RIEGO LOCALIZADO DE ALTA FRECUENCIA

7/30/2019 RIEGO LOCALIZADO DE ALTA FRECUENCIA

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1. INTRODUCCIN

En las dos ltimas dcadas, la adopcin de tecnologas de riego de alta eficiencia o de riegolocalizado, en nuestro pas, ha presentado un crecimiento significativo, fundamentalmentepor la incorporacin de cultivos de gran rentabilidad, asociada por lo general a la actividad de

exportacin. Al respecto, resulta riesgoso entregar cifras de superficie con incorporacin deriego tecnificado, dada la celeridad con que se siguen implementando proyectos de esta na-turaleza, sin embargo, las ltimas cifras oficiales entregadas por el CENSO Nacional Agrope-cuario (INE, 1997) sealan un total de 62.153 ha con riego localizado.

Quizs la cifra indicada no es relevante, comparndola con la superficie actualmente regadaen Chile, pero es de gran significado si se piensa en los beneficios que la tecnologa produ-ce: mayor eficiencia, ahorro de mano de obra, incorporacin de nuevos terrenos, etc.

En el caso especfico de cultivos hortcolas, el desarrollo de la tecnologa de riego no slo seha sustentado en aspectos de rentabilidad, sino tambin en criterios tcnicos de manejo de

cultivo en relacin con el agua de riego. En tal sentido, hoy no se concibe, en la mayora delos casos, la produccin de cultivos bajo invernadero sin la incorporacin de riego por cinta.Tal decisin lleva involucrada la necesidad de hacer ms eficiente la aplicacin y aprove-chamiento del agua por el cultivo, a la vez de disminuir significativamente las prdidas porevaporacin desde el suelo, las cuales producen condiciones de alta humedad ambiental quefavorecen el desarrollo de organismos patgenos.

Una situacin similar se ve en el caso de los frutales, donde por la necesidad de mejorar laproductividad, homogeneidad y calidad de la produccin, cobra importancia la incorporacinde sistemas de riego localizado, al mejorar significativamente la eficiencia en el uso del agua,la uniformidad del riego y las condiciones de humedad del suelo.

A pesar del fenmeno de desarrollo y adopcin descrito, an persisten algunos inconvenien-tes en el manejo de cierta informacin tcnica, la que se desea exponer y reforzar en estaoportunidad. Principalmente se aportarn antecedentes sobre diseo, seleccin, manejo ymantenimiento de equipos.

2. DESCRIPCION DEL SISTEMA

Los equipos de riego localizado permiten suministrar agua y fertilizantes en forma dirigida ala planta. El agua es conducida a cada planta a travs de una red de tuberas y entregadapor distintos emisores (goteros, difusores o cintas). En el terreno, el agua se distribuye for-

mando un bulbo de mojado cuya forma y tamao depende del tipo de suelo, caudal del emi-sor y tiempo de riego.

Una instalacin tpica de riego localizado est constituida por un cabezal de riego, aparatosde control hidrulico y una red de distribucin (tuberas primarias o matrices, secundarias,terciarias y laterales que incluyen los emisores).

En la Figura 1, se presenta un esquema de un sistema de riego localizado con todos los


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componentes sealados.

Figura 1. Esquema de sistema de riego localizado

2.1 CABEZAL DE RIEGO O CENTRO DE CONTROL

Se entiende por cabezal de riego o centro de control, al conjunto de equipos y elementos deriego utilizados para darle energa al agua, filtrarla, fertilizar ycontrolar presiones ycaudales.En la Figura 2, se presenta un esquema de todos los componentes del cabezal de riego, quese detallan a continuacin.


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Figura 2. Cabezal de riego localizado

2.1.1 Motobombas

Las Motobombas adicionan energa al agua para que pueda moverse por las tuberas desde

la fuente de agua hasta los emisores, permitindole a stos un funcionamiento tal que res-ponda a las caractersticas de fabricacin.

Para riego localizado, generalmente se utilizan bombas de tipo centrfuga horizontal, con im-pulsor vertical conectado a un eje horizontal.

En la Figura 3, se presenta un esquema de una bomba centrfuga utilizada en riego localiza-do.


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Figura 3. Esquema de bombacentrfugaActualmente, existen en el mercado una amplia variedad de marcas y modelos de bombas,las cuales, realizan una gran diversidad de trabajos, es decir que levantan diversos caudalesen un amplio rango de presiones. Sin embargo, existen situaciones en las cuales, por pro-blemas de eficiencia de operacin o por un diseo determinado, se aconseja el empleo dems de una bomba. Cuando se requiere aumentar la presin del sistema, se pueden utilizarbombas instaladas en Serie, en tanto, que cuando se requiere aumentar el caudal, se pue-den utilizar bombas en Paralelo.

Para definir la bomba a utilizar, es necesario definir los requerimientos de caudal y presin

del sistema, aspectos que sern analizados en detalle en captulos posteriores.2.1.2 Equipos de filtrado

El problema ms grave y frecuente en las instalaciones de riego localizado, y en particular enlas de goteo y cinta, es el de las obturaciones. Por ello es importante estar seguro que elequipo tiene los filtros adecuados en cuanto al tipo y tamao. El tipo o tipos de filtros nece-sarios en una instalacin de riego localizado, depender de la naturaleza y tamao de laspartculas contaminantes, segn lo que se presenta en el Cuadro 1.

Cuadro 1. Seleccin del filtro segn el elemento contaminante

Contaminante Hidrocicln Separador Filtro de grava o anilla Filtro de malla

Arena X XLimo y arcilla X XOrgnicos X X

Separadores dearena (hidrociclones yseparadores): Elementos utilizados en situaciones deagua con alta carga de arena en suspensin. Su funcionamiento se basa en la decantacin


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de las partculas de densidad mayor al agua, como se muestra en la Figura 4.

Figura 4. Esquema de funcionamiento del hidrocicln

En donde:a Entrada de aguab Recipiente acumulador arenac Salida de agua

Es importante que aguas abajo de estos separadores, se coloquen filtros que eviten el pasode contaminantes a la instalacin, antes que el flujo alcance su velocidad de funcionamiento.Con estos dispositivos, gracias a un flujo vertical, se consigue separar hasta el 98% de laarena que sera retenida por un tamiz de 200 mesh, con las ventajas de que la frecuencia delimpieza y la prdida de carga es mucho menor en el hidrocicln.

2.1.2.1 Filtro de grava o arena:

Consiste en tanques metlicos o de plstico reforzado, capaces de resistir las altas presionesde la red, rellenos de arena o grava (granito o slice) tamizada de un determinado tamao. Elfiltrado se produce cuando el agua circula por los poros que quedan entre las partculas dearena que componen el filtro, por lo tanto, la retencin de impurezas se realiza en profundi-dad y en superficie. Este filtrado resulta de las siguientes acciones;

Tamizado: Fenmeno superficial que slo puede retener partculas de tamao superior altamao de los poros del filtro.

Sedimentacin: Proceso que se produce en el espacio poroso, debido principalmente a labaja velocidad de circulacin del agua, que en RLAF es del orden de los 60 m/h

Adhesin y Cohesin: Retencin de partculas mucho menores que el tamao de los porosa los granos de arena, por las fuerzas de atraccin de origen elctrico, que se crean al entraren contacto ambas partculas.


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Los filtros de grava son muy efectivos para retener la materia orgnica, pues, a travs de to-do el espesor de arena, acumulan grandes cantidades de algas antes de que sea necesariasu limpieza. Tambin se usan para retener arcillas y arenas finas, sin embargo, es funda-mental que sean complementados con un filtro de malla ubicado aguas abajo del filtro degrava. Actualmente, la limpieza de estos filtros se realiza en forma mecnica con la misma

agua que se utiliza en el sistema (retrolavado), que puede ser manual o automtico. En laFigura 5, se presenta un esquema de un par de filtros realizando un retrolavado.

Figura 5. Filtros de gravas

2.1.2.2 Filtros de malla:

Normalmente se sitan en el cabezal, inmediatamente despus del tanque fertilizante. A di-

ferencia de los filtros de grava que trabajan por superficie y profundidad, los filtros de mallaslo lo hacen por superficie, por lo que pueden retener menos cantidad de partculas slidasy se colmatn con mayor rapidez.

Este tipo de filtros est compuesto por una serie de elementos que varan segn las caracte-rsticas de fabricacin de las distintas empresas, no obstante, todos presentan los siguientescomponentes bsicos; Cuerpo, Tapa de Cierre, Cartucho (con la Malla adentro o afuera) yEntrada y Salida del agua. La ubicacin de la malla, es decir si est por dentro o por fuera del


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cartucho, est determinada por el lugar por donde entra el agua a ste. Si el agua entra porel centro y el filtraje se produce cuando sale del cartucho, la malla debe estar instalada pordentro, en cambio, cuando el agua se filtra cuando entra por las paredes del cartucho, la ma-lla debe ir por fuera.

Las mallas pueden ser de acero inoxidable o de plstico (polister o nylon). La diferencia en-tre estos dos tipos de materiales, corresponde a que en mallas de igual nmero de orificiospor pulgada lineal (mesh), los orificios de las mallas de acero son de mayor tamao que enlas de plstico.

En la Figura 6, se presenta un esquema de un filtro de malla tpicamente utilizado en RLAF,que en general son de 200 mesh.

Figura 6. Filtro de malla

Como ya se seal, uno de los inconvenientes de estos sistemas de filtraje es su rpida col-matacin bajo algunas condiciones de funcionamiento. Por esta razn, a algunos modelos seles ha incorporado algunos mecanismos para eliminar dicho material en forma automtica,para evitar as tener que parar el sistema constantemente para limpiarlo manualmente. Estosmecanismos pueden ser de variados tipos, como cepillos accionados por un motor elctricoque sueltan el material retenido, para ser luego evacuados por una vlvula de drenaje. Otraalternativa corresponde a aletas, accionados por igual mecanismo, que succionan este mate-rial; o bien un sistema hidrodinmico que aprovecha la misma velocidad del agua para suc-cionar el material que no pasa por los filtros, el cual, es eliminado automticamente por unavlvula de drenaje cada cierto tiempo. Estos filtros pueden realizar la funcin del filtro de


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grava y malla manual.

2.1.2.3 Filtro de anilla:

Corresponde a la nueva generacin de filtros, los cuales, se caracterizan por su elemento

filtrante; que es un disco ranurado superpuestos uno sobre otro a presin. Estos discos fabri-cados de polipropileno son de alta durabilidad y con alta capacidad de soportar altas presio-nes y las vibraciones producidas por el golpe de ariete.

Estos filtros tienen una capacidad de filtrado mayor a los filtros de malla, que flucta entre los75 y 150 mesh, con otra positiva caracterstica que es la menor prdida de carga en compa-racin con un filtro de malla. La capacidad de filtrado de estos filtros, puede ser aumentada sise le instalan algunos elementos especiales, como un elemento helicoidal, en la base de lasanillas lo que le da un efecto hidrociclnico.

Bajo estas condiciones y con sistemas autolimpiantes estos filtros pueden reemplazar a losfiltros de grava; hidrocicln y filtro de malla manual.

