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• David Conde Copa

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man

IRRIGACIONES

TEMA: CALCULO DE RIEGO POR GOTEO

INTEGRANTES:

FLORES PACCI SONIA ROSANA FORERO ALFEREZ ESMERALDA MARON LLANQUE JOEL PANIAGUA AGUILAR JOEL IRRIGACIONES

TEVES ANCO DAVID JUNIOR TORRES FLORES SAMUEL JURGUEN

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Capítulo I

INTRODUCCION

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Capítulo I

INTRODUCCION

El riego por goteo junto al riego por microaspersión se incluyen dentro de los denominados “ Riegos Localizados o Microirrigación”. Se caracteriza por la aplicación de agua al suelo y nutrientes a través de emisores denominados goteros o cintas de riego, sobre o bajo la superficie de éste, sin mojar la totalidad de terreno. El proyecto de la irrigación en si es vital para abastecer las necesidades humanas, pues la construcción de ello genera ingresos económicos, además gracias a tal obra podemos tener y consumir todo tipo de productos para satisfacer nuestra alimentación. La irrigación tiene sus características primordiales para que en forma sistemática pueda funcionar óptimamente, dichas características, a su vez, necesitan de ciertos cálculos matemáticos las cuales están en función de parámetros como son la hidrología, geología, agrología, meteorología, etc. El siguiente trabajo tiene por tema específico el cálculo o la determinación del caudal de captación para un sistema de riego, que posteriormente se detallara de manera más simple y comprensible los pasos a seguir para tal fin.En la actualidad se está intensificando la construcción de proyectos de irrigación para dar solución a los problemas del cambio climático que afecta mayormente a la flora terrestre apoyándose, por supuesto de otras obras hidráulicas como son las presas que una de sus finalidades es proporcionar agua en periodos de sequía. Concluiremos esta parte mencionando la importancia que es tener los datos más precisos como también el conocimiento y la información suficiente para que mediante un cálculo eficaz podamos obtener resultados más exactos y así poder garantizar la obra de riego.

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Capítulo II

OBJETIVOS

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Capítulo II

OBJETIVOS 2.1 OBJETIVOS ESPECIFICOS a. Determinar el volumen de agua que se va a requerir en una unidad de tiempo para poder satisfacer la cantidad de agua que requerirá la zona de cultivo para el riego por goteo. b. Conocer los diferentes factores que influyen en el diseño de un sistema de riego para una diversidad de cultivos con áreas distintos. c. Interpretar los resultados obtenidos en el diseño. 1.1

METODOLOGIA DEL TRABAJO En la realización del presente estudio de investigación se seguirán las siguientes fases de trabajo: a.

Fundamento teórico y definición de los términos con relación al trabajo de investigación, mediante libros, páginas de internet etc.

b.

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Calculo del caudal requerido mediante métodos de riego.

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Capítulo III

FUNDAMENTO TEORICO

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Capítulo III

FUNDAMENTO TEORICO 3.1

METODOS DE IRRIGACION Los cuatro métodos principales usados hoy en día para el riego de los campos de cultivo son la inundación, los surcos, los aspersores, y el riego por goteo.

3.1.1

EL RIEGO POR INUNDACIÓN. Se usa en cultivos como el arroz, en los que el terreno es llano y el agua abundante. Se permite la entrada de una lámina de agua desde unos diques y se deja en el campo durante un periodo determinado, que dependerá del cultivo, la porosidad del suelo y su drenaje (desagüe). La inundación se usa también en los huertos de frutales, en los que se excavan alcorques o socavas en la base de los árboles y se llenan de agua, así como en las plantaciones forestales de choperas y en los cultivos de cítricos.

3.1.2

EL REGADÍO POR SURCOS Se emplea en cultivos plantados en líneas, como el algodón y las verduras. Los surcos paralelos, se usan para distribuir el agua en aquellos campos que son demasiado irregulares para inundarlos.

3.1.3

EL REGADÍO CON ASPERSORES.

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Emplea menos agua y permite un control mejor. Cada aspersor, situado a lo largo de una tubería, esparce agua pulverizada en un círculo continuo hasta que la humedad llega al nivel de las raíces del cultivo. El riego de eje central emplea largas hileras de aspersores que giran en torno a un campo circular como si se tratara de la manecilla de un reloj. Este método se emplea sobre todo en cultivos como la alfalfa que, por medio del riego, permite varias recogidas anuales.

3.1.4

EL REGADÍO POR GOTEO Suministra a intervalos frecuentes pequeñas cantidades de humedad a la raíz de cada planta por medio de delgados tubos de plástico. Este método, utilizado con gran éxito en muchos países, garantiza una mínima pérdida de agua por evaporación o filtración, y es válido para cultivos tanto de secano, como las vides, como de regadío.

3.2

FRECUENCIA DEL RIEGO. La frecuencia del riego se define como el intervalo de tiempo ya sea en días, mensuales, o anules que deben pasar entre riegos sucesivos. La condición ideal es que el riego se ejecute cuando el contenido de agua disponible en el suelo sea lo suficiente equilibrado para el tipo de cultivo, de manera que las

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raíces de cada planta pueda absorber la cantidad de agua y nutrientes suficiente para cumplir las exigencias de la planta sin alterar la calidad y el rendimiento de lo cosechado. 3.3

FACTORES AGROLOGICOS Tipo de cultivo: Algunas plantas son afectadas más dramáticamente que otras cando se reduce una deficiencia de humedad en el suelo.

