝐸𝑎 = (1 − 𝑅𝐿)𝑥 𝐶𝑈 Las necesidades totales serían, respectivamente: 𝑁𝑡 =

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𝑁𝑛 𝑅𝑝 𝑥 𝐶𝑈

;

𝑁𝑡 =

𝑁𝑛 (1 − 𝑅𝐿) 𝑥 𝐶𝑈

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1.2.8.

Dosis de Riego e Intervalo entre Riegos

La dosis de riego es la cantidad de agua que se aplica en cada riego por cada unidad de superficie. Cabe diferenciar entre dosis neta (Dn) y dosis bruta o total (Dt). La dosis neta corresponde a la reserva fácilmente disponible, y viene dada por la fórmula: 𝐷𝑛 = 100 𝑥 𝐻 𝑥 𝐷𝑎 𝑥 (𝐶𝑐 − 𝑃𝑚) 𝑥 𝑓 Dn= Dosis neta expresada en m3 ha. HA = Profundidad de las raíces, en m. Da = Densidad aparente del suelo. Cc = Capacidad de campo, expresado en porcentaje en peso de suelo seco. Pm= Punto de marchitamiento, expresado en porcentaje en peso de suelo seco. f = Fracción de abatimiento del agua disponible, expresado en tanto por uno. Cuando Cc y Pm vienen expresados en porcentaje del volumen de suelo, la fórmula sería: Dn = 100 x H X (Cc — Pm) x f 𝐷𝑛 = 100 𝑥 𝐻 𝑥 (𝐶𝑐 − 𝑃𝑚) 𝑥 𝑓 Cuando Cc y Pm vienen expresados en mm de altura de agua, la fórmula sería: 𝐷𝑛 = 𝐻 𝑥 (𝐶𝑐 − 𝑃𝑚) 𝑥 𝑓 Dn= Dosis neta expresada en mm. Cc = Capacidad de campo, expresado en mm/cm. Pm= Punto de marchitamiento, expresado en mm/cm. H = Profundidad de las raíces, en cm. f = Fracción de abatimiento del agua disponible, expresada en tanto por uno. Si la proporción de suelo mojado es r, la dosis neta D'n sería: 𝐷 ′ 𝑛 = 𝐷𝑛 𝑥 𝑟 r está expresado en tanto por uno La dosis total es: 𝐷𝑡 =

𝐷𝑛 𝐸𝑎

Siendo Ea la eficiencia de aplicación. Se debe regar cuando las extracciones de las plantas agoten la reserva fácilmente disponible. Por consiguiente, el intervalo (2) en días será: 𝑖=

𝑅𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎 𝑓á𝑐𝑖𝑙𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒 𝐷𝑛 𝐷𝑛 = = 𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑛𝑒𝑡𝑎𝑠 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑠 𝑁𝑛 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎𝑠 𝐸𝑡 (𝑐𝑢𝑙𝑡𝑖𝑣𝑜) − 𝑃𝑒

Naturalmente, la Dn y las Nn diarias se han de expresar en las mismas unidades (m3 /ha o mm de altura de agua).

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1.2.9.

Caudal necesario

El caudal de agua necesaria viene dado por la expresión: 𝑄 = 10

𝑆 𝑥 𝐷𝑡 𝑖𝑟 𝑥 𝑇

Q = Caudal necesario, en m'/hora. S = Superficie regada, en ha. Dt= Dosis total, en mm de altura de agua. ir = Número de días empleados en regar, dentro del intervalo de riego. T = Tiempo de riego, en horas/día. 1.3. Superficie mojada por emisor La superficie mojada por un emisor es la proyección horizontal del bulbo húmedo que forma ese emisor. Se determina mediante pruebas de campo o mediante fórmulas o tablas. Dada la gran heterogeneidad de suelos, las fórmulas y las tablas sólo se deberán utilizar, con mucha prudencia, en el diseño o a título orientativo, siendo mucho más fiable la medición directa en el propio campo. El diámetro de la superficie mojada se puede calcular mediante las fórmulas siguientes, que vienen en función del tipo de suelo y del caudal del emisor:

d = Diámetro de la superficie mojada, en metros. q = Caudal del emisor, en litros/hora Estas fórmulas deben usarse con prudencia, ya que la textura del suelo no informa adecuadamente del movimiento del agua en el mismo, puesto que influyen otros factores, tales como la estratificación o la presencia de piedras. Dado que los caudales de 2 y 4 litros/hora son muy frecuentes en el riego por goteo, pueden servir de orientación los datos de las tablas siguientes:

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Para determinar con más exactitud el tamaño del bulbo húmedo (diámetro del área mojada y profundidad) se disponen varios emisores iguales a lo largo de una tubería de polietileno de 12-16 mm de diámetro, abastecida por un depósito de agua de unos 100 litros de capacidad. El primer emisor se deja funcionar durante una hora; el segundo, durante 2 horas; y así sucesivamente. Hay que espaciar suficientemente los emisores para que no se traslapen los bulbos. Una vez aplicados los distintos volúmenes de agua. se abre una zanja y se miden las profundidades y los radios de los bulbos a 30 cm de profundidad (figura 10-13)

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1.4. Porcentaje de superficie mojada Dado que en riego localizado se moja solamente una fracción del suelo, hay que prever un mínimo de superficie mojada para que el sistema radical se desarrolle normalmente. El porcentaje de superficie mojada (P) viene definido por: 𝑃 = 10 𝑥

𝑆𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑚𝑜𝑗𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑙𝑎𝑛𝑡𝑎 𝑆𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑜𝑐𝑢𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑙𝑎𝑛𝑡𝑎

La superficie mojada se debe medir a 30 cm de profundidad, aunque en caso de cultivo de raíces poco profundas la medición puede hacerse a 15 cm de profundidad. Se recomiendan los siguientes valores de P: Cultivos de marco amplio Cultivos de marco medio Cultivos hortícolas

25 < P < 35 40 < P < 60 70 < P < 90

Los valores altos de P dan mayor seguridad, sobre todo en situaciones de emergencia (averías, evapotranspiración extrema), pero encarecen la instalación, al exigir mayor número de emisores. 1.5. Número de emisores por planta El número de emisores por planta (n) viene dado por la siguiente expresión: 𝑛=

𝑆𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓. 𝑚𝑜𝑗𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑙𝑎𝑛𝑡𝑎 𝑆𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓. 𝑜𝑐𝑢𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑙𝑎𝑛𝑡𝑎 𝑥 𝑃 = 𝑆𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓. 𝑚𝑜𝑗𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑚𝑖𝑠𝑜𝑟 100 𝑥 𝑆𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓. 𝑚𝑜𝑗𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑚𝑖𝑠𝑜𝑟

1.6. Profundidad del bulbo La profundidad del bulbo debe estar comprendida entre el 90 y el 120% de la profundidad de las raíces. A la menor profundidad del bulbo corresponde mayor número de emisores y mayor eficiencia desde el punto de vista agronómico, pero la instalación resulta más cara. La mayor profundidad del bulbo puede ser la adecuada para que actúe como fracción de lavado en el control de la salinidad, salvo que la calidad del agua aconseje mayor fracción de lavado, en cuyo caso no se considera la restricción de profundidad de bulbo expresada anteriormente. Dosis, intervalo entre riesgos y duración del riego La cantidad de agua aplicada en cada riego o dosis de riego será: 𝐷𝑡 = 𝑛 𝑋 𝑞 𝑋 𝑡 𝐷𝑡 = 𝑁𝑡 𝑥 𝐼 Dt = Dosis total, en litros. n = Número de emisores. q = Caudal de cada emisor, en litros/hora t = Tiempo de duración del riego, en horas. Nt = Necesidades totales, en litros por día. I = Intervalo entre riegos, en días.

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De ambas ecuaciones se deduce la siguiente: 𝑛 𝑋 𝑞 𝑋 𝑡 = 𝑁𝑡 𝑥 𝐼 Ecuación con dos incógnitas, intervalo y tiempo, en donde hay que fijar una de ellas. En suelos de textura arenosa, en donde se originan bulbos estrechos y profundos, se tiende a intervalos muy cortos (uno o dos riegos diarios), tiempos breves y número elevado de emisores. En suelos de textura arcilla se tiende a intervalos más largos (tres o cuatro días por semana), tiempos de riego más amplios y menor número de emisores. En suelos de textura franca se suele regar una vez por día. El tiempo de riego vendrá dado por la expresión: 𝑡=

𝑁𝑡 𝑋 𝐼 𝑛𝑋𝑞

1.7. Disposición de los emisores Al distribuir sobre el terreno las tuberías portaemisores hay que tener en cuenta varias consideraciones: -

Proporcionar a cada planta el número de emisores requeridos en el diseño agronómico. No dificultar las labores de cultivo. Hacer la mínima inversión.

En la colocación de los goteros a lo largo de las tuberías portagoteros se pueden tomar dos criterios distintos: -

-

La zona húmeda forma una línea continua, a lo largo de la cual las plantas desarrollan su sistema radical. Este sistema ofrece la ventaja de facilitar las labores agrícolas, pero tiene el inconveniente de que puede producirse la caída de las plantas de porte alto. Se adapta bien a los cultivos en línea. Se forman una serie de puntos húmedos alrededor de las plantas, con lo cual las raíces se desarrollan en varias direcciones y es menor el riego de ser abatidas por el viento. Este sistema se adapta bien a los cultivos arbóreos.

En el caso de cultivos arbóreos el número de goteros se va incrementando a medida que la planta crece. Cuando la plantación es joven, los goteros se colocan próximos al pie del árbol (de 0,70 a 1,20m), pues de otra forma las raíces podrían tener dificultad para atravesar los bordes salinos del bulbo húmedo. En la figura 10-14 se muestran algunas disposiciones de los goteros en la tubería portagoteros.

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La disposición de una tubería por cada fila de plantas provista de goteros interlínea se utiliza en plantas herbáceas y en frutales. En el caso de frutales es necesario que los bulbos se traslapen pues de otra forma las raíces tendrán dificultad para atravesar la zona seca comprendida entre bulbos y el borde salino de los mismos (figura 10 – 15). También es necesario traslapar en cultivos herbáceos, porque de lo contrario las semillas que quedan entre los bulbos tendrían dificultades para germinar. El traslape se define como el porcentaje de distancia recubierta por dos bulbos consecutivos con relación al radio del bulbo (figura 10-16) 𝑆=

𝑎 𝑋 100 𝑟

S= Traslape expresado en tanto por ciento. a = Distancia recubierta por dos bulbos consecutivos. r = radio del bulbo.

