manejo de riego por goteo

MANEJO
DE RIEGO
POR GOTEO
1 PARTE:
NECESIDADES
DE AGUA
Juan Tosso T.
Ingeniero Agrónomo Ph.D.
Raú 1 Ferreyra E.
Ingeniero Agrónomo
En Alemania, se comenzó a aplicar en 1860, el
agua directamente a las raíces de las plantas, utilizando sistemas de drenaje que en las épocas de
sequla se haclan funcionar a la inversa. Con ello
se pretendió evitar las pérdidas de agua por evaporación. Esta fue la base del riego subterráneo,
desarrollado posteriormente en EE.UU. y poco
extendido a causa de la dificultad en la inspección y reparación del sistema enterrado y obturaciones provocadas incluso por las rafees.
El riego por goteo, se basa en los mismos principios del riego subterráneo de aplicar el agua
en forma localizada a las plantas. La diferencia
fundamental, radica en que los emisores (goteros)
están colocados sobre el terreno, con lo cual pueden ser inspeccionados y separados en forma
rápida, oportuna y expedita.
Aunque este tipo de riego se empezó a utilizar en
Inglaterra en el riego de macetas hace 25 años,
los especialistas israelitas lo desarrollaron y gran
parte del avance que ha experimentado se debe
a ellos.
En 1974, durante el segundo Congreso Internacional de Riego por Gatea en San Diego, California, se dio la cifra de 75 mil hectáreas como
superficie regada par goteo en el mundo y se
estimó que para 1980 llegaría a las 200 mil hectáreas figurando la mayor superficie en EE.UU.
Se estima que en Chile existen actualmente alrededor de 8.500 hectáreas regadas por goteo u
otros sistemas de riego localizado, especialmente
en frutales y parrona/es,. tanto en los valles de los
rfos Copiapó, E/qui, Aconcagua y Maipo.
En el pals se han instalado equipos desde hace
seis años, pero el mayor número data desde hace
tres años atrás. Los principales problemas que se
presentan en los equipos se deben fundamentalmente al escaso apoyo técnico brindado por las
empresas instaladoras. El manejo de los equipos
(fiempo de riego, fertilización,. aplicación de ácidos,. etc.), en muchos casos se realiza a base de
pruebas y no de criterios técnicos.
lPA La Platina Nº 25, 1984
En esta publicación dividida en tres partes,. se
entregan algunas normas de manejo que contribuyan a solucionar estos problemas. La primera
parte se referirá a las necesidades de agua, la
segunda a la fertilización y la última, a los problemas de obturación, forma de prevenirla Y
correcciones. Esta tercera parte aparecerá en la
próxima revista.
27
La estimación de las necesidades de agua de los cultivos
o evapotranspiración, es uno de los primeros pasos que
deben darse para obtener un diseño adecuado y poste·:
riormente para manejar el equipo de riego por goteo en
forma apropiada. La información necesaria puede ser
obtenida a través de mediciones realizadas en los cu!ti·
vos, bajo condiciones de campo, en sus correspondientes regiones climáticas. Sin embargo, debido a que es
difícil y lento realizar estas mediciones, se han desarro·
!lado numerosos métodos a través de los cuales es posi·
ble obtener estimaciones suficientemente válidas.
Para determinar !os requerimientos o necesidades de
riego de los cultivos, cuando se utiliza el goteo, debe
considerarse una serie de factores como son !a evapotranspiración, la eficiencia de aplicación, uniformidad,
lixiviación o lavado de sales, porcentaje de área que
cubre el cultivo, para finalmente llegar a las NECESIDADES REALES de agua que debe aplicarse a través
del equipo de riego por goteo. A continuación se hace
un análisis de cada uno de estos factores y· se entrega
una metodología de cálculo.
