Estado de Israel

MASHAV CINADCO Ministerio de Relaciones Exteriores Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural

Centro de Cooperación Internacional Centro de Cooperación Internacional para el Desarrollo Agrícola

Depa

RIEGO

Ex-Director d

S

Servicio de Extensión rtamento de Riego y Suelos

P

Es

el D

eg

OR ASPERSION

Por

Elimelech Sapir pecialista en Riego

y

Moshe Sneh epartamento de Riego y Suelos

unda Edicio'n 2005

INDICE

Capítulo N0

Página

PROLOGO 1

INTRODUCCION 2

2- PROPIEDADES DEL SUELO 3

3- EL RIEGO POR GRAVEDAD 11

4- EL RIEGO POR ASPERSION 12

5- EL RIEGO MECANIZADO 23

6- EL RIEGO CON MICRO-EMISORES 28

7- EL RIEGO DE HORTALIZAS CON MINI-ASPERSORES 37

8- SISTEMAS DE RIEGO MECANIZADO 39

9- EL SISTEMA DE RIEGO 46

10- LA AUTOMATIZACION 58

11- FILTRACION 66

12- EL FERTIRRIEGO 80

13- UNIFORMIDAD DE LA DISTRIBUCION DEL AGUA 84

14- FLUJO DE AGUA EN TUBERIAS 93

15- PLANIFICACION DE SISTEMAS DE ASPERSION 103

16- OPERACION Y MANTENIMIENTO DEL SISTEMA 114

- CONCLUSION Y AGRADECIMIENTOS 117

- FACTORES DE CONVERSION (CONTRATAPAS)

- BIBLIOGRAFIA 118

- GLOSARIO DE FIGURAS 119

PROLOGO Esta edición renovada y ampliada de “El Riego por Aspersión” contiene los temas básicos de

interés para los estudiantes que se educan en la tecnología del riego a presión por primera

vez. Los temas han sido preparados para ser utilizados en el marco de los Cursos de Riego

organizados por el Centro de Cooperación Internacional del Ministerio de Relaciones

Exteriores de Israel, MASHAV, conjuntamente con el Centro de Cooperación Internacional

para el Desarrollo Agrícola del Ministerio de Agricultura, CINADCO.

La mayoría de los temas cubren la tecnología y la teoría del riego por aspersión. Temas

adicionales tales como las relaciones suelo-agua-planta, el fertirriego, el diseño de sistemas

de riego y demás, se mencionan sólo brevemente, ya que los mismos son tratados con

mayor amplitud en publicaciones adicionales.

Este material ha sido reeditado y ampliado, poniendo especial énfasis sobre los aspectos

prácticos del riego por aspersión.

Los estudiantes más adelantados pueden referirse a la extensa literatura que se ha

publicado sobre el tema.

Deseamos agradecer a Abraham Reiss y a Shirley Oren por su dedicación a la edición de

esta publicación, como así también a los productores de equipos de riego de Israel y del

extranjero por habernos facilitado los datos e ilustraciones tomados de sus catálogos.

Elimelej Sapir Moshe Sneh

2002

1.

RIEGO POR ASPERSIÓN

CAPÍTULO 1 – INTRODUCCIÓN El riego de los suelos agrícolas es el mayor consumidor de agua por la civilización humana. El riego incrementa considerablemente los rendimientos de los cultivos y las utilidades del agricultor; sobre todo en las regiones áridas. La historia del riego se remonta a la antigüedad y es ya mencionado en la Biblia: “Y salía del Edén un río para regar el huerto...” (Génesis, 10). Las más prósperas civilizaciones de la antigüedad se desarrollaron en cercanías de fuentes de agua dulce que fueron empleadas para el riego. Durante las épocas de sequía, pueblos enteros debieron emigrar en busca de agua. Lamentablemente, también innumerables guerras fueron desatadas como consecuencia de la escasez de agua.

Ya en la antigüedad se construyeron gigantescas obras para proveer el agua necesaria a proyectos de riego. Entre ellos, el Gran Canal, de 200 km de longitud, en China. Ya hace miles de años se construían sistemas de abastecimiento de agua y de riego en la India y en Sri Lanka, proyectos que aún hoy maravillan a los ingenieros, debido tanto a lo sofisticado de las redes de conducción como a las avanzadas técnicas de riego empleadas. La provisión de alimentos de Egipto depende de la represa de Aswan, que almacena las aguas para el riego del Valle del Nilo y algunas de las áreas desérticas adyacentes, asegurando así la subsistencia de su población.

Aún antes del empleo de la energía eléctrica, el agua era conducida por gravedad a lo largo de pendientes naturales. Ello requería la excavación de una red de canales por los cuales fluía el agua. Esta técnica limitaba el riego a terrenos que se encontraban a una menor altura que la fuente del agua. Una revolución de mayor magnitud comenzó con el desarrollo de bombas capaces de elevar el agua a una altura mayor que la de su fuente.

En la actualidad se reconocen dos categorías principales de tecnología de riego:

El riego de superficie, no-presurizado- riego a manto, por bordes o surcos, etc.

El riego presurizado - por aspersión, por micro-emisores y por goteo.

Los ríos y las otras corrientes de agua constituyen cauces naturales por los cuales fluye el agua. Los lagos naturales y artificiales pueden emplearse como reservorios. La construcción de represas convierte una sección del cauce de un río en un reservorio, aumentando la capacidad de almacenamiento de agua para ser utilizada en temporadas de sequía. Luego de la introducción de las bombas de agua, comenzaron a tenderse tuberías para su conducción, las cuales pueden ser de acero, aluminio, concreto, materiales plásticos, etc. El crecimiento de la población humana ha requerido que el agua sea conducida a grandes distancias, lo cual ha dado impulso al desarrollo de la ingeniería hidráulica y de la ciencia de la hidráulica en general. El riego puede considerarse como la ciencia de la supervivencia. Definición del riego : El riego es una actividad humana, que consiste en aplicar agua al suelo cuando las condiciones naturales no son capaces de satisfacer la demanda hídrica de los cultivos.

Ya que el riego consiste en aplicar agua al suelo, es necesario mencionar algunas de sus propiedades.

2.

CAPÍTULO 2 - PROPIEDADES DEL SUELO

2.1 INTRODUCCIÓN La optimización del riego requiere ajustarlo a las características del suelo. El suelo se forma a partir de la descomposición de rocas que presentan poros, en partículas de diversos tamaños y formas. Las partículas de suelo se clasifican según su tamaño, de acuerdo con un estándar internacional (ver Fig.1 y Tabla 1).

Tabla 1. Clasificación del suelo según el diámetro de sus partículas

Fracción Diámetro en mm.

Arcilloso <0.002

Aluvial 0.002 - 0.05*

Arenoso fino 0.05* - 0.2

Arenoso grueso 0.2 - 2.0

En el “American Texture Definition Code”, el diámetro de arena fina es de 0.05 a 0.2 mm. En el Código Internacional de Clasificación, es entre 0.02 y 0. 2 mm.

Todo suelo contiene una mezcla de partículas de muy diversos tamaños. La textura del suelo define la proporción de partículas en cada fracción. Por lo tanto, un suelo con un elevado porcentaje de partículas mayores de 0.2 mm se clasifica como suelo ligero o arenoso (ver Fig. 2), y un suelo con abundancia de partículas menores de 0.002 mm es denominado pesado o arcilloso (ver Figs. 4 y 5). De acuerdo con este método se han definido 9 diferentes categorías de texturas, tal como se presentan en el Triángulo de Texturas del Suelo, (ver Fig. 3).

Fig. 1. Ilustración Visual de Diámetros de las Partículas del Suelo (American Classification Code) La textura determina la relación agua-aire del suelo. Un suelo pesado, con un alto contenido de partículas finas, tiene una elevada capacidad de retención del agua, drena lentamente, puede ocasionar escurrimiento superficial y sufrir de aireación deficiente. En los suelos ligeros, con un elevado contenido de partículas gruesas, la aireación es excelente, pero su capacidad de retención del agua es reducida.

3

Fig. 2. Triángulo de Definición de Texturas del Suelo

Fig. 3. Partícu

Fig. 3. Suelo Liviano Fig. 4. Suelo Pesado

las y poros en suelos livianos F

4

ig. 4. Partículas y poros en suelos pesados

2.2 LAS RELACIONES SUELO - AGUA 2.2.1 Saturación Cuando el suelo se moja como consecuencia de las lluvias, riego por gravedad o por aspersión, el agua infiltra el suelo y se cuela hacia abajo debido a la gravedad. En estas condiciones el suelo se satura, es decir, la gran mayoría de sus poros están llenos de agua, (ver Figs. 5 y 6).

2.2.2 Capacidad de campo Una vez finalizado el humedecimiento del suelo, una fracción del agua continúa infiltrándose bajo la influencia de la gravedad. El tiempo requerido para este proceso depende de la textura y del resto de las propiedades del suelo. El agua que se encuentra en los poros grandes drena, y es reemplazado por aire (ver Figs. 5 y 6).

2.2.3 Agotamiento de la humedad del suelo Debido a la evaporación del agua a partir de la superficie del suelo, y al consumo de agua por la vegetación, el agua retenida por el suelo va agotándose paulatinamente.

2.2.4 Punto de marchitez permanente AI reducirse el contenido de agua del suelo en un nivel importante, las plantas son incapaces de absorber agua y pierden la capacidad de recuperar la turgencia. Este punto es denominado el punto de marchitez permanente (ver Fig. 5-c).

Factores que afectan la extracción del agua almacenada en el suelo El clima: la temperatura, la radiación solar, la humedad relativa, el viento, etc.

(a)Saturación (b)Capacidad de (c) Punto de campo marchitez permanenteFig. 5 a-c. Ilustración del estado del agua en el suelo

Suelo Liviano Suelo Pesado Fig. 6. Relación agua-aire en dos tipos de suelo, a 12 horas del riego 2.3 FACTORES QUE AFECTAN LA EXTRACCIÓN DEL AGUA ALMACENADA EN EL

SUELO El clima: la temperatura, la radiación solar, la humedad relativa, el viento, etc. La planta: características del sistema radicular y el índice de área foliar (m2 de superficie foliar por m2 de superficie del terreno).

5

2.3.1 Agua disponible El agua disponible es el volumen de agua retenido por el suelo entre la capacidad de campo y el punto de marchitez permanente (ver Fórmula 1, Fig. 7 y Tabla 2). Fórmula 1- Agua disponible: AD = agua disponible CC = volumen de agua según capacidad de campo PMP = volumen de agua en el punto de marchitez permanente.

Tabla 2. Disponibilidad de Agua en Diversos Tipos y Texturas de Suelo

Agua disponible a 0 – 100 cm de profundidad Arcilloso pesado 1550 m3/ha Aluvial Arcilloso 1450 m3/ha Marga arenisca 1250 m3/ha Arenoso 450 m3/ha

Fig. 7. Ilustración del agua di El agua disponible es el asuelo. Este volumen depedel suelo disminuya hastplantas en forma definitiva 2.3.2 Procedimientos pExisten varios procedimiedel riego. Se han desarragua por los cultivos. Unoevaporación de un Tanqupor un coeficiente empíriagua por dicho cultivo. Elhorarios de temperatura, solar), permite estimar la emultiplicada por el coeficagua. El índice más precisdel suelo por el método gr

sponible en el suelo

gua que las raíces de las plantas son cande de la textura del suelo. No se recomiea el punto de marchitez permanente, ya .

ara determinar el consumo de agua de lntos para determinar el volumen de aguaollado índices climáticos correlacionados de los métodos más difundidos es el de e Evaporímetro Clase A (en mm/día). Muco (Kc), adecuado al cultivo, se estima e empleo de la fórmula de Penman, (basadhumedad relativa ambiente, velocidad dvapotranspiración potencial de un cultivo d

iente del cultivo [Kc] correspondiente, esto y comúnmente empleado es la determinavimétrico.

6

AD = CC - PMP

paces de extraer del nda que la humedad que esto dañará las

os cultivos a aplicar por medio con el consumo de medir diariamente la ltiplicando este dato l consumo diario de a en datos diarios u

el viento y radiación ado, la cual una vez ima su consumo de ación de la humedad

2.3.3 Determinación del volumen de agua almacenado en el suelo por el método

gravimétrico. De acuerdo con este método, se retiran muestras del suelo con un barreno y se las envía al laboratorio en recipientes sellados. Las muestras recibidas se pesan, y luego de secarlas en horno durante 24 horas a una temperatura de 105° C se las vuelve a pesar. La reducción de su peso se adjudica al agua evaporada, y se la expresa en porcentaje del peso seco de la muestra, (ver Fig. 8). Ya que las cantidades de agua se expresan en unidades de volumen, se hace necesario multiplicar el porcentaje sobre la base del peso seco del suelo, por su peso específico aparente (también denominado densidad aparente), a efectos de obtener el contenido de agua sobre la base del volumen del suelo.

ig. 8. Secuencia de determinación de la humedad del suelo por el método gravimétrico (horneado a

.3.4 Determinación de la tensión mediante la cual el suelo retiene el agua en el

elo se seca y aumenta la tensión con la

Fseco) 2El tensiómetro es un instrumento sumamente útil para medir el estado del aguasuelo. El tensiómetro consiste de un bulbo de material cerámico poroso y un tramo de tubería conectado a un manómetro de mercurio o de vacío. El tubo ha de mantener una columna de agua continua entre el manómetro y el bulbo. Este último ha de estar en íntimo contacto con el suelo, es decir con el agua retenida en los poros del suelo. El manómetro está en equilibrio con la tensión (presión negativa), con la cual el suelo retiene el agua alrededor del bulbo (ver Fig. 9). A medida que el sucual retiene el agua, se crea una succión sobre el bulbo poroso, la cual es trasmitida a lo largo de la columna de agua hasta el manómetro. Ya que las dimensiones de los poros del bulbo permiten el libre paso de sales, el tensiómetro no es afectado por la salinidad del suelo, es decir no responde al potencial osmótico, sino únicamente al potencial básico del suelo. Las limitaciones del tensiómetro consisten en que la medición es puntual; es decir que responde únicamente al entorno inmediato y a la profundidad a la cual el bulbo responde lentamente a loscambios en el estado de humedad del suelo en un rango limitado de tensión (únicamente entre 0 y 70 centibar), y por lo tanto no responde en suelos secos. Por último, en el mominstrumento, la lectura es errónea. Todo tensiómetro requiere rellenarlo con agua destilada tras períodos de sequía, y aseguestrecho contacto con el suelo, ya que de lo contrario no re

7

Fig. 9. Tensiómetros

edrs

nto en que ingresa aire al e mantenimiento rutinario: ar que el bulbo mantenga ponderá a cambios de la

humedad del mismo. El tensiómetro no mide directamente el contenido de agua en el suelo, sino la tensión mediante la cual el suelo retiene al agua, en unidades de centibar o kPa. Por lo tanto, se requiere la calibración de las lecturas del tensiómetro con el contenido de humedad del suelo en el cual se instala; por ejemplo, por el método gravimétrico expuesto precedentemente. 2.3.5 Métodos adicionales

ofisticados para determinar las condiciones de humedad

.4 VELOCIDAD DE INFILTRACIÓN DEL AGUA EN EL SUELO

a velocidad de infiltración es un parámetro decisivo en el diseño y la operación de todo

.4.1 Ejemplo de velocidad de infiltración , 20 mm/h

mm/h.

