RIEGO LOCALIZADO2014.pdf

RIEGO LOCALIZADO
Ing. Agr. Raquel Hayashi
BIBLIOGRAFÍA
PIZARRO, F. Riegos Localizados de alta frecuencia: goteo,
microaspersión, exudación.2ª Edición. Ed.Mundi-Prensa. 1990.
RODRIGO LÓPEZ, J. et al. Riego localizado. IRYDA. ed. Mundi-prensa.
1992.
GARCÍA PETILLO, M., HAYASHI, R., PUPPO, L., MORALES, P. Desarrollo
del bulbo húmedo bajo riego localizado en suelos estratificados del
Uruguay. Congreso internacional de Riego y Drenaje. Cuba-Riego, la
Habana, Cuba. 2005.
15:32
INTRODUCCIÓN
Características generales:
No se moja todo el volumen de suelo que el sistema
radicular de la planta podría explorar.
Para satisfacer las necesidades de los cultivos se utilizan
pequeñas dosis de riego, que se aplican con alta frecuencia.
El régimen de humedad del suelo se ve modificado: el suelo
constantemente se mantiene con una humedad cercana a
la capacidad de campo.
Es un riego orientado a satisfacer las necesidades de la
planta y no a la recarga del suelo.
15:32
Tipos de riego localizado:
15:32
Goteo
Tipos de riego localizado:
15:32
Microaspersión
Riego Subterráneo
15:32
Características del riego por goteo:
Emisión de agua por fuentes puntuales
que mantienen baja la tensión del
agua en la zona mojada.
Utilizan pequeños caudales.
El agua es emitida bajo forma de gotas
o pequeños chorros.
El principal medio de propagación del
agua es el suelo.
15:32
Características de la microaspersión
El agua es aplicada en forma de lluvia,
cubriendo una parte de la superficie
ocupada por la planta.
Utiliza caudales entre 16 y 200 lt/hora.
El aire es el principal medio de
propagación del agua.
15:32
RIEGO POR GOTEO
Ventajas
Menores pérdidas de agua
No entorpece las labores culturales (poda, cosecha, curas, etc.)
Cultivo en condiciones óptimas de absorción.
Requiere poca mano de obra.
Utilización óptima y económica de los fertilizantes.
Adaptable a todo tipo de suelos y topografía.
Permite el uso de agua salina
Menor incidencia de enfermedades.
Posibilidad de automatización.
15:32
RIEGO POR GOTEO
Desventajas
• Obstrucción de los emisores
(requieren de un buen equipo de
filtración en el cabezal).
• Mayores costos de instalación.
• Salinización del suelo¿?
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Aplicabilidad del método en zonas húmedas (Uruguay)
No interesa tanto el ahorro de agua.
No aprovecha las precipitaciones
En general no hay problemas de salinidad.
En suelos fértiles no tiene sentido restringir el desarrollo radicular a un
pequeño volumen de suelo.
Condiciones que favorecen la aplicación del método en el
Uruguay
Presencia de grandes plantaciones de frutales muy mecanizadas
Invernáculos (problemas de salinización, en el caso de cubiertas de larga
duración)
Cultivos hortícolas de gran valor que justifican mayor inversión (tomate,
frutilla, morrón, papa, etc)
En todos los casos se encontrará respuesta si además se ajustan todos los
otros factores de manejo del cultivo (fertilización, salinidad, poda, etc.)
15:32
COMPONENTES DEL EQUIPO
SI LA FUENTE DE AGUA ES UN DEPÓSITO ABIERTO
(Tajamar o curso de agua)
15:32
SI LA FUENTE DE AGUA ES UN POZO
15:32
COMPONENTES DEL EQUIPO
Motobomba
Válvula de no retorno
Toma manométrica
Filtro de arena
Llave reguladora de abonado
Tanque de fertilizantes
Cabezal
Toma manométrica
Filtro de malla
Tubería de conducción
Válvulas volumétricas
Tubería de distribución
Regulador de presión
Tubería
secundaria
Portaemisores
Emisores
15:32
Red de
distribución
TUBERÍA PRINCIPAL, TUBERÍA MADRE
15:32
TUBERÍA TERCIARIA O DISTRIBUIDORA
15:32
TUBERÍA TERCIARIA O DISTRIBUIDORA
15:32
15:32
TUBERÍA TERCIARIA O DISTRIBUIDORA
15:32
EMISORES:
FUNCIÓN:
Permite la salida del agua con un caudal controlado.
Es un disipador de presión, construido especialmente para generar una
perdida localizada
Requerimientos básicos:
15:32
EMISORES:
Clasificación
GOTEROS
Sellados
Desmontables
Goteros en los que su carcasa es la propia tubería (goteros
interlínea)
Goteros integrados
Pueden ser con una salida o multisalida.
Según la configuración del paso de agua tenemos:
De largo conducto: (microtubos) diámetros inferiores a 0.6 mm,
flujo laminar
De laberinto
De orificio
Tipo vortex
Autocompensantes
15:32
EMISORES:
15:32
15:32
15:32
TUBERÍAS EMISORAS:
Menor costo, para cultivos densos (hortícola)
Mangueras porosas.
Mangueras tipo “T-tape” o “Bi-wall”
15:32
15:32
DIFUSORES Y MICROASPERSORES:
El agua se desplaza a través del aire antes de llegar al
suelo
Difusores: sin piezas móviles, el agua sale por un
orificio y choca con un deflector fijo que distribuye el
agua
Microaspersores: con piezas móviles. Son aspersores
de baja presión y caudal.
