INTRODUCCIÓN Los métodos por escurrimientos superficial se usan en más del 85% de las tierras regadías del mundo (±300 millones ha), en todo tipos de cultivos y en la mayoría de los suelos y de las condiciones topográficas. El 15% restante se divide en 10% para aspersión y el resto para riego por goteo. El riego por escurrimiento superficial es particularmente apropiado cuando se cuenta con: buena disponibilidad de agua, pendientes uniformes (comprendidas entre el 0% y 1%) suelos profundos, de textura medias a finas y cultivos de raíz profunda. La principal ventaja de estos métodos son: costo de inversión medios (a menos que se requiera un gran movimiento de suelo), costos de operación y mantenimiento. También medios y bajos requerimientos de energía. Las desventajas en general son: grandes pérdidas de agua, disminución del espacio cultivable, necesidad de una adecuada nivelación del terreno y alto requerimiento de mano de obra especializada. Velocidad de infiltración del agua en el suelo. La infiltración instantánea definida como la velocidad de penetración del agua en el suelo insaturado, desde la superficie del suelo (Kostiakov 1932) es un parámetro muy importante vinculado al riego .Se utiliza tanto como para diseño como para evaluación de riego. Los parámetros de la velocidad de infiltración están vinculados a la textura y a la estructura del suelo y permiten caracterizarlo. El método utilizado en este caso fuel el doble anillo. Los resultados son los siguientes. infiltración doble anillo t(min) L(cm) L (mm) L acum 0 0,5 1 2 3 4 5 10 15 20 25 30 40 50 60 70 100 89 83 73 73 68 64 84 67 56 89 75 49 76 78 59 100 189 272 345 418 486 550 634 701 757 846 921 970 1046 1124 1183 10 8,9 8,3 7,9 7,3 6,8 6,4 8,4 6,7 5,6 8,9 7,5 4,9 7,6 7,8 5,9 10 10 10 10 ECUACIÓN DE INFILTRACIÓN log t log L - 0 0,3 0,48 0,6 0,7 1 1,18 1,3 1,4 1,48 1,6 1,7 1,78 1,85 2 1,94 1,91 1,86 1,86 1,83 1,8 1,92 1,83 1,75 1,95 1,88 1,69 1,88 1,89 1,77 log t x log L 0,56 0,89 1,1 1,26 1,92 2,16 2,28 2,73 2,78 2,7 3,2 3,36 3,27 log t 2 0,09 0,23 0,36 0,49 1 1,39 1,69 1,96 2,19 2,56 2,89 3,17 3,42 L=AtB L = 14,32 t 0,59 Otra forma de medir el caudal infiltrado (Qentrada-Qsalida ) a través de aforadores. El Q infiltrado lo dividimos por el área del surco y obtenemos la lámina en el tiempo. Avance del frente de agua sobre la superficie de suelo La velocidad de avance del frente de agua sobre la superficie del suelo dependeprincipalmente- del tiempo, caudal unitario, pendiente, velocidad de infiltración del suelo (textura y estructura del suelo), rugosidad o aspereza de la superficie por la que circula el agua (n de Manning) y geometría del surco o melga. El tiempo de avance del frente de agua: es el tiempo que tarda en llegar el agua desde la cabecera hasta el pie del surco. Se representa mediante la ecuación de avance X= p tr X= distancia alcanzada por el frente del agua a tiempo t, (m) T= tiempo de avance ( minutos) P=Coeficiente empírico que representa la distancia que avanza el frente de agua en el primer minuto r= exponente empírico cuyo valor es menor que 1 L=A.TB ∑𝑙𝑜𝑔𝐿𝑥∑𝑙𝑜𝑔𝑡 𝑛 (∑logt)2 ∑logt2− 𝑛 ∑ logLXlogt − B= = ∑logL=logA +B.