Tabla 3. Niveles de Infiltración

Tipo de suelo Ritmo constante de Infiltración (mm/h)

Existen instrumentos aún más sdel suelo. Entre ellos cabe mencionar la sonda de neutrones, la cual, debida a su elevado costo y a que su calibración está mas allá de la capacidad del agricultor común, se la emplea exclusivamente en la investigación. También se emplean capacitores a escala semi-comercial. 2 Lsistema de riego. La infiltrabiIidad indica la velocidad a la cual el agua penetra el suelo, en unidades mm/h. En la Tabla 3 se presenta la infiltración básica de suelos de diversa textura. Debido a la compactación del suelo por el empleo de implementos mecánicos, la velocidad de infiltración decrece durante la temporada de riego. Comúnmente la velocidad de infiltración inicial disminuye durante el riego mismo. En un suelo arcilloso o limoso, el ritmo de infiltración decae considerablemente durante el riego. 2Durante la primera media hora del riegoAl cabo de una hora, de 12 mm/h; Luego de 2 horas, de 8 mm/h; Tras 3 horas, de 5 mm/h; y Al cabo de 4 horas de sólo 4

Arenoso >20

10 –

Arcilloso 5 – 10

Arcilloso salino 1 – 5

Franco` 20

Fig. 10. Cambios en la infiltración a través del tiempo

8

La Fig. 10 muestra como disminuye la velocidad de infiltración en dos tipos de suelos desde el inicio del riego [las primeras 2 ½ horas] hasta que se estabiliza. El ritmo de infiltración de los suelos franco-arenosos comienza a 68 mm/h, estabilizándose tras 90 minutos a 25 mm/h [nivel básico de capacidad de infiltración]. Durante los 30 minutos iniciales el ritmo de infiltración del suelo arcilloso baja de 30 mm/h a casi cero. Sin embargo, los datos anteriores se refieren únicamente a diferencias de textura. El ritmo de infiltración depende además de factores tales como la estructura del suelo, su manejo, el contenido de materia orgánica, y la salinidad del suelo. Por lo tanto, los datos tabulados pueden servir únicamente como una guía general, y siempre que sea posible deberán realizarse ensayos de campo a fin de determinar el ritmo de infiltración de base, ya que éste es un dato específico de cada localidad (ver Tabla 4). Se emplean diferentes métodos para determinar el ritmo de infiltración de un suelo. Uno de ellos consiste en medir la velocidad de infiltración del agua mediante un pequeño embalse.

Tabla 4. Valores de Infiltración y Conductividad Hidráulica en Distintos Tipos de Suelos

Capacidad de Infiltración

Conductividad Hidráulica (mm/h)

Comentarios

Infiltración cero <0.025 Suelos sellados, sin drenaje Infiltración muy lenta 0.025 - 0.25 Suelo inadecuado para drenaje, con riesgo

de posible salinización Infiltración lenta 0.25 - 2.5 Aireación necesaria suficiente para el

desarrollo radicular Infiltración moderada 2.5 - 25 Infiltración adecuada; suelo bien drenado,

buena aireación Infiltración rápida 25 - 250 Nivel de infiltración normal en suelos

livianos Infiltración muy rápida >250 Infiltración típica en dunas de arena 2.4.2 El método del pequeño embalse Es posible determinar el ritmo de infiltración del suelo levantando bordes alrededor de un área de 60 x 60 cm, o 100 x 100 cm, tomando todas las precauciones necesarias para que la superficie del suelo dentro del embalse permanezca en sus estado natural. Se fija una regla graduada dentro del embalse y se lo llena lentamente con agua (ver Fig. 11). El ensayo consiste en de dos fases. La primera de ellas cubre el tiempo durante el cual la infiltrabilidad decae rápidamente, en tanto la segunda fase, durante la cual el ritmo de infiltración se mantiene (casi) constante: ésta representa el ritmo de infiltración de base.

Fig. No. 11. Medición del ritmo de infiltración por el 2.4.3 El método del anillo Un anillo de metal, de 20 cm de diámetro suelo a una profundidad de 30 cm. El corresponder al que prevalece justo antes deespacio delimitado por el anillo hasta una mamediciones iniciales registran el volumen depor medio de un recipiente cilíndrico gradua

9

método del embalse

y unos 40 cm de altura, se introduce en el contenido de humedad del suelo ha de un riego convencional. Se llena con agua el rca que se hace sobre su pared interior. Las agua que se ha de verter dentro del anillo do de 2 It de capacidad, a fin de rellenar el

anillo hasta el nivel de la marca a intervalos de 1, 2, 5 y 10 minutos desde el comienzo del ensayo. Aproximadamente a los 10 minutos del inicio, al haber disminuido el ritmo de infiltración, se coloca un embudo invertido sobre al anillo. Sobre su “pico" se conecta un cilindro graduado, y se lo vincula además con un depósito que permite rellenar el dispositivo por medio de una válvula. Se registra periódicamente el nivel de agua en el cilindro (agregándose agua cada vez que sea necesario, y registrando permanentemente volúmenes, lecturas y tiempo). Este método es el indicado para los suelos de textura mediana a pesada de perfil uniforme (ver Fig. 12).

S. Dasberg del ARO, I. Hausenberg y O. Kramer del Servicio de Extensión de Riego sugirieron un refinamiento del método de medición presentado en esta figura

Fig. 12. Determinación del ritmo de infiltración por el método de anegamiento 2.4.4 El método del aspersor Se colocan aspersores, cuya descarga horaria se haya determinado previamente (en l/s), alrededor del área cuyo ritmo de infiltración se ha de medir. Dentro de esta zona se coloca un anillo metálico de 30 a 50 cm de diámetro y se lo introduce unos pocos centímetros en el terreno. El anillo asegura que el agua no pueda escapar de su entorno. El agua excedente, es decir aquella que no infiltra el suelo, escurre a traves de un tubo flexible a ras del suelo hacia una pdel entorno del anillo (ver Fig.13). Este método perminfiltrabilidad básica, es decir, a partir del momento ehacia la probeta, y hasta la finalización del ensatranscurrido, la descarga horaria de los aspersores, elagua acumulada en el interior de la probeta, es posibdel área en mm/h. El método del aspersor es el que mritmo de infiltración de un suelo destinado al riego pimpacto de las gotas sobre el suelo, lo que puede condcomo consecuencia, una reducción de su ritmo de infiltrun sistema de riego por aspersión nunca ha de excedque de lo contrario se producirá un escurrimiento supereducirá la uniformidad de la distribución del agua y d13). Por consiguiente, habrá de tomarse en considersuelo al seleccionar tanto el modelo del emisor, comoentre emisores contiguos.

10

Fig 13. El Método del Aspersor

robeta graduada enterrada fuera ite determinar exclusivamente la n que agua comienza a escurrir yo. Con los datos del tiempo área del anillo y el volumen del le calcular la inflitrabilidad básica ejor se presta para determinar el or aspersión, ya que incluye el ucir al sellado de su superficie y ación. La precipitación horaria de er la infiltrabilidad del suelo, ya rficial que erosionará el terreno,

el fertilizante (ver Capítulos 12 y ación el ritmo de infiltración del su descarga y el espaciamiento

CAPÍTULO 3 - EL RIEGO POR GRAVEDAD 3.1 INTRODUCCION El riego por gravedad es la técnica de riego más difundida en el mundo. Más del 90% de un total de 250 millones de hectáreas bajo riego están sometidas al riego por gravedad. El riego por gravedad es clasificado según sus diversos métodos. La selección del método apropiado depende de las condiciones locales, tales como los cultivos a regar y la tecnología agrícola empleada, el clima, el tipo de suelo, la topografía, la fuente del agua y los medios disponibles para su conducción, la idiosincracia del agricultor y sus tradiciones, etc. Los factores del suelo de mayor importancia son su textura y las demás propiedades físicas: su estructura, permeabilidad y el movimiento del agua sobre su superficie y dentro de él, la capacidad de almacenamiento del agua disponible para los cultivos y la aireación. Los factores climáticos de mayor peso son la precipitación pluvial y la evapotranspiración durante las temporadas en las cuales se desarrollan los cultivos. Siempre y cuando se tomen en consideración los factores arriba mencionados, es posible alcanzar elevados rendimientos y una elevada calidad de los productos, aún con esta tecnología tan "anticuada”. 3.2 LOS MÉTODOS DE RIEGO POR GRAVEDAD 3.2.1 El riego por anegamiento El riego por anegamiento entre bordes se practica sobre un surco en toda su anchura (que puede oscilar entre 4 y 18 m) y con una pendiente que no deberá exceder el 1%. Al abrir la compuerta de ingreso del agua, o bien por medio de sifones, se llena el borde con el agua del canal de abastecimiento. Este método, que se adapta únicamente a condiciones topográficas propicias, requiere la nivelación previa, así como de un considerable caudal durante el riego. Mediante el humedecimiento inicial y rápido de la superficie, se evitan pérdidas de agua por percolación por debajo de la profundidad que alcanzan las raíces de los cultivos. La eficiencia del sistema se determina por mediciones sobre el terreno a fin de determinar el tiempo de avance y de retroceso del agua a lo largo del borde. Esta técnica se emplea para el riego de cultivos de arroz, alfalfa, bananos y otros cultivos de campo abierto (ver Fig. 14a).

3.2.2 El riego por bordes a nivel Este método es similar al anterior, pero en este caso los bordes se delinean a lo largo de las curvas de nivel, (ver Fig.14b).

3.2.3 El riego por surcos Esta forma de irrigación distribuye el agua sobre la parcela por medio de surcos angostos. Cada uno de ellos provee de agua a una o dos hileras del cultivo. A fin de alcanzar una elevada eficiencia es necesario aplicar el agua en dos fases. Durante la primera de éstas se envía un caudal elevado a lo largo del surco, a fin de mojar rápidamente la superficie del suelo. A continuación se envía un caudal menor, por un lapso más prolongado con el objeto de mojar las capas del suelo ocupadas por las raíces del cultivo (ver Fig.14c).

Fig. 14 (a)(b)(c). Métodos de riego superficial

11

CAPITULO 4 - EL RIEGO POR ASPERSIÓN

4.1 OBJETIVO DEL RIEGO POR ASPERSIÓN. El objetivo de este método de riego es aplicar, en forma similar a la lluvia, la lámina de agua necesaria, cubriendo el 100% de la superficie del terreno con la mayor uniformidad de distribución posible por medio del traslape o superposición entre aspersores contiguos. 4.1.1 Definición de aspersor. El aspersor emite un chorro de agua a presión, por una o más boquillas, montadas sobre el cuerpo del emisor, el cual gira continuamente, cubriendo paulatinamente un círculo del terreno por regar. El aire es el medio por el cual se dispersa el agua del chorro en forma de pequeñas gotas que caen sobre el suelo dentro de dicho círculo. Debido a esta propiedad, y con el fin de aplicar una lámina uniforme se requiere del traslape o superposición de los chorros entre emisores contiguos. El riego por aspersión comenzó a introducirse al principios del Siglo XX como riego presurizado en jardinería. Más tarde, este método fue siendo adaptado al riego de cultivos de campo, frutales, cultivos protegidos y otros. El riego por aspersión sólo se difundió a gran escala después de la Segunda Guerra Mundial, conjuntamente con la baja de precio del aluminio, a la vez que los suelos fértiles y planos, regados por gravedad, se hacían cada vez más escasos. El riego por aspersión permite la operación simultánea de varios laterales o ramales provistos de aspersores, y facilita la adaptación del ritmo de precipitación a la velocidad de infiltración del suelo. a) Ventajas

El riego por aspersión se adapta a condiciones topográficas diversas, a terrenos irregulares, con fuertes pendientes que no pueden regarse por métodos superficiales.

•

•

•

• • • •

•

• •

• • • •

•

El regante dispone de una extensa gama de emisores y boquillas, lo cual permite ajustar el ritmo de precipitación a la capacidad de infiltración del suelo, como así también la distribución uniforme del agua sobre el terreno, lo cual conlleva a una alta eficiencia en el uso del agua (ver Capítulo 13). El equipo es sencillo y fácil de operar. Los operarios requieren únicamente de un corto período de capacitación. Medición exacta del volumen de agua aplicado. Facilidad para movilizar los equipos, lo cual permite trasladarlos de un campo a otro. Equipos fijos en las parcelas reducen considerablemente la mano de obra requerida. Es posible aplicar volumenes reducidos de agua, a la frecuencia requerida para la germinación de los sembrados, protección contra heladas y control de la humedad ambiental. EI flujo del agua por un sistema de tuberías cerrado impide que partículas capaces de obstruir las boquillas penetren en el sistema de conducción (ver Capítulo 11). Aplicación de fertilizantes conjuntamente con el agua de riego (ver Capítulo 12). Integración fácil a sistemas de control automático del riego (ver Capítulo 10).

b) Limitaciones

Considerable inversión inicial. Mayor costo de la energía consumida en la presurización del sistema. Sensibilidad al viento. Las pérdidas de agua por evaporación desde la superficie del suelo y del follaje, siempre y cuando se moje éste durante el riego. Mayor posibilidad de aparición de enfermedades al mojar el follaje

12 . .

La acumulación de sales y quemazón de las hojas cuando el follaje se moja. • • •

•

•

El lavado de pesticidas aplicados al follaje La interferencia con las labores de campo, tales como el cultivo, la aplicación de pesticidas, actividades de cosecha, etc., cuando el riego es de cobertura total. El sellado de la superficie del suelo, y como consecuencia el escurrimiento superficial y la erosión del suelo. El derroche de agua más allá de los límites de la parcela

4.2 DEFINICIONES a. Presión: Fuerza aplicada por unidad de superficie, expresada en bar, kg/cm2,

atmósferas (atm), psi (ver Tabla 5);

Tabla 5. Clasificación de los aspersores según rangos de presión operativa

Categoría

Presión (bar)

Aplicación

Baja

< 2

Microemisores Mini-aspersores Aspersores “turbo”

Mediana

2 a 5

Aspersores de impacto

Alta

> 5

Aspersores gigantes (cañones)

b. Descarga (Caudal): Volumen de agua que fluye por un punto determinado, dentro de

un canal, una tubería, o un emisor por unidad de tiempo, expresado en m3/h o en l/h, (ver Tabla 6);

Tabla 6. Clasificación de los aspersores según su descarga

Categoría

Descarga (l/h)

Aplicaciones

Baja

de 20 a 500

Riego de frutales, viveros, cultivos protegidos y jardines

Mediana

De 500 a 5.000

Riego de cobertura en cultivos de campo, forrajes, hortalizas

Alta

5.000

Aspersores a espaciamientos amplios y en riego mecanizado

c. Diámetro de mojadura: Diámetro del círculo de mojado por un aspersor determinado,

expresado en metros.

d. Impactos por minuto: El número de golpes del martillo por minuto de un "aspersor a impacto”. Característica afectada por la presión operativa que influye sobre el diámetro de mojadura y sobre la distribución del agua dentro de éste. Se considera que el aspersor opera adecuadamente cuando el martillo ejerce de 30 a 60 impactos por minuto, y completa un giro dentro de este intervalo.

e. Lateral / ramal: Tubería dotada de emisores equidistantes y de descarga uniforme, con una sola entrada y un único extremo final.

f. Espaciamiento entre aspersores: La distancia en metros entre aspersores contiguos entre lateral/ ramal y entre laterales. Por ejemplo: 12 m x 18 m. (ver Fig.15).