3.4

ESTADO VEGETATIVO: El déficit de humedad en el suelo afecta los rendimientos especialmente cuando se suceden en periodos críticos para la planta. Generalmente periodos de germinación, floración y fructificación son de gran importancia siendo específicos para cada cultivo. Por otro lado, la cantidad de follaje y área foliar expuesta varia con el ciclo del cultivo, lo que implica que las necesidades de agua y por ende la frecuencia de riego, también deben ser diferentes.

3.5

CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO DE AGUA EN EL SUELO Los suelos profundos y de textura, más fina presenta una mayor capacidad de retención de humedad por lo tanto los riegos en estos suelos pueden distanciarse más que en los suelos arenosos, esqueléticos y superficiales.

3.6

CONDICIONES CLIMÁTICOS: Altas temperaturas, vientos secos y baja humedad relativa del aire provoca una mayor demanda de agua por los cultivos, lo que traduce en la realidad de disminuir los intervalos de riego.

3.7

DISPONIBILIDAD DE AGUA EN EL CAMPO: Si la disponibilidad de agua es limitada la frecuencia de riego estará fijada por este factor. 3.7.1

Periodo de riego. Se refiere al tiempo que debe durar un procedimiento de riego, y está en función directa a la disponibilidad de caudal de agua que se tiene en cada tramo a medida que avanza el canal de distribución y el sistema de riego usado.

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3.7.2

Módulo de riego. El módulo de riego es la forma como se distribuye el agua en rotación dentro de una parcela que está en función del caudal con que se cuente.

3.7.3

Volumen de riego. Está en correspondencia con las necesidades del cultivo, frente al agua disponible del terreno. En la práctica el volumen de riego, se calcula en metros cúbicos, aunque también puede expresarse en milímetros. Para la determinación del volumen de riego se hace necesario conocer la capacidad útil del terreno.

3.7.4

Eficiencia de riego. La eficiencia de riego estima las pérdidas de agua, entre los que se reponer el suelo y lo que se aplica al suelo para satisfacer las necesidades de las plantas, por lo general este parámetro se expresa en porcentaje. Es de conocimiento que existen varias eficiencias de distintos factores, pero para el caso nuestro solo nos interesa lo que tenga que ver con el agua en la parcela, para poder regar.

3.7.5

Aplicación de riego. La aplicación de riego, debe estar en función directa a las necesidades de las plantas. El concepto moderno de riego busca, superando al empirismo, apoyarse parámetros que reflejan con mayor realismo las necesidades de agua por la planta, por lo tanto que se han planteado diversos parámetros.

3.7.6 Parámetros de aplicación. Trata de buscar criterios que pueden interpretar de la mejor forma el real estado fisiológico. Base observación directa u observaciones indirectas, mediante mediciones. He aquí algunos de ellos. 3.7.7 Apariencia del cultivo: Se basa en la observación directa del estado fisiológico del cultivo, es decir la turgencia o flacidez de las plantas. Es quizás el parámetro más simple y empírico que se utiliza. Para un adecuado resultado del riego, se requiere de mucha experiencia. En realidad, es poco confiable y

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bastante impreciso, pues depende mucho del cultivo, de la horade observación, del estado nutricional de las plantas, etc. 3.7.8

Humedad del suelo: Trata de estimar o medir el agua contenido en el suelo en un momento dado, recurriendo a algunos aparatos o equipos. Es sabido que la planta desarrolla muy bien cuando el suelo se halla en humedad de capacidad de campo, y que hay que adicionar el agua antes de que el suelo llegue a punto de marchites permanente. Entonces se hace necesario calcular éstos dos índices para aplicar en forma adecuada el riego.

3.7.9

Uso consuntivo. El uso consuntivo estima las necesidades de riego de los cultivos asociados las pérdidas de agua través de la planta en sus diferentes procesos fisiológicos como la transpiración y las pérdidas directas del suelo evaporación todo el concepto se resume en la evaporación. Es decir la medición de evapotranspiración. Existen dos clases de evapotranspiración, la potencial y la real. La primera nos muestra lo que podría evaporarse como máximo en un periodo de tiempo determinado y la segunda lo que realmente se pierde. Nunca la evapotranspiración real puede ser mayor que la potencial. La evapotranspiración está influenciada por factores como: CLIMÁTICOS:

 Radicación  Temperatura IRRIGACIONES

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 Precipitación HUMEDAD RELATIVA, ETC.

 Fiscos: Fiscos: Fiscos: Fiscos:  Relacionada a la planta  Número de estomas  Área foliar  Altura de planta, etc. SUELO:

 Permeabilidad.  Humedad, etc. HIDROLÓGICOS:

 Nivel freático.  calidad de riego, agua, etc. CULTURALES: LABORES CULTURALES:

 El riego.  labranza y deshierbes, etc.

3.8

COMPONENTES DE RIEGO PARA UN SISTEMA DE RIEGO POR GOTEO

1. DESARENADOR TIPO LONGITUDINAL El desarenador es una estructura hidráulica que sirve para separar (decantar) y remover (evacuar) después, el material sólido que lleva el agua de un canal. El desarenador tipo longitudinal se basa en la reducción de la velocidad del agua y de las turbulencias, permitiendo así que el material sólido transportado en suspensión se deposite en el fondo, de donde es retirado periódicamente. 2. RESERVORIO Es una estructura hidráulica que se construye para almacenar, regular y sedimentar el agua de riego. Considerando los materiales que se emplean

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en la construcción, pueden ser de reservorios de tierra, revestidos internamente.

