RIEGO POR ASPERSIN Y LOCALIZADO

Septiembre de 2010

SAGARPA

SEDER

3DIRECTORIO

FUNDACIN PRODUCE NAYARIT, A.C.PRESIDENTE

C.P. PABLO RAMREZ ESCOBEDO

GERENTELIC. MARCO ANTONIO DAZ CASTILLEJOS

SECRETARA DE DESARROLLO RURALSECRETARIO

ING. ARMANDO GARCA JIMNEZ

SUBSECRETARIO DE DESARROLLO RURALING. JOS A. CORRALES HERNNDEZ

DIRECCIN DE INFRAESTRUCTURA RURALING. MARTN H. NAVARRETE MENDES

SECRETARA DE AGRICULTURA, GANADERA, DESARROLLO RURAL, PESCA Y ALIMENTACIN

DELEGADO DE LA SAGARPA NAYARITLIC. CARLOS OCTAVIO CARRILLO SANTANA

INSTITUTO MEXICANO DE TECNOLOGA DEL AGUADIRECTOR GENERAL

DR. POLIOPTRO MARTNEZ AUSTRIA

COORDINADOR DE RIEGO Y DRENAJEM.C. FERNANDO FRAGOZA DAZ

SUBCOORDINADOR DE CONTAMINACIN Y DRENAJE AGRCOLADR. HEBER SAUCEDO ROJAS

SAGARPA

SECRETARA DE AGRICULTURA,GANADERA, DESARROLLO RURAL,PESCA Y ALIMENTACIN

La incorporacin y adopcin de tecnologas de riego que permiten mejorar la eficiencia de aplicacin del agua y optimizar el uso de los recursos en las zonas de riego de nuestro pas, es de fundamental importancia si se tiene en cuenta la disminucin del agua disponible para riego, la necesidad de reducir los costos de produccin de los cultivos para ser ms competitivo en el mercado, y la contaminacin y el deterioro del medio ambiente por el mal uso y manejo del agua.

La tecnificacin de la agricultura utilizando mtodos de riego presurizados como los de aspersin y localizados tiene un

PANORAMA DEL RIEGO PRESURIZADO

alto impacto en el uso eficiente del agua.

En Mxico la distribucin de los mtodos de riegos a presin, segn algunas estimaciones, son del 57.6% en aspersin, 32.4% en goteo, 8.5% en microaspersin y el restante 1.6% borboteadores.

En los ltimos aos el gobierno federal y gobiernos estatales, con la consigna de lograr un uso ms eficiente del agua, han desarrollado programas con el fin de rehabilitar, modernizar y tecnificar las zonas agrcolas bajo riego, en estos programas se incluye la adquisicin de sistemas de riego presurizados.

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Estimaciones revelan que con el cambio de mtodo de riego, de riego por surcos a riego por aspersin o goteo se puede lograr un ahorro en volumen de agua que va del 30 al 60%. Frecuentemente, los rendimientos de los cultivos se incrementan tambin, porque las plantas reciben prcticamente la cantidad precisa de agua que necesitan y tambin a menudo la de fertilizantes.

La eficiencia de aplicacin de los sistemas de riego a presin en operacin, segn un estudio realizado por el Instituto Mexicano de Tecnologa del

Agua (IMTA) en cuatro distritos de riego por bombeo de nuestro pas, fue del 80% en aspersin, en microaspersin del 84% y del 83% en goteo. Con un uso ms eficiente de estos sistemas las eficiencias pueden ser ms elevadas, pudiendo alcanzarse valores del orden del 85% en riego por aspersin y superiores al 90% en riego por microaspersin y goteo.

Para que un sistema de riego presurizado opere con alta eficiencia de aplicacin debe cumplirse con al menos cuatro condiciones:

Disear el sistema de riego en forma correcta, esto es, que pueda satisfacer la demanda del cultivo durante la poca de mxima demanda evapotranspirativa, con la mayor uniformidad posible y consecuentemente una alta eficiencia de aplicacin.

Construir el sistema con materiales de buena calidad.

Operar el sistema de riego a la presin especificada en el diseo con objeto de que el emisor opere en forma ptima.

Operar el sistema de riego en los tiempos de riego definidos para satisfacer las necesidades hdricas del cultivo en cada etapa fisiolgica.

Si alguna de estas condiciones no se cumple o se cumple en forma parcial, el sistema de riego no podr alcanzar su mxima eficiencia de aplicacin y en consecuencia, el productor no podr obtener el mximo beneficio del sistema.

Por otra parte, el mantenimiento apropiado de los sistemas de riego presurizados garantiza su buen funcionamiento y alarga su vida til. Los tipos de mantenimiento para estos sistemas son:

1. El correctivo, es el ms costoso y consiste en reemplazar los equipos del sistema de riego cuando llegan al final de su vida til.

2. El preventivo, se realiza con mayor frecuencia y consiste en reemplazar algunos dispositivos de los equipos con el fin de mantenerlos operando en buenas condiciones.

3. El predictivo, consiste en llevar registro de mediciones peridicas de presiones, uniformidad de emisin y consumo de energa del sistema para diagnosticar el estado actual de funcionamiento.

Los dos ltimos son los ms recomendables desde el punto de vista econmico e hidrulico.

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Es importante sealar que los mtodos de riego presurizados no solo permiten una mayor eficiencia y alta uniformidad en la aplicacin del agua, sino que como se aplican con mayor frecuencia y con lminas pequeas, se logra mantener

en el suelo bajas tensiones de humedad, lo que permite obtener mayores rendimientos. Por otra parte, mediante estos sistemas es posible aplicar fertilizantes y plaguicidas en las dosis y frecuencias adecuadas.

La caracterstica fundamental de estos mtodos de riego, es que requieren de alguna fuente de energa para presurizar los sistemas, los cuales en algunos casos pueden trabajar a bajas presiones, con cargas de 0.5 kg/cm2 (5 m), pero en otros, los requerimientos de energa pueden ser de consideracin, para cargas de hasta de 7 kg/cm2 (70 m). El rango de operacin de los goteros va de 0.5 kg/cm2 a 1.3 kg/cm2, de microaspersores de 1.3 kg/cm2 a 2.5 kg/cm2, y de aspersores de 2.0 kg/cm2 a 7.0 kg/cm2. En consecuencia, los sistemas de riego con un mayor requerimiento de energa son los de aspersin como pivotes

centrales y caones, en menor cantidad la aspersin porttil y microaspersin, y el que utiliza la menos cantidad de energa es el goteo.

Los principales cultivos regados por aspersin son los forrajes como los pastos y la alfalfa, los industriales como el tabaco y la caa de azcar; y hortofrutcolas como la papa y el pltano. El goteo se ha establecido en importantes reas de vid, jitomate, papa, chile, cebolla y diferente tipo de frutales. La microaspersin es utilizada para el riego de frutales como ctricos, manzana, nogal, pltano, entre otros.

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Las ventajas principales de los sistemas de riego presurizado son:

Entre las principales desventajas se tienen:

Facilita la aplicacin del riego. Se adapta a terrenos ondulados. Ahorra agua. Incrementa rendimientos y

calidad de los productos

Alto costo de instalacin. Alto costo de operacin y

mantenimiento. Requiere operadores con un

alto nivel tecnolgico

Textura y velocidad de infiltracin del suelo

El agua al aplicarse al suelo va penetrando a una velocidad, que es variable, al principio elevada y con el tiempo va disminuyendo, hasta alcanzar un valor casi constante conocido como infiltracin bsica. La cantidad de agua infiltrada aumenta con rapidez en un principio y posteriormente sigue creciendo en forma moderada.

La infiltracin bsica de un suelo depende principalmente

CARACTERIZACIN MNIMA DEL SUELO Y AGUA

de su textura (tamao de las partculas del suelo), estructura y contenido de humedad del suelo.

En riego por aspersin o goteo, en la seleccin de los emisores, se debe cumplir que la velocidad o tasa de aplicacin del agua de riego sea menor o igual a la velocidad de infiltracin bsica del suelo. Esto con el fin de minimizar la prdida de agua por escurrimiento.

Para conocer la curva de infiltracin de un suelo y en

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particular su velocidad de infiltracin bsica es necesario realizar pruebas de infiltracin. Estas pruebas pueden llevarse a cabo utilizando los infiltrmetros de cilindro. Tambin, puede estimarse con la textura del suelo.

Calidad del agua para riego

La calidad del agua se define por una o ms caractersticas fsicas, qumicas o biolgicas que puedan afectar su adaptabilidad a un uso especfico. El entendimiento de

la relacin causa y efecto entre un componente del agua y el problema resultante, permite evaluar su calidad y determinar su grado de aceptabilidad.

Con la informacin acumulada de experiencias y resultados medidos, se han propuesto indicadores de problemas relacionados con la calidad del agua. Ordenando las caractersticas de estos indicadores se preparan directrices tcnicas para determinar la conveniencia en el uso del agua de una determinada calidad.

Las directrices se refieren sobre todo a los efectos a largo plazo de la calidad del agua en la produccin de cultivos, las condiciones del suelo y el manejo agrcola.

Todas las aguas que se utilizan para riego de cultivos agrcolas contienen en solucin mezclas de sales que proceden de la meteorizacin de los minerales y de las rocas que constituyen la corteza terrestre. Los tipos de sales que se encuentran con mayor frecuencia en suelos y aguas son: el cloruro de sodio (NaCl), cloruro de calcio (CaCl2), cloruro de magnesio (MgCl2), sulfato de magnesio (MgSO4), sulfato de sodio (Na2SO4), sulfato de calcio (CaSO4), sulfato de potasio (K2SO4), carbonato de sodio (Na2CO3), bicarbonato de sodio (NaHCO3), carbonato de calcio (CaCO3) y carbonato de magnesio (MgCO3)

Entre las sales ms solubles se tienen el cloruro de calcio (CaCl2), cloruro de magnesio (MgCl2), carbonato de sodio (Na2CO3) y cloruro de sodio (NaCl), y son removidas por completo de los suelos por los extractos acuosos (cuando se asegura una percolacin de la

solucin del suelo). Las sales de ms baja solubilidad como el sulfato de sodio (Na2SO4) y bicarbonato de sodio (NaHCO3) pasan de manera incompleta a los extractos acuosos, cuando estas se encuentran de manera considerable en los suelos. En cambio las sales como el sulfato de calcio (CaSO4), carbonato de calcio (CaCO3) y carbonato de magnesio (MgCO3) se disuelven en cantidades muy pequeas.

En cuanto al grado de toxicidad fisiolgica con respecto a los cultivos se tiene el siguiente orden: carbonato de sodio > bicarbonato de sodio > cloruro de sodio > cloruro de calcio > sulfato de sodio > cloruro de magnesio > sulfato de magnesio.