2.1.3 Unidad de fertilizacin

Tanto los macro como los microelementos que el cultivo necesita, pueden ser incorporadosen el agua de riego, siempre que sean solubles en ella. Tambin pueden aplicarse cidos(sulfrico, clorhdrico, fosfrico, ntrico), fungicidas, hipoclorito de sodio, etc. Para incorporarestos productos al sistema de riego es necesario contar con un tanque de fertilizacin y unaunidad inyectora.

Los tanques de fertilizacin, en general, son depsitos de 20 a 400 litros, en donde se colo-can dichos productos disueltos en agua. La unidad inyectora, corresponde al mecanismo uti-lizado para absorber la mezcla disuelta en el tanque e incorporarla a la red de riego. Actual-mente existen variados tipos de unidades inyectoras, sin embargo son 3 los ms utilizados;Inyeccin por la Succin de la Bomba, Inyector tipo Venturi e Inyector con Bomba Indepen-diente.

2.1.3.1 Inyeccin por la Succin de la Bomba:

Corresponde al sistema ms simple y econmico existente actualmente. Consiste en la co-nexin de un arranque en la succin de la bomba, hacia un estanque donde se diluyen losfertilizantes y productos qumicos a incorporar a la red de riego. Un esquema de este sistemade inyeccin de fertilizantes se presenta en la Figura 7.


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Figura 7. Inyeccin por succin de la bomba

Una de las desventajas que presenta este tipo de sistemas de inyeccin de fertilizantes esque por la constante circulacin de productos qumicos por la bomba, se produce un mayordesgaste del rodete de la bomba.

2.1.3.2 Tipo Venturi:Son dispositivos muy sencillos que consisten en una pieza en forma de T y en su interior po-seen un mecanismo Venturi, el cual, consiste en que por una disminucin del dimetro pordonde pasa el flujo, se produce un aumento de la velocidad de ste, lo que genera una suc-cin. Este dispositivo generalmente se instala en paralelo (Figura 8), debido a que el caudalque circula por el sistema rebasa la capacidad del propio Venturi, por lo cual los dispositivosms usados de este tipo se basan en una combinacin del principio Venturi y de diferenciade presin. Al instalarlo en paralelo es necesario que tenga una diferencia de presin entre laentrada y salida del orden del 20%. La capacidad de succin de la unidad inyectora tipoVenturi es reducida, recomendndose para instalaciones pequeas. La mayor ventaja de

este sistema fertilizador es su bajo costo y fcil mantencin.


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Figura 8. Inyector tipo Venturi

Para situaciones en que se requieren inyecciones mayores de fertilizantes, es necesario au-mentar las diferencias de presin entre la entrada y la salida del venturi. Para esto, se puedeinstalar de una forma tal, que la entrada de agua al venturi provenga de la impulsin de labomba y que la solucin con fertilizante se incorpore a la succin de la bomba, producindo-se una mayor diferencia de presin. Otra alternativa muy utilizada en el medio, es la utiliza-cin de una bomba auxiliar para aumentar el diferencial de presin. La succin de estasbombas se conecta a la matriz del sistema de riego, en tanto que la impulsin se conecta al

venturi, para incorporarse nuevamente a la matriz del sistema.2.1.3.3 Inyeccin con Bomba Independiente:

Este sistema es el ms utilizado en los equipos grandes, donde es necesario inyectar gran-des cantidades de producto. Consiste en el empleo de una bomba utilizada exclusivamentepara la incorporacin de la mezcla a la red de riego y de un tanque de fertilizante abierto y sinrefuerzos. La seleccin de la bomba a utilizar debe realizarse en funcin de las caractersti-cas del equipo de bombeo principal, ya que, la presin de trabajo de la primera debe ser ma-yor a la de la red. Algunos de estos inyectores permiten controlar con alta precisin la canti-dad de agua y nutrientes aplicados, la conductividad elctrica de la solucin y el pH de sta.

2.1.4 Equipos de medicin y control

2.1.4.1 Manmetros:

Estos elementos necesario que una estacin de bombeo sea equipada con manmetros enla tubera principal de descarga. Estos deben instalarse a una distancia equivalente a 5 ve-ces el dimetro de la tubera, a partir de la bomba. Conviene adems, instalar un manmetrodespus del filtro, para ir visualizando peridicamente el grado de obturacin que van tenien-


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do los filtros. Actualmente existe la alternativa de instalar Tomas Manomtricas en distintospuntos de la red de distribucin, para tener un mayor control de la presin en la red.

2.1.4.2 Vlvulas de retencin:

Estas vlvulas, se instalan en la salida de cada bomba con el fin de impedir automticamenteel regreso del flujo hacia la bomba, cuando no est en trabajo.

2.1.4.3 Vlvula reguladora de caudal:

Esta vlvula tiene por funcin mantener a la bomba en los rangos de funcionamiento de pre-sin y caudal adecuado, segn los requerimientos del equipo. Esta vlvula normalmente esdel tipo de compuerta y se instala entre la bomba y el filtro.

2.1.4.4 Vlvula reguladora de presin:

Corresponden a implementos utilizados para mantener una presin constante en la descar-ga, aunque en la entrada vare el flujo o la presin. Estas vlvulas son de gran utilidad enaquellos sistemas en que por efecto de la topografa o por la forma del rea a tecnificar, de-ben quedar sectores de riego chicos, que por ende requerirn menor cantidad de agua, loque podra generar sobrepresiones en el sistema. Tambin son de mucha utilidad en aque-llos sistemas donde se riega con distintos tipos de emisores, que podran tener requerimien-tos de presin tambin distintos. Los ms utilizados en RLAF son del tipo Muelle, que con-sisten en una carcasa que aloja un obturador empujado por un muelle. El muelle tiende amantener al obturador en la posicin de mxima apertura.

2.1.4.5 Vlvulas de aire (Ventosas):

Implemento de alta importancia para mantener un control adecuado del aire dentro de lossistemas de riego presurizados, que debe tanto evacuarse como ingresar al sistema en elmomento adecuado. Estas vlvulas deben instalarse tanto en el cabezal de riego como en elresto del equipo de riego. El lugar preciso para ubicarlas y el nmero necesario se presentaen el captulo de aspectos hidrulicos.

La importancia de la evacuacin del aire del sistema radica en que cuando el agua entra alas tuberas se empuja el aire, concentrndose en los puntos ms altos o en los finales de lastuberas. En dichos lugares el aire puede formar bolsones que originan graves problemas deprdida de carga, o bien, se pueden producir sobrepresiones que podran causar la rotura delos tubos.

Existe otra condicin en la que debe evacuarse aire del sistema, que es cuando este ya entraen rgimen, de donde hay que evacuar pequeas cantidades de aire en forma de burbujas.

El aire debe entrar en la red cuando hay una cada brusca de la presin en la tubera, ya seapor drenaje, paro de bombas, cierre de vlvulas, rotura, etc., ya que esta situacin acarreaun efecto de succin que producira un colapso de la tubera por vaco.


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Existen tres tipos de vlvulas de aire que se instalan en distintos puntos del equipo, segnsean las necesidades de este. A continuacin se presenta una descripcin con las caracte-rsticas de trabajo de cada una de ellas.

Ventosa Cintica y Antivaco

Estas vlvulas, evacuan grandes cantidades de aire cuando se est llenando la tubera yadems, permite la entrada de altos volmenes de aire de la atmsfera durante el procesode vaciado de la red. Estas ventosas, dejan de funcionar cuando las tuberas se llenan yentran en rgimen.

Ventosa automticaEstas evacuan en forma continua, pequeas cantidades de aire que en forma de burbujasexisten en tuberas presurizadas en rgimen.

Ventosa de Doble Propsito (combinada)Este tipo de ventosas combina las funciones de la ventosa cintica con las de automti-

ca, es decir, funciona tanto durante el proceso de llenado de la tubera (purgado) comoen su vaciado (antivaco) a travs de un gran agujero que permite el paso de cantidadesimportantes de aire, a su vez trabaja con la tubera llena o en rgimen evacuando, aque-llas burbujas de aire que se depositan en los puntos altos de la red, a travs de un orificioms pequeo que se ubica en el mismo cuerpo.

2.2 RED DE DISTRIBUCION

La red de distribucin es la encargada de conducir el agua desde el cabezal a las plantas yest compuesta por tubera de Conduccin y Lneas Emisoras. La tubera de conduccin, sepuede dividir en primaria (o matriz), secundaria y terciaria, y generalmente son de Polivinilo

de Carbono (PVC).La tubera de PVC debe ir bajo tierra para evitar que la luz la destruya (cristalizacin), entanto, en aquellas situaciones en que se deban dejar expuestas a la luz, deben pintarse conltex blanco, para evitar que se cristalicen. En lugares donde no se puedan realizar zanjas losuficientemente rectas para instalar este tipo de tubera, debe reemplazarse por polietileno.

Las lneas emisoras o laterales, son de polietileno y generalmente se colocan sobre el terre-no, pudindose si colocarlas enterradas bajo algunas situaciones.

2.2.1 Emisores:

Los emisores son dispositivos que controlan la salida del agua, desde las tuberas laterales yse caracterizan por reducir la presin del agua hasta prcticamente 0 m.c.a. Para seleccio-narlos es necesario que cumplan con las siguientes caractersticas:

Caudal relativamente bajo, pero uniforme y constante, siendo poco sensible a las varia-ciones de presin.

Dimetro y velocidad de paso de agua, suficiente para que no se obture fcilmente. Fabricacin robusta y poco costosa.


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Buena uniformidad de fabricacin. Resistencia a la agresividad qumica y ambiental. Estabilidad de la relacin caudal presin a lo largo de su vida. Poca sensibilidad a los cambios de temperaturas. Reducida prdida de carga en el sistema de conexin.

Los emisores se pueden clasificar en tres grandes grupos:

a Gotero o Tubera de Goteo.b Microaspersor o Microjet.c Cinta.

2.2.1.1 Goteros:

Estos emisores, corresponden al tipo de emisor ms antiguo dentro de los sistemas de riegolocalizado, siendo por ende el ms difundido. Existen distintos tipos de goteros, los cuales, sediferencian principalmente por la forma en que se incorporan a los laterales de riego y sedescriben en el Cuadro 2.

Cuadro 2. Tipos de goteros

Tipo Descripcin Funcionamiento

En lnea Corresponden a los del tipo de Largo Conducto La prdida de carga, ocurre en unIn Line (microtubo, helicoidal y laberinto) que se conducto largo y angosto por donde

insertan en la tubera, cortndola. pasa el agua.

De botn Corresponden a goteros que se insertan en El tipo de funcionamiento, puede ser

On-Line una perforacin que se realiza en una pared del tipo laberinto o bien de Vortex.de la tubera de polietileno.

Integrados Corresponden generalmente a goteros de La prdida de carga se produce por Laberinto (sin cubierta) extrudos en la tubera la tortuosidad del laberinto.

En la Figura 9, se muestran esquemas de los goteros En lnea y De Botn.

Figura 9. Goteros en lnea y de botn


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Una caracterstica general de estos elementos, es que el caudal de emisin vara al variar lapresin de trabajo. Esta variacin depende del modelo, del caudal para el que fue diseado ydel dimetro de la tubera en la que van incorporados. Sin embargo, actualmente existen enel mercado otras alternativas de estos goteros que son AUTOCOMPENSADOS, lo que signi-fica que la variacin del caudal es mnima al variar la presin de operacin. Se recomienda

este tipo de emisores en aquellos sistemas de riego que son diseados en sectores con altaspendientes.