3.

CABEZAL DE RIEGO Dentro de la caseta de bombeo, se encuentra el cabezal de riego, el cual se considera como el elemento central de la instalación, y su composición varía de acuerdo al diseño que se utilice. El cabezal está formado por las siguientes estructuras y equipos: 3.1

UNIDAD DE BOMBEO Es una instalación que permite en primera instancia aspirar el caudal de agua que debe ingresar al sistema para luego ser impulsada a presión al cabezal de control y las tuberías. La unidad de bombeo consta de las siguientes partes: 3.1.1Tubería de Aspiración: Conduce el agua desde el reservorio hacia la bomba. Esta construida de PVC. 3.1.2 Bomba: Esta máquina permite transformar la energía eléctrica transmitida por un motor en energía hidráulica necesaria para generar la presión requerida en la conducción del agua hacia los distintos sectores de riego. La descarga máxima de la bomba debe corresponder a la suma de las descargas de la unidad de riego más limitante, considerando además las pérdidas de carga y de presión que se originen a lo largo de la conducción del agua hacia los emisores como la presencia de válvulas, filtros, tuberías y otras. 3.1.3 Llave Tipo Mariposa: Esta llave se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos.

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3.1.4

Las válvulas incluidas en el sistema de riego, cualquiera

sea su condición (hidráulica, mecánica, de retención o de aire), deben ser removidas de su emplazamiento en la red, a lo menos dos veces por temporada de riego y sometidas a lavado exterior, revisión de sus conexiones eléctricas, si procede desarmarla y lavarla interiormente con cepillo y agua limpia. Durante la operación de las válvulas mecánicas, la apertura y cierre deberá efectuarse lentamente cuando el equipo esté en operación, con el objeto de evitar cambios bruscos en la velocidad del agua dentro de las tuberías. 4.

MANOMETRO DE PRESION Son dispositivos que miden la presión de trabajo del sistema. Además indican la presión de ingreso antes del los filtros de grava y filtros de anillo lo cual no permitirá obtener la perdida de carga con respecto al filtro de grava. Es muy importante conocer la presión antes y después de los inyectores y filtros pues; si existe una diferencia de presión entre ellos superior al 10%, significa que el caudal de los inyectores no es el adecuado o que los filtros se encuentran sucios u obstruidos y sea necesario limpiarlos.

5.

FILTROS DE GRAVA O ARENA: Son tanques metálicos capaces de resistir presiones estáticas y dinámicas de la red. Al igual que los restos de los componentes del centro de control, estos filtros de grava deberán mantenerse limpios, sin depósitos ni puntos de oxidación. Los filtros de arena están dotados de sistemas de retrolavado, manual o automático, que invierten el flujo del agua dentro del filtro. Este proceso deberá hacerse cuatro veces al día. El procedimiento de estos filtros consiste en que deberá destapar el filtro, remover la grava depositada al interior donde los sedimentos son lavados y expulsados al exterior. Este lavado se prolonga hasta que el agua salga limpia y la grava se vea blanca. La remoción debe hacerse hasta el fondo del filtro, de manera que todo el volumen ocupado por la grava sea removido y se dirija a los troncales para efectuar el riego.

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6.

FILTROS DE ANILLOS: El sistema de filtrado debe ser limpiado, cada vez que la presión por suciedad en los filtros aumente en exceso. Esto puede verificarse en la lectura de los manómetros. Los filtros de anillos se limpian desarmando el sistema. Estos filtros, en la mayoría de los casos, metálicos pero los filtros que se observo fue de plástico estos deben ser mantenidos limpios exterior e interiormente. En régimen de riego, deberá extraerse una vez por semana el cuerpo interno y limpiado con agua y cepillo suave, hasta dejar los anillos limpios. La empaquetadura deberá mantenerse en buen estado y en su posición original.

7.

TABLERO ELÉCTRICO: El tablero eléctrico debe mantenerse aislado, aireado y en ambiente seco. Sus terminales deben estar apretados y los cables eléctricos en canalización plástica; sin roturas.

8.

SISTEMA DE FERTIRRIGACION: Mediante este sistema se incorporan y distribuyen a través del agua de riego los abonos, productos fitosanitarios y otros tipos de productos a aportar al cultivo. Aún es común el uso de “abonadoras” o tanques de fertilización, aunque cada vez son más empleados los sistemas que introducen los fertilizantes mediante inyectores venturi o por bombas de inyección e incluso aquéllos en los que la incorporación se realiza aprovechando la aspiración del equipo de impulsión.

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.

Capítulo IV

METODOS

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Capítulo IV

FORMULAS PARA EL CÁLCULO DE NECESIDADES DE RIEGO f-1 .13 Lámina de agua disponible, en mm. de agua, a la profundidad radicular efectiva,

LDzr

=

HCc

=

HPm

=

Pea Pew zr

= = =

Lámina de agua disponible, en mm. de agua, a la profundidad radicular efectiva, [ mm/zr ]. Contenido de humedad, a capacidad de campo a base del peso seco del suelo, [ %ws ]. Contenido de humedad, en el punto de marchitez permanente, a base del peso seco del suelo [ %ws ]. Peso específico aparente del suelo, [ g/cm³ ]. Peso específico del agua, [ g/cm³ ] Profundidad radicular efectiva del cultivo [m].