En trminos generales la concentracin de sales en agua de riego, al pasar a formar parte de la solucin del suelo, despus de los procesos de evapotranspiracin, aumenta alrededor de 10 veces cuando el suelo est a capacidad de campo y 5 veces en el extracto de saturacin. Por lo que los contenidos permisibles de las sales en el agua de riego, son menores en alrededor de 5 veces que en el extracto de saturacin.

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Existe una relacin entre la conductividad elctrica (CE) y la cantidad de sales disueltas en el agua, que aunque no es lineal, proporciona una idea de la concentracin de sales en el agua. La conductividad

elctrica, expresada en mhos/cm y multiplicada por 0.64 es aproximadamente igual al total de sales disueltas (STD) en ppm en el agua, cuando la temperatura es de 25 grados centgrados.

Dicha relacin es valida para valores de la conductividad que van de 100 a 5000 mhos/cm. La CE y los slidos disueltos, dan slo una idea de la calidad del agua, ya que la salinidad no depende nicamente del contenido de sales sino adems del tipo de elementos disueltos.

El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos para

la clasificacin del agua con fines de riego considera la conductividad elctrica y la relacin de adsorcin de sodio (RAS). Definida esta ltima como relacin entre el contenido de sodio y la raz cuadrada del contenido promedio del calcio y magnesio, esto es:

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No todos los cultivos responden de igual manera a la salinidad, algunos producen rendimientos aceptables a niveles altos de salinidad y otros son sensibles a niveles relativamente bajos. La tolerancia de algunos cultivos puede alcanzar valores entre 8 a 10 veces la tolerancia de otros.

Tambin se presentan problemas de toxicidad cuando ciertos elementos del suelo o del agua son absorbidos por las plantas y acumulados en sus tejidos en concentraciones lo suficientemente altas, como para provocar daos y reducir

sus rendimientos. Los iones de mayor importancia asociados con problemas de toxicidad y desbalances nutricionales son el cloro, el sodio y el boro.

Con respecto al boro, en algunos cultivos una concentracin del 0.2mg/l en el agua es esencial y de 1 a 2 mg/l puede ser txico. Los sntomas de toxicidad del boro en las plantas son un amarillamiento de las hojas ms viejas, manchas o secado en bordes de las hojas. El secado y la clorosis frecuentemente progresan hacia el centro de la hoja.

Para el caso del cloro, si la concentracin en las hojas excede la tolerancia del cultivo, algunos sntomas como quemaduras o secado aparecen en la hoja. Una necrosis excesiva es frecuentemente acompaada con la cada temprana de la hoja o defoliacin. Para cultivos sensibles, estos sntomas ocurren cuando las hojas acumulan de 0.3 a 1% de cloro del peso seco variando sensiblemente con el cultivo. En rboles

presentan daos con alrededor del 0.3% de cloro (peso seco) y es especialmente txico en rboles frutales, como ctricos y en algunos otros cultivos como la fresa.

Con respecto a la obstruccin de los emisores en riego localizado se puede producir por slidos en suspensin, sustancias qumicas y microorganismos contenidos en el agua de riego.

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En cuanto a la precipitacin del calcio puede ser valorada con el ndice de saturacin de Langlier (IL), segn el cual el carbonato clcico precipita cuando alcanza su lmite de saturacin en presencia de bicarbonato. Puede estimarse mediante:

donde el pHc es un valor terico

calculado con el pH del agua de

riego en contacto con calcio y en equilibrio con el CO

2 del suelo, se

calcula mediante:

donde X es funcin de la concentracin de Ca2++Mg2++Na+, Y de la concentracin de Ca2++Mg2+ y Z de la concentracin de Esto valores se obtienen de tabla.

El Instituto Internacional para la Rehabilitacin y Mejoramiento de Tierras (ILRI) clasifica las aguas para riego de acuerdo a la predominancia de algunos iones y las define de la siguiente manera: Clase I, si Ca+MgHCO3 +CO3 y CaHCO3 +CO3 y Ca>HCO3 +CO3 +SO4; Clase IV, cuando HCO3 +CO3 +SO4 es despreciable. En la Clase I la concentracin de calcio y magnesio favorece la formacin de carbonatos, los cuales pasan a las capas ms profundas del suelo; mientras que el sodio y el potasio permanecen en la

solucin del suelo aumentando el riesgo de sodificacin. En el agua de Clase II la cantidad de calcio y magnesio es ms importante que los carbonatos y bicarbonatos, esto permite la formacin de carbonato y yeso que reducen el riesgo de sodificacin del suelo. En el agua de Clase III no representa riesgo de sodificacin del suelo, dado que el calcio y el magnesio superan a los carbonatos y bicarbonatos, adems de que el calcio es superior a los carbonatos y sulfatos. En el agua de Clase IV, los que predominan son los cloruros, y por ello no son de esperarse precipitaciones.

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Los principales factores que intervienen en la seleccin del mtodo de riego son las

CARACTERSTICAS DE LOS SISTEMAS DE RIEGO PRESURIZADO

caractersticas del cultivo, textura del suelo, topografa y velocidad del viento.

En la seleccin del sistema de riego presurizado, aspersin o localizado, los factores ms importantes que intervienen en su eleccin y diseo son el cultivo, calidad del agua para riego, textura del suelo, topografa y velocidad del viento.

Si el riego es por aspersin, para la eleccin del tipo de sistema se considera el cultivo, textura, pendiente, velocidad del viento y superficie; en cambio si es localizado la velocidad del viento y superficie es irrelevante.

Es importante mencionar que en los sistemas de riego

presurizado altos contenidos de carbonatos, sales de fierro, slidos en suspensin, algas y bacterias pueden taponar emisores y tuberas, y elevadas concentraciones de elementos txicos (boro y cloro) provocan quemaduras de hojas y frutos.

Las partculas slidas en suspensin se eliminan mediante sedimentacin y filtracin. Los precipitados qumicos, que se producen por exceso de carbonatos o sulfatos de calcio o de magnesio y por la oxidacin del hierro, se ven favorecidos por altas temperaturas y valores altos del pH.

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Los sistemas de riego por aspersin pueden agruparse en dos grandes familias, los estacionarios, que permanecen

fijos mientras se riegan; y los de desplazamiento continuo mientras realizan la aplicacin del agua.

Los sistemas fijos permanentes mantienen todos sus elementos fijos durante su vida til, por lo que todas las tuberas deben estar enterradas; mientras que los fijos temporales hay que montarlos al principio del ciclo de produccin y retirarlos al final, lo que condiciona a que los ramales y sus tuberas de alimentacin tengan que estar en la superficie del suelo.

En los sistemas fijos areos el diseo se realiza considerando unidades de riego fijas controlados por vlvulas de seccionamiento al igual que en sistemas de riego por goteo.

Los sistemas semifijos constan de una tubera principal que generalmente va enterrada por el centro de la parcela y que dispone de un conjunto de hidrantes donde se conectan los ramales portaaspersores mviles. Los aspersores se colocan sobre un trineo o patn que va unido a la tubera.

En sistemas de riego semifijos y porttiles, las unidades de riego son mviles en donde los laterales permanecen en una

determinada posicin mientras riegan y despus de aplicar la lmina de riego deseada, se trasladan a otra posicin ya sea manual o mecnicamente, regando una o varias franjas rectangulares de terreno en cada posicin. La vlvula de conexin es fija o semifija y corresponde a un hidrante de acoplamiento rpido.

Los sistemas de riego de movimiento continuo pueden agruparse en dos grupos, con desplazamiento de un aspersor de gran tamao (can) y con el desplazamiento de ramales de riego (pivote y avance frontal). Los primeros riegan normalmente un sector circular, hacia atrs para no apoyarse en suelo mojado y su principal caracterstica es su movilidad. Son adecuados para climas hmedos y semihmedos donde se necesitan riegos de apoyo, mojan bandas de hasta 30 m de anchura; su principal inconveniente son sus elevadas presiones (4-10 kg/cm2) y el gran tamao de la gota (puede erosionar el suelo y daar la planta), y son ms afectados por el viento.

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Los caones viajeros son bsicamente carros que sustentan un can y arrastran una manguera flexible conectada a un hidrante, movindose con un cable firmemente anclado en el otro extremo de la parcela. El can se coloca en un extremo de la parcela y la manguera se extiende, con ayuda de un tractor, hasta conectarse al hidrante. El carro se mueve al irse enrollando el cable gua en un pequeo tambor accionado por un motor hidrulico, de mbolo o de turbina, por el que pasa parte del caudal que recibe el can.

Las dos mquinas que constituyen los ramales autodesplazables (pivote y avance frontal) tienen una concepcin mecnica muy semejante, pero su diseo hidrulico es completamente diferente.

El pivote tiene algunas ventajas con respecto al lateral de avance frontal, como la toma de agua y energa fijas, que minimizan la intervencin del regante. Sus principales desventajas son la mayor presin de funcionamiento, el elevado gasto en el extremo y la superficie que deja de regar (21% en el caso de parcelas cuadradas y 1% del crculo regado por el rea que ocupan las huellas).

El avance frontal comparado con el pivote, tiene una pluviosidad constante e inferior a la que el pivote tiene en su extremo, el rea regada en parcelas cuadradas o rectangulares es del 95%. Como desventaja tiene una mayor dificultad de instalacin y funcionamiento al ser mviles la toma de agua y energa, careciendo de puntos fijos que faciliten su alineamiento; y dificultades en el manejo.

En la eleccin del sistema se debe tener en cuanta las tendencias (fcil manejo y automatizacin), el tamao de parcela (parcelas pequeas e irregulares se adaptan mejor a los sistemas fijos), disponibilidad de mano de obra (semifijos de tubera mvil), la inversin para su adquisicin y operacin.

Por otra parte, el riego localizado se caracteriza por la aplicacin del agua a una zona ms o menos restringida del volumen radicular. Tambin, los sistemas de riego localizado pueden agruparse en dos grupos goteo y microaspersin.

El riego por goteo consiste en la aplicacin del agua a la planta mediante emisores que suministran el agua gota a gota. En cambio por microaspersin el agua se aplica en forma de lluvia con emisores que tienen elementos mviles y difusores.

En los sistemas de riego localizado los emisores deben proporcionar un caudal bajo, de manera que las tuberas que lo alimenten sean de dimetro reducido. Por otra parte, la presin de los emisores no debe ser ni muy baja a fin de minimizar los efectos que sobre la uniformidad del riego tienen los desniveles del terreno y la prdida de carga a lo largo de tuberas de conduccin y regantes, ni debe de ser muy elevada a fin de disminuir los costos de energa. Para el caso de emisores no compensantes la presin normal de funcionamiento es del orden de los 10 m, en el caso de los microaspersores y difusores puede variar entre 10 y 30 m.