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La distancia D entre goteros consecutivos debe ser: 𝐷 = 𝑟 (2 −

𝑆 ) 100

El traslape debe estar comprendido entre el 15 y el 30%

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2. DISEÑO HIDRAULICO: 2.1. Componentes del sistema 2.1.1.

Cabezal de riego

El cabezal de riego comprende un conjunto de aparatos que sirven para tratar, medir y filtrar el agua, comprobar su presión e incorporar los fertilizantes. Existe una gran variedad de cabezales, aunque los elementos básicos (equipo de tratamiento del agua, filtros, equipo de fertilización) son comunes a todos ellos y varían según la calidad del agua, grado de automatización y características de los materiales. Del cabezal depende, en gran parte, el éxito o fracaso del riego, por lo que debe prestarse una gran importancia a su instalación, ya que desde él se regula el suministro de agua y un gran número de prácticas agrícolas, tales como la fertilización y la aplicación de pesticidas. (Véase la foto 3).

Fig. 3: Cabezal de riego por goteo. 2.1.2.

Red de Distribución

La red de distribución conduce el agua desde el cabezal hasta las plantas. Del cabezal parte una red de tuberías que se llaman primarias, secundarias, etc., según su orden. Las de último orden, llamadas tuberías laterales, distribuyen el agua uniformemente a lo largo de su longitud por medio de emisores u orificios. Se suele colocar un regulador de presión al principio de cada tubería de donde parten los laterales. La superficie de riego dominada por un regulador de presión se denomina subunidad de riego. Al conjunto de subunidades de riego que se riegan desde un mismo punto se denomina unidad de riego, en cuyo punto se suele instalar un aparato para controlar el caudal de agua (figura 10-4). Las tuberías primarias, secundarias y terciarias suelen ser de PVC o de PE. Las primeras deben ir enterradas para evitar el deterioro ocasionado por la exposición a la radiación solar. Los laterales suelen ser de PE de baja densidad.

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2.1.3.

Mecanismos Emisores de agua

Los emisores son los dispositivos encargados de aplicar el agua. En riego por goteo son los goteros y las tuberías emisoras. En riego por microaspersión son los difusores (con boquillas fijas) y los microaspersores (tienen algún elemento con movimiento de rotación). 2.1.4.

Dispositivos de control

Los dispositivos de control son los elementos que permiten regular el funcionamiento de la instalación. Estos elementos son: medidores, manómetros, reguladores de presión o de caudal, etcétera. (Véase la foto 23).

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2.2. Equipo de Bombeo Su característica más destacada es la de estar ubicados (bomba y el motor) en la superficie. La conexión más común entre ambos es la de manguera flexible o unión directa para motores eléctricos, la de poleas y correas o eje cardán, en motores diésel o movidas por tractor. 

Bombas Horizontales

Los modelos de bombas horizontales más usados en riego, son del tipo unicelular (un solo impulsor), de aspiración axial (esta se produce por el centro del impulsor) e impulsión lateral. Su capacidad de elevación en altura manométrica, difícilmente supera los 60-70 metros. Pueden ir solidariamente acopladas a un motor generalmente eléctrico (bombas monoblock) o ser suministradas con eje libre, para su acople al motor deseado, para lo cual habrá de disponerse una bancada que actúa como soporte común a motor y bomba y un acoplamiento entre ambos ejes. En estos casos, la alineación correcta de los dos elementos es fundamental para prevenir posibles averías, entre otras, de los cojinetes de ambas máquinas. Cuando se pretende conseguir una mayor altura manométrica, se suele recurrir a utilizar bombas con varios impulsores montados en serie (bombas multietapas). Con esta disposición se consigue multiplicar por el número de impulsores existentes, la altura manométrica proporcionada por uno de ellos para un mismo caudal. En cuanto al diseño de las instalaciones de las bombas de eje horizontal un aspecto importante a considerar es el que se refiere a las condiciones de aspiración. Lo idóneo sería que la superficie libre del agua a bombear se encontrara siempre por encima de la cota del eje de la bomba. Las tuberías de aspiración se diseñarán lo más cortas posibles y con diámetros suficientemente holgados. Estas recomendaciones se orientan a evitar o minimizar los problemas de cavitación. 

Altura de aspiración de la bomba

Para esto es necesario realizar un estudio meticuloso de las condiciones en las que va a aspirar la bomba. Hay que estudiar por un lado el NPSH (Net Positive Suction Head) disponible (NPSHd) en la instalación que deberá ser, aún en el caso más desfavorable, superior al NPSH requerido por la bomba (NPSHr), este valor es dado por el fabricante de la bomba en forma de curva característica. El NPSH es un parámetro que indica la capacidad de las bombas de aspirar en vacío, es decir que la altura máxima teórica de aspiración será de 10.33 m (presión atmosférica a nivel del mar). Físicamente indica la presión absoluta que debe existir a la entrada de la bomba para que no existan problemas de cavitación, que consiste en la formación de pequeñas burbujas de vapor que implosionan generando serios daños en la bomba y produciendo un ruido similar al del golpeteo metálico de un martillo. Así: NPSHd= ho - (Ha + ha + hv) Donde:

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NPSHd: NPSH disponible. ho: Presión atmosférica. Ha: Altura geométrica de aspiración. ha: Pérdidas en la tubería de aspiración y los álabes. hv: Presión de vapor. De otro lado, el NPSHr (NPSH requerido) depende solo de la bomba y del caudal. De ello, y como NPSHd>NPSHr, se puede extraer que la altura máxima de aspiración vendrá dada por la fórmula. Ha < ho - (NPSHr + ha + hv) Valores negativos de Ha indican que la bomba trabaja sumergida.

Figura 5. Bomba horizontal con motor eléctrico 

Potencia de la bomba

La energía que entrega la bomba al fluido se conoce como potencia. De acuerdo con lo anterior, la potencia en el eje de la bomba, tomando en consideración su eficiencia, es aquella que corresponde para elevar una determinada masa de agua por unidad de tiempo, comunicándole una cierta presión al fluido para vencer la carga dinámica total. La potencia de la bomba se puede determinar aplicando la siguiente ecuación. 𝐻𝑃 =

𝑄 𝑥 𝐶𝐷𝑇 75 𝑥 𝑛𝑏

𝐾𝑤 =

𝑄 𝑥 𝐶𝐷𝑇 102 𝑥 𝑛𝑏

Donde: HP = Potencia de la bomba (HP) Q= Caudal a elevar (L/seg) CDT= Carga Dinámica Total (m) ηb = Eficiencia de la bomba, 0 < ηb < 1 o bien

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Donde: KW = Potencia de la bomba (KW). Observación: 1 HP = 745 Watts. 

Curvas características

El comportamiento hidráulico de un determinado modelo de bomba viene especificado en sus curvas características que representan una relación entre los distintos valores de caudal ofrecido por la misma con otros parámetros como la altura manométrica, el rendimiento hidráulico, la potencia absorbida y el NPSH requerido. Estas curvas, obtenidas experimentalmente en un banco de pruebas, son facilitadas por el fabricante a una velocidad de rotación determinada. Se trata de curvas extraídas a partir de series estadísticas y que, por tanto, están sujetas a unas determinadas tolerancias. El punto de diseño de una bomba lo constituye aquel en el que el rendimiento es máximo. A la hora de seleccionar debe centrarse en aquellas cuyo punto de diseño está próximo a las condiciones de trabajo que se requieren. Un equipo que trabaja en un punto muy alejado de su punto de diseño, no realiza una transformación eficiente de la energía mecánica en energía hidráulica, lo cual implica un costo excesivo de la energía de explotación, amén de estar sujeto a un mayor número de averías. El punto de funcionamiento de una bomba va a estar determinado por la intersección de la curva característica de la conducción o de la red con la curva de carga (curva caudal-altura manométrica) de la bomba.

Figura 5. Curva característica típica de una bomba.

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2.3. Prefiltrado Cuando el agua contiene en suspensión una gran proporción de partículas inorgánicas (arena, limo, arcilla) hay que eliminar una buena parte de ellas antes de la entrada del agua en el cabezal de riego. Esta separación de partículas o prefiltrado se hace de dos formas: 



Depósito de decantación. Cuando la cantidad de partículas de limo y arcilla sobrepasa 200 ppm, los equipos de filtración se obturan continuamente, por lo que procede la eliminación de esas partículas mediante un depósito de decantación. Los limos muy finos y las partículas de arcilla decantan muy lentamente, pero no importa que una parte de esas partículas pase al sistema de distribución, a condición de que se tomen las precauciones adecuadas. Hidrociclón. Es un dispositivo que permite la separación de las partículas de arena cuyo tamaño sea superior a 75 micras. 

Depósito decantador

Este depósito tiene por misión separar del agua, por sedimentación, las partículas minerales en suspensión (arena, limo, arcilla). Algunas aguas subterráneas contienen ácido carbónico, que favorece la disolución de compuestos de hierro. Cuando esas aguas son bombeadas y se airean dan lugar a precipitados de hierro. La permanencia del agua en el depósito decantador favorece la precipitación y sedimentación del hierro antes de pasar a la instalación. La superficie del depósito decantador se determina en función del caudal de entrada y de la velocidad de sedimentación de las partículas en suspensión. Esta velocidad de sedimentación se determina experimentalmente en un recipiente que tenga la misma profundidad que el depósito decantador. El funcionamiento del depósito es independiente de su profundidad, por lo que ésta no se calcula, estableciéndose en un metro, aproximadamente. La superficie del depósito decantador viene dada por la fórmula: 𝑆= S = Superficie del depósito, en m2. Q= Caudal de entrada, en 1/seg. V= Velocidad de sedimentación, en cm/seg. F = Factor de almacenaje. (Se suele hacer F = 2).