15:32
DIFUSORES Y MICROASPERSORES:
15:32
Según el CV de fabricación
Una norma ISO exige que la media de caudales realmente medidos en una
muestra de 25 emisores sometidos a la presión nominal, no se desvíe
del caudal nominal mas del 5 % (categoría A) o del 10 % (categoría B).
Los emisores se clasifican en:
Categoría A: emisores de elevada uniformidad: CV < 0.05
Categoría B: emisores de baja uniformidad: 0.05 ≤ CV < 0.10
Según la conexión del emisor a la tubería lateral
Sobrelínea
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Interlínea
Integrados
Hidráulica de los emisores
Relación Caudal – Presión
Ecuación del emisor:
Donde:
Q (l/h) = K hx
Q → caudal del emisor
K → coeficiente de descarga
x → exponente de descarga
h → presión hidráulica a la entrada del emisor (m)
K y x son característicos de cada emisor, los debe proporcionar el fabricante o
se pueden obtener a partir de la curva q – h o de la tabla.
De allí se deduce la ecuación del emisor utilizando dos pares de valores:
ln(q1/q2 )
x=
ln(h1/h2 )
15:32
q1
K= x
h1
Ejemplo:
h1 = 10 m; q1 = 3,89 l/h
h2 =7 m; q2 = 3,31 l/h
ln(3.89/3.31)
x=
= 0.45
ln(10/7)
3.89
K = 0.45 = 1.38
10
La ecuación del emisor es : Q = 1.38 h0.45
El exponente de descarga x, es una medida de la sensibilidad de
los emisores a la variación de presión.
La relación q – h se puede representar gráficamente, que es la
forma usual de presentar esa relación por los fabricantes
(también es frecuente el uso de tablas).
15:32
Q (l/h)
Laminar x = 1
Turbulento
x= 0.5
Autocompensante
perfecto x = 0
h (m)
15:32
15:32
15:32
15:32
De la ecuación del emisor se deduce:
 q1
h1
= 
h2
 q2




1/ x
que permite transformar la tolerancia en la variación de caudales a su
equivalente en presiones.
Ej: dos goteros con:
x = 0.8
x = 0.2
Para que la tolerancia de caudales sea del 10 %, cuanto es la tolerancia de
presiones? q1/q2= 1.1
x= 0,8
x= 0,2
h1/h2 =(1.1)1/0,8 = 1.13 13 % de variación de la presión
h1/h2 = (1.1) 1/0,2 = 1.61 61 % de variación de la presión
Mayor exponente de descarga (x): permite menor variación de presión, por lo
cual en el diseño la variación de presión permitida en el sector será menor.
15:32
ASPECTOS AGRONÓMICOS DEL RIEGO
LOCALIZADO
Mayor ventaja del riego localizado: ahorro de
agua.
Menores pérdidas: la localización se consigue
conduciendo el agua por medio de tuberías y
aplicándola muy cerca de la planta, con esto se
eliminan las pérdidas por infiltración y
evaporación en los canales, acequias, surcos,
etc., lo cual supone un gran ahorro de agua.
Consumo de la planta: ¿aumenta o disminuye?
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Transpiración
Evaporación
Transpiración
Evaporación
15:32
Localización + alta frecuencia ⇒ disminuir la
evaporación directa y aumentar la transpiración
Menor consumo
cuando la planta
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es chica
Relación entre la fracción de área sombreada (A) y la Etc con
riego convencional (E. Fereres et al, 1981)
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Patrón de humedecimiento
Formación de bulbo mojado
Charco,
Forma: tipo de suelo y caudal del emisor
15:32
Factores que afectan la forma del bulbo de mojado
Tipo de suelo
Estratificación: presencia de estratos de distinta
porosidad
Caudal del emisor y tiempo de riego
15:32
Tipo de suelo
Suelo arcilloso
Suelo franco
Suelo arenoso
Estratos de diferente porosidad
SUELO
BT
SUELO
Pizarro, 1990
15:32
Caudal y tiempo de riego
Bresler, 1977
15:32
Diámetro de mojado por un emisor de 4 lh-1, para una
profundidad de raíces de 0.80 m
Grado de Estratificación del suelo
Textura del suelo
Homogéneo
Estratificado
En capas
Diámetro de Mojado (m)
Ligera
0.50
0.80
1.10
Media
1.00
1.25
1.70
Pesada
1.10
1.70
2.00
Keller,, 1978
Keller
En esta tabla no aparece definido el volumen de agua aplicado,
lo cual esta afectando el diámetro de mojado. Por otra parte,
la naturaleza, características, profundidad e inclinación de los
estratos influyen notablemente y esto no pueden preverse con
carácter general.
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¿ Como se moja el suelo ?