Tambin, es importante que el mnimo dimetro de paso del emisor sea el mayor posible con el objeto de evitar obturaciones.

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Por el tipo de conexin se tienen emisores interlinea, el emisor se conecta entre dos tramos de tubera; en derivacin, el emisor se conecta practicando un orificio en la pared de la tubera; y emisores integrados, cuando el emisor se encuentra integrado a la tubera.

La eleccin de un tipo u otro viene condicionada por las caractersticas del cultivo o plantacin. As, en cultivos leosos adultos donde no se prevn cambios en la distribucin se instalan emisores interlnea o integrados. En plantaciones jvenes se colocan emisores en derivacin. Otro factor a tener en cuenta es el econmico.

Por sus caractersticas los emisores pueden ser:

Microtubo Baja uniformidad de emisin Puede trabajar a muy bajas presiones Sensible a la temperatura y presin

Helicoidales Sensibles a las variaciones de presin Algo sensibles a obturaciones

De laberinto Poco sensible a

obturaciones Poco sensible a la

temperatura Muy extendido

De orificio Sensible a obturaciones Dimetros de paso pequeos

Tipo vortex Sensible a las obturaciones El caudal disminuye al aumentar la temperatura Poco extendidos

Autocompensante Tericamente deseable Problemas del envejecimiento del elemento regulador Coeficiente de variacin no muy bajo

Integrados Construccin compacta

Compensantes y no compensantes Adaptable a gran variedad de cultivos Construccin compacta

Los microaspersores se utilizan fundamentalmente en suelos arenosos o gravosos donde el nmero de emisores por metro cuadrado sera muy elevado.

La conexin de estos dispositivos a la tubera se realiza siempre mediante conexin en derivacin, ya sea directamente a la tubera o con un microtubos.

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Los componentes principales de un sistema de riego presurizado son:

1. Fuente de abastecimiento2. Equipo de bombeo3. Cabezal de control

FiltrosVlvulasFertilizadoresManmetro

4. TuberasPrincipalDistribuidoraRegante

5. Emisores6. Accesorios (vlvulas de

aire, etc.)

Fuente de abastecimiento.

Es necesario conocer la calida y la disponibilidad del agua en la fuente de abastecimiento, especialmente durante los perodos de mxima demanda de los cultivos. Si el gasto de la fuente es menor que la capacidad del sistema para un plan de cultivos definido, se debe ajustar el plan al gasto disponible.

Su ubicacin altimtrica y planimtrica permite conocer la carga hidrulica disponible o necesaria para el sistema de riego, as como los requerimientos de lnea de conduccin y dispositivos de seguridad y operacin.

Conocer los aspectos legales que amparan los derechos de volumen y gasto sobre la fuente de abastecimiento, es de gran importancia, especialmente de una fuente o una zona de extraccin restringida o cuando la parcela recibe riego de una red de canales administrada por una asociacin de usuarios de riego.

Equipo de bombeo

El equipo de bombeo proporciona la energa necesaria para el funcionamiento del sistema de riego, sus partes son el motor y la bomba. En los sistemas de riego se emplean las bombas centrfugas de eje horizontal y de turbina vertical, y las bombas sumergibles.

Cada modelo de bomba tiene un comportamiento que se refleja en sus curvas caractersticas (Q-H), las cuales relacionan las revoluciones (N), carga (H), rendimiento (), potencia (Hp) y gasto (Q).

Bomba centrfuga. Se compone principalmente de un distribuidor, un impulsor, un difusor y un cono divergente. Se emplea cuando la carga esttica de succin es pequea; se ceba antes de accionarla, y se usa para rebombear el agua del tanque de descarga al sistema de riego o como reforzadora de potencia en los sistemas presurizados; puede equiparse con motor elctrico o de combustin interna.

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Bomba turbina vertical (BTV). Se usa cuando la carga esttica de succin es grande, en especial en pozos

Bomba sumergible. Se puede emplear en crcamos y en pozos profundos. El cuerpo de los impulsores tiene acoplado un motor de alta velocidad de rotacin, por esta razn, no se debe usar si el agua acarrea arenas. No dispone de una flecha de gran longitud para transmitir la potencia por lo que su eficiencia se incrementa ligeramente con respecto a la BTV, y, adems, se adapta mejor que la BTV a los ademes desviados. El motor elctrico queda totalmente sumergido en el agua del pozo o del estanque.

una sumergencia mnima; como la transmisin de potencia se realiza con una flecha de gran longitud, su motor se coloca a una altura tal que queda a salvo de inundaciones; debido a la gran longitud de la flecha se debe equipar con un motor de baja velocidad de rotacin (elctrico o de combustin interna), se puede usar cuando el agua acarrea arenas en baja concentracin, y se lubrica con agua o aceite, esto ltimo slo si es para uso agrcola.

profundos. Los impulsores operan totalmente sumer-gidos en el agua, por lo que no requiere cebado, pero s

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En los sistemas de riego presurizados se puede emplear cualquier tipo de bomba si el agua es limpia, pero a medida que la carga esttica de succin se reduce, la ventaja ser mayor para las bombas centrfugas de eje horizontal, en cambio cuando la carga esttica de succin tiende a aumentar la ventaja mayor ser para las bombas turbina vertical, cuando se tienen problemas de verticalidad la mejor opcin es una bomba sumergible.

El funcionamiento del sistema de riego y bombeo puede conocerse si se analizan las curvas carga

(H)-gasto (Q) del sistema de riego y el equipo de bombeo. La interseccin de ambas curvas indica su funcionamiento normal.

Cabezal de control

El cabezal de control tiene como funciones, controlar y medir el gasto y la presin del sistema de riego, dosificar los agroqumicos y filtrar el agua, sus partes principales son:

i) Equipos de control. Los dispositivos que lo integra son los medidores de

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gasto (electromagnticos, rotmetro, placa de orificio, tipo Venturi, entre otros), vlvulas de control y seguridad (tipo check, de alivio, de expulsin de aire y reguladores de presin) y manmetros.

ii) Dosificador de agroqumicos. Son equipos que sirven para aplicar fertilizantes, fungicidas, herbicidas y soluciones para prevenir taponamientos en los goteros y en las tuberas. Pueden ser bombas inyectoras, inyectores por succin e inyectores por dilucin y dosificadores de tanque; pueden emplear energa elctrica o hidrulica.

iii) Filtros. Son dispositivos que sirven para retener partculas en suspensin que pueden taponar el sistema de riego (filtros de malla y filtros de arena). Consisten en una pared separadora cuyos poros o reas de paso son ms pequeos que las partculas que se deben separar.

iv) Accesorios. Son los dispo-sitivos que sirven para hacer conexiones entre las partes del sistema de riego como coples, niples, reducciones, ampliaciones, codos, tees; y equipos o estructuras que permiten separar partculas slidas dispersas en un lquido, como son: decantadores de tanque e hidrocicln, entre otros.

Tuberas

Son conductos que permiten transportar el agua desde la fuente de abastecimiento a la parcela. Se clasifican en:

i) Tuberas de conduccin. Es el conjunto de tuberas que permiten conducir el agua desde la fuente de abastecimiento hasta las secciones de riego. stas generalmente son de PVC (con dimetros de 100, 125 y 160 mm), de fierro y asbesto-cemento.

ii) Tuberas de distribucin. Son las tuberas que suministran el agua a las tuberas regantes y funcionan como tuberas con salidas mltiples. Segn el sistema de riego pueden ser de policloruro de polivinilo (PVC) o aluminio.

iii) Tuberas regantes. Las tuberas regantes son aquellas que tienen integrados los emisores para riego y suministran el agua a los cultivos,

funcionan como tuberas con salidas mltiples.

Tuberas regantes de aspersin. Las tuberas en riego por aspersin, generalmente, son de aluminio y funcionan con flujo turbulento a alta presin. Las tuberas pueden ser porttiles o fijas, dependiendo del tipo de sistema de riego. Los acoplamientos de las tuberas porttiles son simples y de instalacin rpida.

Tuberas regantes con goteo. Generalmente, son de polietileno de baja densidad y pueden ser cintas plsticas con emisores integrados en la pared, tuberas con goteros insertados en o sobre la tubera.

Tuberas regantes con multicompuertas. Se utilizan en sistemas de riego de baja presin, son tuberas porttiles con compuertas para aplicar el agua a los surcos o a las melgas. Se fabrican con aluminio o

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Emisores

Los emisores son dispositivos hidrulicos mediante los cuales se aplicar el agua a los cultivos. stos pueden ser goteros,

microaspersores, borboteadores y aspersores. La diferencia entre emisores radica en la magnitud de la presin y geometra.

Existe una relacin directa entre el gasto del emisor (q) y la carga de presin (H) que puede expresarse:

donde k es un coeficiente de descarga y n el exponente.

con cloruro de polivinilo (PVC). Las compuertas pueden abrirse parcial o

totalmente, para regular el gasto de riego.

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Un emisor autocompensante tiene un dispositivo mecnico que permite mantener el mismo gasto para diferentes presiones. Los emisores de flujo laminar no dispone de dispositivos para regular la presin, en consecuencia el gasto es muy sensible a las variaciones de presin. Los

emisores de flujo turbulento tiene una construccin en forma de laberinto que estimula la formacin de remolinos; sus caractersticas importantes para el diseo hidrulico son que el gasto es poco sensible a las variaciones de presin y su construccin poco sensible a las obturaciones.

El fabricante debe proporcionar la curva gasto-carga del emisor; el gasto y la carga nominal, as como el intervalo de cargas en el que debe operar el emisor. Esta informacin es esencial para el diseo hidrulico del sistema de riego. En el caso de emisores autocompensantes, el fabricante especifica el intervalo de autocompensacin.

Goteros. Los goteros se usan generalmente en tuberas regantes para cultivos en hileras, formando franjas de humedecimiento a lo largo del cultivo.

Las cintas plsticas de goteo se usan para cultivos de

hortalizas o anuales, tienen duracin de seis meses a tres aos, mientras que las tuberas de polietileno de pared gruesa, con goteros insertados o construidos en la pared se usan para cultivos perennes y duran generalmente ms de cinco aos.

Los goteros de gastos pequeos se usan en suelos franco-arcillosos y francos, y los de gastos grandes en los suelos franco-arenosos y arenosos. Los primeros se usan en terrenos planos y a nivel, y los segundos en terrenos desnivelados o con pendientes no uniformes.

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Si el sistema de riego es para la produccin de hortalizas, puede convenir instalar un sistema de riego de vida til corta. Tambin, deben considerarse los sistemas preventivos de taponamiento contra slidos en suspensin, precipitacin de sales y presencia de bacterias y algas que sean de vida til corta o baratos. En cambio, si el cultivo es perenne, conviene adquirir tuberas regantes con emisores de vida til larga, con un sistema de filtrado adecuado y, adems, considerar las tcnicas

preventivas necesarias, de acuerdo con la clase del agua y los riesgos de taponamientos locales.