∑ logt logA= ∑logL− B.∑ logt 𝑛 = antilog a Escriba aquí la ecuación. SURCO N0 1 X (mts) t ( min) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 log t 0,71 1,78 3,11 4,6 5,86 6,76 7,9 9,23 11,43 12,23 sumatoria log X - 0,25 0,49 0,66 0,77 0,83 0,9 0,96 1,02 1,09 6,97 ecuación de avance X= p tr X= 5,76 t 0,86 B= 12,84𝑥6,97 9 (6,97)2 5,98− 9 10,45− =0,86 ∑logL=logA +B.∑ logt 12,84 = ∑logA +0,86X6.97 9 6,85 9 =∑logA Antilog 0,76= 5,76 1 1,17 1,3 1,4 1,48 1,54 1,6 1,65 1,7 12,84 log t x log X Log t 2 0,25 0,06 0,57 0,24 0,86 0,43 1,08 0,6 1,23 0,7 1,39 0,81 1,54 0,92 1,68 1,04 1,85 1,18 10,45 5,98 SURCO N02 x(m) surco2(tmin) log t logx 5 0,37 0,7 10 1,08 0,033 1 15 1,93 0,29 1,18 20 3,03 0,48 1,3 25 4,07 0,61 1,4 30 4,95 0,69 1,48 35 5,77 0,76 1,54 40 6,72 0,83 1,6 45 7,63 0,88 1,65 50 8,8 0,94 1,7 5,513 13,55 Ecuación de avance =8,96t0,78 logtxlogX (Logt)2 0,033 0,3422 0,624 0,854 1,0212 1,1704 1,328 1,452 1,598 8,4228 0,001089 0,11710084 0,389376 0,729316 1,04284944 1,36983616 1,763584 2,108304 2,553604 10,07505944 SURCO N03 Surco3 (t min) 0,38 1,1 2,35 3,55 4,06 5,42 6,73 9,26 10,58 12,83 X 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 log t 0,04 0,37 0,55 0,61 0,73 0,82 0,97 1,02 1,1 6,21 Ecuación de avance x=9,21t0,68 Ejemplo del surco 3 B= 9,46− 12,82𝑥6,21 9 (6,21)2 5,24 − =0,68 9 ∑logL=logA +B.∑ logt 12,82 = ∑logA +0.61X6.21 𝑛 8,84 9 =∑logA Antilog 0,98= 9,21 Ecuación de avance promedio=7,98t0,77 Ecuación de infiltración=14,32t0,52 log x 0,69 1 1,17 1,3 1,39 1,47 1,54 1,6 1,65 1,7 12,82 logtxlogx (Logt)2 0,04 0,43 0,71 0,85 1,07 1,26 1,55 1,68 1,87 9,46 1,71x10 -3 0,13 0,3 0,37 0,54 0,69 0,93 1,05 1,23 5,24 Ecuación de receso=6,25t1,01 Es el tiempo que deja de escurrir o circular. Para conocer el TRE se puede obtener una ecuación de receso mediante una experiencia que consiste en colocar estacas en el surco a una misma altura y tomar el tiempo que tarda en desaparecer el agua entre cada estaca. En el caso del practico no se pudo realizar en cada progresiva, solo se tuvo en cuenta el tiempo que tarda en desaparecer en el Pie. t( min) X t1 ajustado 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0,55 1,36 2,3 3,35 4,48 5,67 6,93 8,24 9,6 11,02 t3 receso ajustado t 2 Dado por el productor (tinfiltración) 0,8 1,6 2,37 3,16 3,95 4,72 20 min 5,5 6,28 7,06 7,83 tiempo de contacto (tc) 31,27 31,26 31,09 30,83 30,49 30,07 29,59 29,06 28,48 27,83 Descripción de los cálculos para obtener la tabla. Tiempo ajustado1: se despeja cada valor de la ecuación de