En la Figura 10, se presenta la curva caudal presin para estos dos tipos de emisores, queson ambos de caudal nominal 4 L/hr.

Figura 10. Curva Caudal Presin. Goteros autocompensados y no autocompensados

En esta figura, se puede apreciar como aumenta el caudal de los goteros no autocompensa-dos al aumentar la presin de operacin. En tanto, en el caso de los autocompensados, sloaumentan el caudal hasta que alcanzan una presin mnima de trabajo, mantenindose des-

pus, en el caudal nominal.

2.2.1.2 Microaspersor (MA) y Microjet (MJ):

Los sistemas de riego, basados en el uso de este tipo de emisores, consisten en la aplicacindel agua de riego como una lluvia de gotas a baja altura y distribuida en una superficie am-plia. En muchos casos, presentan ventajas sobre los goteros, especialmente en aquellos cul-tivos de sistema radical superficial o en casos de suelos arenosos.


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Figura 11. Microaspersor y Microjet

En la Figura 11, se presentan los respectivos dibujos de cada uno de estos emisores.

La diferencia entre estos emisores, es que los MA estn compuestos por un dispositivo querota aumentando el dimetro de mojamiento del emisor, en tanto en los MJ no disponen depiezas mviles.

El rango de caudales en este tipo de emisores, flucta entre 25 y 120 L/hr, el que est de-terminado por el dimetro de la boquilla que tenga y por la presin de operacin. Este ltimofactor, afecta de igual forma al dimetro de mojamiento, generndose dimetros mayores amayores presiones. Este ltimo aspecto es de vital importancia al momento de definir unsistema determinado, para evitar as que se produzcan daos por enfermedades, en especialen plantas frutales por mojamiento del tronco.

Al igual que en el caso de los goteros, existen alternativas de microaspersores para aquellosproyectos de riego que consideran la instalacin en sectores con marcadas diferencias dependiente, lo que genera diferencias de presin muy altas dentro de un sector de riego. Co-mo estas diferencias de presin provocan importantes diferencias en el suministro de agua alas distintas plantas, es necesario utilizar microaspersores autocompensados.

En el caso de estos ltimos, el caudal que suministran estos emisores, est determinado slopor la boquilla que tiene incorporada, siendo el rango de entre 20 y 95 L/hr. En tanto, el di-metro de mojamiento, est determinado por el tipo de rotador que incluye, generando dime-tros de entre 3,5 y 8,0 m.

2.2.1.3 Cinta de Riego:

Este tipo de emisores es ampliamente utilizado en la produccin de hortalizas y flores delpas. Las cintas son fabricadas de polietileno y su durabilidad est en directa relacin con elespesor del material empleado, que flucta entre 0,1 mm y 0,6 mm; y con los manejos demantencin y limpieza que se realicen.

Este tipo de emisores, se caracteriza por estar compuestos por dos conductos paralelos, uno


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principal (tubo de transporte) de donde el agua pasa a uno secundario (tubo de reparto) atravs de un orificio que provoca una primera prdida de carga; del conducto secundario elagua sale al exterior por un segundo orifico. El orificio que comunica los conductos principal ysecundario lleva un pequeo filtro, en tanto que el conducto secundario presenta un canalregulador de flujo turbulento que produce la prdida de carga final para la emisin del caudal

especificado. En la Figura 12, se presenta un esquema de este tipo de emisores.

Figura 12. Cinta de riego

El espaciamiento entre los orificios de salida vara entre 20 y 60 cm. La presin de trabajoest comprendida entre 5 y 10 m.c.a. (0,5 y 1 BAR) y proporcionan caudales entre 0,8 y 9,5litros por hora por metro lineal (L/hr/m); segn la presin de operacin, espaciamiento y tipode orificios. Las cintas ms utilizadas actualmente tienen orificios cada 20 cm y descargan uncaudal de aproximadamente 5L/hr/m a una presin de trabajo de 7 m.c.a.

3. CRITERIOS DE DISEO Y SELECCIN DE EQUIPOS

El diseo de cualquier sistema de riego presurizado est compuesto por tres etapas; la Re-copilacin de Informacin Bsica, el Diseo Agronmico y el Diseo Hidrulico. Los RLAF no

se escapan a esto, por el contrario, requieren un alto nivel de precisin ya que buscan aplicarla cantidad de agua lo ms exacta posible en relacin con los reales requerimientos de agua.

Una caracterstica muy importante del diseo de un sistema de riego localizado es que co-rresponde a una secuencia de anlisis y clculos, donde los primeros van sirviendo para lassiguientes etapas. As, la informacin que se recopila al inicio, es utilizada para el diseoagronmico y despus, los datos generados a partir de ste ltimo son utilizados en el diseohidrulico.

3.1 RECOPILACION DE INFORMACION BASICA

Durante esta etapa, se debe juntar una importante cantidad de informacin imprescindiblepara las etapas posteriores. Gran parte de sta, se toma directamente en el predio, propor-cionando la informacin suficiente y las limitaciones a que habr que ajustarse en el proyec-to. Estos datos son:

Plano Topogrfico (Curvas de Nivel cada 1 m) Superficie del proyecto. Tipo de suelo. Tipo de cultivo.


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Marco de plantacin. Caudal total disponible. Calidad del agua de riego. Disponibilidad de energa elctrica. Horas que se puede regar cada da.

Evapotranspiracin potencial mxima diaria.A partir de estos antecedentes, se efecta el trazado de las distintas tuberas, pensando enconseguir una distribucin de agua adecuada a un mnimo costo.

3.2 DISEO AGRONOMICO

Esta etapa es el componente fundamental del diseo del sistema, debido a que define lascantidades de agua que podrn ser aplicadas al cultivo, por lo tanto, un error en esta etapaimplica tener errores que en el posterior diseo hidrulico, lo que conlleva a prdidas econ-micas.

El diseo agronmico se desarrolla en dos fases; Clculo de los Requerimientos Hdricos yDeterminacin de la Dosis, Frecuencia y Tiempo de Riego, Nmero de Emisores por Planta yCaudal de los Emisores.

3.2.1 Requerimientos Hdricos:

Para efectos de un diseo de un sistema de riego localizado, interesa definir el requerimientode agua Punta, es decir, lo mximo que demanda el cultivo. Los requerimientos de agua deun cultivo o plantacin determinada, estn representados por la Evapotranspiracin (ET), quecorresponde al flujo de vapor de agua que se produce simultneamente tanto en las hojascomo en el suelo. Es producto de la suma del agua utilizada por las plantas en la transpira-cin y crecimiento, y aquella evaporada desde el suelo adyacente. Se mide normalmente enmm/da mm/mes.

3.2.2 Evapotranspiracin Potencial (ETo):

Corresponde a la demanda que se produce en una localidad en un momento determinado.Para esto, lo ms sencillo es utilizar el mtodo del Evapormetro de Bandeja Clase A, querelaciona la evapotranspiracin potencial con la evaporacin de una superficie de agua libre,ya que es un buen integrador de los factores climticos (radiacin, velocidad del viento, tem-peratura y humedad del aire).

La metodologa propuesta requiere de una superficie libre de agua de caractersticas norma-lizadas, para lo cual se ha convenido en adoptar el llamado estanque evapormetro tipo A,normalizado por el Servicio Meteorolgico de los EE.UU.

Se trata de un recipiente cilndrico de lata galvanizada de 1.207 mm de dimetro, colocadosobre apoyos de madera que descansan sobre el suelo, como se presenta en la Figura 13. Elfondo del estanque debe tener una diferencia de altura de 5 cm. con respecto a la superficie


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del suelo y se debe llenar de agua limpia, procurando mantener el nivel a una distancia de 5a 7,5 cm. del borde.

Figura 13. Evapormetro de bandeja clase A

Para medir la evaporacin se marca un determinado nivel de agua dentro del estanque. Utili-zando envases de 0,1 y 1 litro, cada da, se vuelve a llenar hasta el nivel establecido. Un litroequivale a un milmetro de evaporacin en el estanque. As, por ejemplo, si se ha vertido dosveces el envase de 1 litro y una vez el de 0,1 litro, significa que la evaporacin fue de 2,1mm.

Aunque la prdida de agua por el cultivo responde a las mismas variables climticas, a las

cuales, est afecta la evaporacin que tiene lugar en la Bandeja Clase A, existen una seriede factores que tienden a producir diferencias entre ambas (ubicacin, color, microclimas,inercia trmica, coeficiente de reflexin, entre otros).

La estimacin de la ETo en funcin de la evaporacin de bandeja (Eb), se basa en la Ecua-cin 1:

ETo = Eb x Kp (Ecuacin 1)

en donde:

ETo : Evapotranspiracin potencial (mm/da)Eb : Evaporacin de bandeja (mm/da)Kp : Coeficiente del estanque

El coeficiente del estanque (Kp), no puede ser considerado constante para cualquier situa-cin, sino que vara de acuerdo con el color del estanque como con su ubicacin, la veloci-dad del viento y la humedad relativa.


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Para tener en cuenta todos estos factores, se han preparado tablas en donde aparecen losvalores de Kp en funcin de la humedad del aire, condiciones de viento y ubicacin del es-tanque. En general, para condiciones normales de verano (vientos moderados y humedadrelativa entre 40 a 50%) Kp variar entre 0,6 y 0,8.

Una vez definida la Evapotranspiracin potencial de una localidad en la poca de mximademanda, corresponde determinar los requerimientos del cultivo que interesa regar, es decirla Evapotranspiracin del Cultivo (ETc). Esta ETc corresponde a la tasa de evapotranspira-cin de un cultivo exento de enfermedades, en condiciones ptimas de suelo, incluidas fertili-dad y agua suficientes, y que dicho cultivo alcance su pleno potencial de produccin en elmedio vegetativo dado. Como se seal, para diseo interesa determinar los mximos reque-rimientos, por lo tanto en el caso de la ETc, se debe considerar el cultivo en su estado adultoen el caso de las plantaciones frutales, o bien, en su ltima etapa de desarrollo para el casode los cultivos anuales. En la Ecuacin 2, se presenta la frmula utilizada para determinar laETc.

ETc = Eto x Kc (Ecuacin 2)

en donde:

ETc : Evapotranspiracin de cultivo (mm/da).ETo : Evapotranspiracin potencial (mm/da).Kc : Coeficiente de cultivo.

Los coeficientes de Cultivo, corresponden a la relacin entre la evapotranspiracin del cultivo(ETc) y la evapotranspiracin potencial (ETo), cuando ambas se dan en condiciones ptimasde crecimiento. En el Cuadro 3, se presentan los coeficientes de cultivo, que presentan lasespecies frutales y hortcolas de mayor presencia en el pas, durante sus respectivas pocade mxima demanda.

Cuadro 3. Coeficientes de Cultivo (Kc) mximos

Cultivo Kc

FrutalesManzano 1,25Palto 0,85Cerezo 1,25Ctricos 0,65Peral 1,15Duraznero 1,15Nectarino 1,15Damasco 1,15Ciruelo 1,15Uva de mesa 0,90 1,0Vides vinferas* 0,5


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HortalizasCucurbitceas 1,00Cebolla y Ajo 0,95Tomate 1,05Pepino 0,85

*Corresponde a valores utilizados en vias, cuyo objetivo es la calidad.