𝐹𝑥𝑄 IOV

La longitud del depósito se hace 5 veces mayor que su anchura. En la entrada del decantador se colocan unos deflectores que distribuyen el agua por toda su anchura, con lo que se evita la formación de turbulencias. La salida del agua del decantador se efectúa a una altura media, de tal forma que impida el paso de cuerpos flotantes y partículas sedimentadas. 

Hidrociclón

El hidrociclón es un dispositivo, desprovisto de elementos móviles, que permite la separación de las partículas sólidas en suspensión cuyo tamaño sea superior a 75 micras y cuya densidad sea superior a la del agua. Consiste en un recipiente de forma de cono invertido en donde el agua entra tangencialmente por la parte superior, lo que provoca un movimiento rotacional descendente en la periferia del recipiente. Las partículas sólidas en suspensión se proyectan contra las paredes y

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descienden hacia un depósito de sedi- mentos colocado en la parte inferior. El agua libre de sedimentos es impulsada en movimiento rotacional ascendente y sale por un tubo situado en la parte superior (figura 10-5). El hidrociclón es un separador sencillo, económico y de gran eficacia (elimina hasta el 98 % de las partículas anteriormente citadas). Requiere que el caudal se mantenga constante dentro de límites muy estrechos, que dependen de sus dimensiones. En un hidrociclón se producen importantes pérdidas de carga, que dependen del caudal y de sus dimensiones geométricas (diámetro de hidrociclón y diámetros de las tuberías de entrada y de salida), pero no vienen influidas por la mayor o menor acumulación de sedimentos en el depósito inferior. Las pérdidas de carga suelen ser del orden de 3-7 mca; en cualquier caso el fabricante debe suministrar los nomogramas o tablas correspondientes.

2.4. Filtrado El filtrado del agua consiste en retener las partículas contaminantes en el interior de una masa porosa (filtro de arena) o sobre una superficie filtrante (filtro de malla y filtro de anillas). 

Filtro de arena

El filtro de arena sirve para retener contaminantes orgánicos (algas, bacterias, restos orgánicos) e inorgánicos (arenas, limos, arcillas, precipitados químicos). Es el tipo de filtro más adecuado para filtrar aguas muy contaminadas con partículas pequeñas o con gran cantidad de materia orgánica. Un filtro de arena consiste en un depósito metálico, de forma cilíndrica, en cuyo interior pasa el agua a través de varias capas de arena silícea o granítica. El agua entra por la parte superior del depósito y se recoge en la parte inferior a través de unos colectores que desembocan en la tubería de salida. El depósito lleva una boca de carga de arena en la parte superior y otra de descarga en la parte inferior (figura 10-6). El espesor de la capa de arena debe ser, como mínimo, de 45 cm. La eficacia del filtrado depende del tamaño de la arena que, a su vez, determina el tamaño de los poros entre las partículas. Se estima que el filtro de arena deja pasar las partículas cuyo tamaño es la décima parte del diámetro efectivo de la arena.

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Las partículas contaminantes que lleguen a los goteros deben tener un tamaño máximo igual a la décima parte del diámetro del gotero, por lo que el diámetro efectivo de la arena debe ser igual al diámetro de paso de agua del gotero. Un tamaño mayor de la arena origina un filtrado deficiente, y un tamaño menor da lugar a una rápida saturación del filtro y, por tanto, a limpiezas de filtro más frecuentes. La tabla 1: Indica datos de las clases de arena disponibles en el mercado.

El número de tamiz o número de malla (número mesh) es el número de orificios por pulgada lineal (25.4 mm). Diámetro efectivo es la apertura del tamiz que deja pasar a su través el 10 % de la arena y retiene el 90 % restante. Coeficiente de uniformidad es la relación entre las aperturas de los tamices que dejan pasar el 60 % y el 10 % de la arena. La arena de filtro para riego debe tener un coeficiente de uniformidad cercano a 1.50. Cuando el filtro entra en uso se van contaminando sucesivamente las capas de arena desde arriba hacia abajo. En el momento en que toda la capa de arena está contaminada se produce una diferencia de presión importante entre las partes superior e inferior del filtro, pudiendo ocurrir que se originen conductos a través de la capa de arena (canales preferentes) por donde el agua pasa sin filtrar. Antes de llegar a esta situación hay que limpiar el filtro.

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En filtros limpios la pérdida de carga no debe ser superior a 3 mca, aumentando progresivamente conforme el filtro se va contaminando. Se debe efectuar la limpieza del filtro cuando la diferencia de presión entre la entrada y la salida del mismo sea de 2 mca, con respecto a las condiciones de limpieza total. Conviene utilizar el mismo manómetro para ambas tomas, con el fin de que su descalibrado no afecte a las lecturas. Para limpiar el filtro de arena se invierte el sentido de la circulación del agua, para lo cual se prevé de antemano las correspondientes derivaciones en las tuberías de entrada y de salida. Para garantizar una mejor limpieza conviene instalar dos filtros, de tal forma que el agua filtrada de uno de ellos sirva para hacer la limpieza del otro (figura 10-7).

Se puede automatizar la limpieza mediante un sistema que se acciona cuando la diferencia de presión en la conducción, antes y después del filtro, alcance el valor prefijado. La operación de lavado se hace durante 5 minutos, por lo menos, con el fin de remover bien la arena y eliminar los posibles canales preferentes que se hayan podido formar en su interior. Se puede sospechar de la existencia de dichos canales cuando la diferencia de presión entre la entrada y la salida del filtro es inferior a 2-3 mca y, sin embargo, los filtros de malla (que se colocan aguas abajo) se ensucian reiteradamente. Al final de la temporada de riegos los filtros de arena se lavan con agua y cloro, para evitar la proliferación de microorganismos. Los filtros de arena se colocan en el cabezal, antes de los medidores y válvulas volumétricas, ya que estos aparatos requieren agua limpia para su correcto funciona- miento. 

Filtro de malla

La filtración se verifica en la superficie de una o más mallas concéntricas, fabricadas con material no corrosivo (acero o material plástico). Un modelo de filtro de malla y su funcionamiento se representa en la figura 5.

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Fig. 5: Filtro de malla. El agua proveniente de la tubería penetra en el interior del cartucho de malla y se filtra a través de sus paredes, pasando «a la periferia del filtro y posteriormente a la conducción de salida. Las partículas filtradas quedan en la cara interior del cartucho de malla. El filtro de malla se satura o tapa con rapidez, por cuya razón se utilizan para retener partículas inorgánicas de aguas que no están muy contaminadas. Cuando existen algas en el agua hay que instalar aguas arriba un filtro de arena que las retenga, pues de otra forma taparían rápidamente la malla. La calidad del filtrado viene en función de la apertura de la malla. (Véase la foto 24).



Filtro de anillas

El elemento filtrante es un conjunto de discos o anillas con las caras asurcadas, que van montadas sobre un soporte central cilíndrico y con la superficie perforada. Las anillas se comprimen entre sí al roscar la carcasa. El agua se filtra al pasar por los pequeños conductos situados entre dos anillas consecutivas, pasando a continuación al interior del soporte central a través de sus orificios superficiales (figura 10-9). La calidad del filtrado depende del número y profundidad de las ranuras, pudiendo conseguir un filtrado equivalente al de una malla de 200 mesh. Las pérdidas de carga con filtro limpio oscilan entre 1 y 3 mca.

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Fig. 10-9 Esquema de un filtro de anillas Las anillas (rayado vertical) van montadas sobre un soporte central cilíndrico con orificios en la superficie. El agua se filtra por las ranuras de las anillas y pasa, a través de los orificios, al interior del soporte central. El filtro de anillas tiene la misma aplicación que el filtro de malla, utilizándose uno y otro indistintamente. Últimamente se utiliza mucho el primero, debido a su gran efectividad y facilidad de limpieza. Para hacer la limpieza manual se abre la carcasa, se separan las anillas y se limpian al chorro de agua. La limpieza automática también se hace con facilidad, sin necesidad de desmontar el filtro ni reducir la presión y el caudal de agua. Conviene limpiar el filtro cuando la caída de presión sea igual o superior a 2 mca con respecto a la caída de presión característica del filtro limpio. 2.5. Unidad de Fertilización. Métodos de inyección de fertilizantes Una unidad básica de fertirrigación debe contar con un equipo inyector de fertilizantes y un tanque de mezcla de fertilizantes, de preferencia de plástico (el hierro o acero sufre corrosión muy rápida), para aportar el abono líquido o preparar la mezcla con abonos solubles. También es necesario un agitador, una válvula de control y un filtro. De acuerdo al sistema de fertirriego pueden ser necesarios válvulas, reguladores de presión, bombas mezcladoras. Los métodos de inyección más comunes son los siguientes: 

Tanque de presión

Es de los sistemas más comunes, y denominado también equipo básico de fertirrigación por las ventajas de sencillez, precio y practicidad de uso. No requiere fuente de energía propia para su funcionamiento, es transportable y no es demasiado sensible a las fluctuaciones de presión y caudales. La relación de dilución es muy amplia. Posee como desventajas: a) el tanque debe resistir la presión existente en la red de riego, b) la pérdida de presión que provoca en el sistema, c) falta de precisión en las cantidades de aplicación, ya que diferencias de presión en la red provocan diferencias en las proporciones de dilución; d) en cada turno debe vaciarse el tanque y volver a llenarlo. Cuando los turnos de riego son cortos, hay dificultades en la operación.

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Fig. 6. Tanque Fertilizantes El equipo básico es un tanque conectado a la red a través de dos mangueras; entre los puntos de unión, sobre la línea, se coloca una válvula, que funciona como reguladora de presión. A través del cierre parcial de esta válvula se produce un gradiente de presión, de 1 a 2 m que genera turbulencia y circulación de parte de esa agua por una de las mangueras, que debe llegar hasta el fondo del tanque, mezclando la solución. Por el otro tubo sale el agua a la línea principal hacia el sistema, conteniendo una parte del fertilizante disuelto. 