avance. S=7,88t0,77. ejemplo 0,77 𝑠 T= √ = 7,88 0,77 5 √7,88 =0,55 T2: tiempo dado por el productor, luego que llega al pie se deja 20 minutos más. T3: se lo despeja de la ecuación de receso. Ejemplo 1,01 𝑠 T3= √6,25 = 1,01 5 √6,25 = 0,8 Tiempo de contacto (tc): es el tiempo de contacto del agua con la superficie del terrero, que da lugar a la infiltración. Es el tiempo que cada estaca ve pasar agua por delante de ella hasta que lámina desaparece. El tiempo de contacto de cada estaca se ingresa a la ecuación de infiltración para obtener la lámina bruta de cada una y luego sacar la lámina bruta media que sirve para sacar la eficiencia de riego. Al Tajustado: de la última estaca se le suma el Ti y se obtiene el Tc de la primera estaca (11,02min+20min=31,27min). Para las otras estacas el Tc se le resta el Tajuste. L inf 109,16 109,14 108,9 108,45 105,45 104,56 103,5 102,4 101,15 99,73 105,244 Para sacar la lámina bruta de cada estaca se introduce el tc de c/u en la ecuación de infiltración L= AtB. Calculo de humedad inicial Cab (cm) 0 a 10 10 a 20 20 a 30 Ph Med 0 a 10 10 a 20 20 a 30 PH Pie 0 a 10 10 a 20 20 a 30 PH Humedad inicial (mm) wa Ps Tara 77,33 70,12 19,6 98,91 90,23 19,38 107,76 97,44 19,33 PS 76,1 88,76 79,9 Tara 69,44 79,82 71,46 PS 79,26 90,54 77,6 20,47 20,19 20,19 Tara 69,48 80,33 68,77 19,99 19,48 19,56 wc(mm) dap(gr/cm3) wa(prom) 24,04 1,26 15,9 19 1,45 14,67 20 1,37 15,32 Prf(cm) 0 a 10 10 a 20 20 a 30 Ln 30,65 18,81 19,18 68,64 𝑃𝐻−𝑃𝑆 Wa= 𝑃𝑆−𝑇 X100 Ln= ( Lb= P=0,265 𝑤𝑐−𝑤𝑎 100 )x dap x prof(mm) Qx(t1 + t2) A 𝑄𝑛 1,2 l /s (11,02min+ 20min)x60seg 50 met x 0,7 met (S0,5) +0,227= 0,53 =63,8 mm Desempeño del riego por surco. El riego produce resultados muy favorables para una zona o región, pero su mal manejo puede llevar al deterioro del suelo y agua. La evaluación de la eficiencia del riego en un área determinada constituye una forma de establecer el grado de racionalidad en el uso del agua. Los datos obtenidos permiten comparar la eficiencia obtenida con otros métodos de riego alternativos. La evaluación del riego por superficie a campo no sólo proporciona información que puede ser usada para detectar posibles problemas, sino también como guía esencial para mejorar el manejo y control del riego. Eficiencia de aplicación ha sido definida como el cociente entre el volumen almacenado en el perfil de suelo y el volumen de agua, aplicado en la parcela. Eficiencia de almacenaje fue definida como la relación entre la lámina almacenada en el perfil-después del riego- respecto de la lámina necesaria que se esperaba almacenar en el perfil. Eficiencia de distribución parcelaria. Expresa el grado d uniformidad en la distribución del agua en el área regada. Ef apli = 68 (ln) 63,8 (lb) No hay perdidasdas x 100 = 100%. Ef alm= 105,24 x100= +100% . Buena 22,94 Ef distri= Satifactoria. prom.25% de los datos +desfav lamina media x100=96%. Ef parcelaria= Ef apl xEf alm x Ef distr = 90 % Problema dictado en clase Obtener el avance de un surco de 200 metros de largo, en un ensayo con los siguientes datos. Q=1,2l/s ; w=0,7 metros (espaciamiento entre surco) Ec avance=7,88t x(m) 25 50 100 150 200 25 √7,88 = 4,48 0,77 t(min) 4,48 11,01 27,1 45,89 66,68 1-Calcular en el surco del ensayo anterior el perímetro mojado (Pm). 