EVAPOTRANSPIRACION (ET)
Evapotranspiración o Uso-Consumo, se refiere al agua
usada por las plantas por concepto de transp1 ración y
aquella evaporada desde el suelo adyacente. 1nc!uye
también el agua depositada por el rocío, la lluvia y
aquella que se evapora sin ser utilizada por el sistema
de la planta. Se expresa normalmente en mm/días,
mm/mes o m3/ha en un determinado peri'odo de
tiempo.
La evapotranspiración depende de la interacción de
factores climáticos, botánicos, de suelo y de manejo.
Entre ellos se pueden mencionar la temperatura, radia·
ción, período de crecimiento, follaje y naturaleza de
las hojas, disponibilidad de agua, etc.
Los riegos frecuentes tienden a aumentar las pérdidas
por evaporación desde el suelo. En terrenos con empas·
tadas o cultivos que cubren completamente la superfi·
cie del suelo con el follaje, se reduce !a evaporación
por !a sombra que este produce.
Después de un riego, la eVaporación desde la superficie
de! suelo es alta mientras permanece saturado, la velocidad de evaporacíón en estas condiciones es casi igual
a la de una superficie de agua libre a la misma temperatura. A medida que el contenido de humedad en la su·
perficíe de! suelo disminuye, la velocidad de evaporación se reduce drásticamente. La velocidad de evaporación del suelo entre riegos sucesivos depende de
factores tales como: rastrajes, "mulchlng" (cobertura
artificial de! suelo), textura de! suelo, clima, tipo de
cultivo, estado de desarrollo vegetativo del cultivo y
el método, frecuencia y profundidad del riego_
EVAPOTRANSPIRACION DIARIA Y SUS
VARIACIONES DURANTE LA ESTACION
DE CRECIMIENTO
La evapotranspiración en un período de 24 horas varía
de acuerdo a cómo se comportan los factores que influyen en ella. La evapotranspiraclón es baja al comienzo de temporada, aumenta a medida que se desarrolla
el follaje y ,los di'as se hacen más largos y calurosos,
alcanzando generalmente un máximo durante el perío·
do de fructificación, luego disminuye hasta el fina! de
la estación de crecimiento, como se observa en la Figu.
ra 1_ Esta variación de !a evapotranspiración de tos
cultivos a través de la temporada de riego, implica que
la cantidad de agua de riego que debe entregarse al
cultivo debe seguir la misma tendencia. E! propósito
de este arti'cu!o es entregar los elementos para poder
planificar técnicamente los volúmenes de agua a aplicar
en cada riego, de acuerdo a dichas variaciones.
Emisión de la panoja
a grano en estado lechoso
"7
Figura 1. Variación de la eva·
potranspiración de un cul.tivo
de ma!z en la Región Metropo·
litana, en relación a su desa·
rro!lo.
28
Estado lechoso
a cosecha
~
"7
Emergencia
. "7
•
Siembra
30
60
90
120
150
Días desde !a siembra
lPA La Platina Nº 25, 1984
IMPORTANCIA DE LA "EVAPOTRANSPIRACION
MAXIMA"
La velocidad de evapotranspiración promedio durarÍte
7 a 10 d(as de máximo uso de agua de la estación de
crecimiento, se denomina "evapotranspiración máxima"
(período peack). La importancia de este concepto radica en que es este valor el que debe utilizarse en el diseño de cualquier sistema de riego. Este período ocurre
generalmente cuando el cultívo obtiene su pleno desarrollo, la vegetación es más abundante y la temperatura
es alta. La evapotranspiración-máxima es mayor si se
consideran períodos más cortos para obtener su promedio (2 a 3 días). El valor que debe utilizarse en los diseños varía según la profundidad de arraigamiento del
cultivo y el suelo. En suelos delgados, suelos con baja
capacidad de almacenamiento de agua o cultivos de
arraigamiento superficiales, requerirán de riegos más
frecuentes, por lo que el promedio de evapotranspira·
ción-máxima a utilizarse debe considerar un período de
2 a 3 días. Para riego por goteo, que es un método de
alta frecuencia\ deberá considerarse este último valor
como base de diseño.