13 . .

Fig.

g.

h.

i.

.

.

Posición rectangular Posición diagonal (o triangular) 15. Espaciamiento entre aspersores

Ángulo de tiro /salida: El ángulo mediante el cual el chorro de agua con respecto la horizontal que sale por la boquilla determina el diámetro de mojadura del aspersor, la uniformidad de distribución del agua alrededor de éste, y su sensibiliidad al viento. A medida que aumenta el ángulo de tiro entre 0° y 45°, aumenta también el diámetro de cobertura, y también simultáneamente el impacto negativo que el viento ejerce sobre la forma del chorro y el arrastre de gotas de agua más allá de la superficie deseada. Se ha determinado que el ángulo de tiro óptimo para el riego superior del follaje en cultivos de campo, y las copas de los árboles es de aproximadamente 30° por sobre la horizontal. Para el riego por debajo de la copa de los árboles las boquillas se montan en un ángulo entre 4° y 7° (ver Fig.16).

Intensidad de la precipLa intensidad depende dde caída, expresada cua

Precipitación horaria. tiempo, expresada en mmediante la Fórmula 2:

Fig. 16. Angulos de tiro

itación: Fuerza con la cuál las gel número y del tamaño de las glitativamente como alta, media y

Volumen de agua aplicado pom/h. 1 mm/h equivale a 1 It/m

Fig. 17. Intensidad de riego

14

otas impactan sobre el suelo. otas, su velocidad y el ángulo baja (ver Fig. 17).

Intensidad alta – Gotas gruesas Intensidad baja – Gotas finas

r unidad de superficie y de 3/h = 10 m3/ha/h. Se calcula

Fórmula 2 - Precipitación horaria:

PH = Q/ (Ee x El)

Donde: PH = precipitación horaria [mm/h] Q= descarga del aspersor [l/h] Ee = espaciamiento entre aspersores [m] El = espaciamiento entre laterales [m] j. Intervalo de riego: Lapso de tiempo, en días, entre dos riegos sucesivos, o sea el

período entre el inicio de un riego y el siguiente sobre una misma superficie de una parcela.

k. Ciclo de riego: El tiempo requerido para regar un área determinada (parcela), expresado generalmente en días (u horas).

l. Turno de riego: Cuando no es posible cubrir toda el área al mismo tiempo, el riego se divide en turnos. La técnica de riego basada en el traslado manual de los laterales/ ramales consta de una serie de turnos de riego (ver numeral 4.6 “Técnicas del Riego por Aspersión” en la página 22).

m. Velocidad del viento: Expresada generalmente en metros por segundo [m/s], y ocasionalmente como recorrido diario del viento [km/día] (ver Fig. 18 y Tabla 7).

Fig. 18. Influencia del viento sobre la uniformidad de distribuci

Tabla 7. Categorías de ve

Categoría Ve

Sin viento Vientos medianos

Vientos fuertes Vientos muy fuertes

(*) no se recomienda regar n. Diámetro nominal de la tubería: El diá

asbesto-cemento, hasta de 10 pulgadas (éstas. [1” (pulgada) = 25.4 mm]. Para diámde aluminio y materiales plásticos, el diámexpresado en mm o pulgadas.

15 . .

ón del agua

locidad del viento

locidad del viento (m/s)

0 a 1.0

De 1.0 a 2.5 De 2.5 a 4.0

Superiores a 4.0 (*) por encima del follaje

metro nominal de las tuberías de acero y 250 mm), se refiere al diámetro interior de

etros mayores, así como para las tuberías etro nominal se refiere al diámetro exterior,

4.3 LOS ASPERSORES Los aspersores se clasifican de acuerdo con su función, su modo de operación, la presión de funcionamiento, la descarga y los materiales empleados en su manufactura. En la actualidad se producen aspersores metálicos y de materiales plásticos. Los aspersores se conectan a las tuberías de abastecimiento por medio de tubos elevadores cuya altura responde a la altura del cultivo y a las recomendaciones del fabricante.

4.3.1 Modelos y aplicaciones De acuerdo con el tipo de aspersor y los usos a los que están destinados, es posible clasificarlos de la siguiente forma:

4.3.2 Aspersores de uso general Aspersores de impacto para el riego de cultivos de campo, forrajeros y hortalizas por encima del follaje de las plantas, a un ángulo de 30°, con 1 ó 2 boquillas (ver Fig. 19). Aspersores de ángulo bajo/reducido, para el riego de frutales, a ángulos entre 4° y 7°, por debajo de las copas de los árboles. Este grupo incluye aspersores de impacto, turbo (ver Fig. 20), mini- y micro-emisores (ver Capítulos 17).

4.3.3Estosa altacerealatera5).

.

.

Fig. 19. Aspersor por impacto a martillo Fig

Aspersores Gigantes (Cañones) son aspersores de impacto, fabricados en bronce y dot presión (4-8 bar) y su descarga varía entre 6 y 250 m3/hles, forrajes y pastizales ya sea como aspersores únles de traslado manual, o montados sobre máquinas re

Fig. 21. Aspersor gigante

16

20. Aspersor turbo a martillo

ados de 2 ó 3 boquillas. Operan . Se los emplea para el riego de icos, en posiciones fijas, sobre gadoras (ver Fig. 21 y Capítulo

4.3.4 Aspersores Sectoriales La mayoría de los modelos de aspersores de impacto se producen también en modelos sectoriales, en los cuales se puede ajustar el ángulo de giro. Estos aspersores se instalan al comienzo y/o al final de los laterales (ramales) y a lo largo de los bordes de la parcela, a fin de economizar el agua y evitar el que se mojen los caminos de acceso y parcelas adyacentes (ver Figs. 22 y 23).

.

F

4.3.5 ASon aspelateral/rauna topo 4.3.6 AEste tipoáreas veprácticamal finalizarecinto, qcésped ndotados 24 y 25).

F

.

.

Los catálos difere

ig. 22 Aspersor estático Fig

spersores Regulados o Compensados rsores dotados de un accesorio para control

mal y dentro de la parcela. Simplifican el disegrafía irregular o pendientes pronunciadas (ve

spersores Emergentes (pop-up) de aspersores se instala comúnmente parardes, canchas de golf, etc. Al inicio deente de cualquier tipo) emerge de su caja prr el riego, retorna a la misma. La tapa, que vieuedando a ras de tierra. De esta forma el aspi con el tráfico sobre el terreno. Los distintos de elevadores cuya altura varía según las rec

ig. 24.Aspersor Emergente Fig. 25.

17

logos distribuidos por los fabricantes de asperntes modelos y los datos requeridos para su s

. 23. Aspersor estático ajustable

ar la presión y equilibrarla a lo largo del ño de riego cuando el terreno presenta r Capítulo 9).

el riego de superficies de césped, de l riego, el aspersor (que puede ser otectora y cuando disminuye la presión ne montado sobre el aspersor, cierra el

ersor no interfiere con las cortadoras de modelos, incluso los sectoriales, vienen omendaciones del fabricante, (ver Figs.

A

soe

spersor emergente regando césped

res incluyen las especificaciones de lección, incluyendo: la descarga (q);

el diámetro efectivo de cobertura (d) dentro del rango recomendado de presiones (P); los espaciamientos entre emisores y entre laterales / ramales adecuados; la precipitación horaria con dichos espaciamientos y la uniformidad de distribución del agua. 4.4 CARACTERÍSTICAS DE LOS ASPERSORES DE IMPACTO Los aspersores de impacto operan con agua a presión. El chorro de agua, emitido por una boquilla, impulsa la pieza móvil del aspersor,por lo general, un "martillo” (ver diagrama de la Fig. 26). El chorro de agua emitido por la boquilla (1) impacta sobre el extremo del martillo (2) y lo impulsa a girar sobre su eje vertical (3), alejándolo del chorro. El martillo está conectado a un resorte (4) y su movimiento giratorio "carga” el resorte, el cual lo impulsa de regreso a su posición inicial. El impacto del martillo sobre el cuerpo (5) o el amortiguador (6) del aspersor hace girar a éste sobre su eje (7) (también denominado tubo conector), que se encuentra dentro de la base (9) del aspersor. Los primeros aspersores se construyeron en metal. Hoy en día se prefieren los materiales plásticos, ya que las piezas móviles y las boquillas en estos materiales son más resistentes al desgaste. Para asegurar la calidad de riego, así como prolongar su vida útil, se debe prestar atención adecuada al mantenimiento de los aspersores.

Fig. 26. Componentes del Aspersor de Impacto Boquillas (1): Un aspersor de impacto puede esmodelo, el cual varía según la aplicación deseadfrutales por sobre las copas de los árboles, lascuerpo a un ángulo de 3° sobre la horizontal. Parase emplean aspersores con boquillas montadas de

18 . .

Lista de componentes

1. Eje del martillo

2. Manguito del martillo

3. Resorte

4. Martillo

7. Cuerpo

8. Manguito

11. Resorte de empuke

14. Base de conexión

15. Tubo conector

16. Arandelas de sellado

17. Arandela “lubricante” de teflón

25. Cubierta

28. Boquilla

32. Boquilla de aspersión (2.5 mm)

tar dotado de 1, 2 ó 3 boquillas, según el a. Para el riego de cultivos de campo y de boquillas deben estar montadas sobre el el riego de frutales por debajo de las copas, 4° a 7°.

El diseño de la boquilla y su tamaño determinan su descarga [l/h], el tamaño de las gotas y la uniformidad de distribución del agua de riego. Las boquillas se desgastan con el tiempo, y por lo tanto la descarga del emisor aumenta, lo cual afectará la distribución del agua. Este proceso se acelera cuando el agua contiene arena o diversos sedimentos. Las boquillas de materiales plásticos son más resistentes que las metálicas. Las boquillas con orificios de sección circular producen un chorro de gran longitud (tiro largo). Para incrementar aún más el diámetro de cobertura del aspersor se le da la forma de un cono truncado (ver Fig. 27). Las boquillas con orificios de sección elíptica o de media luna tienen por objeto cubrir el área cercana al aspersor, es decir, son de corto tiro. Se acostumbra estampar el diámetro del orificio sobre las boquillas de metal. Las boquillas en materiales plásticos se identifican por su color, el cual se puede correlacionar con su diámetro en el catálogo del fabricante. Cuando el orificio no posee sección circular se especifica el diámetro equivalente de un orificio circular con idéntica descarga.

Fig. 27. Tipos de Boquillas La descarga de la boquilla (Q), depende de la presión del sistema (P), del diámetro de la boquilla, (d) y de su coeficiente de fricción (C), característicos de cada boquilla (ver Fórmula 3). Fórmula 3 - Descarga de la boquilla: Donde: Q = Descarga de la boquilla [velocidad del flujo] expresada en l/h p = presión de la corriente de agua expresada en m d = diámetro nominal de la boquilla, [mm.] C = coeficiente de fricción. Su valor para boquillas de hasta 5.5 mm= 0.95 Para boquillas medianas. 5.5-8 mm = 0.9 Para boquillas mayores, c = 0.85 Para calcular la descarga (q) de la boquilla como consecuencia de un cambio de presión, se emplea la Fórmula 4: Fórmula 4 - relación de la descarga:

19 . .

C5.12XpXdQ 2=

1

212 p

pQQ =

Donde: Q2 = Q1 x (P2 / P1)1/2 Q2 = Caudal a la presión P2 Q1 = Caudal a la presión P1 Martillo(2): El martillo es la pieza que hace girar al aspersor, y que además mejora la distribución del agua por el aspersor. Se emplean dos tipos principales de martillos.

Tipo cuchara: El extremo del martillo en contacto con el chorro de agua es rígido, por lo general en forma de cuchara cóncava, y es el tipo preferido para presiones medianas (ver Fig. 28).

Tipo cuña: El extremo del martillo en contacto con el chorro de agua tiene forma de prisma triangular, montado sobre un eje. Este es el tipo apropiado en condiciones de baja presión y para diámetros reducidos de cobertura. Está más expuesto a daños mecánicos y a problemas de funcionamiento (ver Fig. 29).

Fig

Ecu

Rinsore

Cmesutrlapre

.

.

Fig.acci

. 28. Impulsor a cuchara

je del martillo (3): El martillo erpo.

esorte del martillo (4): El resoicial cada vez que el chorro dn normalmente fabricados encomienda el uso de resortes d

uerpo (5): El cuerpo va monartillo. Existen dos modelos: extremo del resorte del martillo perior del eje del martillo. Es

abajo del aspersor (ver Fig. 32 corona y el resorte con un uente, refuerza y mantiene el sorte, aunque ello hace suma

Fig. 31. Aspersor de puente

29. Impulsor de doble ón (cuña)

Fig. 30parcia

gira sobre su eje, que se encu

rte es el accesorio que hace ree agua que sale por la boquilla l bronce, pero si se emplean ague acero inoxidable.

tado sobre el tubo de conexiól de "corona " y el de "puente ".está conectado a la corona, la cuto facilita su ajuste de acuerdo). Bajo condiciones extremas de"capuchón " o cubierta de plásextremo superior del eje del mamente complicado su ajuste (ver

Fig. 32. Aspersor de corona

20

Aspersor de círculo l

entra en la parte superior del

tornar al martillo a su posición o impulsa a girar. Los resortes as corrosivas o recicladas se

n, y porta las boquillas y el En el modelo de “corona”, un al se encuentra en el extremo a la boquilla y la presión de polvo y/o heladas se protege tico (ver Fig. 33). El modelo rtillo en su lugar y protege su Fig. 31).

Fig. 33. Aspersor de corona

protegida

Amortiguador (6): El amortiguador reduce el desgaste del cuerpo en el lugar de impacto del martillo. (No se lo emplea en los modelos en materiales plásticos) .

Eje del aspersor (tubo conector) (7), y juntas (8): El tubo conector, montado dentro de la base, es el eje de giro del aspersor. Para disminuir la fricción entre ambas piezas y facilitar el giro del aspersor, así como para evitar fugas de agua, se montan de 1 a 3 juntas (S) (en diferentes materiales) entre ambas piezas.

Base (9): La base es la pieza fija que viene acoplada al elevador (por medio de una rosca macho o hembra de 1/2" a 4 " de diámetro).

Muelle: (10) El muelle cumple la doble función de presionar el cuerpo sobre las juntas para evitar fugas de agua, y mantener al protector contra arena en su lugar.

Cubierta, protector contra arena (11): A fin de proteger el eje del aspersor y las juntas se incluye una cubierta de plástico que evita que partículas penetren entre el tubo y el cuerpo, lo que lo protege contra un desgaste excesivo.

4.5 SELECCIÓN E INSTALACIÓN DE LOS ASPERSORES Deberán tomarse en consideración los siguientes factores básicos durante la selección del aspersor, a fin de adecuarlo a las condiciones en las que ha de operar.