Borboteadores. Son emi-sores que funcionan como orificio, de rea hidrulica mayor que los goteros, y gastos mayores para presiones similares. Con baja presin producen un chorro que no alcanza a generar lluvia artificial.

Los borboteadores se usan para regar reas por medio de inundacin con cajetes, como en frutales en suelos

con texturas de francas a arcillosas y tambin en casos de problemas de tapo-namientos por precipitacin de sales y slidos en suspensin dentro del sistema de riego.

Microaspersores. Son orificios con deflectores para suministrar agua en forma de lluvia, existen microaspersores con piezas fijas y mviles; pueden tener dispositivo de regulacin de presin para terrenos

ondulados. Los patrones de mojado dependen del tipo de aspersor y deflector que usen.

Los microaspersores de piezas fijas pueden mojar crculos completos (360) o sectores de crculo (270, 180 y 90). Generalmente, tienen una boquilla u orificio por el que se emite un chorro de agua; ste, al chocar con el deflector, esparce el agua en forma de lluvia o de microchorros.

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Los microaspersores de piezas mviles tienen una boquilla fija y un deflector mvil que se mueve por accin del chorro generando la lluvia con un patrn de mojado circular; son de gasto y radio de mojado mayores que los de piezas fijas.

Este tipo de emisores se usan comnmente en cultivos de frutales, en floricultura, dentro de invernaderos y en almcigos.

Aspersores. Los aspersores son dispositivos que lanzan el agua en forma de chorro, el cual al entrar en contacto con el aire se transforma en gotas generando lluvia artificial. Generalmente, el patrn de mojado es circular. Sin embargo, existen aspersores que pueden mojar sectores de crculo mediante un mecanismo de regulacin. Los aspersores pueden llevar una o dos boquillas cuyos chorros forman ngulos de 25 a 28 con la horizontal para tener un buen alcance y

que no sea demasiado distorsionado por el viento.

Los aspersores se pueden agrupar por el tipo de mecanismo que genera el movimiento de rotacin para asperjar el agua como lluvia artificial. Hay aspersores de impacto, de reaccin y turbina.

Los aspersores de impacto funcionan girando intermi-tentemente mediante un mecanismo formado por un martillo y un resorte. El chorro choca con un deflector que impulsa al martillo y lo hace girar contra la resistencia del resorte; luego el martillo, por accin del resorte, golpea el cuerpo del aspersor hacindolo girar y lanzar el chorro en otra direccin.

Los aspersores de turbina giran por el impulso hidrulico que genera el cambio de direccin del agua en un conducto curvo de los chiflones del aspersor.

En los aspersores de reaccin la inclinacin del

orificio de salida origina el giro. Los aspersores tambin se pueden agrupar por su tamao en aspersores estndar y gigantes, depen-diendo del rango de gastos, presiones de operacin (baja presin 6 vueltas/minuto) con uso en jardinera, horticultura y viveros; y de giro lento (de1/2 a 2 vueltas por minuto) con uso en la agricultura.

La aplicacin uniforme del agua depende principalmente del modelo de reparto del agua del aspersor, y de la disposicin y espaciamiento de los aspersores. As como la velocidad del viento. El reparto de agua del aspersor depende de su diseo, el tipo y nmero de boquillas, y la presin de operacin, y puede aadirse la altura del aspersor sobre el terreno.

El diseo de los sistemas de riego a presin consta de dos partes, el diseo agronmico y el diseo hidrulico. En el primero se calcula la capacidad del sistema y en el segundo se realiza el dimensionamiento ms econmico de la red de

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tuberas con el fin de lograr una distribucin uniforme de agua.

La informacin de base consiste en:

Plano topogrfico de la parcela, incluyendo lmites, curvas de nivel, puntos de captacin de agua, redes de caminos, corrientes de agua, condiciones del relieve, entre otros.

Gasto disponible y calidad del agua de riego.

Caracterizacin mnima del suelo con fines de riego textura, infiltracin bsica del suelo, densidad aparente, salinidad, etc.

Informacin del cultivo como tipo, ciclo vegetativo, profundidad de races, marco de plantacin, labores de cultivo, entre otros.

Informacin climtica. Deber conocerse la radiacin, humedad relativa, temperatura mxima y mnima, precipitacin y velocidad del viento.

Informacin de riego. Generalmente se fija de antemano la eficiencia de riego del sistema por

proyectar, tiempo de riego y das de operacin.

DISEO AGRONMICO DE SISTEMAS DE RIEGO PRESURIZADOS

El diseo agronmico de un sistema de riego garantiza el suministro de los requerimientos hdricos de los cultivos. ste, consiste en obtener la capacidad total del sistema de riego, el gasto y presin por hidrante o emisor, localizacin y caractersticas de los mismos en la parcela o seccin de riego, el gasto y tiempo de aplicacin por tirada o seccin de riego.

Riego por aspersin

En todos los tipos de sistemas de riego por aspersin (estacionarios y de movimiento continuo), el diseo agronmico es similar, puesto que el elemento de aplicacin corresponde a un aspersor que tiene un rea de influencia y un determinado gasto de riego. En todos los casos, el aspersor aplica una lmina de riego en un tiempo determinado.

El procedimiento de clculo para el diseo agronmico se resume de la siguiente manera:

Clculo de la lmina de riego

La lmina de riego neta (Ln) resulta de:

a capacidad de campo y punto de marchitamiento permanente del suelo, respectivamente.

La lmina bruta (Lb) se expresa mediante:

donde f es factor de abatimiento permisible, que en riego por aspersin oscila entre 40 y 50% de la humedad aprovechable, Pr el espesor del suelo por humedecer, CC y PMP son los contenido volumtricos de agua

donde Ea es la eficiencia de aplicacin y depende del tipo de sistema de riego por aspersin.

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Si se considera la necesidad del lavado de sales:

utilizar la evapotranspiracin de referencia mxima (Eto

mx) en

combinacin con el coeficiente del cultivo mximo (Kc

mx). El

RRdd

se calcula con la siguiente ecuacin:

donde RRdd es el requerimiento de riego de diseo (mm/da), Etomx la evapotranspiracin de referencia mxima (mm/da) y Kcmx el coeficiente del cultivo mximo (adm).

El intervalo de riego crtico (IRc) se obtiene de:

La fraccin de lavado (FL) puede estimada con:

donde CEr y CEi son las conductividades elctricas del extracto de saturacin del suelo en la zona de percolacin y del agua de riego, respectivamente.

Clculo del requerimiento de riego diario del cultivo

Una forma simplificada para el clculo del RRdd consiste en

Cada mtodo de riego suele adecuarse mejor a determinadas frecuencias de riego, as en riego por gravedad con grandes intervalos de riego se consigue un reparto uniforme de agua (baja frecuencia de riego), mientras que en riego localizado suele requerir alta frecuencia y el de aspersin puede adecuarse tanto a la alta como a la baja frecuencia de riegos.

donde A el rea total a regar (ha), Ln la lmina neta en el intervalo crtico (mm), IRc es el intervalo de riego crtico (das), Ea la eficiencia de aplicacin del sistema (%), HPD las horas por da que opera el sistema (h), Fl la fraccin de lavado (decimal).

Disposicin y espaciamiento de laterales y aspersores en el terreno.

i) Sistemas estacionarios

Tienen la caracterstica de tener aspersores igualmente espaciados, seleccionados de manera que el gasto que

Clculo de la capacidad del sistema.

La capacidad del sistema (Qs) es el gasto necesario que satisface la demanda de riego durante el intervalo crtico de riego para una superficie de riego determinada.

Se calcula mediante:

descargan cada uno de ellos, es el mismo.

Para lograr una mayor uniformidad de aplicacin del agua por los aspersores, es necesario que exista un traslape de las superficies regadas. Por esta razn, la eleccin del marco de plantacin es fundamental. Los marcos de plantacin o disposicin de los aspersores normalmente adoptados como separacin entre aspersores en el ramal y entre ramales son 12X12, 12X15, 12X18, 15X15, y 18X15 m en rectngulos; y 18X15 m en tringulo.

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El espaciamiento entre asper-sores es uno de los aspectos fundamentales en el diseo del sistema. Se recomiendan separaciones del 50% del dimetro efectivo del aspersor para marcos en cuadrado o tringulo, y el 40% y 75% para marcos en rectngulo, siempre

que los vientos sena menores de 2 m/s. El espaciamiento debe reducirse, al aumentar la velocidad del viento. Se entiende por dimetro efectivo al 95% del dimetro de mojado para aspersores de dos boquillas y el 90% de ste para aspersores de una boquilla.

El viento es uno de los factores que ms afecta el perfil de distribucin del aspersor, de tal

forma, que a mayor velocidad del viento existe una mayor distorsin del chorro de agua.

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La presin afecta de tal manera que cuando es demasiado baja, las gotas son demasiado grandes y la distribucin es muy poco

uniforme. Cuando es demasiado alta, las gotas se pulverizan y caen muy cerca del aspersor.

Dado que los tubos se fabrican de longitudes de 6 m (en algunos casos de 9 m), los marcos de riego ms frecuentes son: 12X12, 12X15, 12X18 y 18X18 m.

La orientacin de las tuberas principales de conduccin y de distribucin debe ser en el sentido predominante de la

pendiente natural del terreno. Los laterales se instalan de preferencia en forma paralela a sta. La primera red que se debe trazar en la parcela es la del ramal con aspersores. sta debe orientarse siguiendo las lneas de cultivo para facilitar al mximo las labores. La longitud del lateral para sistemas fijos debe ser del orden de 120 a 140 m.

Cuando sea posible recomendar la posicin de la bomba porttil, el centro del rea de riego, esto con el objeto de disminuir costos de conduccin y de energa. Por otra parte, cuando el terreno sea plano o tenga poca pendiente, los costos de la tubera se pueden reducir conduciendo el agua por zanjas de tierra a la parte media del terreno, y desde ah bombear a la unidad de riego.

En los sistemas de riego porttiles y semifijos es comn

disear con algunos hidrantes estratgicamente colocados en la superficie de riego, mismos que alimentan a las tuberas secundarias. Las tuberas secundarias a su vez alimentan a las tuberas laterales que contienen a los aspersores.

En condiciones normales las prdidas por evaporacin y arrastre por viento varan entre 5 y 10%. En condiciones severas como baja humedad relativa,

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alta temperatura, tamao de gota muy pequea y alta velocidad del viento pueden ser mayores. Las prdidas por fugas en conducciones, en sistemas con mantenimiento

Una decisin importante para el diseo de un sistema de aspersin es precisar el nmero de hidrantes, su posicin y el sentido y longitud de las tuberas

deficiente pueden superar el 10% del caudal transportado, presentndose principalmente en tuberas regantes y acoples; y menores del 1% en sistemas con mantenimiento adecuado.

secundarias y laterales de aspersin; dada la configuracin del predio y la direccin de los vientos dominantes, as como las pendientes.