EFICIENCIA DE APLICACION EN RIEGO
POR GOTEO
La eficiencia general de aplicación ('Ea) en riego por
goteo puede ser definida como se indica a continuación
Ea = Ks • Eu
{Ks) es igual al promedio de agua almacenado en la
zona de raíces del suelo dividido por el promedio
de agua aplicada. Este factor que expresa la eficiencia de almacenamiento de agua en el suelo y
considera las pérdidas por perco!ación profunda
y otras, siempre tiene un valor menor que 1.
(Eu) también es un coeficiente menor que 1 y refleja
la uniformidad de la aplicación entre los diferentes emisores o goteros.
CUADRO 1. Valores de Ks para diferentes tipos
de suelo
Tipos de suelo
Coeficiente Ks
Arena gruesa o estrato superficial
delgado con grava en el subsuelo
0,85
Arenas
0,90
Texturas medias (franco)
0,95
Limos y arcillas
1,0
En riego por goteo, el agua es transportada a través de
una red de tuberías hasta llegar a los emisores quemojan los diferentes puntos del terreno. Por tanto, la eficiencia de aplicación (Eu) depende completamente de
la uniformidad de distribución y descarga a través de!
sistema. La variación de la descarga de los emisores a
su vez, va a depender de las variaciones de presión y de
las características de descarga de éstos. Un buen diseño
debe considerar una uniformidad de emisión, o eficiencia de uniformidad igual o superior a 90 por ciento
(Eu = 0,90).
Se desprende, por lo tanto, que los valores de eficiencia
de aplicación (Ea) en el método de riego por goteo,
considerados como productos de Ks y Eu (Ea = Ks ·
Eu), fluctuará entre 0,80 y 0,95. Bajo condiciones adecuadas de diseño un equipo de goteo debe operar con
una eficacia de aplicación, de 90 a 95 por ciento.
Se recomienda medir en terreno una vez al año la uniformidad, ya que los problemas causados por las obturaciones producen graves alteraciones a! sistema.
En términos de necesidades de lixiviación (N1), como
una primera aproximación, se sugiere agregar un 1O por
ciento de exceso de agua con el fin de evitar acumulación de sales.
El valor de N1 corresponde al 10 por ciento agregado
por concepto de lixiviación de sales y adquiere por lo
tanto un valor de 1, 1.
Definición práctica de los términos de Eficiencia
Los valores de Ks dependen fundamentalmente del manejo del equipo, debido a que idealmente en el riego
por goteo casi no se producen pérdidas por percolación
profunda ni escurrimiento superficial, salvo en ocasiones muy especiales. Por lo tanto, la diferencia entre las
necesidades de riego y las de evapotranspiración de los
cultivos es muy pequeña. Sin embargo, en suelos muy
porosos o de baja capacidad de retención de agua, se
suele tener pérdidas que se deben tomar en consideración. A continuación se sugieren algunos valores para
diferentes suelos (Cuadro 1 ).
IPA La Platina NO 25, 1984
COEFICIENTE DE AREA (ka)
Los métodos de riego localizados, como es el caso del
método por goteo, se utilizan normalmente para vides,
frutales y cultivos en hileras, donde los cultivos cubren
sólo parte de la superficie de suelo con su follaje. La
cubierta vegetal varía durante la etapa de desarrollo de!
huerto o vides interceptando sólo una porción de la
radiación solar. Cuando una superficie no sombreada
por el follaje es mojada a través del riego por goteo,
una porción del beneficio potencial del agua aplicada
29
se pierde como evaporación directa desde el suelo o por
!a transpiración de las malezas. Por lo tanto, a los valores de necesidades de agua de los cultivos debe incluirse
un factor de reducción que corrija las pérdidas indic~­
das, cuando se utiliza e! método de riego por goteo,
este factor se denomina coeficiente de área (kal.