• Intensidad y dirección del viento durante la temporada de regadío. • Orientación de las hileras y su espaciamiento. • El rango recomendado de presiones • Descarga y diámetro de cobertura en función de la presión seleccionada • Espaciamiento entre los aspersores, en consideración del cultivo y del viento

imperante. Calidad del agua de riego • Infiltrabilidad del suelo.

La precipitación horaria se ha de conservar siempre por debajo de la capacidad de infiltración del suelo [mm/h], calculándose con la Fórmula 2 (ver página 15). Al seleccionar el aspersor y determinar el espaciamiento entre ellos, se han de tomar en consideración las condiciones del viento prevalecientes durante las horas de riego. Una vez realizado el diseño, el espaciamiento de los aspersores sobre el lateral / ramal permanecerá constante, y sólo bajo condiciones de vientos variables será posible reducir el espaciamiento entre los laterales/ ramales (en instalaciones móviles). La disposición de los emisores en forma de triángulo permite un espaciamiento mas amplio entre aspersores /laterales en condiciones de viento, (ver Tabla 8).

Tabla 8. Espaciamiento recomendado entre aspersores

Emplazamiento Velocidad del viento (m/s) Espaciamiento

Sin viento 60% de diámetro de mojadura

2 50% de diámetro de mojadura

3.5 40% de diámetro de mojadura

Rectangular

Más de 3.5 30% de diámetro de mojadura

Sin viento 65% de diámetro de mojadura

2 55% de diámetro de mojadura

3.5 45% de diámetro de mojadura

Triangular (Diagonal)

Más de 3.5 30% de diámetro de mojadura El emplazamiento escalonado facilita un mayor espaciamiento entre aspersores bajo condiciones de viento

21 . .

4.6 TÉCNICAS DEL RIEGO POR ASPERSIÓN Se emplean tres criterios para la clasificación del riego por aspersión:

• Tipo de cultivo (cultivos a campo abierto, frutales, hortalizas, cultivos protegidos, etc.) • Posición del emisor: Aspersión por encima del follaje, aspersión por debajo de la copa

del árbol, etc. • El grado de movilidad: traslado a mano, fijo durante la temporada, permanente en la

parcela, por remolque, pivote central, etc. El equipo disponible, los requerimientos del cultivo, consideraciones económicas y la disponibilidad de mano de obra entrenada y sus costos determinan la selección del método de riego. Este es el tema del cual nos ocuparemos a continuación.

INTRODUCCION A LA CLASIFICACION DE LAS TECNICAS DE RIEGO POR ASPERSION Existen diversas clasificaciones de las técnicas del riego por aspersión. La clasificación presentada en esta publicación se refiere únicamente a los laterales / ramales de riego (sin incluir las tuberías de conducción ni la unidad de bombeo).

1. Laterales / ramales fijos y permanentes. 2. Laterales / ramales portátiles y mecanizados. 3. Riego mecanizado, de avance contínuo durante el riego.

4.6.1 Laterales / ramales fijos y permanentes: 1a. Laterales/ ramales fijos: se mantienen en su sitio durante toda su vida útil. Este método se emplea sobre todo en plantaciones frutales, y también en cultivos protegidos empleando micro-emisores.

1 b. Laterales / ramales permanentes: permanecen en su sitio durante toda la temporada del cultivo. Este método se emplea para el riego de hortalizas y plantas ornamentales, empleando mini-emisores (o goteros). Ambos se presentan en dos variantes:

i Todos los emisores sobre el lateral/ramal operan simultáneamente No todos los emisores operan simultáneamente; este método es también .ב

denominado "brinco de rana", en el cual cada emisor ocupa una posición diferente en cada turno de riego. (Ver Capítulos 5 y 6).

4.6.2 Laterales/ramales portátiles y mecanizados: Todos aquellos que riegan desde una posición fija y se trasladan de una posición a la siguiente entre turnos de riego. Se conocen dos tipos principales de traslado: 2a. Traslado frontal, o en paralelo 2b. Traslado longitudinal o por remolque Ambos se presentan en dos variantes:

i . Traslado manual ii Traslado mecanizado

2a- i. Traslado frontal manual: El lateral / ramal consiste en tramos de tubería conectados por acoples. Cada tramo es trasladado manualmente de posición a posición entre turnos de riego. 2a-ii. Traslado frontal mecanizado: La tubería del lateral / ramal sirve como eje de una serie de ruedas de suficiente diámetro, y dispone asimismo de un motor de combustión interna que traslada la tubería en toda su longitud de una posición a otra entre los turnos de riego. 2b-i. Traslado longitudinal manual: La tubería, montada sobre ruedas o patines, es trasladada manualmente a su largo, de posición a posición, entre turnos de riego. 2b-ii. Traslado longitudinal mecanizado: Igual a la anterior, más se emplean tuberías de mayor diámetro y longitud, lo cual requiere de un tractor para el remolque.

22 . .

CAPÍTULO 5- EL RIEGO MECANIZADO 5.1 INTRODUCCIÓN Cambia de posición durante el turno de riego y permanece fijo entre turnos de riego. Se conocen tres tipos principales de riego mecanizado:

• 3a - Cañón auto-propulsado • 3b - Laterales de avance frontal • 3c - Laterales de avance radial o de “pivote central".

A continuación nos ocuparemos de la segunda de las técnicas descritas. 5.2 LATERALES PORTÁTILES Y MECANIZADOS 5.2.1 El aspersor único

La técnica más sencilla es la de acoplar un solo aspersor al extremo de una manguera, aplicar la lámina deseada, a continuación mover el aspersor a la posición siguiente, y así sucesivamente hasta cubrir la parcela entera. El aspersor puede ser de cualquiera de los tipos mencionados, desde un miniaspersor regando una hilera de frutales hasta el aspersor gigante (cañón, mencionado en la Sección Modelos y Aplicaciones) (ver Fig. 34). Puede estar instalado sobre una base sencilla, sobre patines o sobre ruedas, según las configuraciones del terreno y el diámetro de cobertura. Esta técnica está expuesta a inexactitudes, sobre todo en lo que se refiere a la colocación del aspersor en la posición prequerido para que la manguera este desplegada en ampuedan estrangular el flujo dentro de ella. Una modconsiste en reemplazar al aspersor único por una "barbarras de las fumigadoras. En esta instancia, la basemantiene la barra a la altura requerida. Algunas de estasintegral de la torre), lo cual aumenta el diámetro de precipitación horaria. Esta técnica se presta sobre todo plos pastizales (ver Capítulo 7). 5.2.2 Laterales /Ramales de traslado frontal o en paTraslado manual: Se emplean tramos de tubería (en diámetro y de 6 a 12 metros de longitud, los cuales riegamanualmente, entre los turnos de riego, de una posiciólateral ocupa un determinado número de posicionescomienzo del ciclo siguiente, se trasladan los laterales aFig. 35 se observa que el lateral que termina en la posretornar a la posición 1 del lado izquierdo. Este es la técse practica por lo general en lotes de superficie redhortalizas, que no se prestan al remolque (ver a continplantaciones frutales. Esta técnica requiere mucha manesfuerzo físico.

23

Fig. 34. Aspersor gigante

redeterminada y en el cuidado plias curvas, y sin dobleces que ificación de la técnica anterior ra” de aspersores, similar a las se convierte en una torre que barras giran sobre un eje (parte cobertura y a la vez reduce la ara cultivos de baja altura, como

ralelo aluminio o PVC) de 2” ó 3” de n en posición fija y se trasladan n de riego a la siguiente. Cada durante el ciclo de riego. Al la posición inicial del ciclo. En la ición 16 del lado derecho debe

nica denominada “del reloj ", que ucida con cultivos de campo u uación), e inclusive en algunas o de obra y de un considerable

F Mtmcml 5Sgdmd

tder 5Eteqc

ig. 35. Disposición de 5 laterales en aluminio de 2” de traslado manual, con 4 posiciones c/u y Aspersores espaciados a 6 x 12 m

ano de obra requerida: Se requieren aproximadamente cuatro horas por hectárea en la emporada de riego del algodón, con aspersores espaciados a 12 m sobre el lateral, y 18 entre laterales, incluyendo el transporte de la tubería a la parcela, su traslado durante

ada ciclo de riego, el traslado de la tubería de la última a la primera posición (según el étodo “del reloj”). Para el riego de una hectárea de hortalizas se requieren 2 horas, con

os aspersores espaciados a 6 m sobre el lateral y 12 m entre laterales.

.2.3 Recomendaciones para el traslado manual de los laterales: e recomienda desconectar y reconectar cada tramo del lateral desde el centro de ravedad de éste, empleando acoples de gancho (ver Capítulo 9). Durante la reconexión e los tramos se recomienda dejar la válvula de entrada entreabierta, a fin de que los ismos se vayan lavando, expulsando todas las partículas que se hayan acumulado entro de ellas (ver Fig. 36).

Al retornar del último tramo al inicio del lateral, se recomienda enderezar y afirmar los emisores en posición perpendicular al suelo, comprobando a la vez que no haya boquillas obstruidas. En cultivos altos, como el maíz, se recomienda abrir cada 12

m un sendero para el personal que traslada los tramos de tubería, y facilitar su trabajo sin dañar al

raslebeléceco

.2.4l la

ubel ejue iert

Fig. 36. Acople de tubería de aluminio

cultivo.

Si se emplean tramos de 12 m de longitud para el ado manual, se recomienda montar el elevador sobre el centro del tramo. Nunca se n trasladar tuberías en posición vertical, para evitar que hagan contacto con la red

trica (en caso que cruce el campo). Al término de la temporada de riego, se mienda revisar, almacenar y efectuar el mantenimiento del equipo.

Laterales/Ramales de traslado frontal mecanizado teral/ramal de traslado frontal mecanizado (“side-roll”) está constituido por una

ría en aluminio o en acero galvanizado de 3 " a 6” de diámetro. La tubería constituye e de una serie de ruedas metálicas de 0, 5 a 1 m de radio (según la altura del cultivo se ha de regar). Comúnmente, la longitud del lateral es de 300 a 400 m, aunque en os casos puede alcanzar hasta 600 m. A lo largo de la tubería se montan los

24

aspersores sobre acoples de giro libre dotados de un contrapeso, lo cual asegura que el aspersor permanezca siempre en posición vertical. Las características del aspersor determinan la distancia que ha de avanzar el equipo entre una posición y la siguiente, que por lo general está entre 12 y 24 m. El riego se realiza durante 3 a 12 horas, el tiempo requerido para aplicar la lámina deseada. Es posible controlar el volumen de agua a aplicar por medio de una válvula dosificadora (ver Fig. 37 y Capítulos 8 y 9).

Fig. 37. Lateral mecanizado de avance frontal

Al término de cada operación de riego, el operador deberá desconectar la tubería de alimentación y poner en marcha un motor de combustión interna, que va acoplado al tubo-eje por medio de una trasmisión. El motor hace girar el eje, y todo el sistema avanza frontalmente hacia la siguiente posición de riego, conectándose entonces la tubería a la toma de agua correspondiente. El lateral / ramal de avance frontal se

presta para el riegosobre pendientes menores del 5% y para cultivos de baja altura, aquellos que no crecen más allá del eje de la tubería (es decir del radio de las ruedas empleadas). 5.2.5 Laterales / Ramales de remolque manual El traslado de laterales/ramales por remolque manual se practica principalmente en plantaciones frutales. Este método constituye una ampliación de la técnica del aspersor único descrita precedentemente, ya que a lo largo de la manguera se disponen varios emisores equidistantes. Se emplean mangueras de polietileno Clase 6 de 16, 20 o 25 mm de diámetro nominal, con dos a cuatro aspersores montados a un extremo de la manguera, y el otro conectado a un hidrante. Al comienzo del ciclo de riego se despliega la manguera a toda su longitud entre dos hileras de árboles. Al término del primer turno de riego se repliega la manguera a lo largo de la hilera de árboles a la posición siguiente; y así, de posición en posición hasta el final del ciclo de riego. Luego se ha de retornar la manguera a su posición inicial para que esté lista para el comienzo del próximo cielo de riego. El número de posiciones depende sobre todo de las condiciones que rigen dentro de la parcela (por lo general, de 2 a 6 por lote). Durante el riego, el trabajador se traslada únicamente sobre suelo seco, no necesita cruzar las hileras de plantación trasladando tramos de tubería de aluminio como se hacía anteriormente con la técnica del traslado frontal manual. El método es económico, ya que el número de emisores es reducido, aunque por otra parte el desgaste de las tuberías es mayor, debido sobre todo a los plegamientos de la línea cuando no se toman las precauciones para que estén extendidas en arcos de un radio suficiente. Se requiere una mano de obra bien adiestrada y confiable para colocar los emisores de acuerdo con sus posiciones de diseño. Por este motivo, esta técnica está siendo reemplazada por sistemas fijos para el riego de frutales (ver Capítulo 5).

25

5.2.6 Laterales / Ramales de remolque longitudinal mecanizado El lateral consiste por lo general en tramos de tubería de aluminio de 12 m de longitud. Existen dos tipos de tecnología para la producción de tuberías de aluminio; las tuberías producidas mediante láminas curvadas y “cosidas” por soldadura, y aquellas manufacturadas por extrusión. Siempre han de preferirse estas últimas por ser más resistentes a las tensiones que experimentan durante su remolque. Los tramos son conectados entre sí mediante acoples reforzados, y para evitar que se zafen durante el traslado, se dota a los mismos de un resorte que los mantiene en su sitio. Cada tramo de tubería requiere un estabilizador, un par de ruedas o de patines. Estos pueden estar fijados en el centro de cada tramo de tubería o bien sobre los acoples. En este último caso, y debido a la flexibilidad del material, los extremos de cada tramo de tubería quedan a mayor altura que su centro, lo cual dificulta su drenaje. El drenaje entre las operaciones de riego es necesario para reducir el peso de la tubería y las tensiones mecánicas sobre el material. Por lo tanto se hace necesario instalar en el centro de cada tramo una válvula de drenaje de apertura automática una vez despresurizado el sistema. Ello no es necesario cuando el estabilizador o las ruedas se montan en el centro del tramo (ver Fig. 39). Tanto el aspersor como el elevador correspondiente pueden ir montados sobre el acople, o bien a la mitad del tramo de tubería. El montaje sobre el acople facilita el transporte de la tubería sobre un remolque, ya que es posible transportar los acoples por separado, (ver Fig. 38).

Fig. 36. Lateral / ramal de traslado longitudinal sobre ruedas

Fig. 38 Lateral / ramal de traslado longitudinal sobre ruedas

El traslado del lateral requiere desconectarlo de la toma dsus extremos a la posición de riego siguiente, y conectarlocantidad de posiciones es el doble del número de las tubmás común es el de seis posiciones, pero ello depende de la parcela. Pueden encontrarse parcelas con no más daún más (ver Fig. 38).