Algunas recomendaciones, pro-ducto de diseo y evaluaciones, son:

La direccin del viento debe ser en lo posible perpendicular a la lnea lateral.

La separacin entre aspersores debe ser un mltiplo de las longitudes en que se fabrica el tubo de aluminio o PVC.

Debe evitarse el uso de longitudes mayores de 300 metros.

Las lneas laterales no deben sufrir variaciones de desnivel cercanas al 20% de la carga de operacin.

El nmero de tuberas secundarias debe ser un mltiplo del nmero de hidrantes o viceversa.

El nmero de laterales que se utilicen en las diferentes posiciones simultneas deber ser siempre el mismo, evitando utilizar vlvulas en la entrada de los laterales y uniformizando los gastos de bombeo.

Se deben evitar presiones mayores de 4 kg/cm2 en los aspersores ya que se producen ms gotas pequeas ocasionando problemas de uniformidad al sistema.

Siempre que se pueda, disear el sistema de riego con intensidades de precipitacin bajas (del orden de 68 mm/h) para que adems de evitar problemas de encharcamiento y escurrimiento, as se obtienen mayor eficiencia de uniformidad al compensarse en parte las distorsiones causadas por el viento.

En marcos cuadrados (12x12, 15x15 y 18x18 m) se obtiene mayor uniformidad que en rectangulares equivalentes (12x18 y 16x20 m) cuando el aspersor lleva dos boquillas, cualquiera que sea la velocidad del viento.

En marcos rectangulares como el de 12x18 m, s se utilizan aspersores de una boquilla; es recomendable que el menor espaciamiento sea paralelo a la direccin de viento, sin embargo con aspersores de dos boquillas es mejor colocar el espaciamiento mayor paralelo a la direccin del viento.

Con sistemas porttiles mviles, se recomienda utilizar marcos rectangulares de 12mx15 o bien de 12 m x 18 m para no tener que mover

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demasiadas veces los tubos y a una presin promedio de 3 kg/cm2.

Un buen diseo de un sistema de riego por aspersin condiciona a tener una eficiencia de uniformidad mayor o al menos del 85%, uniformidad que se logra con un adecuado marco de plantacin, gasto, presin y tamao de boquilla adecuado en los aspersores y una consideracin adecuada del efecto del viento. Los fabricantes de aspersores, regularmente someten a este tipo de pruebas a sus dispositivos y publican tales datos en sus catlogos.

En ocasiones, en el riego por aspersin, una alta uniformidad del riego significa alto costo de inversin y de operacin. Cuando en algunos casos, el sistema slo se utilice para dar algunos riegos ligeros que apoyen la germinacin, o bien para proteccin contra heladas o para regar en periodos suplementarios a falta de lluvia, ser necesario analizar la conveniencia de tener una buena uniformidad en el riego y por lo tanto sistemas estacionarios fijos o semifijos. Para el caso de proyectos de

riego, donde el sistema de riego s es importante durante todo el ciclo del cultivo, la condicin de una buena uniformidad es siempre la condicin principal del diseo agronmico.

ii) Sistemas de movimiento continuo

Pivote central y avance frontal

En estos sistemas el agua es introducida por uno de sus extremos y es descargada a travs del lateral por medio de aspersores o difusores de baja presin.

El lateral es soportado arriba del suelo por unas torres, las cuales usualmente se montan en ruedas. Cada torre tiene un mecanismo de poder que proporciona traccin a las ruedas. La estabilidad de las torres es proporcionada por el propio peso del lateral, cables y soportes de metal. La separacin entre torres vara desde 24 hasta 76 metros, las ms frecuentes son de 38 m y 50 m En los pivotes la longitud del lateral va de los

60 hasta los 800 m. La altura de los aspersores sobre el suelo vara desde 1 m hasta 4 metros y suelen tenderse a utilizar de bajo ngulo (7 a 10) para disminuir el efecto del viento.

El sistema consta de un sistema de alineacin, el cual mantiene a

las torres alineadas con la torre final, tambin conocida como torre maestra.

En el pivote la pluviosidad crece desde el centro hasta el extremo, ya que cada metro de lateral tiene que regar mayor superficie en el mismo tiempo.

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Una de las principales ventajas de este tipo de sistemas es que permiten regar terrenos ondulados o con topografa irregular, sin necesidad de nivelar los terrenos (pendiente radial

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En terrenos ms grandes los sistemas usualmente consisten de dos laterales que cubren todo el ancho del campo y toman el agua desde una canal o una tubera ubicada al centro del campo y corren paralelo a la direccin del viaje. La longitud de los laterales vara de 200 a 500 m.

Una desventaja del sistema frontal comparado con el sistema pivote central es que despus de un riego, el brazo lateral est en el punto justo recin regado en el campo y tendr que ser movido hacia atrs al lado opuesto del campo para iniciar el siguiente riego. El pivote central, por otro

lado, siempre termina un riego en posicin para iniciar el siguiente.

El sistema de pivote central es tambin ms conveniente desde el punto de vista de fuente de agua ya que el agua tiene que ser llevada slo al punto pivote, mientras que el sistema frontal requiere un canal, una tubera de alimentacin o una tubera con elevadores.

Can viajero

Los caones viajeros se desplazan a velocidades de 10 a 50 cm/h, disminuyendo la dosis de riego conforme aumenta esta velocidad.

Los caones de movimiento continuo constan de una manguera flexible de 75 a 130 mm de dimetro con longitudes hasta de 400 m, pudiendo ser autopropulsados y guiados por un cable que les indica la trayectoria del riego o bien pueden ser tirados por una manguera flexible que se enrolla en un carrete mvil.

Los caones se emplean en cultivos de cobertura total o parcial como forrajes, granos, caa, entre otros. El gasto vara de 5 a 30 l/s y trabajan con presiones que van de 25 a 70 m, el radio de mojado oscila de 25 a 60 m y los aspersores tienen un dimetro de boquilla igual o mayor de 16 mm.

En el trazo del sistema de riego con can viajero se deben considerar lo siguiente:

Tiempos de riego diarios de 20 a 22 horas, es decir, con uno o dos cambios por da, dejando una hora para hacer cambios de posicin.

Se recomienda comenzar y terminar el riego cuando

las 2/3 partes del radio de mojado del aspersor estn dentro de la margen del terreno.

El trazo de las guas para la trayectoria de riego del can debe ser paralela al sentido de las hileras de los cultivos.

Como este tipo de emisores tienen velocidades de aplicacin altas, se recomienda que en suelos de velocidad de infiltracin baja, se reduzca el gasto por can disminuyendo el dimetro de boquilla o reduciendo los anchos del espaciamiento, aunque sea necesario trabajar con dos o ms caones.

Cuando se fije el ancho del espaciamiento entre franjas debe considerarse un traslape del 10% del radio de mojado, de acuerdo con la velocidad del viento.

Algunas recomendaciones son:

La presin de funcionamiento del can no debe variar ms de un 20% de su presin nominal

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en ningn punto de la parcela para que el caudal descargado no vare ms de un 10%.

El ngulo de descarga ms recomendado es de 21 a 23 para que tenga suficiente alcance y no sea muy afectado por el viento. Con vientos mayores de 4 m/s se deben usar ngulos

de descarga de 20 a 21. El ngulo del sector regado ms recomendado es de 200 a 220.

El espaciamiento entre posiciones del can depende de la velocidad del viento y se recomienda orientar el desplazamiento del can perpendicular a los vientos dominantes.

Las eficiencias de aplicacin alcanzadas por estos sistemas de riego, bien

diseados y manejados, van del 65 al 77%.

El can debe moverse en la lnea de la mxima pendiente en terrenos con pendientes importantes.

El gasto del can segn las necesidades del cultivo en periodo de mxima demanda debe incrementarse en un 20%, para poder evitar regar con vientos muy fuertes.

Seleccin del aspersor y clculo del tiempo de riego.

i) Sistemas estacionarios

Los aspersores se seleccionan considerando la presin de operacin, radio o dimetro de mojado, tamao de la gota y ngulo de mojado. El aspersor se selecciona teniendo en cuenta factores del clima, suelo y pendiente.

El procedimiento de seleccin del aspersor es el siguiente:

Se propone inicialmente un tiempo de riego (Tr) del aspersor en horas por da de riego. Para este caso, se recomienda utilizar tiempos de riego de 7 a 11 horas, para tener de dos a tres cambios durante el da.

Se calcula la velocidad de aplicacin terica que tendra el aspersor, considerando un rea unitaria. La cual se calcula de la siguiente manera:

donde va es la intensidad de aplicacin del aspersor (mm/h), Lb es la lmina bruta por aplicar (mm) y Tr es el tiempo de riego (h). Se debe cumplir que va

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Con los catlogos y manuales de los proveedores comerciales, se selecciona el aspersor que proporcione el gasto determinado, o bien, alguno que cumpla ms o menos con la condicin de gasto propuesto.

Para el diseo de sistemas de riego las variables ms importantes a considerar para el diseador en los catlogos de los aspersores, es el gasto, el dimetro de la (s) boquilla (s), la cual muchas veces se distinguen por el color y por su instalacin en el aspersor, el dimetro de mojado para el gasto de diseo y, por ltimo, el ngulo de trayectoria del chorro de agua.

Estas variables son presentadas en los catlogos de los fabricantes y son accesibles va Internet en la mayora de los casos. Si ningn gasto de la tabla (en la zona marcada) corresponde al valor buscado, entonces se selecciona otro aspersor que hidrulicamente cumpla con los requisitos del diseo agronmico.

Considerar la velocidad del viento a 2 m de altura sobre la superficie del suelo.

Obtener el espaciamiento mximo permisible, multiplicando el dimetro de mojado nominal del fabricante por un factor que toma en cuenta el viento.

Los espaciamientos mximos deben ser mayores que los espaciamientos seleccionados entre aspersores y laterales. En caso contrario, se selecciona otro aspersor y se vuelve a considerar la velocidad del viento, hasta que se cumpla este requisito.

Se verifica que el tiempo de riego propuesto (Tr) sea mayor que el calculado:

ii) Sistemas de movimiento continuo

Pivote central

Para tener una aplicacin uniforme de agua las intensidades de aplicacin deben de incrementarse con la distancia hacia el extremo final del pivote; y el tiempo de aplicacin de agua disminuye. A mayor velocidad de rotacin menor es la lmina aplicada. La velocidad de rotacin es controlada por la torre final.