USO DE LA BANDEJA DE EVAPORACION EN EL
CALCULO DE LAS NECESIDADES DE RIEGO
Debido a que la evapotranspiración varía fundamentalmente según el cultivo y clima donde éste sea establecido, es difícil medirla en cada una de las condiciones
En el Cuadro 2 se entregan los valores de ka para diferentes porcentajes de suelo cubierto (S.C.).
CUADRO 2. Coeficiente ka para diferentes
porcentajes de suelo cubierto*
Porcentaje de suelo
cubierto (S.C.)
Coeficiente ka
0,20
0,33
0,43
0,53
0,62
0,71
0,79
0,87
0,94
1,0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
*Estos valores fueron obtenidos por la relación
0,2 (S.C.)
----F\./ 0,705, desarrollada por Tosso.
10
En resumen, para calcular las necesidades reales de
riego (N Rrl. cuando se opera un equipo pár goteo se
aplica la siguiente fórmula, que incluye todos los factores indicados anteriormente:
NRr
K·
EB • ka • N1
-
R
donde R es el agua recibida por las plantas a través de
otras fuentes no provenientes del equipo de riego. Este
término normalmente no se considera, sa!Vo en aquellas
zonas con problemas el.e mal drenaje o anegamiento.
Para determinar las necesidades de agua de los cultivos, cuando
se utiliza goteo debe considerarse la evapotransp;ración,
eficiencia de aplicación, unfformidad, lixiviación y porcentaje
de área que cubre el cultivo.
·
30
!PA La Platina Nº 25, 1984
requeridas. Por tal razón, su estimación se obtiene nor·
ma!mente a través de fórmulas matemáticas basadas en
antecedentes climáticos. Entre las fórmulas más utilizadas se encuentran las de Blanney y Criddle, Penmán
y otros. Tosso ha desarrollado una fórmula para el pafs
a través de la cual estima la evaporación de bandeja a
partir de parámetros climáticos, entregando además los
factores de corrección para obtener !a evapotranspira·
ción del cultivo correspondiente.
Debido a que !a evapotranspiración de los cultivos
se relaciona bien con la evaporación de una super·
ficie de agua desde una bandeja o estanque de evapo·
ración, se han utilizado estos aparatos como índice de
las necesidades de agua de !os cultivos. La evaporación
es un muy buen integrador de los factores climáticos y
ha demostrado además, ser un método práctico a nivel
de campo. A través del tiempo estos estanques han sido
estandarizados, es así como prácticamente en todas las
Estaciones Meteorológicas del mundo se utiliza la
BANDEJA DE EVAPORACION CLASE A, recomen-
dada por e! Bureau of Reclamation de los Estados
Unidos. Este aparato consiste simplemente en un arte·
facto circular, como lo muestra la fotografía, cuyas di·
mansiones, materiales, color, instalación, etc., han sido
estandarizados estrictamente con el fin de que sus resultados sean extrapolables y los factores de corrección
o coeficiente K de! cultivo, puedan se.r aplicados.
la siguiente fórmula, puede ser utilizada para relacionar la evapotranspiración de un cultivo con la evaporación de bandeja en un determinado período:
ET = K • EB
donde
ET
evapotransp1rac1on del cultivo para el
período de desarrollo (mm/día).
K
EB
= coeficiente del cultivo para el período
correspondiente adimensiona!.
evaporación de bandeja (mm/día).
El coeficiente K es específico para cada cultivo y varía
además de acuerdo a su estado de desarrollo. En !a Tabla 1, se entregar. los valores de los coeficientes K para
frutales, vides y algunos otros cultivos.
Para medir la evaporación, se rellena el estanque con
envases de 0,5 y 1 !t (un litro de agua de relleno equi·
vale a 1 mm de evaporación en el estanque). En el centro de !a bandeja se instala una aguja que determine e!
nivel a que debe rellenarse. Esta medición debe realizarse diariamente a la misma hora cada día, de preferencia
temprano en la mañana.