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 varia 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. Consiste en un estrechamiento en la corriente de agua, de modo tal de causar cambios en la velocidad de la corriente y la presión. Las medidas de estrechamiento y ensanchamiento de la pieza son tales que provocan un cierto vacío en determinada zona, donde se conecta un tubo que absorbe la solución fertilizante de un recipiente abierto. El equipo está instalado en la línea, y a través del mismo pasa todo el caudal; esto implica que el equipo sea construido con materiales resistentes a la corrosión y frotamiento. El principio de funcionamiento se basa en la transformación de la energía de la presión de agua en la tubería en energía cinética cuando el agua pasa por la sección estrangulada del venturi que nuevamente se transforma en energía de presión cuando vuelve a la tubería principal.

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Fig. 7. Esquema de funcionamiento inyector Venturi. 2.6. Caudal del lateral El caudal del lateral puede computarse con la siguiente fórmula: 𝑞𝑙 =

𝑙 𝑥 𝑞𝑎 = 𝑛𝑒 𝑥 𝑞𝑎 Se

Donde: ql = Caudal del lateral (lph) l = longitud del lateral (m) Se = Espaciamiento de goteros sobre el lateral (m) qa = Caudal promedio del gotero (lph) ne = Número de goteros a lo largo del lateral

2.7. Diámetro de los laterales Dado que las pérdidas se calculan con la ecuación de Hazen William, se despeja el diámetro de la misma ecuación. 𝐷𝑙 =

1 𝐻𝑓𝑎𝑙 ( )1/4.87 𝑄 1.852 9 1.131𝑥10 ( 𝐶 ) 𝑥𝐿

2.8. Perdida de carga en un lateral Los laterales o portaemisores son las tuberías que distribuyen el agua a las plantas por medio de los emisores acoplados a ellas. En su cálculo hay que aplicar el factor de Chistiansen, ya que las salidas del agua están uniformemente espaciadas a lo largo de la tubería.

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En una subunidad de riego se admite una variación máxima de caudal entre los distintos emisores del 10% del caudal medio. Con esta condición, las variaciones admisibles de presión vienen dadas por la fórmula: 𝑑𝐻 =

0.1 𝐻 𝑋

dH = Variación máxima de la presión. H = Presión de trabajo del emisor. x = Exponente de descarga del emisor. Con esta condición, las pérdidas de carga (ha) admisibles en un lateral horizontal vienen dadas por la fórmula: ℎ𝑎 =

0.055 𝐻 𝑋

Este valor admisible de las pérdidas de carga debe ser, como máximo, igual a las pérdidas de carga que se producen en el lateral. ℎ = 𝐽 . 𝐹 . 𝐿𝑓 h = Pérdidas de carga en el lateral, en mca. J = Pérdidas de carga unitaria, en mca/m lineal. F = Factor de Christiansen. Lf = Longitud ficticia, en m 2.9. Presión en el origen en el lateral La presión en el origen de laterales portagoteros viene dada por las fórmulas: 𝑃𝑜 = 𝑃𝑚 + 0.73 ℎ 𝑠í 𝑒𝑙 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙 𝑒𝑠 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙. 𝑃𝑜 = 𝑃𝑚 + 0.73ℎ + 𝐻𝑔 ⁄ 2 𝑠𝑖 𝑒𝑙 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙 𝑒𝑠 𝑎𝑠𝑐𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 (𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑖𝑔𝑛𝑜+)𝑜 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 (𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑖𝑔𝑛𝑜−)

Po = Presión en el origen del lateral. Pm = Presión de trabajo del gotero. h = Pérdida de carga en el lateral. Hg = Desnivel geométrico entre los extremos del lateral. 2.10. Perdida en la tuberías terciarias o portalaterales Las pérdidas de carga producidas en un lateral son menores del 55 % de las producidas en la subunidad, debido a que se toma un diámetro comercial que, por lo general, tiene una pérdida de carga inferior a la admitida. Por tanto, las pérdidas de carga admisibles en la terciaria serán igual a las pérdidas admisibles en la subunidad menos las pérdidas reales producidas en un lateral, y vienen dadas por la fórmula: 0.1 ℎ′ 𝑎 = 𝐻−ℎ 𝑋 h'a= Pérdidas de carga admisibles en la terciaria

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H = Presión de trabajo del emisor x = Exponente de descarga del emisor h = Pérdida de carga real en un lateral Este valor admisible de la pérdida de carga debe ser, como máximo, igual a la pérdida de carga que se produce en la terciaria. ℎ′ = 𝐽 + 𝐹 . 𝐿𝑓 h' = Pérdida en la terciaria, en mca Y = Pérdida de carga unitaria, en mca/m lineal F = Factor de Christiansen Lf = Longitud ficticia, en m La presión en el origen de la terciaria viene dada por la fórmula: 𝑃′ 𝑜 = 𝑃𝑜 + 0.73 ℎ′ ± −

𝐻𝑔 2

P’o = Presión en el origen de la terciaria Po = Presión en el origen del lateral h' = Pérdida de carga en la terciaria Hg = Desnivel geométrico entre los extremos de la terciaria (signo + cuando es ascendente y signo — cuando es descendente) 2.11. Presión necesaria en el origen del cabezal A las pérdidas de carga producidas en las tuberías hay que añadir las pérdidas ocasionadas en las piezas especiales (si no se han incluido en el cálculo de pérdidas en tuberías) y en los componentes del cabezal. Las casas fabricantes deben suministrar los datos correspondientes. Si no se dispone de estos datos, a efectos de diseño pueden servir los siguientes:

2.12. Velocidades recomendadas Como normal general no conviene sobrepasar la velocidad de 3 m/seg.

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En ramales portaemisores, portalaterales y, en general, en las conducciones que tienen muchas salidas conviene una velocidad de alrededor de 1 m/seg. En el resto de las tuberías de riego se puede mantener una velocidad de alrededor de 2 m/seg. En las tuberías de impulsión no se debe sobrepasar los 2 m/seg, siendo aconsejable un intervalo de 0,8 a 1.5 m/seg, que es lo correspondiente al mínimo costo. La velocidad mínima se sitúa alrededor de 0.5 m/seg; si el agua lleva partículas en suspensión no se debe bajar de 0.6 m/seg.

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EJEMPLO DE APLICACIÓN: DISEÑO DE SISTEMA DE RIEGO POR GOTEO – CULTIVO FRESAS

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EJEMPLO DE APLICACIÓN: DISEÑO DE SISTEMA DE RIEGO POR GOTEO – CULTIVO FRESAS 1. DESCRIPCIÓN DEL CULTIVO FRESAS A) TAXONOMÍA Y ORIGEN FAMILIA GENERO

Rosaceae Fragaria F. vesca F. chiloensis

ESPECIE

F. virginiana F. moschata F. indica

NOMBRE COMUN

Fresa, Fresón, Frutilla

El origen del género Fragaria no está bien definido. No obstante, este género agrupa unos 400 taxones descritos de los cuales 20 están reconocidos. En la actualidad, las variedades comerciales son híbridos de F. chiloensis, de origen chileno y F. virginiana del Este de Norteamérica (fragaria x ananassa). B) MORFOLOGÍA Se trata de una planta herbácea, perenne y de porte rastrero. 

Sistema radicular: Presentan un sistema radicular fasciculado, compuesto por raíces y raicillas. Las primeras presentan un cambium vascular y suberoso, mientras que las segundas carecen de éste, son de color más claro y tienen un periodo de vida corto (de algunos días o semanas). Estas raicillas sufren un proceso de renovación fisiológico, aunque influenciado por factores ambientales, patógenos de suelo, etc.

Imagen Nº 1: Raíz de planta de fresa

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La profundidad del sistema radicular es variable, dependiendo entre otros factores, del tipo de suelo y la presencia de patógenos en el mismo. En condiciones óptimas pueden alcanzar los 2-3m, aunque lo normal es que no sobrepasen los 40cm, encontrándose la mayor parte (90%) en los primeros 25 cm. 

Tallo: El tallo está constituido por un eje corto de forma cónica llamado “corona”, en el que se observan numerosas escamas foliares. De esta corona, nacen también algunos tallos rastreros que producen raíces adventicias, de las cuales brotan nuevas plantas (estolones) que no interesan y por tanto se deben eliminar.

Imagen Nº 2: Plantas de fresa, Estolón 

Hojas: Las hojas se insertan en la corona y se disponen en roseta. Presentan un largo peciolo y están provistas de dos estípulas rojizas. Su limbo está dividido en tres foliolos con un gran número de estomas (300-400 estomas/mm2), pediculados y de bordes aserrados.



Flores: Las inflorescencias se pueden desarrollar a partir de una yema terminal de la corona o de yemas axilares de las hojas. La ramificación de la inflorescencia puede ser basal o distal. En el primer caso aparecen varias flores de porte similar, mientras que en el segundo aparece una única flor terminal y otras laterales de menor tamaño.

Imagen Nº 3: Botón floral en cultivo de fresa

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La flor tiene 5-6 pétalos, 20-35 estambres y varios cientos de pistilos sobre un receptáculo carnoso. Cada óvulo fecundado da lugar a un fruto de tipo aquenio. El desarrollo de los aquenios, distribuidos por la superficie del receptáculo carnoso, estimula el crecimiento y la coloración de éste, dando lugar al fruto, comúnmente llamado fresón.  Fruto: Los frutos son pequeños aquenios de color oscuro dispuestos sobre el engrosamiento del receptáculo.

Imagen Nº 4: Fruto de fresa maduro 

Particularidades:

Desde un punto de vista agronómico, se distinguen tres grupos: - Reflorecientes o de día largo - No reflorecientes o de día corto - Remontantes o de día neutro La floración en los dos primeros casos se induce por un determinado fotoperiodo, mientras que en el tercer caso, este factor no interviene. En todo caso, además de influir el fotoperiodo, también lo hacen las temperaturas u horas-frío que puede soportar la planta. C) REQUERIMIENTOS EDAFOCLIMÁTICOS 

Temperatura: El rango óptimo de temperatura durante el fructificación debe oscilar en torno a los 15-20ºC de media anual. Temperaturas por debajo de 12ºC durante el cuajado dan lugar a frutos deformados por el frío. Un periodo prolongado de tiempo muy caluroso (>25ºC), puede originar una maduración y coloración del fruto demasiado rápida, lo cual le impide adquirir un tamaño adecuado para su comercialización. No obstante, el fresón necesita acumular una serie de horas-frío, con temperaturas por debajo de 7ºC, para que su vegetación y fructificación sea abundante.