26

Fig. 39. Accesorios de ramales de riego

e agua, remolcarlo por uno de a la toma correspondiente. La

erías porta-hidrantes. El diseño sobre todo de las dimensiones e 4 posiciones, y otras con 8 o

Fig. 40. Sist

5.3.1 C

R Para unde tuberemolquaproximespaciadal hidran Los sisteregadoscultivos riego coeconóm

ema de remolque longitudinal sobre tuberías de aluminio de 3” (2 series de 6 laterales y 6 posiciones c/u, con aspersores espaciados a 12 x 18 m)

OMPARACIÓN ENTRE UN SISTEMA FIJO Y UN SISTEMA DE EMOLQUE

espaciamiento de 18 m entre laterales, se requieren aproximadamente 1150 m ría en posición fija para cubrir dos hectáreas. En cambio, para un sistema a e de 6 posiciones con el mismo espaciamiento entre laterales, sólo se requieren adamente 210 m (una quinta parte). Este cálculo está basado en hidrantes os cada 36 m. Cada segundo lateral requiere de un tramo de conexión de 18 m te (ver Fig. 40).

mas de remolque son económicos para cultivos de alto valor, que requieren ser con alta frecuencia. Por lo tanto son de empleo cada vez más frecuente en extensivos y forrajeros. Desde fines del siglo XX, los equipos mecanizados de menzaron a reemplazar a los equipos a remolque cuando las circunstancias icas lo permiten (ver Capítulo 8).

27

CAPÍTULO 6 - EL RIEGO CON MICRO-EMISORES 6.1 OBJETIVO DEL RIEGO CON MICRO-EMISORES El objetivo del riego con micro-emisores es aplicar, en forma similar a la lluvia, la lámina de agua requerida cubriendo menos del 100% de la superficie del terreno con la mayor uniformidad posible de distribución; originalmente sin traslape entre aspersores contiguos. 6.1.1 Descripción del micro-emisor. El micro-emisor emite agua a presión por una sola boquilla fijada a la base del emisor, cubriendo una parte del terreno a regar. El aire es el medio que dispersa el agua en forma de gotas muy pequeñas que se precipitan sobre el suelo dentro de determinada superficie. Los micro-emisores han sido diseñados para aplicar una lámina de riego lo más uniforme posible, sin traslape entre emisores contiguos (ver Fig. 41).

Se conocen dos tipos básicos de micro-emisores: los micro-rociadores, que carecen de piezas móviles y por lo

LseLpa Lcctcma

tanto poseen un deflector fijo, y los micro-aspersores, dotados de un deflector que gira sobre un eje, también denominado "rotor". Ambos se producen en una amplia gama de modelos.

Tanto el objetivo como la definición del riego con micro-emisores han sido ampliados mediante la introducción de esta tecnología en el riego de cultivos protegidos (ver Sección “Empleo de micro-emisores en cultivos protegidos”).

El riego con micro-emisores, o micro-riego, se refiere a una tecnología que utiliza emisores de baja descarga. No existe una definición absoluta para distinguir entre los aspersores convencionales y aquellos que se emplean en micro-irrigación, si bien se consideran como micro-emisores todos aquellos con una descarga superior a

os obrlevos lásspe

a teon onsecnultivinipro

Fig. 41. Microemisoresdiversos

los 25 l/h, e inferior a los 250 l/h, incluyendo en esta categoría los micro-rociadores, nebulizadores y micro-aspersores.

modelos originales fueron producidos en metal y utilizados e todo en jardinería, muchos de ellos, con una descarga más ada que la de los micro-emisores modernos (ver Fig. 42).

micro-emisores modernos son fabricados en materiales ticos rígidos. Su costo es mucho más reducido que el de los rsores, y su tamaño es también menor.

cnología del micro-riego moderno se desarrolló inicialmente el fin de dar respuesta al riego presurizado de frutales, y hatituye su cometido principal. Durante la última década, y coología, el empleo de micro-aspersores se ha extendido a la jaos protegidos. En cultivos de hortalizas a campo abierto se e

-aspersores para el riego de cobertura (ver Fig. 43). También spiados para el riego mecanizado (ver los Capítulos 8 y 9).

28

Fig. 42. Antiguo emisor metálico

snrdme

ta hoy en día, éste el desarrollo de la inería y al riego de plean actualmente

producen modelos

Mientras que con el riego de cobertura en cultivo a campo de hortalizas se pretende distribuir uniformemente el agua sobre la superficie del terreno, no puede lograrse lo mismo en el riego de frutales, aunque tampoco es necesario que así sea. El objetivo del riego de frutales es entregar a cada árbol el volumen de agua que necesita, y aplicarlo de acuerdo con la distribución característica de su sistema radicular.

Aún existen cultivos frutales en los cuales se riega por encima de la copa de los árboles, empleando aspersores diseñados para el riego de cultivos a campo abierto. Este método se justifica únicamente para la protección de la plantación contra heladas y períodos de calor (ver numeral 6.5 “Protección de Frutales”).

Evidentemente, debido a la interferencia del follaje de los árboles, con la lluvia artificial creada por el aspersor es imposible lograr una distribución uniforme del agua sobre la superficie de la parcela. El riego por sobre la copa de los árboles presenta muchas desventajas: Interfiere con el manejo de las plagas, ya que lava los pesticidas aplicados al follaje y a los frutos, exponiéndolos a plagas y enfermedades.

Fig. 43. Microemisor montado sobre estaca

Se requiere una mayor presión de agua para el riego por sobre las copas, y por lo tanto el consumo de energía es mayor. La instalación, operación y mantenimiento del equipo son más onerosos y complicados. Debido a estas limitaciones, la tecnología de mayor aceptación para el riego presurizado de frutales, es hoy el riego por debajo de la copa de las plantas. Existen dos tipos básicos de micro-emisores, cada uno con sus variantes y accesorios; los micro-rociadores y los micro-aspersores. Alternativamente, puede seleccionarse el riego por goteo. 6.1.2 Micro-rociadores Carentes de piezas móviles, por lo cual están menos expuestos al desgaste y a daños; la diferencia entre ellos estriba únicamente en el deflector empleado. a - Micro-rociador común, en el cual el chorro de agua a presión sale por una boquilla circular, impacta sobre un deflector fijo cuyo diseño impone el tamaño de las gotas, su alcance y diámetro de cobertura. Mientras menor sea el tamaño de las gotas, mas expuestas estarán las mismas a ser arrastradas por el viento (ver Fig. 44a). b - Micro-rociador tipo vórtice, en el cual el chorro de agua entra tangencialmente al cuerpo del emisor, donde se producen las gotas de agua que salen por un orificio al tope del cuerpo y a baja descarga. El tamaño reducido de las gotas disminuye el diámetro de cobertura y aumenta la sensibilidad al efecto del viento (ver Fig. 44b). c -Micro-rociador dinámico, en el que el deflector está retenido por una aguja que pasa por el centro de la boquilla. El deflector y la aguja vibran continuamente, reduciendo la incidencia de los taponamientos, y logrando una alta uniformidad de distribución (ver Fig. 44c). d -Micro-rociador de chorros múltiples (multi-jet), cuyo deflector presenta pequeñas ranuras por las cuales salen, en lugar de gotas pequeñas, múltiples chorros de agua, con lo cual aumenta el diámetro de cobertura del emisor, (ver Fig. 44d).

29

e - Micro-rociador sectorial, útil para cubrir sectores de 90°, 180°, 270°, así como franjas angostas de riego, como por ejemplo en plantaciones de árboles de tamaño reducido y espaciamientos cercanos, etc. (ver Fig. 44e). f -Nebulizador, que opera a presiones elevadas, produciendo gotas extremadamente finas. Son empleados por lo general en cultivos protegidos, con el objetivo de elevar la humedad del ambiente y reducir su temperatura. Mientras mas finas sean las gotas, mayor será su efecto, y menor la exposición de las plantas a agentes patógenos (ya que el follaje no se mantiene constantemente mojado), (ver Fig. 44f).

Fig. 44(a-h). Microemisores modulares 6.1.3 Micro-aspersores Dotados de deflectores giratorios (rotores), los cuales, montados por encima de la boquilla, emiten uno, dos o más chorros discretos de agua, lo cual permite cubrir un mayor diámetro con gotas de mayor tamaño y menos afectadas por el viento. La diferencia entre un modelo y otro es función del diseño de su rotor, el cual afecta el tamaño de la gota y el diámetro de cobertura. El rotor tiene mayor desgaste que las piezas fijas y está por lo tanto más expuesto a desperfectos; su giro puede ser impedido por malezas e insectos. 6.2 ACCESORIOS PARA EL MICRO-RIEGO 6.2.1 El puente Tanto los micro-rociadores como los micro-aspersores se ofrecen en dos modelos distintos; con o sin puente. La función del puente es sostener el deflector o afirmar el eje del rotor, (ver Fig. 45 - 46).

30

El unsocu

6.2Enen"pr

6.2Esins(ve

Esdeopnuem

F

Fig. 45. Microaspersor modular de puente Fig. 46.

inconveniente de este diseño consiste en que el obstáculo por lo cual queda una "sombra " sin rporte se escurre al suelo. En los modelos más mña muy afilada, lo cual reduce este efecto.

.2 Protector del tronco algunos casos esta "sombra" es deseable, ya qufermedades de la base del tronco. Para tal casootector del tronco”, especialmente diseñado para

.3 Conexión al lateral /ramal y elevadores posible instalar micro-emisores sobre elevadorestalaciones se insertan o enroscan los micro-emr Fig. 47).

ta es una práctica común en los cultivos protegid riego está suspendido del techo. A este fin seeran en posición invertida. En tanto es posible dnca deberán emplearse micro-aspersores comunplear únicamente rotores especialmente designad

ig. 47. Componentes diversos Fi

31

Microaspersor de puente sencillo

soporte vertical del puente presenta egar y el agua que impacta sobre el

odernos, el soporte tiene forma de

e muchos árboles son susceptibles a inclusive se dispone del accesorio

dicho fin (ver Fig. 47 – parte inferior).

de ½” a ¾” de diámetro. En algunas isores directamente sobre el lateral

os de invernadero, donde el sistema producen modelos especiales que isponer así cualquier micro-rociador, es en posición invertida. Se han de os a este fin.

g. 48. Aspersor mini-compacto

En las plantaciones frutales se acostumbra colocar los micro-emisores sobre estacas (para elevarlos a unos 25 cm sobre la superficie del suelo, y mantenerlos así en posición vertical), conectándolos al lateral/ramal por medio de un micro-tubo de PVC o polietileno (de 4 y 6 mm de diámetro interior / exterior respectivamente) (ver Fig. 48). 6.2.4 Anti-nebulizadores Los anti-nebulizadores evitan que se formen gotas finas y susceptibles de ser arrastradas por el viento.

Fig. 4 6.2.5 ReguLos micro-een parcelas

6.2.6 PulsLos pulsado

6.2.7 Prot

Fig. 51. Microa prueba de i

9. Microemisor con rosca

lación / compensación de la presión o dmisores con reguladores de presión o de dede topografía accidentada.

adores res se emplean para reducir la precipitación

ección contra obturación Los micro-emisores son menos slos goteros, y cuando ello ocurre,remediarlo en el acto. Se encuenpor la actividad de diversos insecredes, hormigas que construyen en busca de humedad colocan semisor. Para evitar estos inconprueba de insectos” (anti-insectosobturan la boquilla al finalizar el rie

Las boquillas de uno de los modotadas de un asa pequeña qinvirtiéndola frente al chorro de agsin interrumpir el riego (ver Fig. 52

aspersor nsectos

Fig. 52. Microemisor con boquilla gira

32

Fig. 50. Aspersor nebulizador

e la descarga scarga se emplean para el riego

horaria de los emisores.

usceptibles al taponamiento que se nota fácilmente, y es posible tran expuestos a taponamientos tos, como arañas que tejen sus

sus nidos, y demás insectos que us huevos dentro del cuerpo del venientes existen accesorios "a o anti-ant en inglés), los cuales go (ver Fig. 51).

delos de micro-emisores vienen ue permite hacerla girar 180°, ua. Ello permite su autolimpieza ).

ble para limpieza

6.3 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS MICRO-EMISORES a - Ventajas Los micro-emisores se producen en materiales plásticos rígidos. Su precio es mucho más accesible que el de los aspersores, y también su tamaño es menor. Asimismo, es posible emplearlos para la protección de los cultivos (ver numeral 6.4). El manejo de las instalaciones de riego con micro-emisores es menos complicado que aquellas que emplean goteros, ya que la supervisión de la operación del equipo, la incidencia de su obturación y la posibilidad de destapar un emisor tapado son más sencillas. La mayoría de los modelos de micro-emisores son modulares. Muchos de sus componentes son intercambiables (boquillas, deflectores y rotores), lo cual facilita variar la descarga, el tamaño de las gotas, el diámetro de cobertura, etc., según sea necesario y a bajo costo. También existen accesorios adicionales que cumplen requisitos específicos. El micro-riego es una tecnología eficiente para la aplicación precisa y a baja descarga del agua y los fertilizantes (ver Capítulo 11), en plantaciones frutales y para la protección cultivos contra heladas y olas de calor (ver sección 6.5.1, página 36, y Sub-capítulo 6.6). b - Limitaciones Los micro-emisores, en comparación con los emisores comunes y debido a su reducido tamaño y a los materiales empleados en su fabricación, están más expuestos a daños y desperfectos que los aspersores comunes, como por ejemplo cuando durante las cosechas, pisan sobre los emisores y los quiebran. También las barras de las fumigadoras de herbicidas y demás implementos agrícolas pueden dañar al equipo. El rotor de los micro-aspersores tiene mayor desgaste que las piezas fijas y está más expuesto a ser dañado; su giro puede ser impedido por malezas y por insectos. Ya que por lo general se coloca un emisor único por árbol, su obturación conlleva el riesgo de la reducción de su rendimiento, de la calidad de su fruta y en casos extremos, a que se seque la planta, por lo cual se recomienda la supervisión periódica del sistema. En comparación con los sistemas de riego por goteo, el riego con micro-emisores requiere, por lo general, una descarga mayor por unidad de superficie.

6.4 EMPLEO DE MICRO-EMISORES EN CULTIVOS PROTEGIDOS La introducción de micro-emisores al riego de cultivos protegidos ha afectado profundamente el concepto que sirvió de base al desarrollo de esta tecnología. Tratándose de cultivos de alto valor comercial que requieren un nivel muy preciso de control, se exige que también la aplicación del agua sea lo más uniforme posible. Este objetivo puede lograrse únicamente por medio del traslape entre emisores contiguos lo que ha impulsado al desarrollo de nuevos modelos.

El espaciamiento entre los emisores ha de ajustarse al área de cobertura y la uniformidad de la distribución del agua por los emisores. Vale mencionar que este proceso ha tenido como consecuencia inesperada el desarrollo del riego con mini-aspersores (ver Capítulo 6). El micro-riego se emplea frecuentemente para aumentar la humedad y disminuir la temperatura en ambientes protegidos. Con este fin se emplean nebulizadores, los cuales producen gotas de muy reducido diámetro. Por lo general los mismos operan intermitentemente por medio de un controlador, sobre la base de intervalos de tiempo, o bien dotados de sensores de humedad y de temperatura.

33

Con el propósito de evitar el derrame de agua que queda en el lateral al terminar el riego se instalan accesorios apropiados (accesorios anti-goteo, “leak-preventing device“, o LPD, en inglés), los cuales cierran el paso del agua en los momentos en que la presión baja. De esta manera se previene la acumulación de un exceso de agua en el suelo debajo del emisor. Por otra parte, el lateral no se vacía, lo cual permite crear pulsos más cortos y eficientes (ver Fig. 53). Los fabricantes de emisores pueden suplir los datos sobre la distribución del agua de cada uno de sus modelos.