IPA La Platina Nº 25, 1984
DESCRIPCION DE LA BANDEJA DE
EVAPORACION CLASE A
Esta bandeja consiste en un estanque circular de 121
cm de diámetro y 25,5 cm de profundidad. El material
utilizado para su confección es fierro galvanizado de
0,8 mm de espesor. La bandeja está montada sobre un
marco de madera de 15 cm de altura sobre la superficie
del suelo. Una vez instalado el marco debe rellenarse
con tierra, de manera ta! que quede un espacio de aire
de 5 cm entre la base de la bandeja y el terreno levantado. La bandeja debe quedar bien nivelada. Esta debe
llenarse con agua hasta una altura de 5 cm del borde
superior y no debe permitirse que su nivel disminuya
más allá de 7,5 cm del borde de la bandeja. Esto implica que la altura de agua no debe variar más allá de 2,5
cm, lo que significa que durante el verano ésta debe ser
rellenada muy frecuentemente. A su vez, el agua debe
ser renovada con regularidad con el objeto de eliminar
la turbieza. Estos aparatos se pintan anualmente con
pintura de aluminio. El lugar donde se instale la bandeja debe estar rodeado de pasto corto hasta un radio
de 50 m.
NECESIDADES DE RIEGO (NR)
Las necesidades de riego (N R) corresponde a la cantidad de agua que debe ser aplicada al huerto o cultivo
para que éstos puedan absorberla con facilidad de
acuerdo a sus requerimientos, asegurando su penetra·
ción y almacenamiento en la zona radicular. Si el riego
es la única fuente de agua, las necesidades de riego
serán, a lo menos, igual a la evapotransplraclón y normalmente debe ser mayor con el fin de suplir posibles
pérdidas durante el riego, tales como aquellas necesarias para el lavado de sales, percolación profunda o
distribución desuniforme. En otros términos, el concepto NR, considera !a eficiencia de aplicación de agua
de riego, y las necesidades adicionales por concepto de
lavado de sales, si fuere necesario,
Por otro lado, si la planta está recibiendo parte del agua
a través de otras fuentes tales como lluvia, agua almacenada en el suelo, o de napas freátlcas, las necesidades
de riego (N R), pueden ser considerablemente menores
que las de evapotranspiración (ET).
Las necesidades de agua de riego, N R, se expresan normalmente en términos altura de agua {mm/día) o en
volumen (m3/ha/d ía).
Para determinar las necesidades de riego, N R, debe in·
corporarse por lo tanto, !os factores indicados anteriormente. Para ello se debe hacer uso de la siguiente
ecuación:
NR
=
K • EB • ka • N1
ks • Eu
31
Se estima que en Chile existen actualmente alrededor de 8 500
hectareas regadas por goteo, especialmente de frutales y
parronales
EJEMPLO DE CALCULO PARA DETERMINAR LAS
NECESIDADES DE RIEGO, NR, Y EL TIEMPO DE
RIEGO, TR
Se desea regar un cultivo de vid en parronal establecido
en el Valle de Elqu1 En el lugar existe una Bande1a de
Evaporac1on Clase A en !a que se realizan med1c1ones
diarias Los antecedentes del cultivo, d1stanc1a, planta
cion, etc, necesarios para el calculo se 1nd1can en fa
parte superior de la Tabla 2 Se desea calcular la cant1