2-Agregar . Area infiltrada. T=0,3 metros h=0,045 metros C1 = 4ℎ 𝑇 𝑇 =0,6 1 Pm= [√1 + 𝐶 2 + 𝐿𝑛(𝐶 + √1 + 𝐶 2 )]=O,32 2 2 𝐶 Area infiltrada= 𝑥ℎ𝑥𝑇 = 9𝑥10−3 3 𝐴 D= =0,013 m 𝑊 3- Obtener la ec de infiltración acumulada media, a partir de la ecuación de avance del problema 1 y datos necesarios del problema 2. Qxt=LxA Q=72 L/min DProm=CixD0 Ci=0,67 (perfil de avance del surco ) Qxt=(DPRO+Icumporm)xXxW 𝑄𝑥𝑡 Icumprom=𝑋𝑥𝑊x Dprom = 0,072 𝑚3 𝑥4,48𝑚 25𝑚𝑥0,7𝑚 Icumprom(25m)=9,72x10-3 Icumprom((50m)=0,014 Icumprom(100m)=0,019 Icumprom(150m)=0,023 Icumprom(200m)=0,025 - 8,71x10−3 =9,72x10-3 𝐹𝑥𝑎 Icumprom==(𝑏+1)(𝑏+2) 𝑥𝑡 𝑏+1 B=b+1=0,36-1 =-0,64 ; 𝑏−𝑟𝑥𝑏+2 −0.64−0,36+2 = 1+0,36 = 1,17 1+𝑟 𝐹𝑥𝑎 1,04xa? Z=(𝑏+1)(𝑏+2) =5,47=(−0,64+1)(−0,64+2) 5,43𝑥(−0,64+1)(−0,64+2) a= =2,56 1,04 F= Infiltración instantánea=2,56t-o,64 La infiltración instantánea definida como velocidad de penetración del agua en suelo insaturado, desde la superficie del suelo. Los parámetros de velocidad instantánea están vinculados a la textura del suelo y a la estructura del suelo. Al integrar la ecuación anterior entre los límites t=0 y t, se obtiene la infiltración acumulada. A=7,11 ; B = 0,36 L=7,1t0,36 L=14,32t0,59x L=10,8t0,59 𝐷 𝑊 Problemas de clase Relación entre salinidad y producción de los cultivos ¿Cuáles serán los rendimientos relativos de soja, maíz y Alfalfa. 100 Yr =∫0 100 − 𝑠(𝑙 − 𝑙𝑡) Yr= rendimiento C= Promedio de salinidad en la zona de raíces Ct= Umbral máximo que soporta un cultivo. *Maíz: Ct=1,7 dS/m % de pendiente:12 Yr(%)=100-S(C-CT) Yr(%)=100-12(2,7-1,7) -100=-12(c-1,7) −100 +1,7 −12 =c = 8 Se riega un cultivo de soja cada 7 días con un pivote central con un requerimiento diario promedio de 8 mmdia-1. Precipitaron 28 mm en el periodo, el suelo es franco (EI= 75%), La CEW es de2,8 ds/m y el CU es del 80 % ¿Cuál es la dB a aplicar para tener el 100 % de producción? RLN(requerimiento de lavado de sales neto ): 𝑅𝐿𝑁 0.12 = =0,16 𝐸𝑖 0,75 𝐼𝑟 𝑁𝑑−𝑃𝑒) 7 𝑥8𝑚𝑚⁄𝑑𝑖𝑎−22,4𝑚𝑚 33,6 dB= 𝑐𝑢(1−𝑘) = 𝑑𝑖𝑎𝑠 0,8(1−016) =0,67 𝐶𝐸𝑊 𝑆𝐶𝑡−𝐶𝐸𝑊 = 2,8𝑑𝑠⁄𝑚 25−2,8𝑑𝑠⁄𝑚 = 0,12 RLB= =50,1 mm K=RLB 7𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑥8𝑚𝑚⁄𝑑𝑖𝑎 −0 =84 0,8(1−016) Db= mm (sin lluvia) Se riega con una CEW de 3 ds/m un lote de alfalfa con un máquina de riego de avance lateral, cada 8 dias sobre un suelo arenoso-franco, si la Etm=9mm/dia y la precipitación en el periodo fue de 30mm. (1)¿Cuánto vale la Lb para que el cultivo bajo riego exprese su rendimiento potencial ?.