Fig. 53. Microemisor conaccesorio LPD en

cultivos protegidos

6.5 TÉCNICAS DE RIEGO FIJO DE FRUTALES CON MICRO-EMISORES 6.5.1 Riego de frutales por debajo de la copa de los árboles Se tienden tuberías de polietileno Clase 4 de 16, 20 o 25 mm de diámetro nominal al pie del tronco, y a lo largo de las hileras. Se acoplan micro-emisores de baja descarga (hasta 250 l/h) en forma directa sobre la tubería, o bien se los conecta por medio de micro-tubos cuando el emisor está montado sobre estacas. El espaciamiento entre los emisores será similar al de los árboles, con un emisor por planta o entre dos plantas, según la distancia entre ellas. La precipitación horaria es por lo general baja, de sólo 3 a 5 mm/h. Habitualmente las tuberías que alimentan a los laterales ramales son de polietileno Clases 4 ó 6, y se encuentran bajo tierra cruzando las hileras de árboles (ver Fig. 54).

Fig. 54. Sistem

Para evitar lopuede hacerspolietileno dematerial no es

a - Ventajas A pesar de laha ido reemplde riego aún pmicro-emisore

Los sistemas los niveles de

a de riego permanente de frutales con microemisores de 120 l/h espaciados a 6 x 6 m

s perjuicios que pueden ocasionar algunos pájaros (perforar las tuberías), e necesario enterrarlas a lo largo de las hileras de árboles. Los tubos de color amarillo pueden evitar este daño, pero en muchos países este tá a disposición del agricultor.

fuerte inversión requerida para una instalación permanente, este sistema azando a todos los otros sistemas de riego. En la actualidad, los métodos revalecientes en las plantaciones de frutales se basan preferentemente en s o en goteros fijos.

fijos economizan mano de obra, son fáciles de operar, y se prestan a todos automatización. El bajo ángulo de tiro en el riego por debajo del follaje

34

evita que las hojas se mojen, lográndose así evitar enfermedades y el lavado de los pesticidas de su superficie. En plantaciones ya maduras, con el follaje cerrado, el efecto del viento sobre la distribución del agua es despreciable. Además, es posible emplear el sistema de riego para aminorar los efectos de las heladas y de las ondas de calor (ver a continuación).

La aplicación de fertilizantes por medio del sistema de riego es una práctica común en frutales (ver Capítulo 12).

Los reducidos intervalos de riego y el control del frente de humedecimiento incrementan la eficiencia de aplicación de los nutrientes.

6.6 RIEGO DE FRUTALES POR SOBRE EL FOLLAJE DE LOS ÁRBOLES En los sistemas tradicionales se instalan tuberías de polietileno de Clase 4, de 40 a 75 mm de diámetro nominal, al pie del tronco de los árboles y a lo largo de cada segunda o tercera hilera. El espaciamiento entre aspersores sobre el lateral puede ser de 10 a 15 m, en función del marco de plantación. A fin de reducir los costos se trata de lograr el mayor espaciamiento posible. Se conecta una tubería (elevador) de menor diámetro entre el lateral y el emisor. La instalación del equipo y su operación son sencillas; requieren un mínimo de mano de obra, y siempre que el espaciamiento entre emisores y la presión de operación sean las adecuadas, se obtendrá siempre una cobertura completa del cultivo. Sin embargo, deben enfrentarse algunos inconvenientes:

• La presión de operación es relativamente alta, y únicamente las aguas con bajo contenido de sales se prestan para sistemas de esta índole. Cuando el agua de riego contiene una elevada concentración de sales el riego deberá efectuarse únicamente por las noches.

• Se pierden cantidades considerables de agua en la periferia de la plantación, y dicha pérdida es más importante en parcelas pequeñas y angostas

• Al humedecer frecuentemente el follaje aumenta la propensión al contagio de enfermedades de hoja. Durante los últimos años, el riego por debajo del follaje con micro-emisores ha reemplazado al riego por sobre la copa en las plantaciones de frutales. Para llenar los requisitos de defensa contra heladas y contra períodos de calor excesivo, se ha adaptado la técnica de la micro-irrigación a las necesidades del cultivo.

6.6.1 Empleo de micro-emisores en la protección del cultivo Para este objetivo se diseñan laterales de diámetro apropiado y se instalan microtubos de longitud suficiente, lo cual permite colocar al micro-emisor en la copa del árbol cuanto sea necesario (ver Fig. 55).

Fig. 55. Microemisores para protección contra heladas y períodos de calor

35

Para la protección contra heladas se emplean boquillas de baja descarga, y deflectores que producen gotas gruesas, (ya que gotas finas están expuestas al congelamiento antes de llegar a la planta). El objetivo es por una parte cubrir constantemente la parte aérea del árbol con una capa de agua o hielo a 0° C, y por otra, evitar en lo posible anegar el suelo, ya que el riego se ha de prolongar durante muchas horas (hasta que la temperatura ambiental supere los 0° C y el hielo se derrita).

Para la protección de los cultivos contra períodos de calor se emplean deflectores que producen gotas finas, la mayoría de las cuales se evaporarán aún antes de llegar al suelo. Al evaporarse, disminuyen la temperatura del aire circundante, y por lo tanto, para aplicar la lámina de riego deseada al suelo, el mismo ha de prolongarse durante el tiempo necesario. Una vez finalizada la emergencia, se colocan nuevamente los micro-emisores al pie del árbol a efectos de aprovechar todas las ventajas del riego por debajo de su copa.

36

CAPÍTULO 7 – EL RIEGO DE HORTALIZAS CON MINI-ASPERSORES 7.1 CARACTERÍSTICAS Las más recientes innovaciones en el diseño de micro-aspersores, impulsadas por los exigencias de los cultivos protegidos mencionados precedentemente, se manifiesta en modelos que se distinguen por las siguientes particularidades:

• • • • •

Baja descarga; Baja presión operativa; Gotas de diámetro mediano; Mayor diámetro de cobertura; Distribución uniforme del agua por superposición.

Estos progresos han facilitado la introducción de una nueva serie de emisores, los mini-aspersores, destinados al riego de hortalizas, plantas ornamentales, y ocasionalmente árboles frutales de gran porte, en instalaciones permanentes en marcos de 8 x 8 m hasta 10 x 10 m, con inversiones mucho menores a los sistemas permanentes de riego por aspersión de estos cultivos. Estos mini-aspersores son además utilizados en el riego mecanizado (ver Capítulo 5).

Una ventaja importante de esta tecnología consiste en que a pesar que estos cultivos se riegan con elevada frecuencia, tanto la compactación del suelo y el sellado de su superficie (apelmazamiento), como la escorrentía superficial se reducen, ya que la precipitación horaria, así como la intensidad del riego son bajas.

7.2 MODELOS DE MINI-ASPERSORES Se presentan diferentes modelos, entre ellos: 1 - Mini-aspersores comunes: una nueva generación de emisores desarrollados a partir de los micro-aspersores anteriormente mencionados (ver Fig. 56 y 57). 2 - Aspersor “Turbo”. 3 - Modelo “Mamcad”.

7.2.1 El

Fig. 56. Mini-aspersor sin puente

aspersor “Turbo”: El chorro de agua emitgirar un disco ranuradoel cual lo impulsa a gproducen en materialefrutales, hortalizas, así

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Fig. 57. Mini-aspersor con puente

ido por la boquilla a un ángulo bajo hace . Sobre el disco está montado el martillo, irar sobre su eje. Estos aspersores se

s plásticos. Se los utiliza en el riego de como en jardinería, (ver Fig. 58).

Fig. 58. Aspersor Turbo

7.2.2 El modelo “Mamcad”.

Fig. 59. Mini-aspersor Mamcad

Producido en material plástico. La boquilla gira continuamente, impulsada por un chorro de agua dentro de un recipiente cerrado, de forma casi esférica. Dotado de una sola boquilla, genera un chorrocontinuo, a bajo ángulo y de gotas del tamaño apropiado. Su diseño impide la penetración de malezas que afecten su funcionamiento. De amplio empleo en el riego de cobertura en plantaciones a campo abierto de hortalizas y cultivos ornamentales (ver Fig. 59). 7.3 TÉCNICA DEL RIEGO CON MINI-ASPERSORES La gran mayoría de las instalaciones que emplean

mini-aspersores son del tipo de riego permanente durante la temporada del cultivo. Los mini-aspersores están montados sobre varillas metálicas de 0 a 1, 5 m de longitud hincadas en el suelo, y conectados a los laterales por medio de mangueras de 12 mm de diámetro nominal. Se emplean laterales de 40 a 50 mm de diámetro nominal, los cuales se retiran de la parcela al madurar los cultivos, una vez desconectados sus emisores (ver (Fig. 60).

Fig. 60. Técnica de riego permanente de cultivo de hortalizas con mini-aspersores

La descarga de los mini-aspersores es de 250 a 720 l/h, y la precipitación horaria de 4 a 6 mm/h. El tamaño de las gotas impide que las mismas perjudiquen al follaje de las hortalizas de hoja y de las plantas ornamentales.

El factor limitante de mayor importancia de esta técnica es su sensibilidad al viento, pero las instalaciones permanentes de baja descarga permiten cubrir áreas considerables durante las horas en las que la intensidad del viento es menor.

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CAPITULO 8 – SISTEMAS DE RIEGO MECANIZADO 8.1 INTRODUCCIÓN La escasez de mano de obra con la preparación apropiada aceleró el proceso de transformación del riego por gravedad al de riego presurizado. La expansión de estos métodos a áreas cada vez mayores impulsó el desarrollo del riego mecanizado.

Los primeros pasos consistieron en reemplazar el traslado manual de los laterales o ramales por su traslado mecánico, frontal o longitudinal, de una posición a la siguiente entre los turnos de riego (ver Capítulo 5, página 23/4).

Posteriormente se desarrolló el riego mecanizado propiamente dicho, el cañón móvil, el lateral / ramal de avance frontal, y el pivote central. Todos ellos se trasladan en forma continua durante el turno de riego y permanecen en su lugar entre turnos.

El riego mecanizado se presta sobre todo para el riego de parcelas de dimensiones rectangulares sobre terrenos con suelos uniformes, de topografía moderada y superficies que exceden las 10 hectáreas. La eficiencia del riego de parcelas irregulares es baja y ocasiona desperdicios de agua.

8.2 SISTEMAS DE RIEGO MECANIZADO 8.2.1 Cañones autopropulsados Los cañones autopropulsados operan a presiones elevadas, de 6 a 8 bar en la boquilla. La descarga de un cañón puede alcanzar 250 m3/h, y su radio de cobertura llegar hasta 50 m. El agua le es suministrada por medio de una manguera flexible de mayor diámetro. La manguera se arrolla sobre un tambor/carrete, montado sobre un remolque (ver Fig. 61). La energía requerida para hacer girar el tambor es proporcionada por un motor de combustión interna o un motor hidráulico que aprovecha la presión del agua. El tambor /carrete gira lentamente sobre su eje, el cual va enrollando la manguera, la cual a su vez jala el cañón, montado sobre patines o ruedas. En otros de los modelos el cañon y el tambor / carrete de menores dimensiones se encuentran montados sobre un triciclo, el cuál va arrollando un cable anclado en un extremo de la parcela La manguera queda así desplegada sobre el terreno. 8.2.2 Lateral de avaLos laterales de avatubería de acero galva200 a 400 m de longun par de ruedas. Lcombustión interna c

Fig. 61. Cañón autopropulsado

nce frontal nce frontal (“linear-move”, en inglés) se construyen con tramos de nizado y/o con un revestimiento de mayor diámetro, alcanzando unos

itud. Cada tramo está montado sobre una torre motorizada dotada de a fuente de energía de los motores puede ser mecánica (motor de on trasmisión), eléctrica (con un generador), o hidráulica (por tubería

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con aceite o agua a presión). Sobre el lateral (o suspendidos de éste), se encuentran los emisores (ver Fig. 62 y Sección 8.4).

El quAlthidfleLalos10ha

Poexdegir

8.2El ba

Fig. 62. Lateral de avance frontal abastecimiento de agua al lateral puede hacerse por un extremo o por su centro. Un canal e corre a lo largo de la parcela puede servir como fuente de agua del sistema. ernativamente, el agua puede ser suministrada por medio de una tubería dotada de rantes con los espaciamientos adecuados. En este caso se requiere una manguera

xible de mayor diámetro para conducir el agua del hidrante al lateral durante su avance. velocidad de avance del lateral depende de la infiltrabilidad del suelo, de la descarga de emisores y de la lámina de riego requerida. La longitud de la parcela puede alcanzar 00 a 2000 m. Dependiendo del modelo a emplear, existen tres métodos básicos para cer retornar el lateral a su posición inicial:

r marcha inversa sobre la misma pista de avance, por giro de 180° sobre uno de sus tremos, para retornar sobre una pista paralela, y por medio del giro a 90° de Ias ruedas cada torre, remolcando longitudinalmente el lateral a una pista paralela, y volviendo a ar las ruedas a su posición inicial, para retornar sobre dicha pista.

.3 El Pivote Central principio de construcción del pivote central es similar al del lateral de avance frontal y se sa en tramos de tuberías montados sobre torres dotadas de ruedas (ver Fig. 64).

40

Lamaabcírma

Deárecudisha

Fig. 63. Vista aérea de una zona regada mediante pivotes centrales

s diferencias principales entre ambos son tres. El lateral/ramal gira, a semejanza de la necilla de un reloj, trazando un circulo alrededor de un punto fijo: el pivote (ver Fig. 64). El astecimiento de agua se realiza por medio de dicho punto fijo, el pivote o centro del culo de irrigación. El abastecimiento de agua al pivote central es simple, eliminándose la nguera flexible y los múltiples hidrantes requeridos por el lateral de avance frontal.

Fig. 64. Torre de control del pivote central bido a la posición de los emisores sobre el lateral / ramal, cada uno de ellos cubre un a (en forma de anillo) diferente durante cada revolución (ver Fig. 63). La superficie

bierta por cada uno de ellos aumenta a media que el emisor se encuentra a mayor tancia del pivote. A fin de mantener la lámina de riego uniforme en toda su extensión se ce necesario diseñar adecuadamente el espaciamiento y la descarga de los emisores.

41

Actualmente se emplean programas de computación especialmente destinados a este fin (ver Fig. 65).

Las parcelas de sección cuadrada son las que se adecuan mejor al riego con mediante pivote central. El área bajo riego es del orden del 80% de la superficie del lote. Es posible cubrir las esquinas por medio de accesorios especiales, “alas” que se despliegan paulatinamente al aproximarse a ellas y se repliegan al alejarse. Estos accesorios complican la operación y el costo del sistema (aproximadamente un 25% del costo del pivote central). Un sistema de pivote central de 400 m de longitud es capaz de regar un círculo de 50 ha; incluyendo el ala podrá llegar a cubrir aproximadamente 64 ha. El ahorro de mano de obra es la principal ventaja delpivote central, aunque para su manejo se requiere personal adecuadamente adiestrado. Debido a que el pivote gira sobre su eje,

al finalizar el riego se encuentra en la posición inicial y por lo tanto, a diferencia del lateral de avance frontal, no hace falta hacerlo retornar al punto de partida al fin de cada ciclo de riego. Una ventaja adicional del pivote central es la posibilidad de aprovechar una red eléctrica existente como fuente de energía del sistema. El costo de la infraestructura: la conexión a la fuente hídrica, la red eléctrica, válvulas, sistema de automatización, etc. pueden, según las circunstancias, constituir del 25% al 50% de la inversión inicial bruta. Por lo general, estos sistemas permanecen en posiciones fijas durante toda la temporada de riego, siendo además posible remolcarlos a una parcela diferente una vez finalizada la temporada (una vez que se hubieran colocado las ruedas en 90°).