Humedad: El rango óptimo de humedad relativa oscila entre el 65 y 70%. Si la presencia de humedad es excesiva, favorece la presencia de enfermedades, mientras que si es deficiente, provoca daños en la producción.

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

Luz: En cuanto a la luz, necesitan 12h de luz diarias para tener buena productividad.



Sustrato: Requiere suelos, preferiblemente arenosos o franco-arenosos, con buena capacidad de aireación y drenaje y alto contenido en materia orgánica. El pH debe oscilar en torno a 6-7.

La granulometría óptima de un suelo para el cultivo del fresón aproximadamente es de: 1. 50% de arena silícea 2. 20% de arcilla 3. 15% de calizas 4. 5% de materia orgánica Para una buena evolución de la materia orgánica, se debe considerar un valor de C/N de 10. En cuanto a la salinidad, la fresa no tolera altos niveles. La CEes no debe superar 1mmhos/cm. También es muy sensible a la caliza activa, especialmente a valores superiores al 5%, pues provoca el bloqueo del hierro con la consecuente clorosis. 

Riego: En el cultivo de fresa se fertirriega. La frecuencia y duración del riego depende de las condiciones climáticas, textura del suelo y necesidades de la planta.

Durante el periodo estival, la frecuencia de riego debe ser mayor, realizando 2-3 riegos por semana. Sin embargo, en invierno es conveniente reducir dicha frecuencia. D) TÉCNICAS DE CULTIVO 

Preparación del terreno: Antes de llevar a cabo la plantación se requiere la preparación del suelo. En primer lugar, se realiza una labor de desfonde de unos 50cm de profundidad. A continuación, se procede a la aplicación de materia orgánica (3kg/m2) por medio de una labor superficial de unos 25cm. (En Huelva, esta labor se suele realizar en julio para un ciclo de día corto). Por lo general, a mediados de verano, se desinfecta el suelo. La técnica más empleada es la solarización. En la mayoría de lugares, esta labor se realiza en caballones (10-25cm de alto y 6080cm de ancho) que serán posteriormente, el asiento de la plantación. A medida que se va realizando la desinfección, se aprovecha para efectuar el acolchado de los caballones, así como la colocación del sistema de riego localizado. Normalmente, dichas labores se efectúan al mismo tiempo mediante la utilización de maquinaria específica. El material empleado para el acolchado suele ser polietileno negro. El fin de éste es evitar el crecimiento de malas hierbas, aumentar la temperatura de la rizosfera, evitar la evaporación de agua y el contacto del fruto con el suelo e incrementar la precocidad de la cosecha. Una vez colocado el plástico, éste se debe perforar mediante la utilización de un rulo. De este modo, se favorece la ventilación (ya que se deben liberar los gases producidos en la solarización) y a la vez se indica la posición de las plantas. Finalmente, a las dos semanas aproximadamente se procede a la plantación.

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

Plantación: A la hora de llevar a cabo la plantación, es muy importante determinar el frío requerido por cada variedad, debido a que una insuficiente cantidad del mismo origina un desarrollo débil de las plantas y frutos de reducida consistencia y corta vida post-cosecha. Por lo contrario, un exceso de frío acumulado, da lugar a menor producción, gran crecimiento vegetativo y a la aparición de estolones prematuros. No obstante, la fresa necesita acumular una serie de horas-frío (número de horas variable según cultivar, aunque empiezan a acumularse generalmente a temperaturas inferiores a los 7ºC). Una vez acumulada la cantidad de frío necesaria, dichas plantas están preparadas para ser cultivadas en el terreno definitivo. La época de plantación depende de la zona y de la variedad. Si se realizan plantaciones de invierno, se suelen utilizar variedades de día corto, siendo el comienzo de dicha plantación a finales de verano o principios de otoño (en Huelva, la plantación se realiza en septiembre u octubre, dependiendo de la precocidad de la zona). En cambio, si la plantación es de verano, las variedades empleadas suelen ser de día largo y ésta se inicia al comienzo del estío. En todo caso, las plantas se pueden disponer sobre los caballones en hileras simples o dobles. El marco de plantación suele ser de 25-30cm entre hileras y 25-30cm entre plantas. Tras la plantación, es conveniente realizar varios riegos para que las plántulas enraícen correctamente.



Colocación de túnel o macrotúnel: Para conseguir la precocidad deseada, se debe instalar un sistema de protección complementario al acolchado al transcurrir aproximadamente 45 días de la plantación. Se distinguen dos tipos de estructuras de protección: 1) Túneles o microtúneles, los cuales cubren un solo caballón y constan de una estructura de hierro galvanizado formada por arquillos de 68mm de diámetro y 2m de ancho. 2) Macrotúnel, que llega a cubrir de 7 a 9 caballones de fresa. En este caso, los arcos son también de hierro galvanizado, de 6 a 7m de ancho y altura variable dependiendo de la estación (3m durante el invierno, y a medida que las temperaturas aumentan, la altura del túnel debe ser mayor para permitir una mayor ventilación). En ambos casos, se debe mantener el control de las condiciones climáticas, teniendo en cuenta que la temperatura no debe superar los 25ºC, ni la humedad relativa el 70%.



Fertilización: La fresa es una planta exigente en materia orgánica, por lo que es conveniente el aporte de 3kg/m2 de estiércol bien descompuesto, el cual debe ser incorporado al suelo cuando se están realizando las labores de preparación del mismo. Si se cuenta con un suelo excesivamente calizo, es recomendable el aporte adicional de turba de naturaleza ácida a razón de 2kg/m2. Ésta debe ser mezclada con la capa superficial del suelo mediante una labor de fresadora. Los abonos orgánicos fuertes como gallinaza, palomina, etc., deben evitarse o utilizarse a bajas dosis. Como abonado de fondo se pueden aportar alrededor de 100g/m2 de abono complejo 15-15-15. Por otro lado, mediante riego por gravedad puede llevarse a cabo el abonado de cobertera. El procedimiento consiste en que al comienzo de la floración, cada tercer riego se abona con una mezcla de 15g/m2 de sulfato amónico y 10g/m2 de sulfato potásico, o bien, con 15g/m2 de nitrato potásico y 5cm3/m2 de ácido fosfórico. De este modo, las aplicaciones de N-P-K serán las siguientes:

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20g/m2 de nitrógeno (N). 10g/m2 de anhídrido fosfórico (P2O5). 15g/m2 de óxido de potasa (K2O). El abonado debe interrumpirse aproximadamente 15 días antes de la recolección. En fertirrigación, al inicio de la floración se debe regar tres veces por semana, aportando las siguientes cantidades de abono en cada riego: 0,25g/m2 de nitrógeno (N) 0,20g/m2 de anhídrido fosfórico (P2O5) 0,15g/m2 de óxido de potasa (K2O) 0,10g/m2 de óxido de magnesio (MgO), si es necesario A partir de la floración y hasta el final de la recolección, se debe regar diariamente, abonando tres veces por semana con las siguientes cantidades: 0,30g/m2 de nitrógeno (N) 0,30g/m2 de óxido de potasa (K2O) Dos veces por semana se debe aportar fósforo, a razón de 0,25g/m2 de anhídrido fosfórico (P2O5) Si hay déficit de magnesio en el suelo, es conveniente aplicar una vez por semana 0,10g/m2 de óxido de magnesio (MgO)

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2. UBICACIÓN DE LA PARCELA: Sector Distrito Provincia Departamento

: : : :

Propietario:

La Molina. Cajamarca Cajamarca Cajamarca

Marcial Abanto Cruzado Área Cota mínima Cota máxima

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= = =

2.4 hectáreas 2723.20 m.s.n.m 2725.60 m.s.n.m

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3. DATOS DEL SUELO OBTENIDOS EN EL LABORATORIO DE INIA

a. Textura del suelo: SUELO FRANCO ARENOSO b. Capacidad de campo del suelo CC = 21.10%

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c. Punto de marchites PMP = 11.64% d. Densidad aparente del suelo D. aparen = 1.38 g/cm3

4. PROFUNDIDAD DE LA CAPA ARABLE

Fotografía Nº 1.

Fotografía Nº 2.

Fotografía Nº 3.

Fotografía Nº 4.

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Las fotografías 1, 2, 3 y 4 representan la construcción de la calicata para observar los estratos, así como la capa arable que es de 0.65 a 1.00 m metros de profundidad.

5. INFILTRACIÓN BÁSICA DEL SUELO a) Infiltro metro de anillo simple: Los anillos de infiltración sirven para hacer pruebas que determinan la permeabilidad en suelos, simulando el proceso de infiltración del agua en el suelo desde áreas de inundación amplias. Su diámetro puede variar regularmente entre 30 y 60 cm y su altura entre 20 y 30 cm. Las pruebas se realizan enterrando verticalmente el anillo en el suelo unos centímetros, llenándolo con agua de calidad similar a la lluvia típica del terreno y midiendo la tasa de descenso de esta agua. Así se simula el área de inundación. b) Materiales Anillo de metal de 30 cm de diámetro y 33 cm de altura aproximadamente Comba Regla de metal de al menos 30 cm Plástico 2 baldes Wincha. Cronómetro c) Metodología PASO 1: Se buscará un lugar plano y característico del área en estudio para instalar el infiltró metro. Antes de instalarlo se procederá a limpiar el pasto o suelo, sacando hojas, basuras e impurezas que puedan intervenir el flujo normal del agua.

Fotografía N. º 5: En la imagen se muestra la colocación del cilindro infiltrómetro. PASO 2: Se enterrará el infiltrómetro aproximadamente 10 cm de la forma más vertical posible. Para esto se debe posicionar el anillo en el lugar seleccionado, martillándolo firmemente en los bordes con el combo. Para que no se suelten los bordes opuestos a los que están siendo golpeados, se recomienda apoyar un pie en éstos. Lo anterior se debe hacer paulatinamente en todos los bordes, así el cilindro entrará de manera uniforme. Para medir cuanto se ha enterrado se debe usar la regla. Como

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el anillo mide 33 cm de altura, si la superficie que queda afuera mide aproximadamente 23 cm en todos lados, el anillo ha entrado lo suficiente. PASO 3: Poner la regla verticalmente en el interior del anillo para así poder medir el nivel del agua. Enterrarla unos cuantos cm para que quede firme (es útil tener esta medida para saber a qué altura queda el agua con respecto al suelo).