Rodrigo López, J. et al. 1992
15:32
García Petillo, Mario
15:32
RESULTADOS
SUELO ARCILLOSO
Brunosol Eútrico
Melilla
-40
-10
1.6 lh-1 3 horas
-20
0
1.6 lh-1 7 horas
20
40
-40
-30
0.55m
-30
-50
-50
-70
-70
-90
-40
-20
0
20
40
20
40
-10
0.50m
-90
-20
0
20
40
-110
15:32
-40
-20
0
RESULTADOS
Brunosol Eútrico
Melilla
-40
-10
-20
2.0 lh-1 3 horas
0
20
40
60
2.0 lh-1 7 horas
80
100
120
140
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
-20
-30
-40
-50
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
-20
0.60m
-40
-60
-60
-80
-80
-60
15:32
160
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
RESULTADOS
Brunosol Eútrico
Melilla
4 lh-1 3 horas
-60
-10
-40
-20
0
4 lh-1 7 horas
20
40
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
0
20
40
-20
-30
0.65m
0.90m
-40
-60
-50
-80
-70
-100
-90
-60
15:32
-40
-20
0
20
40
-100
-80
-60
-40
-20
RESULTADOS
SUELO ARCILLOSO
Brunosol Eútrico
CRS
Tratamiento 2: 1.6
-40
-10
-30
-20
-10
0
lh-1
10
Tratamiento 2: 1.6 lh-1 (3hs15’)
(2horas)
20
30
40
-10
-40
0
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
0
-10
-10
-20
-20
-30
-30
-40
-40
-40
-50
-50
-50
-50
-60
-60
-60
-60
-70
-70
-70
-70
-80
-80
-90
-90
-100
-100
-20
-20
-30
-30
0.50m
-40
Percolación
-80
-80
-90
-40
-90
-30
15:32
-20
-10
0
10
20
30
40
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS
Brunosol Eútrico
CRS
Tratamiento 3: 4.0 lh-1 (3hs15’)
Tratamiento 3: 4.0 lh-1 (2horas)
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
-10
-10
-20
-20
-30
-30
0.70m
-40
-40
-50
-50
-60
-60
Percolación
-70
-70
-80
-80
-90
-40
15:32
-30
-20
-10
0
10
20
30
-60
40
-90
40
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
0
250
230
210
190
170
150
130
110
90
70
50
30
10
-10
-30
40
0
-10
-10
-20
-20
-30
-30
0.55m
-40
-40
-50
-50
-60
-60
Percolación
-70
-70
-80
-80
-90
-90
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
RESULTADOS
Suelo arenoso
2 lh-1
1 lh-1
-20
-10
0
10
-10
-20
-30
1 hora de riego
20-20
-10
0
10
20
-20
4 lh-1
-10
0
10
6 lh-1
20 -40
-20
0
8 lh-1
40 -40
20
-10
-10
-10
-10
-20
-20
-20
-20
-30
-30
-30
-30
0.25m
-40
-40
-50
-50
-60
-20
0
-40
-40
-50
-50
-50
-60
-60
-60
-70
-70
-70
-80
-80
40
0.60m
0.45m
-40
20
-60
-70
-70
-20
-80
-90
-20
-10
0
10
20
-80
-10
0
15:32
10
20
-90
-20
-10
0
10
-90
20 -40
-30
-20
-10
0
10
20
30
-90
40 -40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
RESULTADOS
Suelo arenoso
11 lh 2horas
lh-1
-40
-20
0
20
2 horas de riego
2 lh-1
40-40
-20
0
4 lh-1
40-60
20
-40
-20
0
6 lh-1
20
40
60-60
-10
-10
-10
-10
-20
-20
-20
-20
-30
-30
-30
-30
-40
-40
-40
-40
-50
-50
-50
-50
-60
-60
-60
-60
-70
-70
-70
-70
-80
-80
-80
-80
-90
-90
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40-40
15:32
-30
-20
-10
0
10
20
30
-90
-90
40
-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60-60
-40
-20
0
8 lh-1
20
40
60-60
-40
-20
0
20
40
60
-40
-20
0
20
40
60
-10
-30
-50
-70
-50 -40 -30 -20 -10
0
-90
-60
10 20 30 40 50 60
Resultados experimentales
Brunosol Eútrico:
Emisores de 1.6 lh-1:
• Los diámetros de mojado no superan los 0.55m (3 horas de riego)
• El incremento de las horas de riego no se traduce en mayor área mojada, en cambio hay
menor eficiencia por pérdidas por percolación
Emisores de 2 lh-1:
• Los diámetros de mojado no superan los 0.60m (7horas de riego)
• El incremento de las horas de riego produce mayor área mojada, y al mismo tiempo pérdidas
de agua por percolación
• El uso de dos líneas de riego mejora la zona mojada siempre y cuando estén lo
suficientemente cerca:
• con 1.0m de separación no hay buen contacto entre las zonas mojadas
• con, 0.5m de separación se logra un diámetro de mojado (transversal) de 1.20m
Emisores de 4.0 lh-1:
• Los diámetros de mojado no superan los 0.90m (7horas de riego)
• El incremento de las horas de riego produce mayor diámetro de mojado, y al mismo tiempo
pérdidas de agua por percolación
15:32
Suelo arenoso
Emisores de 1 y 2 lh-1:
• Los diámetros de mojado fueron menores a 0.60m
• La zona mojada es de escasa profundidad y no hay perdidas de agua por percolación
Emisores de 4 y 6 lh-1:
• 1 hora de riego los diámetros de mojado no superan los 0.45m
• 2 horas de riego, el de 4 lh-1 da un diám. de mojado mayor al logrado con el emisor de 6 lh-1,
posiblemente debido a que el primero desarrollo una mancha húmeda mayor.