El factor 10 convierte los datos a [ mm/zr ] [ a la profundidad radicular efectiva ] . 2.2. Volumen de agua disponible a la profundidad radicular efectiva LAzr. Se calcula con la f1.14: f-1.14

VDzr

=

LDzr

=

Volumen de agua disponible, en m³ de agua, a la profundidad radicular efectiva, [ m³/Ha/zr ]. Lámina de agua disponible, en mm. de agua, a la profundidad radicular efectiva, [ mm/zr ].

El factor 10 convierte mm/zr a m/Ha/zr

3. Lámina de agua aprovechable a la profundidad radicular efectiva - LAzr. El máximo porcentaje del agua disponible que el cultivo puede aprovechar sin que disminuya su rendimiento, ha sido presentado en la Tabla 32. A base del porcentaje de agua aprovechable, Pa [ % ] se calcula la lámina de agua aprovechable, con la f-1.27.

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f-1.27

LAzr LDzr Pa

= = =

Lámina de agua aprovechable en la zona radicular efectiva, [ mm/zr ]. Lámina de agua disponible en la zona radicular efectiva, [ mm/zr ]. Máximo porcentaje de agua aprovechable por el cultivo, [ % ].

El factor 100 convierte el porcentaje a fracción decimal

4. Porcentaje del área bajo riego - Par. El Porcentaje del área bajo riego, Par [ % ], depende del emplazamiento del emisor y del diámetro de cobertura efectivo, d [ m ] de este. 4.1. Para el riego por aspersión. Por definición, Par = 100 %. 4.2. Para el riego por microaspersión. El porcentaje del área bajo riego, se calcula generalmente con la f-1 .21 , mas para plantaciones de árboles frutales ( u otros cultivos espaciados ) es posible emplear también la f1.22 f-1.21

Par d de dl

= = = =

Porcentaje del área bajo riego, [ % ]. Diámetro de cobertura del emisor, [ m ]. Distancia entre emisores contiguos sobre el lateral, [ m ] . Distancia entre laterales contiguos, [ m ].

=

ángulo cubierto por el emisor, [ ]

=

360 para goteros y emisores comunes.

=

< 360 para emisores sectoriales.

El factor 100 convierte el porcentaje a fracción decimal ¼ π = 0.785 IRRIGACIONES

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TABLA3-2 Máximos porcentajes de agua aprovechable sugeridos de acuerdo a ETo y al cultivo ETo TIPO DE CULTIVO

BAJA DE 2 A 5 [ mm/día ]

MEDIA A ALTA DE 6 A 10 [ mm/día ]

Hortalizas

30 - 40

15 – 25

Frutales

40 - 50

20 – 35

Pastos

50 - 70

30 – 45

60 - 70

40 - 55

Cereales Algodón Oleaginosas Caña de azúcar Tabaco

f-1 .22

Parp d Nep dp dh α α Α

= = = = = = = =

Porcentaje del área bajo riego, por planta, [ % ]. Diámetro de cobertura del emisor, [ m ]. Número de emisores por planta, [ - ]. Distancia entre plantas contiguas sobre la hilera, [ m ]. Distancia entre hileras contiguas, [ m ]. Ángulo cubierto por el emisor, [ ⁰ ]. 360⁰ para goteros y emisores comunes. < 360⁰ para emisores sectoriales

El factor 100 convierte el porcentaje a fracción decimal ¼ π = 0.785

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4.3. Para el riego por goteo. El espaciamiento entre los goteros se calcula por uno de los métodos descritos en el Fascículo # 1 : (a) por ensayo; (b) por cálculo con la f-1.25 o (c) con la Tabla de Karmeli y Keller ( vea la Tabla 3-3 ), siempre tomando en cuenta el espaciamiento óptimo entre goteros y laterales de goteo recomendado en el inciso 2.2.3 del mismo Fascículo, y que ha de ser de un 80% del diámetro humedecido para crear franjas uniformes. f-1 .25

db qe I

= = =

Diámetro del bulbo humedecido, [ m² ]. Caudal del emisor, [ lt/h ]. Velocidad de infiltración, [ mm/h ], [ lt/mh ].

¼ π = 0.785

4.4. Verificación y ajuste del % del área bajo riego. Si el valor de Par [ % 3, o el de Parp % anteriormente calculado es inferior al mínimo recomendado en la Tabla 3-4, o excede al máximo sugerido, será necesario retornar a la Tabla 3.1 para variar las condiciones de operación del emisor, cambiar su boquilla o aún seleccionar un emisor diferente. Por este motivo se compara el porcentaje calculado del área bajo riego, Par, ( o Parp ) con el porcentaje recomendado del área bajo riego (f-3.1). f-1 .25 Par [ % ] ≤ MxAR [ % ]. Par [ % ] ≥ MiAR [ % ]. Par = MxAR = MiAR =

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Porcentaje calculado del área bajo riego, [ % ]. Máximo porcentaje del área bajo riego, [ % ]. Mínimo porcentaje del área bajo riego, [ % ].

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5.

Precipitación horaria del sistema de riego Phr.

Se Calcula a base del caudal del emisor, qe [ lt/h ] y del área efectiva bajo riego con la f-3.2. f-3 .2

PPhr qe de dl Par

= = = = =

Precipitación horaria [ mm/h ] del sistema de riego. Caudal del emisor, [ lt/h ] Distancia entre emisores contiguos sobre el lateral, [ m ]. Distancia entre laterales contiguos, [ m ]. Porcentaje del área bajo riego, [ % ]

El factor 100 convierte el porcentaje a fracción decimal A continuación es necesario comparar la precipitación horaria, Phr, con la de infiltración del suelo, I, (Tabla 3-1) y el inciso 1 .5 en el Fascículo # 1. Esta comparación se hace de acuerdo a la f-3.3. f-3.3

P

PPhr 1

= =

Precipitación horaria efectiva, [ mm/h ]. Velocidad de Infiltración básica, [ mm/h ].

el riego por aspersión y por microaspersión la precipitación horaria del emisor debe ser inferior a la velocidad de infiltración básica del suelo a fin de evitar pérdidas y daños por escurrimiento superficial. Si no se cumple esta condición será necesario retornar a la Tabla 3-1, y modificar las condiciones de operación del emisor.