Fotografía N. º 7: se muestra la regla para medir el nivel de gua PASO 4: De inmediato empezar a registrar el tiempo y el nivel del agua. Al principio, se deben hacer mediciones todos los minutos, y luego, dependiendo de la tasa de descenso, el intervalo de tiempo se puede alargar. Para que las mediciones sean más precisas lo mejor es que entre niveles sucesivos haya al menos 2 mm de diferencia.

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CALCULO DE LA INFILTRACION METODO ANALITICO PRUEBA DE INFILTRACIÓN CAMPO:

La Molina

N° DE PRUEBA:

FECHA:

8/12/2018

INTEGRANTE:

Prueba N° 01 SILVA ARTEAGA, RENNZO MIGUEL

Cilindros infiltrometros

METODO TEXTURA: HORA 8:50 a. m. 8:52:00 a. m. 8:54:00 a. m. 8:56:00 a. m. 8:58:00 a. m. 9:00:00 a. m. 9:05:00 a. m. 9:10:00 a. m. 9:20:00 a. m. 9:30:00 a. m. 9:40:00 a. m. 10:00:00 a. m. 10:20:00 a. m. 10:40:00 a. m. 11:00:00 a. m. Total

Limo Arenoso

TIEMPO (min) Parcial Acumulado 0 0 2 2 2 4 2 6 2 8 2 10 5 15 5 20 10 30 10 40 10 50 20 70 20 90 20 110 20 130 130

LAMINA INFILTRADA ( cm ) Parcial Acumulado 0 0 3.00 3.00 1.50 4.50 1.50 6.00 1.00 7.00 1.00 8.00 2.00 10.00 2.00 12.00 3.00 15.00 2.50 17.50 2.50 20.00 6.00 26.00 6.50 32.50 4.50 37.00 3.00 40.00 40

Velocidad Infiltracion (cm/h) Instantánea Acumulada 90.00 45.00 45.00 30.00 30.00 24.00 24.00 18.00 15.00 15.00 18.00 19.50 13.50 9.00

90.00 67.50 60.00 52.50 48.00 40.00 36.00 30.00 26.25 24.00 22.29 21.67 20.18 18.46

1. CALCULO DE LOS PARAMETROS C Y m DE LA FUNCION DE LA LAMINA INFILTRADA ACUMULADA (D) A. Dado el modelo

El calculo de C y m se hace mediante minimos cuadrados

TIEMPO ACUMULADO LAMINA T(min) ACUMULADA D (cm) 0 2 4 6 8 10 15 20 30 40 50 70 90 110 130 n=

0 3 4.5 6 7 8 10 12 15 17.5 20 26 32.5 37 40 14 TOTAL

2

2

LnT=X

LnD = Y

X*Y

X

Y

0.693 1.386 1.792 2.079 2.303 2.708 2.996 3.401 3.689 3.912 4.248 4.500 4.700 4.868

1.099 1.504 1.792 1.946 2.079 2.303 2.485 2.708 2.862 2.996 3.258 3.481 3.611 3.689

0.762 2.085 3.210 4.046 4.788 6.236 7.444 9.211 10.558 11.719 13.842 15.665 16.973 17.956

0.480 1.922 3.210 4.324 5.302 7.334 8.974 11.568 13.608 15.304 18.050 20.248 22.095 23.693

1.207 2.262 3.210 3.787 4.324 5.302 6.175 7.334 8.192 8.974 10.615 12.119 13.039 13.608

43.275

35.812

124.495 156.112 100.148

B. Hallando el valor de "m"

SISTEMAS DE RIEGOS II m=

0.6174

68

20 30 40 50 70 90 110 130 n=

12 15 17.5 20 26 32.5 37 FACULTAD 40 14

2.996 2.485 3.401 2.708 3.689 2.862 3.912 2.996 4.248 3.258 4.500 3.481 4.700 3.611 DE INGENIERÍA 4.868 3.689

7.444 9.211 10.558 11.719 13.842 15.665 16.973 17.956

8.974 11.568 13.608 15.304 18.050 20.248 22.095 23.693

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA TOTAL

43.275

35.812

6.175 7.334 8.192 8.974 10.615 12.119 13.039 13.608

124.495 156.112 100.148

B. Hallando el valor de "m"

m=

0.6174

B. Calculando el paraametro "C"

LnC = C

0.649488 1.9146

C. Hallando el coeficiente de correlacion

r=

0.9988

Entonces el coeficiente de determinación r 2 r 2=

0.9975

Es decir el r2 = 0.9975 indica el grado de asociacion entre las variables estudiadas,el orden es de 99.75% *El modelo quedará asi :

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2. CALCULO DE LOS PARAMETROS KII Y n DE LA FUNCION DE VELOCIDAD DE INFILTRACION INSTANTANEA A. Dado el modelo

El calculo de C y m se hace mediante minimos cuadrados

TIEMPO ACUMULADO T(min) 0 2 4 6 8 10 15 20 30 40 50 70 90 110 130 a=

VELOCIDA DE INFILTRACION INSTANTANEA Ii (cm/h) 0 90 45 45 30 30 24 24 18 15 15 18 19.5 13.5 9 14 TOTAL

Ln (T) = X Ln (Ii) = Y

2

2

X.Y

X

Y

0.4805 1.9218 3.2104 4.3241 5.3019 7.3335 8.9744 11.5681 13.6078 15.3039 18.0497 20.2483 22.0945 23.6929

20.2483 14.4907 14.4907 11.5681 11.5681 10.1000 10.1000 8.3542 7.3335 7.3335 8.3542 8.8234 6.7740 4.8278

0.6931 1.3863 1.7918 2.0794 2.3026 2.7081 2.9957 3.4012 3.6889 3.9120 4.2485 4.4998 4.7005 4.8675

4.4998 3.8067 3.8067 3.4012 3.4012 3.1781 3.1781 2.8904 2.7081 2.7081 2.8904 2.9704 2.6027 2.1972

3.1190 5.2772 6.8206 7.0726 7.8315 8.6063 9.5206 9.8307 9.9897 10.5940 12.2797 13.3663 12.2339 10.6951

43.275

44.239

127.237 156.112 144.367

B. Hallando el valor de "n"

n=

-0.4256

B. Calculando el paraametro "C"

LnKII = KII =

4.47552 87.84

C. Hallando el coeficiente de correlacion

r=

-0.9405

Entonces el coeficiente de determinación r 2 r 2=

0.8845

Es decir el r2 = 0.8845 indica el grado de asociacion entre las variables estudiadas,el orden es de 88.45% *El modelo quedará asi :

SISTEMAS DE RIEGOS II

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VELOCIDAD DE INFILTRACIÓN INSTANTANEA 100 90 80 70 60

y = 87.84x-0.426 R² = 0.8845

50 40 30

20 10 0 0

20

40

60

80

100

120

140

3. CALCULO DE LA INFILTRACION BASICA *Para el cálculo de la infiltracion básica solo es necesario analisar la infiltracion instantanea

n= KII =

-0.4256 87.84

Ib =

8.30 cm/h

FAMILIAS 1.0 2.5 5.0 10.0 20.0

INFILTRACION BASICA (cm/h) 1.7 o menos De 1.8 a 3.7 De 3.8 a 7.4 De 7.5 a 14.8 14.9 a más

Grado de Permeabilidad Muy baja Baja Media Alta Muy Alta

6. PENDIENTE Y MEDICIONES DEL TERRENO (PLANO, CROQUIS) Esta parte se encuentra se encuentra adjunta al final del informe en un plano. Nota: las curvas de nivel están equidistancia de 20 centímetros.

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7. INFRAESTRUCTURA DE LA TOMA Y CANAL DE AGUA A. BOCATOMA: Las obras de toma o bocatomas son las estructuras hidráulicas construidas sobre un río o canal con el objeto de captar, es decir extraer, una parte o la totalidad del caudal de la corriente principal. Las bocatomas suelen caracterizarse principalmente por el Caudal de Captación, el que se define como el gasto máximo que una obra de toma puede admitir La bocatoma se encuentra a una altitud de 2726.00 m.s.n.m

Fotografía N° 8: Estructura De Captación Del Canal Huacariz: Como se muestra en la imagen la obra de toma es la que contiene a todos los elementos para captar el agua, en este caso se muestra el barraje el cual cumple la función de elevar el tirante para captar el agua.

Fotografía N° 9: Placa del Mejoramiento del Canal Huacariz.

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B. CANAL:

Fotografía N°.12: Se muestra el canal que pasa por la cabecera del área a irrigar Cota inicial del canal: 2725.40 m.s.n.m

Fotografía N°13: se muestra el área a irrigar en la cual se sembrará fresas

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CAUDAL DEL CANAL 

Método del flotador

Fotografía N. º 14

Fotografía N. º 15

CAUDAL (METODO FOLTADOR) Distancia = TIEMPO (s) 50.60 50.20 51.00 50.20 PROMEDIO

16 m VELOCIDA D (m/s) 0.316 0.319 0.314 0.319 0.317

SECCION TOTAL

= 0.3484 m²

CAUDAL

= 0.11039 m³/s

 Se provee de agua a la parcela 1 día cada 15 días

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8. CEDULA DE CULTIVO –FRESAS A. DATOS DEL CULTIVO * Fecha de Siembra:

Primeros días de enero

* Periodo vegetativo:

4 meses

* Fecha de cosecha:

9-10 meses

B. AREA DE CULTIVO A=

1.00 Ha

C. FACTOR DE CULTIVO O FRACCIÓN DE RECUBRIMIENTO (Kc) : Indica el grado de desarrollo o cobertura del cultivo, los factores que afectan sus valores son las características del cultivo, desarrollo del cultivo, duración del período vegetativo, clima y precipitación o riego. MESES DEL AÑO N° DE DÍAS POR MES Cultivo :