El extremo distante del punto pivote (extremo mvil) debe completar una revolucin al mismo tiempo que un punto cerca del pivote, en consecuencia, el extremo mvil debe moverse ms rpidamente que un punto cercano al pivote. La velocidad de rotacin del lateral es ajustable, variando de 12 a 120 h por revolucin. Las velocidades promedio de rotacin varan de 18 a 72 h por revolucin y las lminas promedios aplicadas varan de 1.2 a 2.5 centmetros.

Si esta condicin no se satisface, es necesario disminuir el tiempo de riego propuesto por posicin y repetir el procedimiento anterior, hasta que se cumpla esta ltima condicin.

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La seleccin de las boquillas de los aspersores del lateral se hace con el objeto de minimizar el escurrimiento, y maximizar la eficiencia y uniformidad del riego. Se realiza ajustando las curvas de intensidad de aplicacin con las curvas de velocidad de infiltracin de tal forma que el mximo almacenamiento superficial no sea excedido.

Los patrones de distribucin del agua aplicada perpendicularmente al lateral tienen generalmente una forma semielptica para aspersores de impacto y triangular para la mayora de los aspersores tipo spray, sin embargo bajo condiciones moderadas de viento todos los patrones tienden a ser triangulares.

La intensidad de aplicacin es mucho mayor en aspersores tipo spray o difusores, luego disminuye en aspersores tipo chorro o medio llovizna y es mucho menor la tasa de aplicacin, en aspersores tipo rotores o de chorro grande. Naturalmente, el dimetro de influencia del aspersor es importante en la determinacin

de la mxima velocidad de aplicacin

Un aspersor con un dimetro de influencia de 12 m (tipo spray) no sera una buena alternativa si la velocidad de infiltracin del suelo es una restriccin. La mejor opcin sin duda es un aspersor tipo rotator o tipo lluvia.

Los aspersores tipo lluvia son utilizados con doble propsito para aplicar tasas bajas de precipitacin, lo que permite velocidades de laterales mnimas ya que su tiempo de aplicacin es largo. Este tipo de aspersores difcilmente puede provocar encharcamientos en suelos que van de francos a arenosos. En comparacin con un difusor, el cual en una lapso de cinco a 15 minutos aplica lminas de riego horarias muy grandes.

La seleccin de los aspersores consiste en:

Determinar la distribucin de gastos necesarios a lo largo del lateral, considerando el gasto requerido por cada aspersor para cumplir con las condiciones de buena uniformidad.

Luego se determina la carga mnima de operacin del aspersor.

Se determina la distribucin de la presin a lo largo del lateral.

Conocidos la presin y el gasto se seleccionan las boquillas y deflectores de los catlogos de los fabricantes.

Para lograr una buena uniformidad del riego, es importante considerar un cierto traslape en los patrones de mojado de aspersores contiguos. En general, se obtiene una buena eficiencia cuando un punto alineado sobre el lateral recibe agua de al menos cinco aspersores localizados no muy

cerca del suelo. Un traslape del 100% entre aspersores significa que cada punto el terreno recibe agua de al menos dos aspersores diferentes; lo anterior implica que el espaciamiento entre aspersores (Sa) es similar al radio de mojado de los aspersores (rm).

Avance frontal

La seleccin de los aspersores para este tipo de laterales de aspersin, se realiza considerando la metodologa descrita para sistemas estacionarios, pero con la variante de considerar los mismos emisores y boquillas de laterales que se utilizan para pivote central.

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Can viajero

Las caractersticas que deben considerarse para seleccionar el aspersor son: presin de operacin, ngulo de trayectoria

del chorro y tamao de la boquilla del aspersor. Estas caractersticas dependern de la infiltracin del suelo, del espaciamiento entre posiciones de riego (Sr) y de las condiciones de viento.

Un aspecto muy importante en la seleccin de un aspersor gigante o can, lo constituye el ngulo de inclinacin de salida del chorro de agua, ya que de este valor dependen varios factores como la cobertura de mojado y el impacto de las gotas de agua en el suelo. En caso de que se presenten vientos con velocidades mayores de 16 km/h se recomienda utilizar ngulos pequeos para producir una buena cobertura de mojado, sin embargo, hay que considerar que el chorro de agua puede afectar a los cultivos y erosionar los suelos

desnudos. Cuando la velocidad media del viento vara entre 2.7 y 4.2 m/s se recomienda utilizar aspersores con ngulos de trayectoria entre 23 y 25 grados.

Existen dos tipos de boquilla, la telescopiada y la de orificio. La boquilla telescopiada produce un chorro compacto y un mayor dimetro de mojado, lo que permite un espaciamiento grande entre franjas de riego. La boquilla tipo orificio produce gotas pequeas, lo que es adecuado para el riego de cultivos frgiles.

Debido a que la fuerza requerida para arrastrar la manguera es proporcional al cuadrado de su dimetro, normalmente se utilizan mangueras pequeas que conduzcan gastos grandes, lo que ocasiona prdidas considerables por friccin en la conduccin.

La velocidad de aplicacin (Va) del aspersor debe ser menor que la velocidad mxima de infiltracin. La velocidad de aplicacin se calcula con la siguiente expresin:

donde Qa es le gasto del aspersor gigante (l/s), re es el 90% del radio de mojado del aspersor proporcionado por el fabricante (m) y sector del crculo que recibe el agua o que alcanza a regar el can (grados).

Debido a que el can produce gotas de agua muy grandes, la velocidad mxima de aplicacin (Vamx) se obtiene multiplicando por un factor (0.75) los valores de la velocidad de infiltracin.

La velocidad de recorrido del can viajero (Vc) es la necesaria para aplicar la lmina bruta con el gasto del can y su rea de influencia. Se calcula con la siguiente frmula:

La velocidad obtenida es en m/s y es la que se utiliza para calcular el tiempo de recorrido total del aspersor, el cual se calcula con la siguiente expresin:

donde Trec es el tiempo de recorrido del can (h), Lrec es la longitud recorrida (m) y Vc la velocidad del can viajero (m/s).

La condicin de aceptacin del diseo del can viajero es que el tiempo total de operacin, equivalente al tiempo de recorrido en la parcela del can, sea menor que el intervalo de riego crtico. Si el tiempo de recorrido es mayor, es necesario seleccionar otro aspersor gigante que cumpla con la condicin de mxima infiltracin.

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Riego localizado

El clculo agronmico de un sistema de riego localizado consiste en seleccionar el emisor para determinar el tiempo de

operacin del sistema, as como la superficie mxima factible de beneficiarse con el sistema.

Marco de plantacin

El marco de plantacin es un dato que depende del cultivo. A partir del marco de plantacin se define el rea de influencia del emisor, la separacin de emisores y la separacin de mangueras.

rea de influencia del emisor (Ainf)

Es el rea que debe cubrir el emisor o de separacin entre

rea humedecida (Ahum)

Corresponde a la superficie cubierta por el cultivo, superficie en la cual se realiza el proceso evapotranspirativo; esta es el rea que se pretende humedecer con el emisor, depende del gasto del emisor, de la textura del suelo y del marco de plantacin del cultivo:

de humedecimiento del emisor; en estos sistemas Fl vara de 0.6 hasta 1.0.

El factor de correccin para riego localizado (Fl) para rboles frutales depende del marco de plantacin y del rea de sombreado de los rboles. La siguiente ecuacin proporciona una estimacin del factor Fl en funcin del rea sombreada por el follaje al medioda durante un da despejado para el periodo de mxima demanda:

emisores y tuberas o mangueras porta-emisores y se obtiene:

donde Ainf es el rea de influencia del emisor (m2), Se es la separacin de emisores (m) y Sl es la separacin entre lneas (m).

donde Ahum es el rea que deber humedecer el emisor (m2), Fl es un factor de rea humedecida (adm).

El factor Fl resulta de dividir el rea cubierta por el cultivo entre el Ainf ajustando el cociente por un coeficiente. Este factor depende bsicamente de la superficie sembrada por el cultivo y del marco de plantacin (patrn de plantacin) del cultivo.

En los sistemas de microaspersin; los microaspersores humedecen slo una parte del marco de plantacin de los rboles, Fl vara del 0.8 a 1.0. En los sistemas de cinta de goteo se humedece slo una franja segn el patrn

donde Fl es el factor de rea de

riego localizado para considerar el efecto de reduccin de la evapotranspiracin, efecto del mojado parcial del suelo por un sistema de riego localizado respecto al riego convencional; F

s la fraccin de sombreado del

cultivo estimada mediante:

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donde As es el rea sombreada por el follaje sobre la superficie del suelo (m2) al medioda durante la etapa de mxima demanda, D el dimetro de la superficie sombreada por la copa del rbol (m), Sp y Sh el espaciamiento del marco de plantacin.

Requerimiento de riego de diseo (RRdd)

El requerimiento de riego de diseo (RR

dd) corresponde a la

poca de mxima demanda del cultivo. La demanda mxima se presenta cuando la combinacin de Eto y de Kc genera el valor ms grande de Et

r durante todo

el ao. Esta demanda mxima se presenta solamente una vez al ao, durante un periodo de tiempo corto (en general menor de diez das). A pesar de que este intervalo de tiempo es muy corto, el sistema de riego debe tener la capacidad suficiente para satisfacer la demanda mxima. Por esta razn, el RRdd se hace igual a la demanda mxima.

Una forma simplificada para el clculo del RRdd consiste en utilizar la evapotranspiracin de referencia mxima (Etomx) en

combinacin con el coeficiente del cultivo mximo (Kcmx); la lmina de lavado (LL), de esta forma, puede resultar un sistema de riego con una capacidad ligeramente sobrada, pero se garantiza el abastecimiento de agua para la condicin ms crtica de operacin. El RRdd se calcula con la siguiente ecuacin:

donde RRdd es el requerimiento de riego de diseo (mm), Etomx la evapotranspiracin de referencia mxima (mm), Kcmx el coeficiente del cultivo mximo (adm) y LL lmina de lavado (mm).

Volumen bruto (Vb)

Para calcular el volumen bruto que debe aplicar cada emisor es necesario calcular la lmina bruta.

Lmina de riego bruta (Lrb):

donde Lrb es la lmina de

riego bruta (mm/da), Ea es la eficiencia de aplicacin parcelaria (adm) y Ec es la eficiencia de conduccin parcelaria (adm).

Volumen bruto (Vb)

Este volumen es el requerido por la planta para satisfacer su demanda evapotranspirativa; este volumen debe ser proporcionado por el emisor, por lo tanto depende de la Lrb y del Ahum:

donde Vb es el volumen bruto proporcionado por el emisor (l/da), Lrb es la lmina de riego bruta (mm/da) y Ahum es el rea

Donde tr es el tiempo de operacin del emisor (h), Vb es el volumen bruto requerido por la planta (l/da) y qe es el gasto de operacin del emisor (l/h/da).

que debe humedecer el emisor (m2).