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TABLA3-4 Porcentaje del agua bajo riego. Recomendado para los diferentes Sistemas de riego.

SISTEMA DE RIEGO

PORCENTAJE DEL AREA BAJO RIEGO de – a

6.

Aspersión

100

Goteo

30 – 70

Microaspersión

50 - 75

Intervalo de riego - Ir. Intervalo de riego, Ir [días], cuenta tos días entre dos riegos sucesivos en la misma posición. El intervalo de riego depende de la lámina de agua aprovechable LAzr [ mm ], del porcentaje del área bajo riego, Par, f-3.4, y del consumo diario del cultivo ETc [mm/día]. f-3.4

Ir =Intervalo de riego, [ días 1 ]. LAzr =Lámina de agua aprovechable en la zona radicular efectiva, [ mm/zr ]. Par =Porcentaje del área bajo riego, [ % ]. El factor 100 convierte el porcentaje a fracción decimal NOTA: calcular la f-3.4 y fórmulas sub-siguientes se emplean los correspondientes al período de máximo consumo de agua por el cultivo 6.1

datos

Intervalo de riego ajustado – Ir(aj) En caso de que el cálculo del intervalo de riego Ir [ días ] resulte en una fracción decimal, será necesario “ajustarlo para abajo”, a fin de obtener un número íntegro de días: el intervalo de riego ajustado, Ir(aj) [ días ], f-3.5

f-3.5

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Ir(aj) Ir

= =

Intervalo de riego ajustado, [ días ]. Intervalo de riego [ días ].

El intervalo de riego ajustado es ≤ a Ir

7.

Ciclo de Riego – CR. El ciclo de riego CR [ días ], es el número íntegro de días durante el cual se riega una parcela determinada. Al determinar el ciclo de riego se ha de incluir un factor de seguridad, ya que alguna falla imprevista en el sistema de bombeo o del sistema de riego; la necesidad de realizar determinadas labores agrícolas o aún, días feriados, pueden posponer el riego. Por lo tanto el ciclo de riego debe ser más corto que el intervalo de riego. Se considera conveniente planificar el sistema con 1 a 2 días de paro, dp [ días ], durante cada intervalo de riego, f-3.6 f-3.6

Cr = Ir (aj) = dp =

8.

Ciclo de riego [ días/ciclo ]. Intervalo de riego ajustado, [ días ]. Días de paro, [ días ].

Láminas de riego ajustado – LR (aj). A base del intervalo de riego ajustado, Ir(aj) [ días ], de ETc [ mm/día ], y del porcentaje del área bajo riego, Par, se determina la lámina de riego ajustada, LR (aj), con la f-3.7 f-3.7

LR (aj) = Ir (aj) = ETc = Par =

Lámina de riego ajustada, [ mm ]. Intervalo de riego ajustado, [ días ]. Evapotranspiración del cultivo, [ mm/día ]. Porcentaje del área bajo riego, [ % ].

El factor 100 convierte el porcentaje a fracción decimal Es conveniente comparar LR(aj) con la máxima lámina de agua aprovechable, Lazr, la cual ha sido calculada anteriormente en el inciso # 3, empleando la f-3.8 f-3.8

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LR (aj) = LDzr = 9.

Lámina de riego ajustada, [ mm ]. Lámina de agua disponible en la zona radicular efectiva, [ mm/zr ].

Porcentaje de agua aprovechada, ajustado – Pa (aj). Habiendo ajustado la lámina de riego, es conveniente calcular el porcentaje de agua aprovechada por el cultivo según la f-3.9 f-3.9

Pa (aj) Lr (aj) LDzr

= = =

Porcentaje de agua aprovechada, ajustado [ % ]. Lámina de riego ajustada, [ mm ]. Lámina de agua disponible en la zona radicular efectiva, [ mm/zr ].

El factor 100 convierte el porcentaje a fracción decimal Se recomienda comparar el resultado con el dato de Pa [ % ] determinado inicialmente con la f-1.21 o la f-1.22, y, sí fuese necesario, considerar los cambios del caso en la Tabla 3-1. Para este fin se emplea la f-3.10 f-3.10

Pa(aj) = Pa = 10.

Porcentaje de agua aprovechado, ajustado [ % ]. Máximo porcentaje de agua aprovechable por el cultivo, [ % ]

Lámina bruta - LB. Cada método de riego tiene su eficiencia típica, (Tabla 3-1). De acuerdo a la lámina de riego ajustada, LR (aj) [ mm ], y a la eficiencia del sistema de riego Ef [ % ], se determina la lámina de riego bruta, LB [mm] con la f-3.11. f-3.11

LB = LR (aj) = Ef =

Lámina bruta, [ mm ]. Lámina de riego ajustada, [ mm ]. Eficiencia del sistema de riego, [ % ]

El factor 100 convierte el porcentaje a fracción decimal

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11. Dosis de Riego Bruta - DB. 11.1. Dosis de riego bruta por área. Es el volumen de agua por aplicar por unidad de superficie bruta de la parcela, [ Ha]. La dosis bruta, DB [ m3/Ha ], se calcula a base de la lámina bruta, LB [ mm ], y del porcentaje del área bajo riego, Par [ % ], utilizando la f-3.12. Tomando en cuenta que en algunos sistemas de riego se humedece únicamente una fracción del área del cultivo se aplicará la dósis bruta sobre esta área humedecida. Por lo tanto se multiplica la Lámina bruta por el Porcentaje del área humedecida, Par. f-3.12

DB LB Par

= = =

Dosis bruta, [ m³/Ha bruta ]. Lámina bruta, [ mm ] = [ lt/m² ] Porcentaje del área bajo riego, [ % ].