(2) ¿ Cual es Lb si el rendimiento esperado es del 75 % ?. En ambos caso considera que la maquina trabajo con un Cu (1)87 ? 3 𝑑𝑠/𝑚 RLN=36,6−3𝑑𝑠/𝑚=0,089 K=0,089/1= 0,09 (8𝑑𝑖𝑎𝑠𝑥9𝑚𝑚⁄𝑑𝑖𝑎 −30𝑚𝑚 0,87𝑥(1−0,09) Lb= =100mm 3𝑑𝑠⁄ 𝑚 RLN= 5𝑥5,2 =0,13 (2) 75%=100-2(7,3-ct) Ct=5,2 8𝑥9𝑚𝑚⁄𝑑𝑖𝑎−24𝑚𝑚) 0,87−(1−0,15) Lb= 0,13 k=0,85 =0,15 =65mm. Hidráulica del riego por superficie Diseño del límite máximo. 1-Longitud de melga a. Con cierta uniformidad de distribución para el gráfico respectivo, se determinan los 𝑞𝑢 𝐿 valores adimensionales de q y L ; (1) qx=𝑄𝑅 , (2) LX=𝑋𝑅 QR= caudal de referencia. ; XR=longitud de referencia.; L: litros/s x ancho de melga b. Calcular la longitud de referencia (XR) aplicando la ecuación 3. 2 7 2 1 3 XR=( ) x𝑑𝑛9 x𝑡2 3 𝑛 𝑑 QR= 𝑛𝑥𝑋𝑅 𝑡2 c. Obtener de la longitud ajustada (máximo teórico) para cada melga despejando de la ecuación 2, ya que se cuenta con el auxilio de la variable adimensional LX y de valor de XR. d. Se adopta una longitud real que resulta como divisora exacta del total. 2- Determinar el ancho de la unidad a. Recalcular el nuevo valor adimensional de LX para la L adoptada o real, aplicando la ecuación 2. b. Con el nuevo valor de LX, entrar al grafico(pag 8) correspondiente hasta cortar la línea del límite máximo para UD dada, para ese valor la ordenada y se ve el valor de qx. c. Ahora se cuenta con un nuevo para de valores adimensionales (LX y qx). d. Aplicando Ec1. Puede saber el nuevo valor qu (caudal unitario).4 Sabiendo que: 𝑄 𝑞𝑢 W= (5) ancho teórico e. Ajustar el ancho a la condición real. 3- Diseño general. Determinar el tiempo de corte para las condiciones calculadas. 𝑑 𝑥𝑙 𝑛 T2=𝑄𝑤𝑈𝐷 (6) Diseño de riego por melga con pendiente y sin salida de agua al pie. Se desea regar un lote de 600 metros de ancho x 1200 metros de largo, con una pastura permanente. La lamina requerida es de 100 mm y el suelo tiene una infiltración tal, que son necesarios 210 minutos para infiltrar esta lamina, siendo el exponente de la ecuación de Kostiacov B=0,5. Realice el diseño y las condiciones de operación, si se pretende lograr un UD = 80 %. Datos: Q= 230 lts/seg B=0,5 6OO mts ancho x 1200 mlong Lamina requerida 100 mm ; 210mm p / infiltrar. LX =0,7171 ; qx=1,445 2 3 1 7 2 XR=(0,15) x0,10𝑚9 x12600seg 3 = 319 mts n= de tabla ( ) dn = 100mm pasado a metros 0,10m 1200 min x 60 seg =12600 seg. 0,10𝑚𝑋319𝑀𝑇𝑆 =0,00253 12600 𝑠𝑒𝑔 𝐿 𝐿 LX=𝑋𝑅 =0,71=319,94 QR= L=0,71X319, 94=228 mts. Longitud ajustada = 200 mts. 