• La zona mojada es de mayor profundidad y en algunos casos hay perdidas por percolación
Emisor de 8 lh-1:
• Los diámetros de mojado fueron menores a 0.60m
• Existió un buen desarrollo del bulbo de mojado en toda la profundidad del suelo
• Pérdidas por percolación importantes, generando ascenso de la napa freática
15:32
DISEÑO DEL SISTEMA
15:32
Diseño Agronómico
Diseño hidráulico
Coeficiente de uniformidad
(CU)
Nº de emisores por planta (e)
Otros datos
CV de fabricación del emisor
Tolerancia de caudales
Caudal medio del emisor (qa)
Tolerancia de presiones
Dosis y tiempo de riego
Espaciamiento entre
emisores
Caudal de laterales
y terciarias
Distribución de la
red de riego
Diámetros y régimen de presiones en
laterales y terciarias
Plano topográfico
Fórmulas de tuberías
Conexión
emisor - lateral
Secundarias
Primarias
Cabezal
15:32
Ecuación del emisor
DISEÑO AGRONÓMICO
Componente fundamental de todo proyecto
de riego
Proporciona los datos básicos para el diseño
hidráulico
Parte del proyecto que mas dificultades
presenta,
Errores tienen consecuencias graves que
afectan el diseño hidráulico
15:32
DISEÑO AGRONÓMICO
2 etapas:
a) Cálculo de las necesidades
b) Determinación de:
dosis
frecuencia
tiempo de riego
número de emisores por planta
caudal del emisor
disposición de los emisores.
15:32
DISEÑO AGRONÓMICO
a) Cálculo de las necesidades
ETc = ETo x Kc
En riego localizado, cuando el cultivo no llega a sombrear más del 60 %
de la superficie total, se debe corregir por el efecto de la
localización. En caso contrario no se corrige.
ET diseño = ETc x Kl
2 situaciones:
Manejo del riego: en montes jóvenes debemos corregir por el efecto de
localización.
Diseño del equipo: no corregir , excepto en montes con marcos de
plantación muy grandes. En el caso de hortalizas o cultivos densos
no se realiza esa corrección.
15:32
DISEÑO AGRONÓMICO
Necesidades totales
Nt = ET diseño /(Ea*CU)
donde:
Ea= eficiencia de aplicación
CU= coeficiente de uniformidad
15:32
DISEÑO AGRONÓMICO
Valores de eficiencia de aplicación en climas húmedos
Profundidad
de raíces
Textura
Muy porosa
(grava)
Arenosa
Media
Fina
<0.75
0.65
0.75
0.85
0.90
0.75 – 1.50
0.75
0.80
0.90
0.95
> 1.50
0.80
0.90
0.95
1.00
Eficiencia de aplicación: Porcentaje de agua aplicada que es almacenada en la
zona radicular y que esta a disposición de las plantas ( escasas pérdidas en la
red de distribución)
Siempre es menor del 100%, principalmente debido al control limitado de la
forma como se aplica y se distribuye el agua en el suelo.
15:32
DISEÑO AGRONÓMICO
Uniformidad:
El coeficiente de uniformidad (CU) es un indicador
de que tan bien (o mal) se distribuye el agua en
la superficie regada por los emisores. Es una
medida de la capacidad del sistema de entregar
el mismo volumen de agua a través de los
emisores y no una medida de que tan bien se
distribuye el agua dentro de la zona radicular
15:32
La elección del CU es una cuestión económica en la que se debe comparar el
costo y la posibilidad del mayor consumo de agua y la mayor inversión
inicial.
Valores recomendados de CU (Standards of ASAE, 1978):
Coeficiente de Uniformidad
Emisores
Emisores espaciados mas de
4m en cultivos permanentes
Emisores espaciados menos
de 2.5m en cultivos
permanentes o
semipermanentes
Mangueras o cintas de
exudación en cultivos anuales
15:32
Pendiente
Clima árido
Clima húmedo
Uniforme (i < 2%)
0.90 – 0.95
0.80 – 0.85
Uniforme (i > 2% ) u
ondulada
0.85 – 0.90
0.75 – 0.80
Uniforme (i < 2%)
0.85 – 0.90
0.75 – 0.80
Uniforme (i > 2% ) u
ondulada
0.80 – 0.90
0.70 – 0.80
Uniforme (i < 2%)
0.80 – 0.90
0.70 – 0.80
Uniforme (i > 2% ) u
ondulada
0.70 – 0.85
0.65 – 0.75
DISEÑO AGRONÓMICO
2 etapas:
a) Cálculo de las necesidades
b) Determinación de:
número de emisores por planta
caudal del emisor
disposición de los emisores.
dosis
frecuencia
tiempo de riego
15:32
DISEÑO AGRONÓMICO
Número de emisores por planta
Dependerá de la distancia entre plantas, el número de líneas de riego
por fila de plantas, del emisor elegido y el tipo de suelo.
Tener en cuenta que:
los bulbos de mojado deben solaparse
porcentaje de mojado mínimo
15:32
DISEÑO AGRONÓMICO
Los bulbos deben solaparse por lo que la distancia entre goteros debe ser
menor al diámetro de mojado del gotero
En el caso de laterales con goteros incorporados o interlínea, se selecciona un
distanciamiento y se comprueba si cumple con el solapamiento adecuado
entre bulbos de mojado.
15:32
DISEÑO AGRONÓMICO
Espaciamiento máximo de 95% del diámetro de mojado
Separación entre emisores = φ Mojado x 0,95
Ejemplo:
Goteros de 4l/h en un suelo de textura media
Diámetro de mojado: 0.90m (dato experimental)
Se (95%) = 0.90 *0.95= 0.855 m
15:32
máxima separación admitida en esta situación
DISEÑO AGRONÓMICO
Ejemplo:
Seleccionar el espaciamiento entre goteros mas adecuado
para un suelo de textura media y caudal emitido de 4 l/h
Distanciamientos disponibles: 0.5m, 0.6m, 0.75m, 1.00m, 1.25m
Diámetro de mojado: 0.90m
Cualquiera que sea menor a 0.90*0.95= 0.855m, servirá
0.50
0.60
0.75
1.00
←
←
←
×
¿ Y si el suelo es mas arenoso?
Probablemente se deberá seleccionar el de menor
separación entre emisores.