ENE 31

FEB 28

MAR ABR MAY JUN 31 30 31 30

JUL 31

AGO 31

SEP 30

OCT 31

NOV 30

DIC 31

0.20

0.20

0.40

0.70

0.70

0.70

0.70

0.70

0.70

Año Promedio MAR ABR MAY JUN JUL 115.4 65.5 27.8 10.4 6.3 15.1 14.8 14.1 13.4 13 20.9 21.2 21.6 21.5 21.4 9.2 8.4 6.6 5.3 4.6 74.6 73.9 70.6 66.1 62.7 78.6 74.6 74.1 92.1 120.4 4.7 5.4 6.4 6.9 7.4 17.4 16.6 16.4 17.4 17.4

AGO 9 13.5 21.8 5.3 62.8 127.4 7.1 18.8

SEP OCT NOV DIC 30.8 67.7 63.9 71.7 14.4 14.6 14.8 15 21.9 21.7 21.7 21.7 6.8 8 7.7 8.3 65.5 68.4 67.1 69.7 112.3 105.3 105.3 107.5 5.8 5.5 6.2 5.7 18.7 18.9 19 17.3

Aguaymanto

Factor de Cultivo (Kc)

0.70

0.70

0.70

D. FACTOR Kc PONDERADO

Kc ponderado =

0.60

E. EVAPOTRANSPIRACIÓN POTENCIAL DEL CULTIVO (ETP) mm/mes * Método de Penman (sotware CROPWAT) ESTACIÓN AUGUSTO WEBERBAUER E 777793 REG: Cajamarca N 9207072 PROV: Cajamarca Z 2655 DIST: Cajamarca Variable Precipitacion (mm) Temperatura (°C ) Temperatura maxima (°C ) Temperatura minima ( °C ) Humedad (%) Velocidad de viento (Km/dia) Horas de sol (hr) Radiacion solar (MJ/m2/dia)

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ENE 76.8 15.1 21.3 8.9 72.2 94.8 5.3 18.6

FEB 99.4 15.2 21 9.3 74 94.8 4.7 17.5

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Software: CROPWAT V 8.0 MESES ETP (mm/dia)

ENE 3.42

FEB 3.30

MAR 3.18

ABR MAY JUN 3.1 3.01 2.99

JUL 3.23

AGO 3.5

SEP 3.48

OCT NOV 3.53 3.68

DIC 3.57

MAR 5.09

ABR MAY JUN 4.96 4.82 4.78

JUL 5.17

AGO 5.60

SEP 5.57

OCT NOV 5.65 5.89

DIC 5.71

F. NECESIDAD DEL CULTIVO (Er) mm/dia

MESES Er (mm/dia)

ENE 5.47

FEB 5.28

G. PRECIPITACION AL 75% DE PERCICTENCIA (PP 75% ) mm/mes ESTACIÓN AUGUSTO WEBERBAUER E 777793 REG: Cajamarca N 9207072 PROV: Cajamarca Z 2655 DIST: Cajamarca

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N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43

Años 1,965 1,966 1,967 1,968 1,969 1,970 1,971 1,972 1,973 1,974 1,975 1,976 1,977 1,978 1,979 1,980 1,981 1,982 1,983 1,984 1,985 1,986 1,987 1,988 1,989 1,990 1,991 1,992 1,993 1,994 1,995 1,996 1,997 1,998 1,999 2,000 2,001 2,002 2,003 2,004 2,005 2,006 2,007 N° Datos Media (x)

ENE 77.9 62.7 120.9 58.0 42.0 71.0 58.4 55.5 95.3 61.6 95.6 130.4 129.9 12.7 84.1 34.9 78.2 71.7 116.6 24.7 24.6 84.4 98.2 109.7 87.0 101.0 43.8 52.6 61.0 116.9 44.7 65.2 63.8 103.0 94.8 46.0 191.2 27.0 51.1 53.7 93.6 56.4 75.5

FEB 73.9 45.9 139.5 81.0 73.7 41.8 97.8 67.6 70.7 140.0 156.5 62.9 146.4 34.4 81.6 42.4 186.5 102.9 75.7 233.6 42.4 47.7 95.2 105.5 158.8 68.5 90.0 31.8 112.2 103.1 108.3 124.0 152.9 116.5 242.7 162.3 100.8 60.8 61.4 94.5 77.4 88.6 54.4

43 75.1

43 98.9

PRECIPITACIÓN MENSUAL(mm) MAR ABR MAY JUN 91.0 78.1 10.4 0.0 54.5 47.9 40.0 0.0 109.1 32.3 44.1 10.3 67.7 26.6 14.9 1.6 83.5 85.7 1.5 19.6 79.9 54.5 33.8 19.9 275.7 54.7 8.0 12.2 113.8 76.2 18.1 4.4 92.5 101.6 23.7 28.7 89.1 59.0 4.6 17.3 202.0 68.8 66.8 10.0 81.3 34.5 43.0 23.0 141.9 42.6 25.5 8.0 48.8 37.0 65.6 3.9 159.7 37.1 16.3 1.8 65.0 29.3 6.9 15.1 105.7 33.7 14.7 6.6 75.7 88.7 38.2 7.8 152.8 105.7 31.1 10.1 123.8 80.0 69.5 25.1 37.2 41.9 53.0 0.4 96.8 120.2 16.2 0.6 39.2 52.2 9.1 4.0 44.8 95.6 10.6 5.4 113.6 85.4 18.8 16.7 58.3 27.4 29.5 24.6 133.7 55.2 19.7 0.7 66.6 46.5 18.9 21.2 245.0 102.9 30.2 1.9 170.2 144.9 35.3 3.3 75.7 49.7 20.6 1.7 120.1 50.4 13.7 0.8 26.5 40.4 17.0 15.4 257.0 83.9 19.6 4.8 69.5 65.0 53.7 22.8 126.3 77.3 40.5 15.6 230.2 57.2 48.1 2.3 133.1 77.2 23.0 8.8 103.6 42.1 30.7 22.3 86.8 47.1 29.0 7.0 170.4 63.6 21.9 4.9 201.2 68.1 16.5 25.6 196.6 80.9 32.8 4.4 43 116.6

43 63.9

43 27.6

43 10.2

JUL 6.2 0.0 28.4 1.6 0.3 3.2 17.6 3.4 8.4 6.5 7.2 0.1 7.5 4.4 7.5 3.2 7.2 2.1 9.6 23.4 4.8 1.2 10.8 0.0 3.2 0.8 0.4 4.6 3.3 0.0 13.2 0.5 0.2 1.3 22.1 2.1 13.9 10.7 1.8 20.1 10.5 9.0 4.6

AGO 0.0 0.7 5.8 16.2 14.4 2.5 17.2 20.6 19.3 27.6 19.3 4.4 0.1 3.8 15.7 6.7 12.1 6.6 2.7 18.7 18.3 14.6 12.3 0.4 5.9 7.1 0.3 10.0 2.9 0.2 10.8 15.8 0.0 4.7 1.2 13.4 0.0 3.4 10.6 7.4 7.1 10.5 7.8

SEP 49.2 13.1 24.9 50.0 18.4 18.2 28.1 29.0 91.0 38.7 45.1 12.3 16.1 25.0 33.6 2.3 22.0 43.9 19.2 36.7 37.3 1.3 39.5 32.9 53.5 20.1 10.2 40.8 51.4 11.9 11.5 13.9 27.4 17.8 81.4 56.6 34.4 14.6 14.8 22.1 16.8 38.1 23.9

OCT 83.6 76.8 101.0 66.4 72.9 103.0 89.8 31.4 67.0 70.7 80.2 32.2 53.4 24.4 24.4 130.4 111.9 124.8 86.9 68.6 50.0 43.6 37.2 69.2 106.6 87.6 28.2 64.0 106.3 27.2 51.8 76.2 50.8 79.6 21.7 9.9 46.2 90.3 46.0 66.2 81.7 49.3 88.9

NOV 66.0 62.7 17.8 54.6 106.4 51.4 45.8 66.5 65.5 55.1 65.1 71.6 54.8 54.0 26.3 111.0 45.6 67.3 28.1 97.6 23.9 66.2 74.3 65.2 47.1 99.1 55.1 32.0 71.4 89.8 50.5 68.6 111.9 29.1 77.0 44.5 93.4 99.9 63.8 69.4 44.2 68.1 94.3

DIC 67.9 18.7 36.7 70.8 162.0 54.1 66.5 50.2 75.0 76.8 0.9 44.4 68.2 44.8 46.6 106.7 111.3 87.4 118.4 104.1 40.3 51.8 61.5 63.4 2.7 72.3 71.9 31.4 84.1 122.6 76.4 34.1 129.4 47.9 68.8 122.3 90.9 86.1 80.7 88.9 95.9 85.3 77.2

43 6.7

43 8.8

43 30.0

43 66.9

43 64.0

43 72.0

Data de precipitación mensual en mm de la estación Augusto Wueberbauer

SISTEMAS DE RIEGOS II

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HALLANDO LA PRECIPITACIÓN AL 75% DE PERSISTENCIA AÑO

N°

1,965 1,966 1,967 1,968 1,969 1,970 1,971 1,972 1,973 1,974 1,975 1,976 1,977 1,978 1,979 1,980 1,981 1,982 1,983 1,984 1,985 1,986 1,987 1,988 1,989 1,990 1,991 1,992 1,993 1,994 1,995 1,996 1,997 1,998 1,999 2,000 2,001 2,002 2,003 2,004 2,005 2,006 2,007

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43

ENE 191.2 130.4 129.9 120.9 116.9 116.6 109.7 103.0 101.0 98.2 95.6 95.3 94.8 93.6 87.0 84.4 84.1 78.2 77.9 75.5 71.7 71.0 65.2 63.8 62.7 61.6 61.0 58.4 58.0 56.4 55.5 53.7 52.6 51.1 46.0 44.7 43.8 42.0 34.9 27.0 24.7 24.6 12.7

SISTEMAS DE RIEGOS II

FEB 242.7 233.6 186.5 162.3 158.8 156.5 152.9 146.4 140.0 139.5 124.0 116.5 112.2 108.3 105.5 103.1 102.9 100.8 97.8 95.2 94.5 90.0 88.6 81.6 81.0 77.4 75.7 73.9 73.7 70.7 68.5 67.6 62.9 61.4 60.8 54.4 47.7 45.9 42.4 42.4 41.8 34.4 31.8