El factor 10 convierte la lámina a [ m³/Ha ] 11.2.

Dosis de riego bruta por planta - DBp. Es el volumen de agua por aplicar a cada árbol, en una plantación de frutales regada por microaspersión o goteo. La dosis bruta por planta, DBp [ lt/planta ] se calcula a base de la Lámina bruta, LB [ mm ], y del área bajo riego, por planta, según la f-3.13 f-3.13

DBp LB dp dh ParP

= = = = =

Dosis bruta por planta, [ lt/planta ]. Lámina bruta, [ mm ]. Distancia entre plantas contiguas sobre la hilera, [ m ]. Distancia entre hileras contiguas, [ m ]. Porcentaje del área bajo riego, por planta, [ % ].

El factor 100 convierte el porcentaje a fracción decimal

12.

Horas de riego por turno - Ht.

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Es el tiempo requerido, en horas, para aplicar, por medio del emisor seleccionado, la lámina bruta, LB, [mm], y depende de la precipitación horaria, PPhr, [ mm/h ]. Se calcula con la f-3.14. f-3.14

Ht LB PPhr

13.

= = =

Horas de riego por turno, [ horas/turno ]. Lámina bruta, [ mm ]. Precipitación horaria del sistema de riego, [ mm/h ].

Máximo número de horas de riego diarias - Hm. Es el máximo número de horas durante las cuales es posible operar el sistema de riego diariamente y el cual depende de: • • • •

14.

Las horas de funcionamiento del equipo de bombeo. Las horas disponibles de la fuente de agua para el riego. Las condiciones de viento (que limita al riego por aspersión). La disponibilidad de mano de obra.

Máximo número de turnos de riego diarios-Td. Es el número íntegro de turnos de riego que es posible realizar durante un día. Se obtiene “redondeando para abajo” el cociente de las horas requeridas por turno de riego, Ht, y el máximo número durante las cuales es posible operar el sistema de riego, por día, (f-3.15).

f-3.15

Td Hm Ht

= = =

Turnos por día, [ turnos/día ]. Horas de riego, máximas diarias, [ horas/día ] Horas de riego por turno, [ horas/turno ].

Si el número de turnos de riego por día calculado con la f-3.15 fuese inferior a la unidad, es decir, a un turno por día - será necesario revisar los datos a base de

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los cuales se determina el régimen de riego de tal manera que se haga posible abastecer el volumen requerido de agua en el tiempo disponible. 15.

Horas de riego por día - Hd. El total de horas de riego por día, Hd, se calcula con la f-3.16. f-3 .16

Hd Td Ht 16.

= = =

Horas de riego diarias, [ horas/día ] Turnos por día, [ turnos/día ]. Horas de riego por turno, [ horas/turno ].

Horas de riego por ciclo - Hc. el número de horas de operación del sistema de riego durante el ciclo de riego, (f-3.17). f-3 .17

Hc CR Hd 17.

= = =

Horas de riego por ciclo, [ horas/ciclo ]. Ciclo de riego, [ días/ciclo ]. Horas de riego diarias, [ horas/día 3 ].

Número de turnos por ciclo - Tc. Es el número de veces que es necesario poner en operación al sistema de riego para cubrir el área de riego, y se calcula con la f-3.18: f-3.18

Tc CR Td

18.

= = =

Turnos de riego por ciclo, [ turnos/ciclo 3 ] Ciclo de riego, [ días/ciclo 3 ] Turnos por día, [ turnos/día ].

Superficie bajo riego por turno - St.

IRRIGACIONES

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Se obtiene dividiendo el área neta bajo riego en la parcela, Sr, entre el número de turnos, Tc, en la f-3.19: f-3.19

St Sr Tc 19.

= = =

Superficie bajo riego por turno, [ Ha/turno ] Superficie total de riego por ciclo, [ Ha/ciclo ] Turnos de riego por ciclo, [ turnos/ciclo ]

Dosis de riego bruta por turno - DBt. Es el volúmen de agua de riego por aplicar en un turno. f-3.20

DBt St DB 20.

= = =

Dosis bruta por turno, [ m³/turno ] Superficie por turno de riego, [ Ha/turno ] Dosis bruta, [ m³/Ha ]

Caudal requerido - Qr. Qr [ m³/h ] es el caudal requerido para el riego de la parcela.

f-3 .21

Qr DBt Ht 21.

= = =

Caudal requerido, [ m³/hora ] Dosis bruta por turno, [ m³/turno ] Horas de riego por turno, [ horas/turno ]

Descarga disponible en el sistema de riego - Qd.