15:32
Rendimiento en naranja “Navel” mojando diferente
volumen del suelo
250
kg/árbol
200
150
100
50
0
1
2
3
20%
4
35%
5
MED
temporada
Distancia entre emisores
DISEÑO AGRONÓMICO
Número de goteros: distancia entre plantas
=
separación entre goteros
Disposición de los emisores:
Lateral simple
Lateral doble
Chequear porcentaje de suelo mojado
%P =
15:32
Area mojada por los emisores*100 =
Área ocupada por la planta
DISEÑO AGRONÓMICO
Valores mínimos para el caso de árboles:
Clima húmedo 20 %
Clima árido
33 %
(Keller)
Para nuestras condiciones se recomienda un 50 % de suelo mojado,
respecto a la superficie ocupada por la planta
En cultivos herbáceos el valor de P debe ser mayor, llegando incluso al
70 %.
Valores altos de P aumentan la seguridad del sistema, pero aumentan
su costo (mayor número de emisores, diámetros mas grandes, etc.)
15:32
DISEÑO AGRONÓMICO
b) Superficie (área) mojada por un emisor
Área mojada por un gotero (Ae) = Diam2 * 3.1416 / 4
Diámetro de mojado depende de:
textura del suelo
estratificación
caudal del gotero
tiempo de riego o volumen aplicado
Determinación del diámetro de mojado
Uso de fórmulas (poco práctico y muy limitado por los datos necesarios)
Pruebas de campo (es la mejor opción, fácil de realizar y no necesitan un
equipo costoso, pero no es frecuente que se realice a nivel de diseño).
Uso de tablas o gráficas
15:32
EQUIPO PORTÁTIL
Tanques para
reposición del agua
Nivel constante, 0.8 m
Tubería con microtubos
DISEÑO AGRONÓMICO
Marco de plantación
Área mojada por los
emisores
Ejemplo:
Cultivo: Duraznero
Área sombreada= 2,5 x 2,5= 6,25 m2
Suelo: Brunosol
Marco plantación: 4 * 2.5m
Emisores de 4 l/h ------- diámetro de mojado 0.90m ----
P%= 2.25/6.5 = 36 %
15:32
Área mojada:
0.9 x 2.5m = 2.25m2
DISEÑO AGRONÓMICO
2 etapas:
a) Cálculo de las necesidades
b) Determinación de:
número de emisores por planta
caudal del emisor
disposición de los emisores.
dosis
frecuencia
tiempo de riego
15:32
DISEÑO AGRONÓMICO
Dosis:
Necesidades totales * Marco de plantación: litros/planta
Frecuencia de riego: diaria
Duración del turno de riego (Tr)
Tr = Dosis por planta(l/p)
Q got(l/h) x Nº de got/pl
=
Para el diseño del equipo se considera el monte adulto (Et diaria máx), sin
aplicar coeficiente de localización.
El tiempo de riego permite definir el número de sectores máximo que se
podrán regar en el momento de máxima demanda, teniendo en cuenta la
jornada de riego.
Cuando se esta manejado el riego considero la ETc de ese periodo en
particular, por lo tanto será variable durante todo el ciclo del cultivo.
15:32
Resumen Diseño Agronómico
Calculo de Necesidades Netas: Etc/Ea*CU
Elección del emisor: Caudal/presión, ecuación del
emisor
Definir Espaciamiento entre goteros
Tipo de suelo
Caudal del emisor
Chequear solapamiento
Chequear % de mojado
espaciamiento
Tiempo de Riego
Dosis por planta: Necesidades totales*marco plantación
Caudal del emisor
Número de emisores por planta
Sectores de riego
15:32
En cultivos densos …
15:32
Ejemplo para cultivos hortícolas
Cultivo: Cebolla
Etc: 5.8 mm/d
Canteros separados 1.20m, 4 filas de
plantas
Se colocaran 2 laterales por canteros
1.20 m
Características:
• se modifica el marco de plantación,
cultivos encanterados
• cálculos por metro cuadrado
• porcentaje de mojado mayor al 50%
15:32
0.80 m
Ejemplo para cultivos hortícolas
Cultivo: Cebolla
Etc: 5.8 mm/d
Eficiencia de aplicación: 85%
CU: 90%
Necesidades brutas: 7,6 mm/dia
15:32
Cintas con goteros incorporados:
Caudal: 4 l/h/m
Espaciamiento: 0.30m
Caudal/ gotero: 1.2 l/h
∅mojado: 0.35m
∅Máxima separación: 0.35*0.95=0.33m
Solapamiento: (0.35-0.30)/0.175 = 29%
• Superficie a mojar,
cantero de 0.80m de ancho * 1m de longitud = 0.80 m2
• Volumen de agua a aplicar:
7.6mm/d *0.80m2 = 6.08 l/m lineal de cantero por día
• Tiempo de riego:
6.08 l/m
= 0.76 horas (45min)
4l/m *2 laterales
15:32
Ej: Tiempo de riego= 5h
Superficie total= 4há
Jornada de riego =20 h (con automatización)
4 sectores
1 há por sector
Esta superficie se puede subdividir en una superficie mas reducida
15:32
1
4
2
1
3
2
3
4
DISEÑO HIDRÁULICO
Objetivo: diseño de tuberías y funcionamiento de la
instalación de riego, de tal manera que se puedan
aplicar las necesidades de agua al cultivo en el tiempo
que se haya establecido, teniendo en cuenta el diseño
agronómico previamente realizado.