MAR 275.7 257.0 245.0 230.2 202.0 201.2 196.6 170.4 170.2 159.7 152.8 141.9 133.7 133.1 126.3 123.8 120.1 113.8 113.6 109.1 105.7 103.6 96.8 92.5 91.0 89.1 86.8 83.5 81.3 79.9 75.7 75.7 69.5 67.7 66.6 65.0 58.3 54.5 48.8 44.8 39.2 37.2 26.5

ORDENADOS DE MAYOR A MENOR ABR MAY JUN JUL AGO 144.9 69.5 28.7 28.4 27.6 120.2 66.8 25.6 23.4 20.6 105.7 65.6 25.1 22.1 19.3 102.9 53.7 24.6 20.1 19.3 101.6 53.0 23.0 17.6 18.7 95.6 48.1 22.8 13.9 18.3 88.7 44.1 22.3 13.2 17.2 85.7 43.0 21.2 10.8 16.2 85.4 40.5 19.9 10.7 15.8 83.9 40.0 19.6 10.5 15.7 80.9 38.2 17.3 9.6 14.6 80.0 35.3 16.7 9.0 14.4 78.1 33.8 15.6 8.4 13.4 77.3 32.8 15.4 7.5 12.3 77.2 31.1 15.1 7.5 12.1 76.2 30.7 12.2 7.2 10.8 68.8 30.2 10.3 7.2 10.6 68.1 29.5 10.1 6.5 10.5 65.0 29.0 10.0 6.2 10.0 63.6 25.5 8.8 4.8 7.8 59.0 23.7 8.0 4.6 7.4 57.2 23.0 7.8 4.6 7.1 55.2 21.9 7.0 4.4 7.1 54.7 20.6 6.6 3.4 6.7 54.5 19.7 5.4 3.3 6.6 52.2 19.6 4.9 3.2 5.9 50.4 18.9 4.8 3.2 5.8 49.7 18.8 4.4 3.2 4.7 47.9 18.1 4.4 2.1 4.4 47.1 17.0 4.0 2.1 3.8 46.5 16.5 3.9 1.8 3.4 42.6 16.3 3.3 1.6 2.9 42.1 16.2 2.3 1.3 2.7 41.9 14.9 1.9 1.2 2.5 40.4 14.7 1.8 0.8 1.2 37.1 13.7 1.7 0.5 0.7 37.0 10.6 1.6 0.4 0.4 34.5 10.4 0.8 0.3 0.3 33.7 9.1 0.7 0.2 0.2 32.3 8.0 0.6 0.1 0.1 29.3 6.9 0.4 0.0 0.0 27.4 4.6 0.0 0.0 0.0 26.6 1.5 0.0 0.0 0.0

SEP 91.0 81.4 56.6 53.5 51.4 50.0 49.2 45.1 43.9 40.8 39.5 38.7 38.1 37.3 36.7 34.4 33.6 32.9 29.0 28.1 27.4 25.0 24.9 23.9 22.1 22.0 20.1 19.2 18.4 18.2 17.8 16.8 16.1 14.8 14.6 13.9 13.1 12.3 11.9 11.5 10.2 2.3 1.3

OCT 130.4 124.8 111.9 106.6 106.3 103.0 101.0 90.3 89.8 88.9 87.6 86.9 83.6 81.7 80.2 79.6 76.8 76.2 72.9 70.7 69.2 68.6 67.0 66.4 66.2 64.0 53.4 51.8 50.8 50.0 49.3 46.2 46.0 43.6 37.2 32.2 31.4 28.2 27.2 24.4 24.4 21.7 9.9

NOV 111.9 111.0 106.4 99.9 99.1 97.6 94.3 93.4 89.8 77.0 74.3 71.6 71.4 69.4 68.6 68.1 67.3 66.5 66.2 66.0 65.5 65.2 65.1 63.8 62.7 55.1 55.1 54.8 54.6 54.0 51.4 50.5 47.1 45.8 45.6 44.5 44.2 32.0 29.1 28.1 26.3 23.9 17.8

PROB. DIC (1-P(x NPSHR a. Cálculo de pérdidas de carga en la tubería de succión * Pérdidas por Fricción: Según Darcy:

Estimamos "f" con el diagrama de Moody: ** Número de Reynolds

Temperatura del agua : Viscosidad Cinemática : Diámetro interior de la tubería de succion:

T= υ= Ds =

22 ºC 0.01007 cm²/s 0.2032 m

Velocidad del agua dentro de la tubería: Longitud de succion :

Vs = LS =

0.49 m/s 1.75 m

Re =

1E+05

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** Rugosidad relativa:

Rugosidad absoluta tuberia PVC : ε/D = Entonces :

0.0015 mm

7E-06

f =

0.015

** Hallando lasPérdidas por friccion: hf =

0.0016 m

* Perdidas locales

Codo de 90º Canastilla Válvula de pie hL =

K= K= K=

1 6 6

0.16 m

* Perdidas de carga total PC Succión =

0.16 m

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b. Cálculo de NPSH disponible

NPSHD =

6.05

NPSHR =

3.00

(Dado por el fabricante)

Donde: NPSHD 6.05

> >

NPSHR 3.00

Aceptable

Por lo tanto podemos afirmar que no existe cavitación.

12. ESTRUCTURA DE LIMPIEZA DEL AGUA DATOS Diametro de particula (cm) Temperatura °C

= 0.035 cm = 22

Aguas captadas de río. A. DISEÑO DEL DESARENADOR: - Consideraciones para el diseño: Como el diámetro de la párticula de arena a sedimentar es 0.035 cm > 0.01 cm y < 0.1 cm, entonces se diseñará desarenador. Datos de diseño: Caudal captado para regadio : Tamaño partícula : Temperatura del agua : Viscosidad Cinemática : Densidad Relativa : Gravedad :

Qp = d= T= υ= s= g=

0.110 m³/s 0.0350 cm 22 ºC 0.01007 cm²/s 2.65 981.00 cm/s²

a. Velocidad de sedimentacion Cuando las partículas de arena a sedimentar se encuentran en tamaños comprendidos entre 0.01 y 0.1 cm, se utilizan la fórmula de Allen para el cálculo de la velocidad de sedimentación

Vs =

4.92 cm/s

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b. Numero de Reynolds. Las partículas de arena gruesa sedimentan mejor con valores de Reynolds entre 1 y 2,000 (régimen de transición)

Re =

17.09

Cumple

Calculada la Vs, se se determinará la zona de sedimentación a base de la velocidad de arrastre (Va), la cual constituirá la velocidad máxima teórica que podrá permitirse a la velocidad. c. Cálculo de la velocidad de arrastre (Va) : Arena fina -----------> VH < 16 cm/s Arena Gruesa --------> VH < 21.6 cm/s

Va =

30.12 cm/s

Vh =

15.06 cm/s

Cumple

d. Sección Transversal de la Unidad (At) :

At =

0.73 m²

e. Profundidad (H) y el ancho (B) de la zona de sedimentación :

Hacemos: B = 2H

H= B=

0.60 m 1.21 m

2.93

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f. Cálculo del área superficial (As):

Donde: As = L x B At = H x B As =

2.24 m²

g. Longitud de la Zona de Sedimentación :

L=

1.85 m

Luego la longitud final será: Lf = Lf =

1.25 x L 2.3 m

h. Dimensiones del canal de entrada.

Haciendo : Asumiendo : A=

b= V=

2h 1.00

m/seg

0.11 m² A= b.h 2 A= 2h

h = b=

0.23 m 0.47 m

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Pendiente "S"

n=

0.015

S=

0.39%

i. Diseño de Transición para la Entrada: B= b=

1.21 m 0.47 m LT1

1.21 m 0.47 m

θ

= 12.5 º

Reemplazando valores: LT1 =

1.7 m

j. Carga de agua sobre el vertedero de salida

H2 =

0.13 m

k. Velocidad de paso por el vertedero de salida

v < 1.0 m/seg Donde: m= Asumimos m = v=

1.8 - 2.0 2 0.73 m/s

Aceptable

l. Longitud total de la unidad (LT) sin incluir muros LT = L T1 + Lf +0.30 LT =

4.28 m

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m. Cálculo de S 1 S 1 = ( H - h ) / L T1 S1 =

22%

n. Diseño de la zona de lodos *Cálculo de H' Se considera la pendiente S2 = 10% y el canal de limpieza tendrá 0.30 m. de ancho

Asumiendo:

S2 =

10%

H' = 0.2 m o. Profundidad al extremo de la zona de sedimentación (H1)

H1 =

0.8 m

p. Diseño del canal de limpia Para esto necesitamos saber el caudal que evacuará. Asumimos un orificio de forma rectangular en el fondo de la zona de sedimentación. Se recomienda tomar dimensiones de 0.30 x 0.30 m. Asumiendo: Ancho de orificio (b): Altura de orificio (h):

0.30 0.30

m m

* Caudal máximo de salida (Qs) Se calculará como orificio de forma rectangular de dimensiones iguales al de la compuerta

Asumiendo: Qs =

Cd = 0.250

0.7 m3/s

q. diseño del canal despues del vertedero final Se debe cumplir que su tirante debe ser menor al del canal By-Pass

Asumiendo :

V= h=

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1.00 0.20 m

m/seg

100

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A=

0.11 m² A= b.h

b=

0.55 m

Pendiente "S"

n=

0.013

S=

0.30%

13. ALMACENAMIENTO DE AGUA (RESERVORIO)

x A. DISEÑO HIDRAULICO DEL RESERVORIO a. Hallando el volumen del reservorio 𝑄 =

𝑇

QC =

0.016 m³/s

Donde el volumen es : =𝑄

(𝑇

+0.1)

(T riego + 0.10) V=

4.3 h

(Asumido)

242 m³

e. Area de la base cuadrada de la camara rompe-presion

a

h 𝐻

𝑏

a

=𝑎

𝑏

𝐻

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* Asignamdo una altura de: H= a=

3.0 m 9.0 m

* Hallando b 𝑏= b=

𝑎 𝐻 9.0 m

* Bode libre asumido =

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0.30 m

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