𝑞𝑢 𝑄𝑅 =1,2= 𝑄𝑖 𝑞𝑢 = qx= w= 𝑞𝑢 3 = 3,036x10-3 m3 =3,05 lts . seg 2,53𝑥10−3 (𝑚 230 𝑙𝑡𝑠⁄ 𝑠𝑒𝑔 = 75,4 3,05 𝑙𝑡𝑠⁄𝑠𝑒𝑔 m =75 mts Ancho: 75 mts. ¿Qué altura tendrá que tomar el bordo? Determinar nueva uniformidad 81 %(grafico pag:8) 𝑑 100𝑚𝑡𝑠𝑥200𝑚𝑡𝑠 𝑛 𝑥𝐿 T2=𝑄𝑊𝑥𝑈𝐷 = 3,05 𝑙𝑡𝑠 𝑥0,81 𝑠𝑒𝑔 = 134 min. Yx=máx. (grafico pag: 8)=1,12 mts 3 9 3 𝑛 8 YR=(𝐶𝑣) xqu(m3ms)16 x𝑡2 𝑚𝑖𝑛𝑥60𝑠𝑒𝑔16 3 9 3 0,15 8 YR=( 1 ) x3,05𝑥10−3 (m3ms)16 x134𝑚𝑖𝑛𝑥60𝑠𝑒𝑔16 x = 10 cm Y = 0,10 mtsx1, 12mts= 11 cm. Resultados: 8 melgas de 75 mts de ancho y 200 mts de largo. Evaluación de riego por aspersión La evaluación de un sistema de riego por aspersión es un proceso por el que se puede saber si la instalación y el manejo que se hace de ella reúne las condiciones necesarias para aplicar los riegos adecuadamente, esto es, cubriendo las necesidades del cultivo para la obtención de máximas producciones y al mismo tiempo minimizando las pérdidas de agua. Las evaluaciones se realizarán en las condiciones normales de funcionamiento, de forma que lo observado coincida con la situación usual durante la aplicación de los riegos. En una evaluación de riego por aspersión es necesario: Comprobar el estado de los diferentes componentes de la instalación y si el mantenimiento es adecuado. Determinar los caudales reales aplicados por los aspersores a la presión de trabajo y la lámina de agua aplicada al campo por unidad de tiempo. Determinar la uniformidad de distribución y la eficiencia de aplicación del agua de riego. Evaluación de la uniformidad del riego. Una baja uniformidad en un sistema de riego implica la existencia de zonas del suelo con exceso de agua y otras con escasez, o bien la necesidad de aplicar agua en exceso para que las zonas que reciben menos cantidad estén suficientemente abastecidas. En cualquier caso, con una baja uniformidad será difícil obtener producciones satisfactorias. Para evaluar la uniformidad de un sistema de riego por aspersión el primer paso será la zona a evaluar. Ésta deberá ser representativa del sistema en cuanto a características de los aspersores, marco de riego, número de boquillas y diámetro. También deberá tener una presión cercana a la media (lo que ocurre a un tercio del inicio de los ramales de aspersión, si no existe pendiente o es reducida) o a la mínima (lo que se produce al final de los ramales si la pendientes nula o ascendente). De ser posible, se evaluarán ambas zonas. N pluviom 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Vol reloc(ml) Lámina(mm) 344 36 208 22 270 28 268 28 275 29 340 36 208 22 380 40 306 32 280 29 350 37 323 34 446 47 446 47 410 43 340 36 325 34 255 27 290 31 395 42 553 59 295 31 220 23 335 35 430 45 365 38 450 47 490 52 375 39 250 26 350 37 510 54 335 35 225 24 230 24 115 12 XiXmedia 1 13 7 7 6 1 13 5 3 6 2 1 12 12 8 1 1 8 4 7 24 4 12 0 10 3 12 17 4 9 2 19 0 11 11 23 Promedio=35 mm 𝑛 ∑ 1260 𝑖=1 𝑛 ∑ 279 𝑖=1 Coeficiente de uniformidad de Christiansen. CU= 100[ ̅| 1−𝑖=1|𝑉𝑖−𝑉 ] ∑𝑛 𝑉𝑖 𝑖=𝑛 =78 % La uniformidad es baja, ya que no estuvo entre los valores establecidos como correctos (85-86). Una de las causas probables son que se utiliza diferentes tipos de aspersores y que están a distintas alturas con respecto al nivel del suelo..