Aporte de agua por los emisores lo más uniforme
posible, es decir, todos los emisores deberán aplicar
aproximadamente la misma cantidad de agua, por lo
que la uniformidad constituye el punto de partida del
diseño hidráulico de cualquier instalación de riego
localizado.
15:32
DISEÑO HIDRÁULICO
Para lograr una buena uniformidad será necesario:
Que todos los emisores de la instalación sean de buena
calidad, garantizados por el fabricante y que cumplan las
normas de calidad.
Que la presión del agua en todos los emisores sea lo más
parecida posible, para lo que habrá que dimensionar la
red de tuberías correctamente.
15:32
DISEÑO HIDRÁULICO
Coeficiente de uniformidad
CU= q25 / qa
q25 = caudal medio de los emisores que constituyen el 25 % de mas bajo
caudal
qa = caudal medio de todos los emisores
CU evaluación de instalaciones en funcionamiento
diseño de nuevas instalaciones.
En el diseño, la uniformidad es una condición que se
impone. Se elige un CU y se debe mantener durante el
diseño hidráulico.
15:32
DISEÑO HIDRÁULICO
Ejemplo
Nt = 5 mm/día
CU de 0.90
Para que el 25 % menos regado reciba en promedio 5 mm/día
habrá que regar con
Nt = 5/0.90 =5.56 mm/día;
Y si CU =0.70 , Nt = 5/0.70 =7.14 mm/día
Con este criterio de CU, el 75 % de las plantas recibe un exceso de
agua, en el caso de CU= 0.90 el exceso es de 10 % y en el caso de
CU = 0.70 el exceso será de 30 %.
Cuanto mayor es el valor de CU mas cara es la instalación.
15:32
100% uniformidad, baja eficiencia
Alta uniformidad, alta eficiencia
Baja uniformidad, alta eficiencia
Situación anterior donde se aumenta el tiempo de riego para que las plantas sub
irrigadas reciban el agua requerida
15:32
Causas de una baja uniformidad:
Hidráulicos: elección equivocada de los diámetros de tubería
Constructivos: (coeficiente de variación de fabricación)
Obstrucciones y alteración de los emisores (envejecimiento)
Diferencias de temperatura
Valores recomendados de CU: la elección del CU es una cuestión económica
en la que se debe comparar el costo y la posibilidad del mayor consumo
de agua y la mayor inversión inicial.
Emisores
Pendiente
Coeficiente de Uniformidad
Clima árido
Clima húmedo
Emisores espaciados mas de 4m en
cultivos permanentes
Uniforme (i < 2%)
0.90 – 0.95
0.80 – 0.85
Uniforme (i > 2% ) u ondulada
0.85 – 0.90
0.75 – 0.80
Emisores espaciados menos de 2.5m
en cultivos permanentes o
semipermanentes
Uniforme (i < 2%)
0.85 – 0.90
0.75 – 0.80
Uniforme (i > 2% ) u ondulada
0.80 – 0.90
0.70 – 0.80
Mangueras o cintas de exudación en
cultivos anuales
Uniforme (i < 2%)
0.80 – 0.90
0.70 – 0.80
Uniforme (i > 2% ) u ondulada
0.70 – 0.85
0.65 – 0.75
15:32
DISEÑO HIDRÁULICO
Etapas:
Tolerancia de caudales ⇒ Tolerancia de presiones
Diseño de laterales
Diseño de terciarias
Diseño de principales
15:32
Tolerancia de caudales
Hay que mantener el CU prefijado (en el diseño agronómico)
3 formas :
1) Considerar una determinada variación de presiones
Ej: 20 % variación de presión: Hmáx/Hmin = 1.2 mca
Si x = 0.8
Si x = 0.5
Qmáx/Qmin =1.16
Qmáx/Qmin = 1.1
Este criterio funciona muy bien en el caso de aspersión, donde los emisores tienen un
exponente de descarga muy constante, igual a 0.5 y el coef. de variación de fabricación
es bajo, no debe usarse en riego localizado ya que para una misma variación de
presiones la variación de caudales puede ser muy distinta según sea el x del emisor y
también su CV.
Tampoco se tiene en cuenta la calidad del emisor ni la uniformidad de riego
15:32
Tolerancia de caudales
2) Considerar una determinada variación de caudales.
Hmax  Qmax 

= 
Hmin  Qmin 
1
x
Tampoco en este caso se tiene en cuenta la variación de fabricación
del emisor.
15:32
Tolerancia de caudales
3) Considerar x, CV y CU
Fijando el valor del CU y conociendo qa (caudal medio) se puede obtener qn (caudal
mínimo) :
q min
1.27 * CV
CU =
* (1 _
)
qa
e
q min =
CU * q a
100(1 −
1.27 * CV
e
qa = Caudal medio
1
qmin = Caudal mínimo
 qmin  x
x
Pa = presión media
q = Kh ⇒ hmin = 

hmin = Pmin = presión mínima
 K 
Pmax = presión máxima
CV = coeficiente de variación de fabricación
e
= nº de emisores de los que recibe agua una misma planta (si es menor que 1 se
utiliza e = 1)
15:32
)
La diferencia máxima de presiones permitida en la subunidad de
riego (∆Ps), compatible con el CU elegido, será proporcional a la
diferencia entre la presión media que produce el caudal medio y
la presión mínima del sector:
∆Ps = M[Pa-(Pmin)s]
M depende de las características topográficas del terreno y del
número de diámetros que se usen en una misma tubería.