Ya definida la evapotranspiracin del cultivo, se deben determinar los requerimientos diariosde riego, los cuales, se determinan con la Ecuacin 3.

NRD = ETc x Au (Ecuacin 3)

en donde:

NRD = Necesidades netas de riego diario (L/da) por planta o por metro lineal del culti-vo.

Au = rea unitaria asignada al cultivo o a la planta (m2 por planta o por metro linealdel cultivo)

Este clculo de las necesidades netas de agua corresponde a los requerimientos diarios, sinembargo, la frecuencia real de aplicacin del riego se ajusta segn las caractersticas de re-tencin de humedad del suelo y de absorcin de agua de las plantas. En trminos generales,la frecuencia de cada evento disminuye en suelos de texturas arcillosas, en tanto que entexturas arenosas, la frecuencia aumenta.

Un paso posterior dice relacin con el clculo del tiempo de riego necesario para aplicar ysuplir las necesidades hdricas de la planta en el perodo de mxima demanda. El clculo se

efecta basndose en la Ecuacin 4.

NRDTR = (Ecuacin 4)

Ne x Qe x Ea

en donde:

TR = Tiempo de riego (hr/da).NRD = Necesidades netas de riego diario (L/planta/da).Ne = Nmero de emisores por planta.

Qe = Caudal del emisor en (L/hr).Ea = Eficiencia de aplicacin (90%).

Calculado el tiempo de riego mximo en el perodo de mayor consumo de agua, ste se rela-ciona con el nmero adecuado de horas para el funcionamiento continuo de un sistema deriego, para as determinar el nmero mximo de sectores de riego. En la Ecuacin 5, se pre-senta la frmula para determinar el nmero mximo de sectores a establecer, considerando


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que se aconseja mantener el equipo funcionando continuamente por un tiempo menor a 22horas.

22S = (Ecuacin 5)

TRen donde:

S = N mximo de sectores a establecer.TR = Tiempo de riego (horas).

Una vez definido el nmero de sectores, es necesario definir el Caudal Total de Diseo, quecorresponde al caudal instantneo mximo que se necesitar utilizar para satisfacer los re-querimientos hdricos del cultivo. Para esto, se debe seleccionar el sector ms grande de losdiseados y determinar cuanta es la cantidad de agua que necesita ese sector de riego. Enla Ecuacin 6 se presenta la relacin a utilizar para determinar este caudal de diseo.

NRD x PCD = (Ecuacin 6)

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en donde:

CD = Caudal de diseo (L/min).NRD = Necesidades netas de riego diario (L/da) por planta o por metro lineal del culti-

vo.P = Nmero de plantas o Superficie del sector de riego (m2).

3.2.3 Seleccin de Emisores

Los tipos de emisores que se deben emplear en un sistema de riego localizado, estn defini-dos por una serie de factores que se deben evaluar conjuntamente para lograr un buen re-sultado final en lo que se refiere a aprovechamiento del agua aplicada (eficiencia). Los facto-res ms importantes que definen los tipos de emisores a utilizar son los siguientes:

a Hbito de crecimiento del sistema radicular (profundo o superficial).b Tipo de suelo (texturas finas, medias o gruesas).c Diseo de plantacin (marco de plantacin tradicional, alta densidad o cultivo hilerado).

El nmero de los emisores a utilizar en el sistema de riego, determina el Porcentaje de Su-perficie Mojada del Suelo, por lo tanto, tiene alta importancia agronmica. En primer lugar,este porcentaje est determinado por los requerimientos de los distintos cultivos, que se pre-sentan en el Cuadro 3.

Cuadro 3. Porcentaje de Suelo Mojado (PSM) por grupo de cultivos


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Cultivo PSM (%)

Vides 30 35Frutales 45 55Hortalizas 55 65

Para lograr estos mojamientos, lo ms aconsejable es realizar una prueba de campo y asdefinir el nmero de emisores requeridos por planta. Para esto, hay que tener una idea deltipo de emisor y su caudal aproximado que se va a utilizar. Despus de realizar varios ciclosde humedecimiento con los emisores de prueba se excava el terreno y se determina el rea yla profundidad que est mojando ese emisor. Es aconsejable probar emisores de distintocaudal para determinar adems el ms adecuado para las condiciones de suelo existentes.

En el Cuadro 4, se presenta una aproximacin general del mojamiento que produce un gote-ro de 4 L/h a dos profundidades en distintas condiciones de textura y de estratificacin desuelo.

Cuadro 4. Dimetro mojado por un emisor de 4 L/h

Grados de estratificacin del suelo

Homogneo Estratificado En capasProfundidad de racesy textura del suelo Dimetro mojado (m)

Profundidad = 0,80 mGruesa 0,5 0,8 1,1Media 1,0 1,25 1,7Fina 1,0 1,7 2,0

Profundidad = 1,70 mGruesa 0,8 1,5 2,0Media 1,25 2,25 3,0Fina 1,7 2,0 2,5

En el Cuadro 5, se presenta el tipo y nmero de emisores ms utilizados en el pas, conside-rando los sistemas productivos y las condiciones de suelos existentes ms comunes.

Cuadro 5. Tipos de emisores en distintas especies agrcolas

Cultivo Tipo emisor Observaciones

Manzanas y Peras Gotero Dos laterales por hilera de planta con goterosde 4 L/ha a 1 m sobre la hilera.

Microaspersor Un microaspersor por planta o cada dos plantas.

Carozos (duraznos, Gotero Dos laterales por hilera de planta con goteroscerezos, etc.) de 4 L/h a 1 m sobre la hilera.

Almendros Gotero Dos laterales por hilera de planta con goterosde 4 L/h a 1 m sobre la hilera.


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Nogal Microaspersor Uno o dos microaspersores por planta.

Vides viniferas Gotero Un lateral por hilera de planta con gotero de2 4 L/h a 1 m sobre la hilera.

Vides de mesa Gotero Una o dos hileras por planta con gotero de4 L/ha a 1 m sobre hilera.

Ctricos Gotero Dos laterales por hilera de planta con goterosde 4 L/h a 1 m sobre la hilera.

Microaspersor A lo menos 1 microaspersor por planta.

Palto Microaspersor Un microaspersor por planta.

Arndano Gotero Un lateral por hilera de planta con goterode L/h a 1 m sobre la hilera.

Frambuesos, frutilla Gotero Un lateral por hilera de planta con goteroy hortalizas de 4 L/h a 0,5 m sobre la hilera.

Cinta Una o dos cintas por mesa con emisorescada 20 cm.

3.3 CRITERIOS PARA EL DISEO

En este captulo se entregan metodologas y criterios para el diseo hidrulico de los equiposde riego localizado.

En el diseo hidrulico, se contempla el dimensionamiento del equipo de bombeo y toda lared de tuberas (matrices, secundarias, terciarias y laterales) que lo componen. Para talefecto, utilizando criterios de diseo preestablecidos, se calculan las prdidas de carga (fric-cin y singularidades) de las diferentes combinaciones de dimetros y longitudes de tuberas.Finalmente se define una determinada combinacin, que genera requerimientos de presindeterminados para el caudal necesario.

3.3.1 Seleccin de Motobombas:

Para la seleccin de la bomba, hay que especificar 2 caractersticas relacionadas con losrequerimientos operacionales del sistema, el caudal y la presin de trabajo. El caudal nece-sario, corresponde al Caudal Total del sector de riego ms grande, metodologa presentadaen el punto anterior.

En tanto, la presin de trabajo de la bomba se define como Presin Dinmica Total que co-rresponde a la presin requerida para que el equipo pueda operar correctamente y que inclu-ye todas las prdidas que se producen desde la toma del agua hasta la entrega en el terreno.

La presin dinmica total, est compuesta por varias alturas parciales y prdidas de cargaque se producen en el sistema, las cuales, se representan en la Figura 14.


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Figura 14. Detalle de presiones o alturas requeridas para un sistema de riego

Altura esttica: Corresponde a la diferencia topogrfica entre el nivel de abastecimientode agua y el nivel del agua en el punto de descarga (altura de elevacin + altura de suc-cin).

Presin de trabajo o de descarga: Corresponde a la presin necesaria para que el emi-sor (gotero, microaspersor o cinta) funcione descargando el caudal para el cual fue dise-

ado (caudal nominal). Para el caso de los goteros y microaspersores, esta presin es delorden de los 10 m.c.a., en tanto que para las cintas es del orden de los 7 m.c.a.

Prdidas de carga: Corresponde a la presin necesaria para vencer las fuerzas de roceque se generan en las tuberas, filtros y accesorios por la circulacin del agua. Este factorde la altura dinmica necesaria es de crucial importancia, debido a que puede significar elxito o fracaso de una instalacin determinada. Las prdidas de carga en un sistema estndeterminadas por el diseo y el dimensionamiento del sistema y de los distintos compo-nentes de este.

3.3.2 Dimensionamiento de Matrices Secundarias

El dimensionamiento de estas tuberas, est determinado principalmente por la velocidad conla cual circula el agua por ellas. Para las tuberas de PVC, se recomienda que esta velocidadsea inferior a 1,5 m/s. Para calcular la velocidad de circulacin del agua en tuberas, se debeaplicar la Ecuacin 7.

4 x Qv = x 1.000 (Ecuacin 7)


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x D2

donde:v = Velocidad (m/s)

Q = Caudal (L/s) = 3,14D = Dimetro interno de la tubera (mm).La prdida de carga en las tuberas de PVC y de Polietileno, est determinada por el caudal,el dimetro interno de sta y por el tipo de flujo que se produce en ellas. En tuberas de riegoagrcola, las prdidas de carga se pueden determinar con la ecuacin de Darcy Weisbach ycon la aproximacin de Blasius. Esta ecuacin, tiene una diferencia, dependiendo si se utili-zan tuberas de menos de 125 mm de dimetro o de ms de 125 mm, como se aprecia en lasEcuaciones 8 y 9, respectivamente.

Q

1,75

x Lhf = 7,89 x 105 x (Ecuacin 8, para dimetros inferiores a 125 mm) D4,75

Q1,828 x L

hf = 9,59 x 105 x (Ecuacin 9, para dimetros superiores a 125 mm) D4,828

en donde:hf = Prdida de Carga (m.c.a.)

Q = Caudal (L/s)L = Longitud de la Tubera (m)D = Dimetro Interno de la Tubera (mm).En el Cuadro 6, se presentan las prdidas de carga que se producen en 100 metros de tube-ras de dimetros menores de 125 mm, de PVC Clase 4, 6 y 10. La clase corresponde al es-pesor de la tubera y representa finalmente la resistencia que tienen a distintas presiones,siendo la mxima permitida 40, 60 y 100 m.c.a. respectivamente. Los caudales consideradoscorresponden a un amplio rango, los cuales, son los ms utilizados en equipos pequeos ymedianos.


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Cabezal de riego. Motobomba centrfuga del cabezal de riego.

Filtro de grava y filtro de malla. Tablero elctrico, filtro de grava, filtro demalla y vlvulas de aire.

Tablero elctrico con reloj programador. Bomba inyectora de fertilizante.