IRRIGACIONES

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Dado el caso de que se pretenda modificar un sistema de bombeo en pie, para adaptarlo al método de riego deseado, se hace necesario comparar Qs [ m³/h ] , la descarga disponible en la bomba, con el caudal requerido para el riego de la parcela, Qr, [ m³/h ], por el nuevo método de riego, (f-3.22). f-3.22

Qr Qd

= =

Caudal requerido, [ m³/hora ] Descarga disponible en el sistema de riego, [ m³/h ]

Sí el caudal requerido, Qr, excede a la descarga disponible en el sistema de riego – será necesario corregir los datos a base de los cuales de determina el régimen de riego, de tal manera que se haga posible abastecer el volumen requerido de agua en el tiempo disponible. Por supuesto que la bomba ha de ser capaz de entregar el agua a la presión requerida por el sistema de riego 22.

Número de emisores por turno - Emt. El número de emisores por turno se calcula con la f-3.23 a base de la descarga del sistema de riego, Qr [ m³/h ] y de la descarga del emisor, qe [ It/h ]. Este es un dato que se utiliza para el diseño de los laterales de riego. f -3.23

Emt Qr qe

= = =

Emisores por turno de riego, [ e/turno ] Caudal requerido [ m³/hora ] Caudal del emisor, [ lt/h ]

El factor 1000 corrige las unidades del volumen 23.

Volumen bruto por ciclo de riego - VBc. Es el volumen total de agua requerido para satisfacer las necesidades del cultivo durante la época de mayor demanda de agua por el cultivo - y durante un ciclo de riego, (f-3.24).

IRRIGACIONES

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f-3.24

VBc DBt Tc

= = =

Volumen bruto por ciclo [ m³/ciclo ]. Dosis bruta por turno, [ m³/turno ]. Turnos de riego por ciclo, [ turnos/ciclo ].

23.1 Volumen bruto por ciclo de riego en plantaciones de árboles frutales - VBc. Calcula a base de la dósis bruta por planta y del número de plantas en la superficie regada, f-3.25. f-3.25

VBc DBp Np Sr

= = = =

Volumen bruto por ciclo [ m³/ciclo ] Dosis bruta por planta, [ lt/planta ]. Número total de plantas en, la superficie regada, [ plantas/Sr ] Superficie bajo riego [ Ha ]

El factor 1000 convierte lt a m³. 24.

Caudal específico - Qe. El caudal específico, Qe [ m³/h/Ha ], se obtiene dividiendo el caudal requerido, Qr [m3/h ] entre el área total bruta, A [Ha] de la parcela. Este dato no tiene aplicación directa en la determinación del régimen de riego, empero es un dato “promedio” utilizado por algunas instituciones responsables por la distribución del agua en proyectos regionales, etc. y tiene su origen en un sistema de distribución de agua el cual obliga al agricultor a aprovechar el máximo caudal durante el corto tiempo de entrega del agua a su predio. Por lo tanto, este dato siempre ha de ir acompañado por el dato 0 referente al número de horas requerido para regar la parcela, ya que los sistemas de riego a presión utilizan caudales específicos reducidos, durante períodos relativamente prolongados. f-3.26

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Qe Qr A 25.

= = =

Caudal específico [ m³/hora/Ha ]. Caudal requerido [ m³/hora ]. Área bruta total de la parcela [ Ha ]

Resumen de los cálculos. Resultados de los cálculos anteriores para la etapa de máximo consumo de agua por el cultivo, se resumen en la Taba 3-5.

TABLA 3-2 Máximos porcentajes de agua aprovechable sugeridos FORMULA

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DATO

SIMBOLO

VALOR

UNIDADES

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1.13

Lámina disponible/zr

LDzr

-------

[ mm/zr ]

1.14

Volumen disponible/zr

VDzr

-------

[ m³/Ha/zr ]

1.27

Lámina aprovechable/zr

LAzr

-------

[ mm/zr ]

1.21

% del área bajo riego

Par

-------

[%]

1.22

% área bajo riego/planta

-------

[%]

1.25

Diámetro humedecido

d

-------

[m]

3.1

Par

≤ MxAR

-------

Par

≥ MIAR

-------

3.2

Precipitación horaria

Phr

-------

3.3

Phr

≤I

-------

Etc

Etc

-------

[ mm/día ]

3.4

Intervalo de riego

Ir

-------

[ días ]

3.5

Intervalo ajustado

Ir (aj)

-------

[ días ]

3.6

Ciclo de riego

CR

-------

[ días ]

3.7

Lámina e riego ajustado

Lr (aj)

-------

[ mm ]

3.8

LR (aj)

≤ Lazr

-------

3.9

% agua aprovechada

Pa (aj)

-------

3.10

Pa (aj)

≤ Pa

-------

3.11

Lámina bruta

LB

-------

[ mm ]

3.12

Dosis bruta

DB

-------

[ m³/Ha ]

3.13

Dosis bruta/planta

DBp

-------

[ m³/Ha ]

3.14

Horas por turno

Ht

-------

[ h/turno ]

3.15

Turnos por día

Td

-------

[ turnos/día ]

3.16

Horas de riego por día

Hd

-------

[ h/día ]

3.17

Horas por ciclo

Hc

-------

[ h/ciclo ]

3.18

Turnos por ciclo

Tc

-------

[ turnos/ciclo ]

3.19

Superficie por turno

St

-------

[ Ha/turno ]

3.20

Dosis bruta por turno

DBt

-------

[ m³/turno ]

3.21

Caudal requerido

Qr

-------

[ m³/h ]

3.22

Qr

≤ Qs

-------

3.23

# de emisores por turno

Emt

-------

[-]

3.24

Volumen bruto por turno

VBc

-------

[ m³/ciclo ]