M
Diámetro constante 4.3
2 diámetros
2.7
3 diámetros
2.0
El valor de ∆Ps deberá repartirse entre los laterales y la
tubería terciaria
15:32
Ejemplo:
CU: 0.90 (del diseño agronómico)
Ecuación del emisor Q = 1.38 h0.45
Qa: 4 l/h
CV del emisor: 0.04
e: 4
q min
1.27 * CV
CU =
* (1 _
)
qa
e
15:32
q min =
0.90 * 4
= 3.69 l/h
1.27 * 0.04
1−
4
Con el caudal mínimo del sector de riego puedo obtener la
presión mínima del sector usando la ecuación del
emisor (q = Khx)
Pmin
 q min 
= 

 K 
1
x
 3 . 69 
= 

 1 . 38 
1
0 . 45
Pa = (qa / K) 1/x = (4/1.38)1/0.45 = 10.64 m
∆P = 4.3(10.64 –8.90) = 7.48 m
15:32
= 8.90m
∆P = 4.3(10.64 –8.90) = 7.48 m
7.48 m son lo que se pueden perder en la terciaria y en el lateral,
en principio se puede considerar que la mitad se pierde en el
lateral y la otra mitad en la terciaria.
Por lo tanto, en principio hf lateral = 3,74m = hf terciaria
Sin embargo hay que tener en cuenta que son muchos metros de
tubería porta goteros, respecto a los metros de tubería
distribuidora, por lo cual generalmente se destinan mas metros
de hf para el diseño de los laterales.
15:32
Diseño de la línea porta goteros
Ubicamos en un croquis las líneas porta-goteros
Determinamos las longitudes (máximas) de los laterales
Caudal unitario de la línea porta-goteros Qu (lts/hora/m. lineal) = Q got / Dist(got)
Caudal por línea
Emisores a 0.75m
Caudal 4.0 l/h
Plantas a 2.5m
15:32
427 l/h
80m (0.8% pendiente)
Pérdidas de carga en laterales
Calculamos las pérdidas de carga para tuberías de diferente diámetro
Darcy – Weisbach
Q2
hf = 0.0826 * f * 5 * L
D
f=
0.25
  K
5.74 
log
+


0.9  
3.71D
Re

 
Re =
2
vD
υ
L = Lreal + L. equiv. debida a las conexiones de los emisores
Efecto de las conexiones : Es una pérdida de carga que se origina en un punto singular
y por lo tanto podrá hacerse equivalente a la que se produce en una longitud de
lateral recto (fe) (long. equivalente).
Dependerá del tipo de conexión y del diámetro interno de la tubería
15:32
Valores de fe para Diámetros internos mas
frecuentemente utilizados
fe =
23.04
D
Grande
1.84
fe =
Grande
10.3
0.32
0.24
0.18
13.2
0.20
0.15
0.11
16
0.14
0.11
0.08
18.91
D
fe
Di mas
frecuente
1.87
fe =
Estándar
Estándar Pequeño
14.38
D
1.89
Chica
fe = 0.23m
Interlínea
Del cuadro obtenemos el valor de fe, para un emisor; éste valor multiplicado
por el número de emisores en la línea, nos da la longitud equivalente total que
debo agregar a la longitud real del lateral.
Longitud total = long. real + (fe x nº de emisores)
15:32
Ejemplo:
Longitud del lateral: 80 m
Separación entre emisores (Se): 0.75 m
Nº emisores = 80 / 0.75 = 107
fe (conexión pequeña, Di : 13.6 mm) = 0.11
Longitud total = 80 + (0.11 * 107)= 91,7 m
15:32
Ejemplo:
Lateral de 80 m
Se = 0.75 m
qa= 4 l/h
Pa =10.64 m
80/0.4 = 107 emisores x 4= 427 l/h
CSM (n= 107; Se/2) =0.353
Pendiente =0.8 % bajando (0.008 m/m) (hg=0.64m)
Se prueban diferentes diámetros de tubería de PEBD con un caudal de 0.000119 m3/s y 91,7m
Tubos.exe
Utilizando la formula de Darcy - Weisbach
DN(mm)
Di(m)
Area
Vel
Re
K(m)
K/D
f
hf
CSM
hftotal
16
0,0136
0,000145
0,82
10986
0,000002
0,000147
0,0305
6.97
0,353
2.46
20
0,0176
0,000243
0,49
8489
0,000002
0,000114
0,0326
1.98
0,353
0,70
Se selecciona aquel diámetro de tubería cuyas pérdidas de carga no superen las
permitidas (del ejemplo: 3.74 m)
En todos los casos debe tenerse en cuenta las diferencias topográficas.
⇒ Elijo la tubería de DN 16mm
15:32
Calculo de presiones en el lateral (P inicial, P max, P min, P final)
Lateral horizontal:
P inicial = Pa + ¾ hf =10.64 + 0.75(2.46)= 12.49m
P min = Pa – ¼ hf = P inicial –hf= 12.49-2.46= 10.03m
P inicial
P max.
15:32
Pa
P final
P min.
Calculo de presiones en el lateral (P inicial, P max, P min, P final)
Lateral descendente
a) cuando el desnivel es menor a las pérdidas por fricción, o sea que el desnivel no
compensa las pérdidas de carga por fricción: el punto de menor presión se encuentra en una posición
intermedia
P inicial = Pa + ¾ hf - hg/2 = 10.64 + 0.75(2.46) - 0.64/2= 12.17m
P min = P max - t’hf = 12.17 – t’ (2.46) = 12.17 – 0.783(2.46)= 10.24m
P final = Pa – 0.25(hf) + hg/2 = 10.64 – 0.25* 2.46 +0.64/2 = 10.35m
 Hg 
 Hg 
 + 0 . 357 * 

Hf
Hf




1 . 57
t '= 1 − 
 0 . 64 
 0 . 64 
t '= 1 − 
+
0
.