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Inyector de fertilizante con control depH y conductividad elctrica.

Estanque de fertilizante con bombasagitadoras.

Filtro de grava con vlvula de retrolavado. Vlvula de retrolavado.

Vlvula de aire en el cabezal y manmetro. Vlvula de selenoide.


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Vlvula de solenoide,vlvula reguladora decompuerta y tomamanomtrica.

Vlvula de aire y vlvulade solenoide.

Vlvula de aire y cargadode pulverizadora.


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Riego por goteo.

Microaspersor.


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Cuadro 6. Prdida de carga (m.c.a./100 m de tubera inferior a 125 mm)Dimetro (mm) Caudal (L/s)EXT. INT. 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0

Clase 10 32 28,4 2,9 40 36,2 0,9 3,1 6,3 50 45,2 0,3 1,1 2,2 3,6 63 57,0 0,1 0,4 0,7 1,2 1,8 2,5 3,2 75 67,8 0,0 0,2 0,3 0,5 0,8 1,1 1,4 1,8 2,2 2,6 90 81,4 0,0 0,1 0,1 0,2 0,3 0,5 0,6 0,8 0,9 1,1 1,3 1,5110 99,4 0,0 0,0 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 0,3 0,4 0,4 0,5 0,6125 113,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 0,2 0,3 0,3Clase 6 40 36,4 0,06 3,03 6,17 50 46,4 0,02 0,96 1,95 3,22 4,76 63 59,2 0,01 0,30 0,61 1,01 1,50 2,06 2,70 3,41 75 70,6 0,00 0,13 0,27 0,44 0,65 0,89 1,17 1,48 1,81 2,18 2,58 90 84,6 0,00 0,06 0,11 0,19 0,27 0,38 0,49 0,62 0,77 0,92 1,09 1,27110 103,6 0,00 0,02 0,04 0,07 0,10 0,14 0,19 0,24 0,29 0,35 0,42 0,49125 117,6 0,00 0,01 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,13 0,16 0,19 0,23 0,27Clase 4 75 71,4 0,00 0,12 0,25 0,42 0,61 0,85 1,11 1,40 1,72 2,07 2,44 2,84 90 86,4 0,00 0,05 0,10 0,17 0,25 0,34 0,45 0,57 0,69 0,84 0,99 1,15110 105,6 0,00 0,02 0,04 0,06 0,10 0,13 0,17 0,22 0,27 0,32 0,38 0,44125 120,0 0,00 0,01 0,02 0,04 0,05 0,07 0,09 0,12 0,15 0,18 0,21 0,24

En tanto, en el Cuadro 7 se presentan las prdidas que se producen en tuberas de dime-tros mayores a 125 mm.Cuadro 7. Prdida de carga (m.c.a./100 m de tubera superior a 125 mm)Dimetro (mm) Caudal (L/s)EXT. INT. 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120Clase 10140 126,6 0,46160 144,6 0,24 0,85200 180,8 0,08 0,29 0,61250 226,2 0,03 0,10 0,21 0,35 0,52 0,73315 285,0 0,01 0,03 0,07 0,11 0,17 0,24 0,32 0,41 0,50355 321,2 0,01 0,02 0,04 0,06 0,10 0,13 0,18 0,23 0,28 0,34 0,41 0,48400 361,8 0,00 0,01 0,02 0,04 0,05 0,08 0,10 0,13 0,16 0,19 0,23 0,27Clase 6140 131,8 0,38 1,33160 150,6 0,20 0,70200 188,2 0,07 0,24 0,50 0,85


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250 235,4 0,02 0,08 0,17 0,29 0,43 0,60315 296,6 0,01 0,03 0,06 0,09 0,14 0,20 0,26 0,33 0,42 0,50355 334,2 0,00 0,01 0,03 0,05 0,08 0,11 0,15 0,19 0,23 0,28 0,34 0,40400 376,6 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,06 0,08 0,11 0,13 0,16 0,19 0,22Clase 4140 134,4 0,34 1,21160 153,6 0,18 0,64200 192,0 0,06 0,22 0,46 0,77250 240,0 0,02 0,07 0,16 0,26 0,39 0,55315 302,6 0,01 0,02 0,05 0,09 0,13 0,18 0,24 0,30 0,38 0,46355 341,0 0,00 0,01 0,03 0,05 0,07 0,10 0,13 0,17 0,21 0,26 0,31 0,36400 384,0 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,17 0,20

Aquellos casos en que no se observan valores en ambos cuadros, corresponde a situacionesen que se generan velocidades mayores a los 1,5 m/s, por lo tanto, hay que considerar tube-ras de mayor dimetro.Como se puede apreciar en los Cuadros 6 y 7, hay tuberas de un mismo dimetro pero queson de distinta Clase. Esta clase se refiere al espesor de la pared de la tubera, que diferen-cia por ende a las tuberas en la capacidad de resistir distintas presiones; as la Clase 10 re-siste hasta 100 m.c.a., la clase 6 hasta 60 m.c.a. y la clase 4 hasta 40 m.c.a.Para definir la presin mxima a la que va a estar sometida la tubera, no basta con determi-nar la presin dinmica total, sino que se debe considerar adems el fenmeno de Golpe deAriete. Este fenmeno se observa cuando en una lnea de bombeo se interrumpe sbita-mente la energa que propulsa la columna de agua. Este efecto genera una presin interna atodo lo largo de la tubera, la cual, es recibida en su interior y en el de las dems instalacio-nes como un impacto.

Este exceso de presin est determinado por la velocidad de circulacin del agua en la tube-ra. Para tuberas de PVC, este exceso de presin conocido como golpe de ariete, quedadefinido en forma aproximada por la Ecuacin 8 para cierre instantneo.

GA = K x Ven donde:GA : Sobre presin por golpe de ariete (m.c.a.)K : Factor para tuberas de PVC (24,3)V : Velocidad interna del agua (m/s)Como en un sistema de distribucin de agua en tuberas, la velocidad no es constante debidoa los cambios de dimetro de las tuberas, se debe considerar la mayor velocidad del sistemaporque sera ese el que se transmite por toda la tubera.Finalmente, para definir la clase de la tubera a utilizar, se deben analizar todas las presionesa las que va a estar sometido el sistema. En la Figura 15, se presenta un esquema de unaconduccin de agua desde una estacin de bombeo hasta un punto de descarga.


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Figura 15. Esquema de lnea de conduccinComo se puede apreciar, el exceso de presin por el golpe de ariete, se agrega a la presinesttica del sistema, siendo mayor a la presin dinmica slo al final de ste, cuando lasprdidas de carga han hecho disminuir la presin dinmica. Hasta el punto X de la figura, sedebe considerar la presin dinmica del sistema para definir la clase de la tubera, en tantoque despus del punto X, son el golpe de ariete ms la presin esttita las que definen laclase.3.3.3 Dimensionamiento de Terciarias y LateralesPara el caso del dimensionamiento de las tuberas terciarias y laterales, se deben considerarlos requerimientos de presin y caudal de los emisores para mantener un Coeficiente deUniformidad del sistema lo ms cercano al potencial que tienen los sistemas de riego locali-zado de 90%.En primer lugar se debe determinar la Tolerancia de Caudales permitida, para obtener unCoeficiente de Uniformidad alto en todo el sistema. Esto est referido a que la diferencia delos caudales sea tal, que la uniformidad de riego del sistema alcance el 90%, por lo tanto, sedebe determinar el caudal que debe arrojar el ltimo emisor de cada unidad de riego (caudalmnimo de la unidad). Para esto, se debe considerar el Coeficiente de Variacin del emisor ysu caudal medio, como se presenta en la Ecuacin 10.

1,27 x CV qns CU = (1 ) x (Ecuacin 10) e qaen donde:CU = Coeficiente de Uniformidad (0,9)CV = Coeficiente de Variacine = N emisores por plantaqa = Caudal medio (L/hr)qns = Caudal mnimo de la unidad (L/hr)Una vez conocido dicho valor, se debe determinar la presin necesaria para que se logreobtener ese caudal. Para esto, se debe utilizar la Ecuacin de Descarga de los Emisores,que tienen la forma genrica que se presenta en la Ecuacin 11.


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q

h = ( )1/x (Ecuacin 11) K

en donde:h = Presin a la entrada de cada emisor (m.c.a.)q = Caudal del emisor (L/hr)K = Coeficiente de descarga (entregado por el fabricante)x = Exponente de descarga del emisor (entregado por el fabricante)Conocidos los valores de presin necesarios para lograr los caudales medios y mnimos, ha yhns respectivamente, se determina con la Ecuacin 12, la Tolerancia de Presiones, que co-rresponde a la prdida de presin permisible en el sistema.

H = 2,3 x (ha hns ) (Ecuacin 12)en donde:

H = Prdida de carga permisible en el sistema (m.c.a.)

Asumiendo que se pretende lograr un sistema de riego con un coeficiente de uniformidad del90%, con coeficientes de variacin y coeficientes y exponentes de descarga estndar de dis-tintos emisores, se puede determinar el rango de tolerancia de presiones para distintas cali-dades de los emisores, las cuales, estn determinadas por el coeficiente de variacin deellos. En el Cuadro 8, se presentan estos rangos, utilizando algunos valores estndar de

emisores No Autocompensados. El caso de los coeficientes y exponentes de descarga, sonvalores utilizados slo para ejemplificar la metodologa presentada. Estos valores se muevenen un rango muy amplio y estn determinados exclusivamente por las caractersticas de fa-bricacin del emisor.Cuadro 8. Tolerancia de Presiones

Emisores Calidad del emisor CV X K H (m.c.a.)Goteros Malo 0,1 0,85 0,6 2,0

Regular 0,07 0,85 0,6 2,9Bueno 0,04 0,85 0,6 3,8

Microaspersores Malo 0,065 0,65 10,0 1,3

Regular 0,045 0,65 10,0 3,0Bueno 0,03 0,65 10,0 4,2

Cintas Malo 0,17 0,75 0,2 3,1

Regular 0,15 0,75 0,2 3,4Bueno 0,1 0,75 0,2 4,2


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En trminos generales, se asume que la mitad de esta prdida de carga se producira en ellateral y la otra mitad en la tubera terciaria.Para el caso de los emisores autocompensados, el rango permisible de operacin es msamplio, sin embargo, de todas formas hay que considerar lo que seala el fabricante, debido

a que tienen una presin mnima a la cual descargan el caudal nominal.Finalmente, para determinar el largo de cada lateral y de cada terciaria, se deben utilizar lasEcuaciones 5 o 6 de Darcy Weisbach multiplicado por el factor de salidas mltiples F deChristiansen, presentado en el Cuadro 9, que hace que disminuyan las prdidas por el hechode ir descargando agua a lo largo de la tubera. Este coeficiente est determinado por el n-mero de descargas que se tienen en la tubera y por la homogeneidad de los caudales deestas descargas (Sf). As para el caso de la determinacin del largo de los laterales, se con-sidera la columna de Sf = 1,0 que indica que por todas las salidas se descarga la misma can-tidad de agua. En tanto, el Sf utilizado para la determinacin del largo de las terciarias, sedebe determinar al comparar el caudal del lateral ms corto (qn) con el del lateral medio (qa)como se presenta en la Ecuacin 13.