También existen máquinas regadoras de doble propósito, las cuales con ligeras modificaciones pueden operar como laterales de avance frontal o de pivote central (ver Fig. 66).

Fig. 66. Máquina regadora bimodal: late

42

Fig. 65. Espaciamiento de diversos emisores a lo largo de un pivote central

ral de avance frontal y radial (pivote)

8.3 LA DESCARGA LINEAL ESPECÍFICA Uno de los factores a considerar en las máquinas regadoras o los laterales de avance frontal, lo constituye la descarga lineal específica (DLE) (“Specific Longitudinal Discharge” - SLD, en inglés), que expresa la descarga por unidad de longitud durante el avance de la máquina. La descarga longitudinal específica (DLE) es el cociente entre la descarga total del lateral dividido por su longitud, (ver Fórmula 5).

Fórmula 5 - Descarga longitudinal específica:

Donde: DLE = descarga longitudinal específica [m3/m/h] Q = descarga en m3/h L = longitud del lateral [m] Por ejemplo : Descarga del sistema = 600 m3/h Longitud del lateral = 400 m. DLE =600/400 = 1.5 m3/m/h

La DLE permite estimar, por ejemplo, la longitud máxima del lateral que es posible cubrir con un sistema determinado. A medida que aumenta la DLE, aumenta proporcionalmente la superficie que el sistema es capaz de cubrir por unidad de tiempo, bajo la condición de no ocasionar escurrimiento superficial. El rango común para la DLE está entre los 0.5 y los 2 m3/m/h. La velocidad de avance más común para laterales de avance frontal es de 50 a 100 m/h. El pivote central es por lo general diseñado para completar un giro dentro de 24 a 72 horas.

8.4 EMISORES EMPLEADOS EN EL RIEGO MECANIZADO Los modelos originales de máquinas regadoras venían equipados con los aspersores de alta presión disponibles en el mercado. Con mucha frecuencia la uniformidad de distribución del agua no era satisfactoria, ya sea debido a un espaciamiento excesivo entre emisores, a la interferencia del viento, o al escurrimiento superficial por el impacto de gotas de tamaño excesivo y a una precipitación horaria excesiva. Un obstáculo adicional de dichos aspersores era su elevado consumo de energía (la presión requerida). En la actualidad existe una marcada preferencia por emisores de menor descarga, operando a presiones menores y montados más cerca uno de otro (ver Fig. 67).

DLE = Q/L

(a) EmisoreFig. 67(a-e).

s LEPA ( Emisores e

b) “Rotator” (c) “Wobbler” (d) Rociador mpleados sobre laterales mecanizados

43

(e) Aspersor de impacto

Se emplean rociadores y mini-aspersores similares a los descritos en el Capítulo “Riego con Micro-Emisores”, aunque con una descarga mayor y operando a presiones más elevadas, espaciados entre 1 y 3 metros sobre el lateral /ramal. La descarga más común de dichos emisores está entre 1 y 4.5 m3/h.

La presión requerida en los aspersores tradicionales a martillo es de 3 a 6 bar; en aspersores pequeños, de 2 a 4 bar, en los mini-aspersores y rociadores modernos la presión es de 0.6 a 2 bar, y en los sistemas LEPA (“Low Energy Precision Application”, en inglés), únicamente de 0.4 a 0.6 bar (ver Fig. 67a). De aquí que los sistemas más modernos ofrecen una considerable economía en energía.

Durante el diseño se han de considerar tanto las pérdidas de presión por fricción dentro de la tubería, como las diferencias de cota a lo largo del lateral (ver Capítulo 14). Los emisores que operan a presiones más elevadas tienen un mayor diámetro de cobertura. Por lo tanto, a pesar de que su Descarga Longitudinal Específica (DLE) es elevada, la precipitación horaria puede ser inferior a la de sistemas que trabajan a presiones inferiores. Presentan además problemas por la interferencia del viento, el impacto de gotas gruesas sobre el suelo y los cultivos y el mayor consumo de energía.

Los sistemas que operan a presiones menores producen una mayor precipitación horaria, lo cual puede ocasionar escurrimiento superficial a pesar que el impacto de las gotas sobre la superficie del suelo sea menor. Los rociadores cubren únicamente en diámetros de 2 a 4 m, y por lo tanto su espaciamiento sobre el lateral es muy denso. Los mini-aspersores llegan a cubrir hasta 15 m de diámetro. Tomando en cuenta la superposición necesaria, ello permite un espaciamiento de 4 m entre emisores. Su baja descarga conlleva una precipitación horaria reducida, lo cual evita el anegamiento del terreno y el escurrimiento superficial.

El modelo “Rotator “ presenta un tipo de “freno“ sobre el rotor, que reduce su velocidad de giro. Las gotas que produce son de mayor tamaño y por lo tanto, están menos expuestas a la acción del viento, al tiempo que aumenta su impacto sobre el suelo, lo cual puede incrementar la escorrentía superficial (ver Fig. 67 b).

El modelo “Spinner” gira a mayor velocidad y produce gotas más finas. El impacto de las gotas sobre el suelo es más reducido, y su sensibilidad al viento es mayor. Entre los nuevos rociadores dinámicos se encuentran los modelos “Wobbler “ y “Nutator“, en los cuales el deflector oscila de lado a lado, produciendo una distribución más uniforme del agua. El ángulo dentro del cual puede oscilar el deflector determina el diámetro de cobertura. Los ángulos varían de 10° a 45°. Para el riego de suelos pesados, de bajo nivel de infiltración, es habitual sustituir cada emisor por una barra dotada de varios emisores de baja descarga, lo cual hace posible reducir la intensidad de la precipitación, la escorrentía superficial y el derroche de agua (ver Fig. 67d-e).

Las pérdidas y fluctuaciones de presión pueden afectar negativamente la eficiencia de los sistemas de riego mecanizado. Un exceso de presión acelerará el desgaste de las boquillas, el mecanismo del emisor y de los deflectores. Algunos productores exigen que cada emisor esté dotado de un regulador de presión.

En las parcelas con pronunciados accidentes topográficos, la variación de la presión afectará la uniformidad de descarga de los emisores y por lo tanto, el empleo de reguladores de presión es indispensable. (ver “Reguladores de Presión”, Capítulo 9, numeral 10). Una vez instalados, es necesario calibrar los reguladores por lo menos al comienzo de cada temporada de riego. Las pérdidas de presión en los reguladores se ubican entre 0.3 y 0.7 bar, dependiendo de la descarga del emisor. Este detalle ha de tomarse en consideración durante el diseño del sistema de riego para determinar la presión requerida en la conexión a la fuente de agua.

Sobre terrenos llanos es preferible regular la presión en el punto de entrada del agua a la máquina regadora. La altura del emisor por encima del follaje del cultivo es otro factor importante a considerar a efectos de lograr una óptima uniformidad de distribución del agua

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de riego. A medida que aumenta la altura del emisor por sobre el follaje, aumentan asimismo tanto el diámetro de cobertura, como el efecto del viento sobre la distribución del agua. La elevación óptima del emisor para cultivos de alto porte tal como el maíz, es de unos 2 m por sobre el terreno. Por medio de mangueras que bajan desde el lateral es posible suspender a los emisores a menor altura, inclusive entre las hileras del cultivo, más ello requiere de un número más elevado de emisores. En el sistema LEPA los emisores cuelgan al extremo de mangueras flexibles, quedando de 0.30 a 0.40 m de altura sobre el suelo. El espaciamiento entre mangueras (cada segunda hilera del cultivo) es muy reducido, lo cual aumenta el riesgo de escurrimiento superficial. Esto puede evitarse creando mini-diques a lo largo de las hileras.

Las máquinas de riego modernas están dotadas de controladores que permiten un dominio completo sobre la velocidad de avance, la descarga al comienzo y al final de cada operación de riego, además de sistemas de protección en los casos de excesos o bajas de presión (p.ej., roturas de la tubería). Los sensores de alta sensibilidad aseguran un avance coordinado y uniforme de la máquina de riego en todo su trayecto, y aseguran que el equipo se cierre al final del recorrido.

Las torres interfieren con la distribución del agua de emisores adyacentes a ellas, los cuales mojan el suelo donde han de rodar las ruedas de la torre, dificultando así su avance (ver Fig. 69). Es posible reducir estos problemas instalando sobre cada torre una barra porta-emisores sectoriales que cubran un ángulo de 180’, aplicando el agua por detrás de las ruedas las cuales avanzan sobre un suelo seco.

Alguna4.5). Eabiertopesticiriego. empleal tiemlado dlos pearrastr

s st. daEnanpoel stie d

Fig. 68. Anegamiento producido por rociadores instalados junto a una torre (consecuencia de un diseño deficiente

unidades vienen dotadas de filtros de limpieza automática (ver Capítulo 11, numeral o es indispensable si la máquina de riego toma el agua directamente de un canal Es posible emplear también estas máquinas de riego para la aplicación de s. Por algún tiempo fue habitual aplicar estos productos disueltos en el agua de la actualidad se prefiere el montaje de una “barra” adicional para la fumigación,

do la máquina de riego como fumigadora, (es decir, sin emplear el equipo de riego que se aplican dichos productos). Instalando un tanque del volumen adecuado al pivote se evita que la maquinaria pesada transite sobre el terreno; se pueden diluir cidas en volumenes mayores de agua, aumentando la cobertura y evitando el e las gotas finas por el viento.

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CAPÍTULO 9 - EL SISTEMA DE RIEGO 9.1 INTRODUCCIÓN Los resultados obtenidos con un sistema de riego a presión dependen de la existencia de una fuentes confiables de agua y de presión. En la mayoría de las instalaciones se requiere de una instalación de bombeo. La eficiencia con la cual se emplean tanto el agua como la energía depende de las características de la instalación y del sistema de conducción de agua.

9.1.1 Principales componentes de un sistema de riego presurizado

• Unidad de bombeo; • tuberías de conducción; • cabezal de control; • tuberías secundarias; • tubería porta-lateral; • laterales / ramales; • elevadores; • tuberías de alimentación; • emisores; • accesorios; válvulas de control y regulación; válvulas de chequeo, válvulas de aire,

filtros, equipo para aplicación de fertilizantes, etc. ; así como elementos de automatización y control, (ver Capítulo “Automatización”).

9.1.2 La unidad de bombeo La unidad de bombeo succiona el agua de la fuente (pozo, lago, embalse, canal, etc.), y eleva su presión de acuerdo con los requisitos del sistema (ver Fig. 69). Algunas instalaciones están conectadas a un sistema de abastecimiento de agua a presión suficiente como para operar el sistema de riego. Sin embargo, si la presión es demasiado baja, hará falta instalar una bomba de tipo “booster” para aumentar la presión. La fuente de energía puede ser eléctrica o un motor de combustión interna. La eficiencia de la instalación de bombeo afecta fuertemente el costo de la energía (energía eléctrica o combustible), así como la descarga, la presión y la relación entre ambas. Las unidades de bombeo constan de tres componentes principales: el motor, la bomba y la conexión entre ambos.

Fig. 69. Electrobombas (vertical u horizontal)

9.1.3 Bombas centrifugas Las bombas centrífugas (“booster”, en inglés) se emplean comúnmente para succionar el agua desde una fuente superficial y aumentar la presión en el sistema de riego. Es sumamente importante respetar las recomendaciones del fabricante con respecto a la distancia vertical entre el eje de la bomba y el nivel del agua (por lo general, no más de 5 metros). El impulsor de la bomba convierte la energía mecánica del motor en una fuerza centrífuga, la cual impulsa al agua desde el eje de la bomba a su periferia, desde donde es impulsada a velocidad y presión elevadas.

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9.1.4 Bombas de pozo profundo Este tipo de bombas se instalan en posición vertical, y se emplean en el bombeo de agua desde pozos profundos. El cuerpo de la bomba siempre se encuentra sumergido en el agua del pozo. El motor eléctrico de la misma puede estar acoplado directamente a la bomba, a condición que esté perfectamente aislado e impermeable. Alternativamente, el motor (eléctrico o de combustión interna) puede ser conectado a la bomba por medio de un eje de suficiente longitud instalada en la superficie. El impulsor de estas bombas es de flujo mixto, es decir, que además de la fuerza centrífuga, genera una energía que impulsa el agua verticalmente hacia arriba.

Una bomba de buena calidad y que reciba el mantenimiento adecuado, puede mantener una eficiencia de un 80%. En caso de mantenimiento deficiente y desgaste excesivo del impulsor, cojinetes, etc. la eficiencia disminuye radicalmente. El desgaste de la bomba es mayor si el agua arrastra arena.

9.1.5 Las unidades motrices La eficiencia de los motores eléctricos varía del 75% al 90%. La eficiencia de los motores de combustión interna es mucho menor, de sólo 25% a 35%.

En la mayoría de los modelos de bombas centrífugas el motor eléctrico y la bomba tienen un eje común (de tipo “monobloque”).

Las bombas que trabajan con un motor a combustible requieren de un sistema de poleas o de una caja de engranajes a fin de aumentar la velocidad de giro (r.p.m.) del eje. La eficiencia de un sistema de poleas es de 85% - 95%, la de una caja de engranajes a ángulo recto es de unos 95%.

La energía requerida (CV, HP ó kW) es proporcional a la descarga horaria y a la presión de funcionamiento. La potencia requerida sobre el eje de la bomba:se calcula mediante la Fórmula 6.

Fórmula 6 - potencia de la bomba:

DNQŋH(ep

9Lpa(aEsas

η 270x QxH N =

e donde: = Potencia [HP] = descarga de la bomba, [M3/h] = eficiencia de la bomba, [fracción decimal] = carga total (*)

*) carga total = distancia vertical entre el eje de la bomba y el nivel del agua + distancia vertical entre l eje de la bomba y el punto más elevado del terreno por regar + pérdidas de carga por fricción + resión de operación del emisor [metros]

.2 TUBERÍAS as tuberías conducen el agua desde la fuente al cabezal de control y de allí hasta la arcela de riego y los emisores (ver también Capítulo 13). Estas tuberías se producen en cero con o sin revestimiento, en aluminio, en asbesto-cemento y en materiales plásticos PVC, PE, PP, fibra de vidrio, etc.). El diámetro de estas tuberías va de 75 mm (3”) en delante. Las tuberías deberán ser capaces de resistir la presión de operación del sistema. l fabricante define la clase, o sea la presión de trabajo (en unidades de bar) que puede oportar la tubería durante toda su vida útil. La tubería ha de ser capaz de resistir golpes de riete al doble de la presión de la presión normal de operación. En las tuberías principales e emplean productos de Clase 6 a Clase 20 (bar), (ver Fig. 70).