3.25

Vol. Bruto por ciclo/frutales

VBc

-------

[ m³/ciclo ]

3.26

Caudal específico

Qe

-------

[ m³/Ha/h ]

[ mm/hr ]

[%]

Capítulo IV

HAZEN - WILLIAMS

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El método de Hazen-Williams es válido solamente para el agua que fluye en las temperaturas ordinarias (5 ºC - 25 ºC). La fórmula es sencilla y su cálculo es simple debido a que el coeficiente de rugosidad "C" no es función de la velocidad ni del diámetro de la tubería. Es útil en el cálculo de pérdidas de carga en tuberías para redes de distribución de diversos materiales, especialmente de fundición y acero: h = 10,674 · [Q1,852/ (C1,852 · D4,871)] · L En donde: •

h: pérdida de carga o de energía (m)

•

Q: caudal (m3/s)

•

C: coeficiente de rugosidad (adimensional)

•

D: diámetro interno de la tubería (m)

•

L: longitud de la tubería (m)

En la siguiente tabla se muestran los valores del coeficiente de rugosidad de HazenWilliams para diferentes materiales:

COEFICIENTE DE HAZEN-WILLIAMS PARA ALGUNOS MATERIALES Material

C

Material

C

Asbesto cemento

140

Hierro galvanizado

120

Latón

130-140

Vidrio

140

Ladrillo de saneamiento

100

Plomo

130-140

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Hierro fundido, nuevo

130

Plástico (PE, PVC)

140-150

Hierro fundido, 10 años de edad

107-113

Tubería lisa nueva

140

Hierro fundido, 20 años de edad

89-100

Acero nuevo

140-150

Hierro fundido, 30 años de edad

75-90

Acero

130

Hierro fundido, 40 años de edad

64-83

Acero rolado

110

Concreto

120-140

Lata

130

Cobre

130-140

Madera

120

Hierro dúctil

120

Hormigón

120-140

Relaciones matemáticas utilizadas para la determinación de parámetros de la fase Hidráulica: 1.

Perdidas de cargas locales (Hfloc)

Donde: Hfloc = Perdida de carga en válvulas, en m.c.a K = Coeficiente propio del elemento o accesorio, adimensional V = Velocidad del agua, en m3 s-1 g = Aceleración de gravedad, en m s-2 2.

Altura manométrica total (AMT), calculada a partir de la siguiente expresión

Donde: AMT = Altura manométrica total del sector más crítico, en m.c.a Pe = Presión en el ultimo emisor del sector más crítico, en m.c.a Hflat = Pérdida de carga en el lateral crítico, en m.c.a Hft = Pérdida de carga en tuberías, en m.c.a Hfloc = Pérdida de carga locales, en m.c.a Hfcc = Perdida de carga en el centro de control, (suma de pérdidas individuales de componentes), en m.c.a

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ΔHba = Desnivel geométrico entre el eje de la bomba y el nivel del agua, en m. ΔHbe = Desnivel geométrico entre el eje de la bomba y el último emisor, en m.

3.

Potencia de la Bomba (Pb), calculada a partir de la siguiente expresión

Donde: Pb = Potencia de la Bomba, en HP. AMT = Altura manométrica total, en m. Q = Caudal del sistema, en m3 s –1 Ef = Eficiencia de la bomba, en % 4.

Potencia del motor (Pm), calculada a partir de la siguiente expresión

Donde: Pm = Potencia del motor, en HP Pb = Potencia de la bomba, en HP Efm = Eficiencia del motor, en HP

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Capítulo VI

RESULTADOS

IRRIGACIONES

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Capítulo VII

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

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 De los resultados obtenidos para el cálculo de necesidad de riego para los cultivos es tos dependen del cultivo a irrigar.  Para el cálculo de riego para alfalfa se obtuvo un caudal especifico de 7.33 m3/ha/h.  Para el cálculo de riego para cítricos se obtuvo un caudal especifico de 1.85 m3/ha/h.  Para el cálculo de riego para hortalizas se obtuvo un caudal especifico de 1.71 m3/ha/h.  Se puede observar una diferencia en cuanto al consumo de agua el más eficiente es el goteo, claro esto depende de los datos meteorológicos.

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Capítulo VIII

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

IRRIGACIONES

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.  Se concluye que se debe de tomar en cuenta los periodos vegetativos de cada cultivo, para así diseñar un adecuado riego, ya sea por aspersión, micro aspersión y goteo.  El tipo de cultivo, fecha de siembra, periodo de duración influyen en el cálculo de la cantidad de agua necesaria para el riego, y dotar una lámina de riego.  Esta cantidad de agua obtenida, es el caudal de captación con el cual se podrá diseñar la estructura de captación nos referimos al diseño de un reservorio.

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BIBLIOGRAFIA: CESAR ARTURO ROSEL CALDERON, IRRIGACIONES. Libro 14. Colección del ingeniero civil 1992-1993,consejo departamental Lima. EDUARDO GARCIA TRISOLINI. MANUAL DE PEQUEÑAS IRRIGACIONES, Lima junio 2008. MEDINA, J.A. 1985 Riego por goteo, teoría y práctica. Ed. Mundi Prensa, Madrid, España, 216 p. PIZARRO, E 1987. Riego localizados de alta frecuencia: goteo, micro aspersión, exudación. Ed. Mundi Prensa, Madrid, España, 459 p.. Consultas Internet:www.construaprende.comwww.daleya.comwww.prisma.comwww.kakaroto.com

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