qn Sf = (Ecuacin 13) qaCuadro 9. Coeficiente de Christiansen para Riego Localizado

Sfn 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

1 1,000 1,000 1,000 1,000 1,0002 0,500 0,544 0,649 0,802 1,0003 0,382 0,447 0,546 0,675 0,8314 0,335 0,403 0,493 0,616 0,7565 0,310 0,378 0,469 0,582 0,7146 0,294 0,362 0,451 0,560 0,6867 0,283 0,350 0,438 0,544 0,6678 0,274 0,342 0,428 0,533 0,6539 0,268 0,335 0,421 0,524 0,642

10 0,263 0,330 0,415 0,517 0,63411 0,259 0,326 0,410 0,511 0,62712 0,256 0,322 0,406 0,506 0,62113 0,253 0,320 0,403 0,502 0,61614 0,521 0,317 0,400 0,499 0,61215 0,249 0,315 0,398 0,496 0,608

16 0,247 0,313 0,395 0,493 0,60517 0,246 0,311 0,394 0,491 0,60218 0,245 0,310 0,392 0,489 0,60019 0,243 0,309 0,390 0,487 0,59820 0,242 0,307 0,389 0,485 0,59622 0,240 0,305 0,387 0,483 0,59224 0,239 0,304 0,385 0,480 0,59026 0,238 0,302 0,383 0,478 0,58728 0,236 0,301 0,382 0,477 0,58530 0,235 0,300 0,380 0,475 0,583


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36

35 0,234 0,298 0,378 0,472 0,58040 0,232 0,296 0,376 0,470 0,57750 0,230 0,294 0,374 0,467 0,57475 0,227 0,291 0,370 0,463 0,569

100 0,226 0,290 0,369 0,461 0,566200 0,224 0,288 0,366 0,458 0,563> 200 0,224 0,287 0,364 0,457 0,561

Las prdidas de carga, se ven afectadas tambin por la obstruccin que se produce por lainsercin de cada emisor en el lateral. Esta prdida depende del tamao y tipo de conexin, ydel dimetro interno del lateral. Para incorporar esta prdida a las prdidas totales del lateral,se determina una longitud equivalente del lateral en el cual se insertan los goteros. En la Fi-gura 16 se presenta la grfica que se utiliza para determinar esta longitud equivalente (fe),para el caso de los emisores de botn o de los microaspersores, segn el dimetro del lateraly del tamao del conector. Para el caso de los goteros insertados, esta prdida es constantepara caudales que se mantengan dentro de los lmites normales.

Figura 16. Longitud equivalente del lateral por prdida de carga de conexin del emi-sor.

En el Cuadro 10, se presenta un ejemplo de largo mximo del lateral, para el caso de goterosy microaspersores en dos dimetros () de tuberas y en tres condiciones de pendiente, con-siderando los criterios antes indicados (calidad del emisor (CV), caudal (Q), distribucin delcultivo, etc.). Para el caso de los goteros se consider una plantacin de vias, establecidasa 3 m sobre hilera con goteros en lnea dispuestos a 1 m en un lateral. Para el caso de losmicroaspersores, se consider una plantacin de manzanos plantados a 4 m sobre hilera,con un microaspersor por planta.


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Cuadro 10. Largo mximo de lateral (m)Gotero

0% pendiente 2% pendiente 5% pendiente

(mm) 12 16 12 16 12 16

Q (L/hr) 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4

0,04 84 54 133 85 64 46 85 66 41 35 45 42CV 0,07 75 49 117 77 52 39 66 54 30 28 32 32

0,10 60 39 95 62 37 28 42 37 18 17 18 18Microaspersor

0% pendiente 2% pendiente 5% pendiente

(mm) 16 20 16 20 16 20

Q (L/hr) 45 120 45 120 45 120 45 120 45 120 45 120

0,030 57 30 90 47 52 28 77 43 44 25 56 36CV 0,045 51 26 80 42 44 24 65 37 36 22 48 32

0,065 37 18 58 30 29 16 40 24 20 13 24 18

3.3.4 Dimensionamiento de Carga en Sistema de Filtraje

La prdida de carga del sistema de filtros, est determinada por los siguientes factores; Tipo,Nmero y Tamao de los filtros utilizados, adems de las caractersticas de fabricacin decada uno de ellos y del grado de suciedad que vayan presentando. Los criterios involucradospara definir el tipo de filtro a utilizar ya se analizaron anteriormente, en tanto que la determi-nacin del nmero y del tamao de los distintos filtros a utilizar va a estar determinado princi-palmente por el caudal de circulacin.

El taponamiento de los filtros afecta en forma progresiva a la prdida de carga, a medida queel filtro se va colmatando. Por esta razn, se ha definido el rango de prdidas de carga tole-rable para que el trabajo que deben efectuar los filtros no se vea alterado y evitar as que se

obturen los emisores del sistema de distribucin. Estos rangos se han determinado paracondiciones de adecuado diseo del tamao y nmero de los filtros.

En el Cuadro 11 se presentan las prdidas de carga representativas, que se producen enfiltros de anilla y de mallas, de distintos tamaos y con diferentes caudales, en condicionesde filtros limpios.Cuadro 11. Prdida de carga, por tipo y tamao de filtro (m.c.a.)


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Caudal (m/hr)

Tamao Tipo 2 3 4 5 6 8 10 12 15 18 15 20 25 30 35 40

1" Malla 0,3 0,8 1,4 2,31" Malla 0,3 0,8 1,4 2,3 2,0 2,51" Anillas 0,6 1,2 2,52" Anillas 0,4 0,6 0,8 1,0 1,42" Anillas 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,4

Como se puede apreciar, las prdidas de carga que se presentan son menores a 3 m.c.a.,debido a que es lo ms recomendado para sistemas de riego localizado. Estas prdidas co-rresponden a las que se producen cuando el filtro est limpio, por lo tanto, a medida de queel filtro empieza a ensuciarse, las prdidas de carga van aumentando. La recomendacingeneral seala que cuando estas prdidas llegan a entre 4 y 6 m.c.a. el filtro debe limpiarse,sin embargo, para efectos prcticos el filtro debera limpiarse todos los da despus de ha-berse aplicado el riego. Para determinar estas prdidas de carga, se debe instalar un man-metro o bien, tomas manomtricas antes y despus del filtro

Para el caso de los filtros de arena, las prdidas de carga tambin fluctan entre 1 y 2 m.c.a.cuando estn correctamente dimensionados. En trminos generales, se podra considerar latabla presentada en el Cuadro 12 como la norma para la seleccin de los filtros de arena,considerando el caudal a filtrar.Cuadro 12. Seleccin de filtros de arena

N de Unidades y Tamao (pulg) Caudal Maximo (L/min)

1 de 24 2101 de 32 390

2 de 24 4702 de 32 8402 de 36 1.0603 de 36 1.6002 de 48 1.9003 de 48 2.850

De igual forma que en los filtros de malla y anilla, la prdida de carga aumenta considera-blemente al obturarse los filtros, llegando aproximadamente a 7 m.c.a. Por el alto grado desuciedad que presentan las aguas, se requiere un constante control de esta prdida de cargapara activar el retrolavado. Sin embargo, actualmente, existen sistemas que pueden automa-tizar el retrolavado de estos filtros al fijar el diferencial de presin requerido en un presstato

que activa un sistema de retrolavado, para as evitar prdidas excesivas de presin en elsistema. Debido a esto es recomendable considerar como prdida de carga en filtros de ma-lla y grava 7 a 10 m.c.a. para efectos de diseo.

Este ltimo punto es uno de los que diferencia el hidrocicln de los sistemas de filtraje anali-zados anteriormente, debido a que el hidrocicln mantiene una prdida de carga constanteen el tiempo al trabajar con un caudal constante. En el Cuadro 13, se presentan las prdidasde carga que se producen para distintas condiciones con el uso de estos sistemas.


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Cuadro 13. Prdida de carga en hidrocicln (m.c.a.)

Caudal (L/min)

Tamao (pulg) 16,7 25,0 33,3 50,0 66,7 83,3 100,0 116,7 133,3 150,0 166

3 0,4 1 1,6 4 7 104 0,3 0,5 1 1,7 2,5 3,5 4,6 6 7 96 0,4 0,7 1 1,4 1,75 2,4 3 3,5

Por el alto contenido de material particulado fino en suspensin en los cursos de agua super-ficiales, el uso de filtros de arena y de hidrociclones, debe estar acompaado adems por unfiltro de malla para evitar que pase material contaminante a la instalacin, por lo tanto, lasprdidas que all se producen son an mayores.3.3.5 Prdida de Carga en las Vlvulas Solenoides

Para el dimensionamiento de las vlvulas elctricas o solenoides, se debe considerar ade-ms de la velocidad con que circula el agua al pasar por ella, la prdida de carga que se pro-duce en ella. Esta prdida est determinada por el caudal de circulacin y por el dimetro dela vlvula. El caudal de circulacin, corresponde al subsector que est a continuacin de di-cha vlvula. En el Cuadro 14, se presenta una tabla de referencia con las prdidas de cargaque se pueden esperar para distintas situaciones.Cuadro 14. Prdida de carga en vlvulas solenoides (m.c.a.)

Dimetro (pulgadas)

Caudal (L/min) 1" 1/14 11/2" 2"40 0,7160 1,3075 1,70 0,4795 2,50 0,75100 2,62 0,83 1200 7,04 3,29 1,7 0,9300 7,35 2,9 1,8400 5,2 3,4500 8,6 5,3600 8,8

A pesar de que se entregan estos valores, para los efectos de un diseo, es fundamentaldeterminar exactamente las prdidas que se van a originar, para lo cual, se debe considerarlas especificaciones tcnicas de la vlvula (marca) que se va a utilizar y el caudal respectivo.3.3.6 Definicin de la Presin de Trabajo de la BombaComo ya se seal, la presin de trabajo de la bomba, estaba definida por la altura estticatotal, la presin de trabajo de los emisores y las prdidas de carga del sistema. A continua-


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cin se presenta un ejemplo de clculo de los requerimientos de presin de un equipo deriego por goteo.En el Cuadro 15, se presenta un ejemplo del clculo de los requerimientos de presin en unhuerto de Manzanos regados por goteo con agua de canal, con las siguientes caractersticas:

Marco de Plantacin 4 m x 4 m Plantas por sector de riego 700 Goteros por planta 4 Caudal por gotero (L/hr) 4 Caudal total por sector de riego (L/s) 3,1 Diferencia de cota (m) (Nivel de agua ltimo emisor)5 Distancia Cabezal - Fin Terciaria en tuberas de PVC 63 mm (m) 150 Largo de lateral (m) 45

Cuadro 15. Presiones necesarias para distintos componentes del equipo

Componente Presin (m.c.a.)

Altura esttica total 5,0Presin de trabajo de los emisores 10,0Prdidas por filtro de arena 6,0Prdidas por filtro de malla 5,0Prdidas por friccin en tuberas 3,75Prdidas por friccin en lateral 1,0Prdidas por vlvulas y fitting 3,0 (aprox.)Presin de limpieza 5,0 (aprox.)

Presin total requerida 38,75 = 39

En la Figura 17, se presenta la curva caracterstica de una bomba tipo, en la cual, se apreciaque mientras menor sea el caudal que levanta, mayor es la presin a la cual hace dicho tra-bajo.