357
*



2
.
46
2
.
46




15:32
1 . 57
= 0 . 783
hf
hg
P min.=
10.24m
∆Plateral= 12.17 - 10.24= 1.93m
15:32
P final=
10.35 m
Lateral descendente
a) cuando el desnivel es mayor a las pérdidas por fricción
hf
hg
P inicial =
P min.
P final= P max.
15:32
Laterales alimentados por un punto intermedio
En el caso de terreno horizontal el punto óptimo es el medio: se divide el
caudal y la longitud en dos permitiendo el uso de tuberías laterales mas
finas.
En el caso de terrenos con pendiente el punto óptimo estará más cerca del
extremo más elevado.
Plano
15:32
Con pendiente
DISEÑO DE LAS TERCIARIAS O LÍNEAS DE ABASTECIMIENTO
15:32
15:32
15:32
DISEÑO DE LAS TERCIARIAS O LÍNEAS DE ABASTECIMIENTO
Hidráulica de las líneas de abastecimiento
La hidráulica es similar a la de las líneas porta-goteros, es decir que existe
derivación de agua a intervalos equidistantes.
En nuestras condiciones, se diseñarán tuberías terciarias de un solo diámetro.
En el caso de sectores grandes pueden diseñarse con varios diámetros.
Las tuberías a utilizar son normalmente de PVC (enterradas) o de polietileno
(mas caras pero pueden estar expuestas al sol y son flexibles)
En el calculo de la terciaria se iguala P inicial del lateral con P media de la
terciaria y a partir de esa presión se calcula P MAX y P MIN de la terciaria , la
diferencia de esos valores debe ser menor al tolerado para la terciaria. En el
ejemplo: 5.5m, (7.48-1.93)
15:32
P MAX (t) = P inical (l) + ¾ hf (t) - hg(t)/2
(terciaria en bajada)
P final(t) = P max(t) - t’hf(t)
PMIN del SECTOR= Pfinal (t) - t' hf(l)
P MAX, es la presión máxima del sector, es la que debe llegar a la
entrada del sector de riego
La diferencia entre la P MAX y la P MIN del sector no debe superar
el valor tolerado (en el ejemplo, 7.48 m)
15:32
Ej. Tubería terciaria de 70m, con derivaciones cada 5 m,
horizontal
Perdida de carga admisible: 5.5 m
Qt = 426.7 l/h*14 =5973 l/h(0.00166m3/s)
CSM (14; Se/2)= 0.365
Pruebo diferentes diámetros de tubería de pvc
Tubería de PVC DN40 PN4 Hf = 2.03m
Tubería de PVC DN32 PN4: Hf = 6.94 m no sirve, utilizo la anterior
15:32
Ej. Tubería terciaria de 70m, con derivaciones cada 5 m, horizontal
Calculo las presiones en la terciaria
P inicio del lateral medio: 12.17 m
Hg = 0 (terreno horizontal)
P máx: 12.17+ ¾(2.03) = 13.69 m
P final: 13.69 – 2.03 = 11.66 m
Pmín. del sector = P final - ∆P lateral
11.66 – 1.93 = 9.73m
Calculo el nuevo CU:
Qa= 4 l/h
Qmin = 1.38 hmin0.45 = 1.38*9.730.45= 3.84 l/h
CU = (1 −
1.27 * 0.04
4
)*
3.84
= 0.94
4
en este caso cumplo con el requerimiento de mantener el CU y se mejora, el 75 % de
las plantas que son sobreirrigadas reciben un 6 % mas de agua, con el CU inicial el
exceso era del 10 %.
15:32
-t’hf
80m (0.8% pendiente)
Pmin=9.73m
Pfinal(t)=11.66m
⇒ Qmin ⇒ CU= 94%
Pmin=9.73m = 3.96m = ∆Psector
- hf (terciaria)
plano
+¾ hf – hg/2
Pinicial=12.17m
+ ¾ hf (terciaria)
PMAX =13.69m
15:32
Pa = 10.64m
Lateral medio
80m (0.8% pendiente)
Q SECTOR
2
PMAX
15:32
PMIN
Coeficiente de Uniformidad= 0.94
Corregir Necesidades totales
Corregir Tiempo de Riego
15:32
Tubería Principal
El diseño de la tubería principal, es igual que para el caso
de aspersión, es una tubería que conduce un caudal
conocido y que debe llegar con determinada presión al
sector de riego.
Criterio económico, criterio de velocidad, la velocidad del
agua en la tubería no debe superar 1,5 a 2,0 m/s
En el ejemplo:
Caudal: 2 subsectores = 0.00166 m3/s * 2= 0.00332 m3/s
Distancia desde la bomba 200m
Desnivel: 5m
15:32
Tubería Principal
Pruebo:
DN 40 PN 6: DN 50 PN6: DN 63 PN 6:
Diámetro
Hf (m) Velocidad (m/s)
40
44 m
2,9
50
13,5
1,77
63
4,3
1,09
Para determinar la presión que debe dar la bomba habrá
que sumarle las pérdidas de carga localizadas
(reguladores de presión, válvulas, filtros, equipo de
fertirriego, accesorios, etc.)
15:32
15:32
1
4
2
1
3
2
3
4
AUTOMATIZACIÓN DEL RIEGO
15:32
Algunos aspectos sobre la instalación del equipo
Profundidad de la zanja:
Con tráfico: 0.60m
Sin tráfico: 0.30m
15:32
15:32
15:32
15:32
15:32