Tiempo de riego (tr)

Este tiempo de riego corresponde al tiempo que debe operar el emisor para proporcionar el volumen bruto, considerando su gasto de emisin (qe). Es claro que el tr depende del Vb y del qe. Con tr se selecciona qe:

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Seleccin del emisor

Para seleccionar un emisor, se debe considerar la poca de mxima demanda evapotranspirativa. Para ello, se proponen valores de qe, tomando en cuenta que, tr es inversamente proporcional a qe; es decir, un qe pequeo genera un tr grande y viceversa. La seleccin del emisor es un proceso iterativo que consiste en determinar el gasto de operacin del emisor a partir de su curva de operacin hidrulica; de tal forma que, el nmero de unidades de riego que se puedan regar a partir del gasto del emisor sea un nmero natural.

Intensidad de aplicacin (Ia):

donde Ia es la intensidad de aplicacin (cm/h), Ahum es el rea humedecida (m2) y qe es el gasto del emisor.

La intensidad de aplicacin es la velocidad con que el agua penetra en suelo, y es funcin del rea humedecida y del gasto del emisor. La Ia se emplea para seleccionar el gasto del emisor y debe ser menor que la infiltracin bsica del agua en el suelo para evitar encharcamientos en la superficie. La Ia esta en proporcin directa con el qe; es decir, un emisor con q

e pequeo

genera una Ia pequea; mientras que, un qe grande genera una Ia grande.

La unidad de riego (Aur)

La unidad de riego esta integrada por la superficie que se puede regar en forma simultnea; esta superficie depende del gasto disponible para el sistema de riego (Qs) y de la Ia del emisor. En la Aur todos los emisores operan en forma simultnea; por lo que, el tiempo de operacin de la unidad de riego y el emisor es el mismo.

Un emisor con una Ia alta genera unidades pequeas; mientras que, un emisor con una Ia baja genera unidades grandes. La Aur

generada a partir de la Ia debe ser mltiplo de la superficie total del sistema, con objeto de que todas las Aur sean de igual tamao y se simplifique la operacin del sistema de riego:

donde Aur es la superficie de la unidad de riego (ha), Qs es el gasto disponible para el sistema de riego (l/s) y Ia es la intensidad de aplicacin (cm/h).

Nmero de unidades de riego (Nu)

El nmero de unidades que se pueden regar en un da depende del tiempo de operacin del emisor (tr) y del tiempo de operacin del sistema de riego (To). El To debe ser menor de 22 horas al da, para tener un margen de al menos de dos horas diarias, para reparaciones o mantenimiento. Un emisor con tr alto genera un Nu pequeo;

donde Nu es el nmero de unidades de riego que operan al da, To es el tiempo de operacin del sistema de riego (h), tr es el tiempo de operacin del emisor (h).

Superficie total del sistema (AT)

Se obtiene integrando la superficie de cada una de las unidades de riego y se obtiene:

mientras que, un tr bajo genera un Nu grande:

donde AT superficie total del sistema (ha), Aur es la superficie de la unidad de riego (ha), Nu es el nmero de unidades de riego que operan al da.

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Las prdidas de energa o de carga hidrulica son la principal consideracin en el diseo de las tuberas. Las ms importantes son las prdidas debido a la friccin o prdidas mayores y en menor escala, pero tambin de importancia, son las prdidas de carga localizadas.

Prdidas de carga

Prdida por friccin en tubera simple

Las prdidas de energa por friccin en tubera de red abierta o cerrada han sido objeto de estudio de muchos investigadores y se han obtenidos varias frmulas o ecuaciones empricas basadas en coeficientes experimentales. En hidrulica de tuberas son ampliamente utilizadas las ecuaciones de Darcy-Weisbach (D-W), Hazen-Williams (H-W), Manning, y la de Scobey. Las cuales dan mejores resultados en la ingeniera de diseo de sistemas riego.

DISEO HIDRULICO DE SISTEMAS DE RIEGO PRESURIZADOS

Se ha encontrado en algunos materiales como tuberas de aluminio que la frmula de Scobey es ms adecuada, en tuberas lisas de polietileno de dimetros y gastos pequeos la frmula de Manning proporciona buenos resultados en la prctica.

La ecuacin general de prdidas de carga se puede expresar de la siguiente manera:

donde hf es la prdidas de carga (L), K el coeficiente que depende de las unidades que se utilicen, W un factor de friccin o coeficiente de rugosidad del conducto, L la longitud de la tubera (L), Q el gasto del conducto (L3/T-1), D el dimetro interior de la tubera (L), , n y m exponentes que dependen de la ecuacin de friccin que se utilice.

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En la ecuacin de Darcy-Weisbach el valor del coeficiente de friccin (f) depende de la rugosidad relativa (/D) y del nmero de Reynolds (Re). Es decir:

donde V es la velocidad (m/s), D el dimetro (m) y la viscosidad cinemtica del agua (m2/s).

Para el clculo directo del factor de friccin (f) en la ecuacin de Darcy-Weisbach, si el flujo es laminar (para valores del nmero de Reynolds < 2000), se emplea la ecuacin de Poiseuille:

Si el flujo es transicional (2000

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En trminos de gasto:

En la prctica, es comn considerar a las prdidas de carga localizadas como un porcentaje de la suma total de las prdidas de carga por friccin. Este porcentaje vara en proporcin al nmero de obstrucciones o cambios de direccin significativos en la ruta de conduccin, y se considera de un 5 a un 10%, dependiendo del tipo de sistema y de las velocidades de diseo. Si el promedio de la velocidad es cercana a 2 m/s se considera el

10% y s es menor de 1 m/s se considera un 5%.

Prdidas de carga en tuberas con salidas mltiples

Es muy frecuente encontrar en el diseo y anlisis de los sistemas de riego presurizado tuberas con salidas mltiples, por ejemplo, en las tuberas con compuertas, en las lneas laterales de aspersin y en las lneas regantes y distribuidores en el riego por goteo. En estas tuberas a medida que el agua avanza el gasto se va reduciendo, por consiguiente se tiene una prdida por friccin menor en los tramos finales del tubo.

El clculo de la prdida de carga hidrulica en un tubo con salidas mltiples se simplifica si solamente se desea calcular la prdida por friccin de principio a fin del tubo, sin importar la distribucin de la presin intermedia.

Las prdidas de carga en una tubera de longitud total (L) con

N salidas igualmente espaciadas (Es) y con descarga media uniforme (q = Q/N) en cada salida, es igual a la suma total de la prdida de carga en cada tramo de la tubera, por donde transita un gasto Qi el cual es igual a la descarga de cada tramo del lateral Qi = i q. Es decir que, las prdidas de carga con salidas mltiples (hfsm) se puede expresa:

donde Fsm es conocido como el factor de salidas mltiples.

Lo anterior indica que la prdida de carga por friccin en una tubera con salidas mltiples se puede estimar

calculando la prdida de carga en una tubera simple o ciega del mismo dimetro, longitud y con el mismo gasto de entrada, multiplicada por un factor (Fsm), que se conoce como factor de salidas mltiples de Christiansen.

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Se puede demostrar, mediante algunas propiedades algebraicas en series de potencia, que este factor se puede calcular como:

La ecuacin anterior es utilizada cuando se tiene igual espaciamiento, incluida la primera salida.

Con el exponente de Darcy-Weisbach (n=2):

Con el exponente de Hazen-Williams (n=1.852):

Cuando el espaciamiento de la primera salida es la mitad (Es=S1/2) del espaciamiento de los dems emisores, la expresin para la Fsm toma la forma:

Si se tienen valores de N muy grandes en la tubera, el factor de salidas mltiples tiende a 0.33 cuando se utiliza la ecuacin de Darcy- Weisbach, y tiende a 0.357 con la ecuacin de Hazen-Williams. El uso del factor de salidas mltiples es vlido slo cuando se tienen puntos de emisin igualmente espaciados y la variacin de gasto inducida por la variacin de la presin en la lnea, es menor de un 10% de la descarga promedio.

La utilizacin del factor de salidas mltiples puede omitirse en un clculo o diseo de una tubera lateral o una regante, si el clculo hidrulico de las prdidas de carga por friccin (hf) y

En el clculo de las prdidas por friccin y localizadas se considera un gasto (Qi) que transita por cada tramo y el espaciamiento entre salidas (Es). Para las

prdidas localizadas se considera el coeficiente Kl producido por la obstruccin del emisor en la tubera.

localizadas (hl) se estiman paso a paso o tramo por tramo

desde el inicio hasta el final de la tubera, a saber:

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Diseo hidrulico de riego localizado

Seleccin de los parmetros hidrulicos del emisor

En principio se seleccionan los parmetros hidrulicos del emisor como son el gasto y la presin nominal.

El emisor de un sitema de riego localizado debe cumplir con ciertas caractersticas mecnicas e hidrulicas que garanticen su buen funcionamiento y duracin, entre estas se tienen un gasto poco sensible a las variaciones de presin, poca sensibilidad a las obturaciones y cambios de temperatura, alta uniformidad de fabricacin, coeficiente de variacin de emisin bajo, resistencia a la agresividad qumica, ambiental y de manejo; y finalmente, bajo costo de adquisicin.

La variacin del gasto de los emisores, producto de su fabricacin, se puede describir con un coeficiente de variacin estadstico:

donde: CVq es el coeficiente de variacin del gasto (adm); Sq es la desviacin estndar del gasto de los emisores (l/h) y Qme es el gasto medio de los emisores (l/h).

La sensibilidad del emisor al taponamiento depende del dimetro de la seccin de paso, de la velocidad del agua a travs de esta seccin y de la configuracin del conducto. Entre mayor es la seccin transversal del flujo del agua en el cuerpo del emisor, menor ser la posibilidad de obstruccin, as como el requerimiento de filtrado y prevencin de precipitacin de sales.

La fabricacin del emisor debe prevenir, no slo las posibles obturaciones internas, sino tambin las obturaciones causadas por agentes externos. Tal como ocurre cuando entran partculas de suelo a travs de los emisores, por efecto de un corte de riego. Los emisores de flujo turbulento son poco sensibles a las obturaciones, por su construccin en forma de laberinto. La mayora de los emisores autocompensados son muy sensibles a las obturaciones,

pues el dispositivo de regulacin, con el paso del tiempo, tiende a reducir drsticamente el rea de la seccin de paso del agua.

En general, se recomienda que el sistema de filtrado no deje pasar partculas slidas, cuyo dimetro sea superior a un dcimo del dimetro de la seccin mnima de paso en los emisores.

La sensibilidad a la temperatura, depende fundamentalmente del grado de turbulencia del flujo dentro del emisor, pues mientras mayor sea este grado, menor ser la dependencia del gasto del emisor de la viscosidad y del diseo del emisor ya que, la temperatura produce dilataciones de algunos elementos del emisor variando las dimensiones de las reas de paso. Los emisores de flujo laminar son muy sensibles

a la temperatura; los emisores de flujo turbulento son poco sensibles, aumentando la sensibilidad segn la presin de trabajo.