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Figura 17. Curva caracterstica de una bomba tipo

En el cuadro superior de la Figura 17, se aprecian unos valores representados como % quecorresponde a la eficiencia de la bomba para realizar este trabajo. Este aspecto limita la se-leccin de la bomba a aquella que realice el trabajo necesario con la mayor eficiencia posi-

ble.En el cuadro inferior de la figura, se representa la potencia que requiere la bomba para reali-zar el trabajo necesario. Es as, que como se muestra que para levantar los 3,1 L/s a 39 me-tros de columna de agua (m.c.a.) se necesita una bomba de rodete de 170 mm de dimetro() a 2.900 RPM. La potencia necesaria para realizar este trabajo, est indicada por la Curvade Potencia (Input Power), en donde se aprecia que se necesitan aproximadamente 4,5 HPpara la realizacin del trabajo. Para hacer partir una bomba, se requiere una mayor potencia


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que la necesaria cuando sta entra en rgimen. Esta potencia a la partida est indicada en elsegundo cuadro de la Figura 17, como la potencia necesaria para impulsar el mximo caudalque puede levantar la bomba del rodete seleccionado. As para el caso del ejemplo, el motordebera ser de por lo menos 7 HP.

El tercer cuadro de la figura (NPSH), representa la presin que utiliza la bomba para podersuccionar el agua a impulsar, lo que indicara la diferencia mxima entre el espejo de agua yla bomba, considerando adems las prdidas de carga. Si se considera que las bombas nopueden succionar ms que la presin atmosfrica (10 m.c.a.), para el ejemplo sealado sedebe realizar la siguiente operacin para determinar la altura a la que debe quedar instaladala bomba. Caudal (m3/hr) 11 NPSH (m.c.a.) segn tabla 1,5 Prdida de carga (m.c.a.) 1 Margen de seguridad (m.c.a.) 2 Altura mxima de la bomba en relacin al espejo de agua 5,5 (10-1,5-1-2)

3.3.7 Especificaciones de Elementos Especiales

3.3.7.1 Cable Unipolar

Para el caso de los sistemas de riego que contemplen automatismos, es decir, que incluyaun programador de riego, las vlvulas de los subsectores de riego deben ser del tipo auto-mticas o con solenoide. Estas vlvulas estn normalmente cerradas y por medio de un es-tmulo elctrico se abren para que riegue el subsector respectivo. Este estmulo elctrico logenera el programador, quien da la seal para que se abran las vlvulas a las que les co-rresponde regar en un momento determinado.

Para la correcta apertura y cierre de estas vlvulas se requiere un determinado caudal, unadeterminada presin y un determinado voltaje y amperaje del estmulo elctrico. Como ya semencion, los requerimientos de caudal y presin estn definidos por el tamao de la vlvula.El requerimiento elctrico es constante y est en torno a los 24 volts (V) y a los 0,4 amperes(A). Este punto es de vital importancia en aquellos sistemas en que las vlvulas estn ubica-das a gran distancia desde el programador de riego, debido a que en el trayecto recorrido porel cable, se pierde una cantidad significativa de voltios. Esta prdida de voltaje, est determi-nada por el dimetro del conductor (alambre) y por el amperaje que presenta el impulso. Enel Cuadro 16a, se presenta la prdida de voltaje que se produce en 100 m de conductor delos tamaos ms utilizados, para distintas condiciones de amperaje.

Cuadro 16a. Prdida de voltaje en conductores (voltios/100 m)

Amperaje

Seccin 1 vlvula 2 vlvulas 3 vlvulas 4 vlvulas 5 vlvulas 6 vlvulas 7 vlvulas(mm2) 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 3,0

1,5 0,92 1,84 2,76 3,68 4,60 5,52 6,44


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2,5 0,55 1,10 1,65 2,20 2,75 3,30 3,854 0,35 0,69 1,04 1,40 1,75 2,10 2,456 0,23 0,46 0,69 0,92 1,15 1,38 1,61

Esta situacin es de mucha importancia tambin en aquellos predios donde la fuente deenerga que se tiene, est ubicada a demasiada distancia del centro de control. Como se ob-

serva en el cuadro, en estos casos convendra utilizar conductores de mayor seccin. Parapoder analizar la situacin de estos casos, se presenta en la Ecuacin 14 la frmula paradeterminar la perdida de voltaje con otro amperaje y en otras distancias.

L 17,25V = 2 x x x A (Ecuacin 14)

1000 S

en donde:

DV = Prdida de voltaje (voltios)

L = Largo del trayecto (m)S = Seccin del conductor (mm2)

A = Amperaje mximo.

En el Cuadro 16b se presenta la longitud mxima que se puede utilizar con diferentes di-metros de cable unipolar.

Cuadro 16b. Longitud Mxima de Cables (mts) 24V

Presin 70 m (100 psi) Cable Activo Presin 56 m (80 psi) Cable Activo

mm2 1,0 1,5 2,0 3,3 mm2 1,0 1,5 2,0 3,3

1,0 700 1,0 9101,5 860 1120 1,5 1120 14502,0 1000 1370 1770 2,0 1310 1780 2310

3,3 1120 1600 2180 2820 3,3 1460 2080 2840 3670

El cable comn debe ser igual a, o un tamao ms grande, que el cable activo.

3.3.7.2 Vlvulas de aire (ventosas):

Para la definicin de la ubicacin y determinacin de la cantidad de estas vlvulas, se sea-lan a continuacin los lugares crticos en los cuales, es fundamental la instalacin de una o

ms tipos de vlvulas de aire.

Centro de ControlUna ventosa de doble propsito debe ir instalada entre la bomba y la vlvula de re-tencin. La accin cintica de esta vlvula, permite la salida de altos volmenes de aire alpartir la bomba, hasta que al agua abre la vlvula de retencin y levanta el flotador de lavlvula cerrando el orificio cintico. Al parar la bomba, este orificio se abre, permitiendo laentrada de aire y actuando como antivaco, protegiendo a la bomba y accesorios a pre-


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siones sub-atmosfricas (succin). El orificio automtico de esta vlvula, libera el aire du-rante la operacin del sistema, previniendo que las burbujas producidas caviten la bomba.Una segunda ventosa de doble propsito debe ir instalada despus de la vlvula deretencin, para que entre aire al pararse la bomba para evitar el efecto vaco en la red dedistribucin. Adems, evita que se produzca una sobre presin al devolverse la columna

de agua cuando se cierra la vlvula de retencin. Filtros

Antes de la entrada a los filtros, sobre los filtros y despus de ellos, debera ir insta-lada una ventosa de doble propsito; para evitar la entrada de aire a los filtros, parapermitir un correcto retrolavado y evitar as que se produzcan condiciones de succin quepuedan daar tanto los filtros como otros componentes del cabezal.

Red de DistribucinEn la red de distribucin, deben instalarse ventosas automticas cada 400 m y de do-ble propsito al final de todos los tramos horizontales; en tanto, en los tramos de tu-

beras con pendiente, el tipo de ventosa a instalar debe ser de doble propsito. Ade-ms de estas, deben instalarse de estas ltimas en todos aquellos puntos altos del sis-tema, en especial cuando la velocidad de diseo es menor a la velocidad crtica paratransporte de aire, las cuales, se presentan en el Cuadro 17.

Cuadro 17. Velocidades crticas para transporte de aire (m/s)

Dimetro de la Tubera (mm)

32 40 50 63 75 90 110 125Velocidad Crtica 0,71 0,73 0,75 0,79 0,82 0,85 0,90 0,94

Otro punto de importancia donde se deben instalar ventosas automticas, es antes delas vlvulas de los sectores de riego en la tubera secundaria, para que se libere el airede la tubera mientras esas vlvulas estn cerradas y para evitar que las burbujas de airehagan cavitar la columna de agua que mantiene abierta dicha vlvula. Despus de estasvlvulas, se debe instalar una ventosa de doble propsito para proteger a la tubera delefecto de vaco.

La importancia de estas ventosas es adems, la proteccin que se genera al evitar quecuando el sistema se detiene, entren partculas de suelo por los emisores al evitar que seproduzca una succin.

A estos lugares de la red de distribucin, se deben agregar otros donde se produce algntipo de turbulencia o cambios bruscos de pendiente, como son antes de las vlvulas re-guladoras de presin o cuando la tubera debe cruzar un camino, donde se debeninstalarventosas automticas y de doble propsito, respectivamente.


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Como se puede observar en el Cuadro 18, el tamao de las ventosas a instalar en cada unode los puntos anteriormente sealados, est determinado por el dimetro de la tubera res-pectiva.

Cuadro 18. Dimetro de Ventosas

Dimetro tubera (mm)

32 - 90 90 - 250 300 - 400 450 - 550 600 - 900 Ventosa (pulg) 1 2 3 4 5

Adems del lugar, tipo y tamao de las ventosas a instalar, el nmero de cada una de ellas ainstalar en cada punto es tan importante como los aspectos anteriores. Este depende del tipode trabajo que van a estar realizando las distintas ventosas. Para el caso de las ventosasautomticas, el nmero de unidades necesarias est determinado por el caudal del sistemay por la presin en el punto determinado. En el Cuadro 19, se presenta el nmero de vento-sas automticas necesarias en cada localizacin, segn lo sealado.

Cuadro 19. Nmero de ventosas automticas, por caudal y presin del sistema

Rango de caudal (L/s)

Presin (m.c.a.) 1 - 10 10 - 30 30 - 50 50 - 70 70 - 90

10 30 1 2 4 5 730 50 1 2 2 3 550 70 1 1 2 2 470 90 1 1 2 2 390 - 110 1 1 1 2 3

En el caso de las ventosas cintica y antivaco y ventosas de doble propsito, la deter-minacin del nmero necesario en cada lugar, depender en primer trmino del principal tra-bajo para el que fue instalada. Cuando el principal trabajo de la vlvula es durante el llenadode la tubera, bastara con una ventosa.

Para el caso de aquellas ventosas cuyo trabajo ms importante lo realizan durante el vaciadode la tubera, el nmero de ventosas a instalar en cada punto seleccionado, depender de lapendiente del terreno y del dimetro de la tubera. En el Cuadro 20, se presenta el nmero deventosas necesarias para pendientes de hasta 50% y para tuberas de hasta 180 mm dedimetro.

Cuadro 20. Nmero de ventosas cintica y antivaco y de doble propsito, para protec-cin de antivaco, por pendiente y dimetro de tubera

Dimetro tubera (mm)

Presin (m.c.a.) 32 - 110 125 - 140 160 - 180

5 15 1 1 2


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15 35 1 2 335 50 1 2 4

Reguladores de presin

Los reguladores de presin corresponden a elementos que mantienen la presin aproxima-

damente constante, en unos casos aguas arriba del regulador y en otros aguas abajo. En elprimer caso se denominan sostenedores de presin y en el segundo reductores de presin.Sin embargo, en la prctica del riego localizado, se denominan reguladores a una sola de lasdos variantes, concretamente a los reductores de presin. La regulacin de la presin puedetener dos finalidades distintas:

Mantener la uniformidad del riego. El caso tpico es el de los reguladores que se instalan alprincipio de cada subunidad de riego.

Proteger las instalaciones contra presiones excesivas.

