Diseño y eficiencias de Riego

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..