Clculo hidrulico de la seccin de riego

La seccin de riego est integrada por dos tipos de tuberas, ambas se conocen como tuberas de salidas mltiples. La tubera regante tiene emisores a la misma separacin; mientras que la tubera distribuidora tiene tuberas regantes a la misma separacin.

El diseo de un sistema de riego localizado se centra en la seccin de riego. El diseo de esta seccin se basa en la relacin carga-gasto del emisor y consiste en determinar las caractersticas

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hidrulicas de las tuberas regantes y distribuidoras como son dimetro, longitud, nmero de salidas, gasto y prdida de energa. La prdida de energa en las tuberas es esencial para obtener la carga de operacin de la seccin.

En el diseo hidrulico de las tuberas de la seccin de riego se emplean dos criterios el de la variacin de energa permitida y el de la velocidad permitida. La aplicacin de cualquiera de dichos criterios garantiza que la seccin de riego opere con una alta uniformidad de emisin, mayor del 90% o bien que la variacin de gastos sea menor al 10 por ciento.

Una condicin bsica para el diseo de la seccin de riego consiste en mantener una

diferencia menor del 10% del gasto medio, entre el emisor de mayor gasto y el emisor de menor gasto de la seccin.

Tal diferencia provoca una diferencia de presiones del 20% de la carga media, para emisores de flujo turbulento, a esta diferencia de presin se le conoce como prdida de carga permitida en la seccin. Condicin vlida cuando la carga de operacin se controla al inicio de la seccin o cuando la presin se controla al inicio de la tubera regante.

a) Control de la presin al inicio de seccin

Cuando la carga de operacin se controla al inicio de la seccin de riego, mediante una vlvula mecnica o una vlvula hidrulica, la prdida de carga

permitida se debe distribuir entre la tubera distribuidora (PVC) y la tubera regante (manguera de PEBD).

La distribucin se realiza con base en cierto porcentaje, asignndole el mayor porcentaje a la tubera regante, y que en la seccin de riego las tuberas sean del menor dimetro posible, y la prdida de carga sea menor que la prdida de carga permisible y velocidad menor de 1.5 m/s.

b) Control de presin al inicio de la tubera regante

Cuando la carga de operacin se controla al inicio de la tubera regante, mediante un dispositivo mecnico o hidrulico, la prdida de carga permitida se distribuye nicamente en la tubera regante (manguera de PEBD).

El dispositivo mecnico es un regulador de presin y el dispositivo hidrulico es un tubn; el clculo hidrulico de este tubn se realiza de tal forma que la presin de entrada a cada tubera regante sea la misma. En este caso, la tubera regante se calcula tomando en cuenta que toda la prdida de

energa disponible se distribuya en esta tubera, mientras que la tubera distribuidora se calcula de tal forma que la variacin de presin a lo largo de ella tienda a mantenerse constante. Ambas tuberas deben resultar con las siguientes caractersticas: tuberas con el menor dimetro posible, prdida de carga menor que la prdida de carga permisible y velocidad menor de 1.5 m/s.

Prdida de energa en una tubera de salidas mltiples

Para el diseo hidrulico de cada tubera de la seccin de riego (distribuidor y regante), es necesario calcular la prdida de energa en tuberas de salidas mltiples. sta depende de longitud de la tubera, dimetro, separacin y gasto medio de las salidas. Entre los mtodos de clculo se tienen el mtodo del clculo tramo a tramo y el mtodo simplificado.

a) Mtodo de clculo tramo a tramo

Cuando se utiliza este mtodo, la prdida de energa en la tubera con salidas mltiples se calcula con la ecuacin siguiente:

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donde hfsm es la prdida de

energa en la tubera de salidas mltiples, hfi es la prdida de energa por friccin en el tramo i-simo, hli

es la prdida de

energa por la salida en el tramo i-simo y n es el nmero de salidas.

La prdida de energa por friccin en el tramo i-simo se obtiene:

donde hfi es la prdida de energa por friccin en el tramo i-simo, Cl es un coeficiente de conversin de unidades, f es el coeficiente de friccin, E es el espaciamiento entre salidas, D es el dimetro de

donde hfLi

es la prdida de energa por friccin en el tramo i-simo, C2

es un coeficiente de

conversin de unidades, K es el coeficiente de la salida, D es el dimetro de la tubera, q es el gasto medio de la salida y 0, 1,

2

son, respectivamente, los

exponentes del coeficiente de friccin, del dimetro y del gasto.

Para calcular la prdida de energa por friccin en el tramo i-simo se puede utilizar la ecuacin de Darcy-Weisbach, Manning o Hazen.

la tubera y q es el gasto medio de la salida.

La prdida de energa por la salida en el tramo i-simo se obtiene con:

b) Mtodo de clculo simplificado

Este mtodo de clculo se utiliza cuando no se dispone de la herramienta computacional correspondiente. La prdida de energa en la tubera con salidas mltiples se calcula con la ecuacin siguiente.

Prdida de energa calculada y permisible

Una vez calculada la prdida de energa en la tubera de salidas mltiples se debe verificar que no rebase a la permisible.

a) Control de la presin al inicio de seccin

i) Prdida de energa permitida en la seccin

Cuando la presin se controla al inicio de la seccin de riego, la prdida de carga permitida se distribuye en ambas tuberas

de la seccin de riego (regante y distribuidora). La prdida de energa permitida en la seccin se calcula con la siguiente ecuacin.

donde hfpsecc es la prdida de energa permitida en la seccin y he es la carga de operacin media del emisor.

Para distribuir la prdida de energa en cada tubera de salidas mltiples, como una primera aproximacin se puede asignar el 50% de la energa disponible a cada tubera de la seccin. Sin embargo, es mejor asignar el mayor porcentaje de la energa disponible a la tubera de mayor dimetro y menor porcentaje a la de menor dimetro. Esto es:

donde hfpsm es la prdida de energa permitida en la tubera de salidas mltiples (regante o distribuidor) y Pj es el porcentaje energa que se puede perder en

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esa tubera de salidas mltiples; ya sea la tubera regante o la distribuidora.

ii) Prdida de energa calculada en la seccin

Una vez calculada la prdida de energa en la tubera distribuidora, regante y el tubn, se debe calcular la prdida de energa en la seccin de riego y verificar que sea menor que la prdida de energa permitida: hfsecc hfpsecc, donde:

la prdida de carga permitida se distribuye nicamente en la tubera regante o manguera. Mientras que, la tubera distribuidora se calcula de tal forma que la presin a lo largo de ella se mantenga con la menor variacin posible, para lo cual, se trata de mantener una velocidad menor de 1.5 m/s. En este caso se asigna el 100% de la energa disponible a la tubera regante.

Para compensar la variacin de la presin en la tubera distribuidora, se agregan reguladores de presin a lo largo de esta tubera, para mantener constante la presin a la entrada de las tuberas regantes. Los reguladores de presin pueden ser dispositivos mecnicos o pueden ser tuberas de polietileno de alta densidad (PEBD) con dimetro pequeo, conocidos con el nombre de tubines.

La prdida de energa en los tubines se calcula con alguna de las ecuaciones empricas descritas anteriormente. La longitud y dimetro del tubn se calcula de tal forma que la prdida de energa en el tubn compense la variacin de presin en la tubera distribuidora.

donde hfsec es la prdida de energa en la seccin, hfreg la prdida de energa en la tubera regante y Adis la prdida de energa en la tubera regante o distribuidora.

b) Control de presin al inicio de la tubera regante

i) Prdida de energa permi-tida en la tubera

Cuando la presin se controla al inicio de la tubera regante,

La prdida de energa en la tubera se calcula con la siguiente ecuacin:

donde hfreg es la prdida de energa permitida en la tubera regante y he es la carga de operacin media del emisor.

ii) Prdida de energa calcu-lada en la tubera

Una vez calculada la prdida de energa en la tubera distribuidora, regante y el tubn, se debe calcular la prdida de energa en la seccin de riego y verificar que se cumpla la condicin: hfsecc hfpsecc, donde:

donde hfsecc es la prdida de energa en la seccin, hfreg es la prdida de energa en la tubera regante, hfdis es la prdida de energa en la tubera distribuidora y hftb es la prdida de energa en el tubn o el regulador de presin al inicio de la tubera regante.

Carga de operacin de la seccin

Calculada la prdida de energa en cada una de las tuberas de salidas mltiples de la seccin de riego (regante y distribuidora), se verificar que la prdida de energa calculada sea menor que la perdida de energa permisible. Por ltimo, se calcula la carga de operacin de la seccin de riego.

La carga de operacin de la seccin de riego (hfseccin) es esencial para mantener el gasto que entra a la seccin de riego y en consecuencia para mantener la uniformidad de emisin de diseo de la seccin. El diseo parcelario de un sistema de riego localizado, como el goteo o la Microaspersin, debe incluir la carga de operacin de cada una de las secciones de riego del sistema. La hfseccin de cada una de las secciones debe quedar especificada en el plano general del sistema de riego o en el plano de detalles del sistema.

Durante la operacin del sistema, el usuario debe garantizar dos cosas: la primera, operar cada una de las secciones de riego de

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la unidad, con la hfseccin de diseo; y la segunda, mantenga constante durante todo el tiempo de riego a la hfseccin de cada seccin en operacin. Es de suma importancia que el usuario del sistema de riego garantice estas acciones, para mantener las caractersticas hidrulicas de diseo de la seccin de riego, como son: gasto de operacin, las prdidas de energa y la uniformidad de emisin.

a) Control de la presin de operacin al inicio de la seccin

b) Control de presin al inicio de la tubera regante

donde hfSeccin es la carga de operacin de la seccin de riego (m), he es la carga de operacin del emisor (m), hfreg es la prdida de energa en la tubera regante (m), hfdis es la prdida de energa

en la tubera distribuidora (m) y hftb es la prdida de energa en el tubn, necesaria para homogenizar la presin al inicio de cada una de las tuberas regantes.

Diseo hidrulico de sistemas de riego por aspersin

Mediante el clculo hidrulico se determina la distribucin de gastos en la red, las dimensiones de las tuberas laterales y principales, accesorios y dispositivos de control y seguridad, as como la presin necesaria en la fuente de energa que cumplan con los requisitos de operacin y diseo del sistema. El procedimiento de diseo hidrulico consiste en:

a) Diseo de la lnea lateral que contiene a los aspersores.

b) Diseo de la tubera secundaria que abastece a los laterales.

c) Diseo de la tubera principal o red de distribucin.

d) Seleccin de la bomba hidrulica y potencia del motor.

Diseo hidrulico de los laterales en sistemas e