En el caso del riego localizado, el ms utilizado corresponde al Regulador de Muelle, que se

instalan al principio de las subunidades. Este tipo de reguladores, est compuesto por unaCarcaza, un Obturador y un Muelle.

Como se seal, los reguladores de presin mantienen una presin aproximadamente cons-tante, la cual, va a estar determinada por la Presin Nominal para la cual est diseado, porla Presin de Entrada y por el Caudal de circulacin. En el Cuadro 21, se presentan los ran-gos de funcionamiento de reguladores de distintas presiones nominales de diseo.

Cuadro 21. Rango de funcionamiento de reguladores de muelle

Presin de entrada (m.c.a.)

P nominal Caudal(m.c.a.) (L/min) 7,0 10,5 14,0 21,0 28,0 35,0 42,0 49,0 56,0 63,0

7,0 37,9 7,21 7,35 7,35 7,7 7,7 7,84 7,91 8,0575,7 6,65 7 7 7,21 7,35 7,49121,1 5,6 6,44 6,65 6,79 6,93

10,5 37,9 10,7 11,1 11,2 11,2 11,3 11,6 11,775,7 10,2 10,6 10,8 10,9 11,1121,1 8,96 9,94 10,1 10,3

14,0 37,9 14,5 14,6 14,7 14,8 14,8 15,1 15,375,7 14 14 14,1 14,4 14,5121,1 9,45 13,1 13,3 13,4 13,7

Para definir la eleccin de un regulador de presin es importante tener presente algunosfactores adicionales que influyen en el funcionamiento, los cuales, se detallan a continuacin:

Posibilidad de regulacin de la presin nominal Posibilidad de apertura para la limpieza Precisin, que debe estar comprendida entre 7% de la presin nominal


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3.4 Instalacin de Sistema de Riego Localizado

La instalacin de un sistema de riego localizado, es una labor que no est exenta de detalles,los cuales, son fundamentales para lograr una correcta aplicacin del agua, junto con asegu-

rar una larga vida til de los materiales empleados.A continuacin, se presenta una lista de pasos a seguir en el proceso de instalacin.

a. Basndose en el diseo, estacar y marcar en terreno donde se ubicar el cabezal de rie-go y por donde pasarn las tuberas matrices y submatrices (secundarias y terciarias).

b. Estacar adems, cada subunidad de riego, donde se distribuirn los laterales de riego.c. Excavar zanjas donde se instalarn las tuberas matrices y submatrices. La profundidad

de estas zanjas, est determinada por el dimetro de la tubera y por el tipo de trnsito alque se ve afectado el lugar. En el Cuadro 22, se presenta las dimensiones de las zanjas,segn estas caractersticas.

Cuadro 22. Recomendaciones para construccin de zanjas

Profundidades mnimas

Dimetro tubera (mm) Ancho zanja (cm) Trfico liviano (m) Trfico pesado (m)

20 40 0,60 0,6025 40 0,60 0,6032 40 0,60 0,6040 40 0,65 0,6550 40 0,65 0,6563 40 0,70 0,8075 40 0,70 0,9090 40 0,70 1,00

110 40 0,70 1,30

Es importante sealar, que en el caso de aquellos sectores donde van las secundarias yterciarias juntas, el ancho de la zanja debe ser mayor (60 70 cm), para que quepanambas tuberas.

d. Un aspecto importante en la instalacin de estos sistemas de riego presurizados, es lacorrecta colocacin de las tuberas y de sus respectivos elementos para lograr llega conel agua a todos los lugares de la superficie a regar.

e. El pegado de las tuberas entre ellas, o bien con los fitting que se pegan a ellas (T, codos,terminales, reducciones, etc.), debe realizarse utilizando un pegamento especial paraPVC. Esta operacin debe realizarse con los elementos a pegar secos y limpios.

f. Aquellos elementos como filtros, vlvulas, tapones, etc. que tienen un hilo para que seanatornillados, se unen al sistema mediante terminales, que se denominan HE si tienen elhilo externo, o HI si tienen el hilo interno. Para evitar filtraciones se debe utilizar ademsun material llamado "Tefln" que se pone en el terminal en el lugar del hilo.


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g. La perforacin de la tubera terciaria, que es donde se conectan los laterales de riego olas cintas, debe realizarse con una broca que cuenta de dos partes, una sierra copa 5/8" yuna toma sierra A 4. En estos orificios, se instala un conector PVC Polietileno juntocon una goma que lo sella, llamada "Gromit".

h. Los finales de las tuberas matrices, secundarias y terciarias, se sellan con un tapn con

hilo que se debe sacar a la superficie mediante codos. Esta alternativa es mejor a la colo-cacin de tapones por pegar, para poder limpiar fcilmente las tuberas durante la tempo-rada.

i. Antes de haber iniciado la instalacin de las tuberas, se debe instalar el cabezal de riego,que est compuesto principalmente por la bomba (debe ir acompaada de un tableroelctrico que debe incluir a lo menos el automtico y el ampermetro), sistema inyector defertilizantes, filtros (de arena y malla segn necesidad), manmetros (uno antes y otrodespus del filtro de arena y otro despus del filtro de malla) y vlvulas reguladoras decaudal. En el caso de los sistemas automatizados, cuenta adems de un programador,que controla los tiempos de riego de cada uno de los sectores de riego, por lo tanto, en eltablero se necesita adems un contactor de 220v a 24v.

4. MANEJO Y CONTROL DEL RIEGO

4.1. Programa de Riego

Tradicionalmente, el riego localizado ha sido manejado bajo el concepto del riego diario, locual, en general ha dado buenos resultados. Sin embargo, ltimamente se ha observado queesta situacin no es generalizada para todas las condiciones existentes, especialmente enlos suelos de texturas medias a finas (franco a arcilloso). Esto se puede atribuir al hecho deque en estos tipos de suelo, los riegos frecuentes y cortos producen un mojamiento de bul-bos pequeos con condiciones de saturacin prolongada del suelo, lo que afecta negativa-mente al desarrollo de las races

Esta situacin ha llevado a que el riego diario sea reemplazado por un manejo que contem-ple riegos ms largos y distanciados, lo que formara bulbos de mojamiento ms amplios yprofundos con condiciones de humedad y aireacin adecuadas. Este intervalo estara defini-do por la demanda evaporativa del cultivo y por las condiciones de retencin de humedad delsuelo.

En relacin con el efecto de la demanda evaporativa del cultivo sobre la frecuencia de riego,mientras ms avance la temporada hacia los meses de mayor temperatura y mientras msse desarrolle la planta, la frecuencia de riego va a ir disminuyendo, es decir que los riegosdeben ser ms seguidos. En tanto, en relacin con las condiciones de retencin de humedaddel suelo, mientras ms arcilloso sea el suelo, la frecuencia de riego debe ir aumentando. Enla Figura 18, se presenta como va aumentando de tamao del bulbo hmedo al aumentar eltiempo de riego, en dos suelos distintos con goteros de distinto caudal.


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Figura 18. Bulbo hmedo segn caudal del emisor y tiempo de riego para dos suelos

Este mtodo de manejo del riego localizado, permite darle a las races una mejor condicinde humedad y aireacin durante todo su perodo activo. Considerando que cada explotacinagropecuaria corresponde a una situacin diferente, no se pueden dar recetas generales, yaque incurren a graves errores. Sin embargo, si se pueden plantear estrategias de manejo quepueden ser utilizadas en diversas situaciones.

Como recomendacin general, se podra sealar que para definir un programa de manejo deriego habra que seguir adelante la siguiente metodologa:

a. Definir la profundidad a la que se concentra el mayor porcentaje de races del cultivo. En elCuadro 23, se presenta la profundidad de arraigamiento efectivo para distintas especiesfrutales y hortcolas

Cuadro 23. Profundidad de arraigamiento efectivo

Especies Profundidad (m)

Ctricos 0,15-1,00Frambuesas 0.15-0,30Frutales de carozo 0,20-1,20Hortalizas de hoja 0,15-0,30Kiwis 0,20-1,00Nogales 0,50-1,80Pimentones 0,15-0,30Pomceas 0,20-1,50Vides 0,20-1,50

b. Hacer pruebas de campo en el suelo ms representativo del sector de riego, para definir eltiempo que demora ese suelo en quedar cercano a saturacin a la profundidad de mayorconcentracin de races. Estas pruebas de campo deben realizarse en condiciones de


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suelo hmedo, por lo tanto, se aconseja que antes de realizarla se de un riego largo yprofundo. Para identificar el momento en que se alcanz la profundidad deseada, se debeinstalar un tensimetro a dicha profundidad, el cual, debe registrar valores entre 5 y 10centibares para cortar el riego. Con esta prueba, se ha definido el Tiempo de Riego que sedebe aplicar en cada oportunidad.

c. La Frecuencia de Riego va a estar definida por la demanda evaporativa del cultivo, la quese debe estimar peridicamente a partir de un registro diario de la evaporacin de bandejadel rea.

En el Cuadro 24, se presenta un ejemplo de la ficha de riego que se debe llevar para el casodel ejemplo planteado anteriormente del huerto de manzanos.

Cuadro 24. Ficha de riegoProfundidad de mayor concentracin de races 150 cmTiempo de riego necesario (segn prueba de campo) 15 horas

Da Eb (mm) TR (hrs) TR acum. (hrs)

1 6 4,7 4,72 6 4,7 9,43 6 4,7 14,14 6 4,7 4,7*5 6 4,7 9,46 6,5 5,1 14,57 6,5 5,1 5,1*8 6,5 5,1 10,29 6,5 5,1 15,3

10 6,5 5,1 5,1*

*Riego de 15 horas en la maana.

Como herramienta de control de esta metodologa, es fundamental el uso de tensimetros,para ir ajustando las frecuencias de riego. Esto, debido a que se deben ajustar los coeficien-tes de bandeja y de cultivo que normalmente se utilizan. Con lecturas entre los 20 y 25 centi-bares a la profundidad de mayor concentracin de races, indica que se debe regar.

Instalacin del tensimetro

Primero de saca el envoltorio de la cpsula de cermica y luego se coloca el tensimetro enun recipiente plstico con agua limpia. Posteriormente se llena el tubo rgido con agua desti-

lada y se deja destapado, mientras el agua drene a travs de la cpsula porosa. Esta opera-cin se repite varias veces antes de trasladar el tensimetro hasta el terreno. Durante eltraslado la cpsula se protege con un plstico. No se debe tocar la cpsula con la mano.

El lugar donde se va a poner debe cumplir los siguientes requisitos:

a. Ser representativo del rea que se va a regar.b. Estar en la zona radicular activa.c. A no menos de 30 yno ms de 45 cm, de la lnea de riego en frutales.


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d. Protegido de posibles daos por las labores agrcolas.e. En el caso de frutales, instalarlo a un tercio de la distancia desde la proyeccin de la copa

del rbol al tronco sobre la hilera de plantacin.f. En hortalizas colocarlo sobre la hilera de plantacin.

Elegido el lugar, se hace una perforacin en el terreno con un barreno o un tubo de 1/2 pul-gada hasta la profundidad donde est la mayor cantidad de races. Luego se inserta el ten-simetro en la perforacin, observando que el marcador qu

RIEGO LOCALIZADO DE ALTA FRECUENCIA

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