dad de agua a aplicar diariamente a traves de un equipo
de riego por goteo y el tiempo de riego, TR Para ello
utilizaremos el valor de evaporacion de !a bandeja co
rrespond1ente al d 1a anterior al d fa de riego, en la for
maque se rlustra en la Tabla 2
TABLA 1 Coef1c1ente K para los diferentes períodos de crec1m1ento de los cultivos, para ser ut1hzados en
la est1mac1ón de evapotransp1rac1ón, ET, a través de la evapotranspirac16n de bandeja clase A, EB 1
Porcentaje de la Estación de crec1m1ento
Cultivo
Frutales hoJa caduca
Vid en parronal (método de
riego por goteo)
Frutales con pasto
C1tncos y paltos
Tomate
P1mrento
Maravilla
Hortalizas Arra1g Sup
Nogales
Ma1z
Melon
Papas
Freioles
1
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,20
0,35
0,65
0,70
o 75
0,70
0,60
0,50
0,30
0,20
0, 15
0,25
0,35
0,55
0,60
0,55
0,40
0,25
0, 15
0, 15
0,60
1,07
0,88
1,06
0,45
0,65
0,75
0,45
0,95
0,82
0,50
0,80
0,85
0,86
0,35
0,50
0,65
0,30
0,85
0,66
0,45
0,65
0,79
0,60
0,30
0,30
0,45
0,20
0,85
0,51
0,45
0,50
0,70
0,45
0,25
O, 15
0,35
O, 10
0,85
0,33
Promedio 1,00
0,45
0,25
0,33
o 18
0, 10
0,30
0,30
o 10
O, 15
O, 15
0,50
0,45
0,50
0,38
0,25
0,35
0,50
0,25
0,25
0,35
0,55
0,57
0,65
0,56
0,45
0,55
o 70
0,40
0,45
0,53
0,60
0,75
0,76
0,73
o 60
0,75
0,87
0,60
0,65
0,72
0,60
0,95
0,83
0,92
0,60
o 75
o 91
0,60
0,85
0,88
0,65
1, 15
0,86
1,07
0,55
0,75
0,82
0,55
0,95
0,91
Estos coef1c1entes corresponden a una recopilac1on de antecedentes de K
ET a
=rn
realizada por el autor
Los coeficientes para tomate maiz, papas, freioles, maravilla y vides en parronales fueron obtenidos expe
nmentalmente por el autor
32
JPA La Platina Nº 25 1984
"
TABLA 2. Determinación de variedades de riego o volumen de agua a aplicar, y tiempo de riego
)>
r
ru
"?l"
Potrero o Cuarte! Nº :7
ru
Cultivo
5·
z
o
N
Caudal de descarga
6 lt/hr
: Vid en parronal
de los goteros Q
:
Mes
: Enero
Coeficiente de K
: 0,6
Dlstancía plantación
; 4 Xi m
11
/o suelo cubierto
: 90°/o
Nº de goteros/árbol
:4
Tipo de suelo
: Textura media
m
"''°
A
Evaporación
Necesidades
de Riego
mm/día
Necesidades
de Riego
NR • A rea
lt/día/planta
Tiempo de
Riego, T.R.
(según Tabla)
Eficiencia de
Aplicación
Eu = Ks • Eu
Eficiencia
de Uniformidad, Eu
de Bandeja
mm/día
Coeficiente K
(según Tabla)
Coeficiente
de Area, ka
(según Tabla)
8
0,6
0,94
0,95
0,90
0,86
5,72
95,52
3,98
2
9,5
0,6
0,94
0,95
0,90
0,86
6,85
109,65
4,57
3
9
0,6
0,94
0,95
0,90
0,86
6,49
103,88
4,33
4
8,0
0,6
0,94
0,95
0,90
0,86
5,77
92,33
3,85
5
8,3
0,6
0,94
0,95
0,90
0,86
5,99
95,80
3,99
6
7,3
0,6
0,94
0,95
0,90
0,86
5,27
84,26
3,51
7
10,2
0,6
0,94
0,95
0,90
0,86
7,36
117,73
4,91
31
8,3
0,6
0,94
0,95
0,90
0,86
5,99
95,80
3,99
Fecha
Coeficiente K5
(según Tabla)
Ejemplo de cálculo:
NR =
NR
w
w
=
R • EB • ka • N 1
Rs • Eu
- R (mm/día)
8. 0,6. 0,94. 1, 1 0,95 . 0,90
NR lit/día/árbol)
=
NR (mm/día)· Area (m2)
NR = 5,72 · 16 = 95,52 lt/día/árbol
o
5,72 mm/día
NR
TR
95,52
=- - - - - - - - - - - - --=
4. 6
Nº gotero/árbol • Caudal de goteros
3,90 hr
horas