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9.2.1 Los dcomúnempleestánd

9.2.2 Las tu(diáme

Polietinominen rollse emgrosordiámeson hablando(HDPEposibledirectaelevadsobre

Aluminio iámetros nominales de las tuberías en aluminio representan su diámetro exterior, mente en pulgadas: 1½”, 2”, 3 “, 4”, 5”, 6”, 8”, etc. Los diámetros comunmente

ados en los laterales /ramales de riego por aspersión son de 2 “, 3 “ y 4 “. La longitud ar de estas tuberías es de 6 ó 12 metros.

Plástico berías en materiales plásticos se producen en diámetros nominales de 12 a 1000 mm. tro exterior).

leno (PE): Para laterales/ramales de riego se emplean tuberías en PE en diámetros ales (externos) de: 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63 y 75 mm, los cuales se suministran os que facilitan su transporte e instalación en el terreno. En las tuberías de conducción plean diámetros mayores. A medida que aumenta la clase de las tuberías aumenta el de sus paredes. Esto las hace más resistentes a la presión, aunque reduce el tro interno por donde fluye el agua. Las tuberías de polietileno empleadas en el riego bitualmente de clase 2.5, 4 y 6 bar. Las tuberías de polietileno se clasifican como PE o de baja densidad (LDPE - Low Density, en inglés), y PE rígido o de alta densidad , High Density), así como de categoría intermedia (MDPE, Medium Density). Es acoplar los emisores (aspersores, mini- y micro-aspersores, rociadores, etc.) mente a las tuberías por medio de collarines (ver Fig. 71), montarlos sobre ores, o por medio de espigas y microtubos conducir el agua a los emisores instalados estacas (ver Fig. 72).

Fig. 70. Red de tuberías de conducción

Fig. 71. Modelo de collarín Fig. 72. Conexión al lateral sobre elevador

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Cloruro de polivinilo (PVC) : Las tuberías en PVC (rígido) se producen en unidades de 4, 6y 12 m de longitud, aunque por pedido especial es posible obtener dimensiones mayores. La vida útil de las tuberías depende de la calidad de la materia prima, el control de la calidad durante su producción, la presión y la temperatura durante la operación y el nivel de mantenimiento. Los fertilizantes o sustancias químicas utilizadas, la acción de los roedores y las temperaturas extremas pueden incidir negativamente sobre la vida útil de las tuberías.

9.3 EL “CABEZAL” DE CONTROL El “cabezal” está formado por los accesorios que permiten controlar el riego, proteger al sistema y aplicar fertilizantes (ver Capítulo 10). Un cabezal sectorial muy sencillo consiste únicamente en una válvula de paso y un filtro, si éste fuese necesario. El cabezal principal de un sistema de riego más avanzado incluye válvulas de paso, regulación y protección, medidores de agua, filtros, equipo para la inyección de fertilizantes, controladores de riego, etc. (ver Fig. 73).

Componentes del cabezal de control 1. Múltiple en “T” 2. Válvula de aire 3. Válvula principal 4. Hidrómetro 5. Válvula esférica 6. Válvula hidráulica principal 7. Salida del agua al

inyector de fertilizante 8. Ingreso del fertilizante 9. Filtro 10. Regulador de presión 11. Válvulas sectoriales 12. Tanque de fertilizante 13. Controlador de riego 14. Válvula de retención

9.4 LAS VÁLVULAS DE PALas válvulas controlan el flujo del de paso (abiertas/cerradas, “on/osistema, y para su protección. La por medios mecánicos, hidráulicotipos de válvulas para el control de

9.4.1 Válvulas de compuerta Las válvulas de compuerta se compuerta, acoplada a un sistemamás comunes el tornillo, o eje, quindicador del grado de apertura dAlgunos modelos permiten el ciecompuerta. Ajustando la posiciócompuerta como reguladoras decuando la compuerta cierra casi to

Fig. 73. Cabezal de control típico

SO agua por el sistema de riego. Se las emplea como válvulas ff”, en inglés), para regular la descarga y/o la presión del operación de las válvulas puede ser manual o automática, s o eléctricos y también a control remoto. Existen diversos los sistemas de riego (ver Fig. 74):

emplean principalmente como válvulas de paso. Una de tuerca-tornillo regula el paso del agua. En los modelos e sobresale del cuerpo de la válvula, sirve también como

e ésta. La apertura y el cierre de la válvula son graduales. rre inmediato por medio de una palanca conectada a la n del disco con el tornillo permite emplear válvulas de caudal. Los cambios más pronunciados se presentan talmente el paso del agua.

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9.4.2 Válvulas esféricas Se trata de válvulas compactas en las cuales una esfera perforada de lado a lado gira 90° sobre un eje perpendicular a la perforación. Las válvulas de esfera, en posición abierta, ocasionan mínimas pérdidas de carga. Este tipo de válvulas no se presta al control del caudal.

9.4.3 Válvulas tipo “Globo” Estas válvulas se prestan para aplicaciones que requieren el control de la presión y del caudal. La válvula de globo consiste de un asiento sobre el cual sube y baja un disco, el cual controla el grado de cierre al paso de agua El desplazamiento del disco está bajo el control de un sistema de tornillo / tuerca, o de un pistón. El cuerpo de la válvula obliga al agua a pasar por dos desviaciones sucesivas de 90°, lo cual ocasiona considerables pérdidas de carga por fricción, en comparación con las válvulas anteriormente descritas. Este es el mayor inconveniente de este tipo de válvulas (ver Fig. 74 b).

9.4.4 Válvulas inclinadas y de codo El mecanismo de cierre de estas válvulas es idéntico al de las válvulas de globo. Debido a una configuración hidrodinámica más adecuada ocasionan menores pérdidas de carga En las válvulas de codo, el agua cambia de dirección una sola vez, pasando por un ángulo de 90°. En las válvulas inclinadas (en “Y”), el agua pasa por dos cambios de dirección, de 45°. Las dimensiones de la sección de paso son muy similares a las de las válvulas de compuerta del diámetro correspondiente (ver Fig. 74a).

Válvula en Y Válvula de globo Válvula esférica Fig. 74 (a-d). Diversas configuraciones de válvulas 9.4.5 Válvula de diafragma En estas válvulas el mecanismo de control está separado del agua que fluye por la tubería por medio de un diafragma (ver Fig. 75). Durante el cierre de la válvula, un mecanismo de tuerca / tornillo oprime al diafragma contra un “dique” en el interior del cuerpo de la válvula. En su posición abierta, estas válvulas producen pérdidas de presión muy reducidas.

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Válvula automática

Fig. 75. Válvula de diafragma

9.4.6 Válvulas mariposa

En las válvulas de mariposa un disco gira sobre el eje que pasa por uno de sus diámetros (ver Fig. 76). En posición cerrada, el disco permanece en posición perpendicular al eje de la tubería, obstruyendo el paso al agua. En posición abierta, el disco está alineado con el eje de la tubería paralelo al flujo del agua, y por lo tanto ocasiona bajas pérdidas de carga por fricción. Estas válvulas son sencillas, compactas y económicas.

9.5 VÁLVULAS HIDRÁULICAS A diferencia de las válvulas anteriormente descritas, el control de estas válvulas se hace aplicando una presión exterior sobre un diafragma flexible. La fuente de presión puede ser neumática (por medio de aire comprimido) o un líquido a presión. En agricultura se emplean válvulas que operan con el agua a presión de la propia red de riego. La presión es convertida en una fuerza que sustituye la ejercida por el mecanismo mecánico propio de las válvula de paso común. La separación absoluta entre el mecanismo de cierre, y el agua que fluye por la tubería, prolonga la vida útil de la válvula. La ausencia de los elementos mecánicos hace su mantenimiento sumamente sencillo. Existen dos tipos básicos de válvulas hidráulicas:

i) La que posee un diafragma que actúa directamente sobre el agua que fluye por la válvula

ii) Aquella en la que el diafragma actúa sobre un pistón

Un modelo del primer tipo es una modificación de la válvula de diafragma descrita anteriormente, (ver Fig. 77). El segundo tipo de válvula hidráulica transmite a través del diafragma la fuerza que empuja un pistón dotado con un disco de cierre. Este tipo de válvula es una modificación de las válvulas de globo anteriormente descritas, y de sus variaciones en codo y en “Y” (ver Fig. 78).

Fig. 77. Válvula hidráulica de diafragma Fig. 78. Válvu La forma más sencilla de controlar, es decir de abrir o medio de una válvula mecánica de dos vías dotada de vías entra agua a presión y pasando por la conexión cosuperior del diafragma, lo cual ocasiona el cierre de la manija se cierra la entrada de agua y simultáneamente sa la segunda vía, abierta a la atmósfera, lo cual permitválvula hidráulica se abrirá.

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Fig. 76. Válvula mariposa

la hidráulica de pistón tipo globo

cerrar una válvula hidráulica, es por una conexión común. Por una de las mún, pasa a una cámara en la parte válvula hidráulica. Haciendo girar la e abre elpaso de la conexión común e vaciar la cámara, y por lo tanto la

Por lo general se instalan válvulas de tres vías. La tercera vía está reservada para el control remoto de estas válvulas (ver Capítulo 9). 9.6 VÁLVULAS REMOVIBLES Estas válvulas fueron diseñadas para completar la serie de accesorios requeridos por los laterales de movimiento manual y a remolque. Los componentes fijos se instalan sobre los elevadores que sobresalen del suelo desde una tubería de conducción enterrada, e incluyen el disco de cierre y la junta de la válvula. Para abrir la válvula, se instalan los componentes removiblessobre los fijos (por medio de ganchos o bayonetas). Estos incluyen la manija para abrir la válvula y la conexión al lateral (ver Fig. 79).

F Las válvulas móviles se emplean en campos alejados y sobre todo para y despilfarro de agua cuando el personal no está presente. 9.7 CAPACIDAD DE LAS VÁLVULAS El agua que fluye por una válvula pierde presión debido a la fricción internas y demás componentes de ésta. A medida que aumenta la sacabado de las piezas es mejor, más liso, y el flujo encuentra menos obde dirección, y serán menores las pérdidas de presión ocasionadas. unidades inglesas), expresa el caudal (Q) que pasa por la válvula ocaside carga de 1 bar (1 p.s.i). Dicho factor se calcula por medio de la Fórmu Fórmula 7: Factor del flujo de válvulas: Kv, Cv = Q/ (DP/P.E)1/2

Donde: Kv =factor de flujo (para Q en m3lh) Cv =factor de flujo (para Q en g.p. m) Q = caudal en m3/lh o GPM DP = diferencia de presión entrada/salida [bar, p.s.i] p. e. =peso específico del líquido (1 para el agua, en ambos sistemas) 9.8 VÁLVULAS DE RETEN Las válvulas de retén o de cheque (check-valves, en inglés), evitan que fuente de origen, impidiendo que ésta se contamine (por ejemplo, inyectados al sistema de riego); se las emplea para reducir los golpsistema; para impedir el vaciado de tuberías dispuestas en subida, y paunidad de bombeo. El elemento de cierre puede tener forma esférica, dchapeta, o de disco de doble ala (ver Fig. 80).

52

ig. 79. Válvula removible

evitar el vandalismo

contra las paredes ección de paso, el stáculos y cambios

El factor Kv (Cv en onando una pérdida la 7.

el agua retorne a su con los fertlizantes es de ariete en el ra evitar daños a la e cono, de anillo o

F Ldpmm 9 LSqcE 9 Lleinao

a-

Válvula de retención

ig. 80. Válvulas de retención

a presión del agua en el sistemirección normal. Sin embargo,resión corriente por sobre ellaecanismo de resorte, de contrantiene al elemento de cierre f

.9 VÁLVULAS DE ALIVIO

as válvulas de alivio se instalane abren en el instante en queue la presión sea excesiva. Enual puede ajustarse a la presxisten también válvulas de aliv

.10 REGULADORES DE P

os reguladores de presión se a que rige en el sistema, a fin misores empleados en micro-r

nstalan en sistemas en los cuaecesario mantener una presilgunos reguladores de presión tras son adaptación de válvulas

Componentes de una válvula reguladora de presión

Corte transversal de válvula Vá

a mantiene la válvula abierta, lo si la presión del agua que corre, la válvula de cierre se cerrará,apeso o por gravedad. La presión irmemente sobre su asiento, evitan

para proteger al sistema de riego se produce la sobrepresión y des algunos modelos el mecanismo

ión deseada (otros modelos vieneio de mecanismo hidráulico (ver Fig

RESIÓN

instalan cuando se requiere mantede proteger emisores, accesorios iego, tuberías de plástico de paredles se presentan fluctuaciones deón constante corriente abajo deles similar al de las válvulas de aliv hidráulicas piloteadas (ver Fig. 81

cb- Regulador de presión de seis unidades

Fig. 81. Reguladores de presión a-c

53

lvula de retención de doble ala

cual permite el flujo en la bajo la válvula supera la ya sea por medio de un del agua (corriente abajo) do fugas.

de una presión excesiva. cargan agua todo tiempo

de cierre es un resorte, el n graduados de fábrica). . 81c).

ner una presión inferior a y tuberías (tales como los delgada, filtros, etc.). Se

presión y donde se hace regulador. El diseño de io operadas por resorte, y ab).

-Válvula reguladora de control hidráulico

El regulador de presión mecánico controla la sección de paso del agua, equilibrando las fuerzas sobre el pistón regulador. Al aumentar la presión del agua corriente abajo del regulador se reduce simultáneamente la sección de paso y se comprime el resorte hasta que ambas fuerzas se equilibran. Al bajar la presión, el resorte empuja al pistón, con lo cual aumenta la sección de paso. De esta forma, corriente abajo del regulador se mantiene una presión constante. 9.11 VÁLVULAS DE AIRE El aire atrapado en las tuberías de conducción y en sus accesorios constituye un obstáculo al libre flujo del agua, y es un factor nocivo que puede perjudicar los componentes del sistema. El aire ingresa al sistema cuando éste se drena de agua (por ejemplo, a través de los emisores y las válvulas que quedan abiertas al finalizar el riego). El aire en la tubería puede falsear el registro de un medidor de agua, y en casos extremos, dañar su hélice (por velocidad excesiva de giro). El mayor daño puede ser ocasionado por el golpe de ariete, en el cual aire comprimido ocasiona una sobrepresión capaz de hacer estallar las tuberías y/o accesorios. Para evitar estos riesgos se instalan válvulas de aire. Estas siempre se colocan sobre los puntos altos del sistema, ya que es allí donde se acumula el aire. Las válvulas de aire están conformadas por un cuerpo dotado de un flotador y un oríficio. Mientras el cuerpo contenga aire, el flotador permanece en el fondo del cuerpo, y el aire pasa libremente por el orificio (en ambas direcciones). A medida el agua entra al cuerpo de la válvula, el flotador sube hasta que sella completamente el orificio. La presión del agua lo mantiene firmemente en su lugar. Existen dos tipos básicos de válvulas de aire. Las válvulas de aire cinéticas se diseñan para dar paso libre a los grandes volúmenes de aire que entran al sistema durante su vaciado de agua (evitando así el colapso de la tubería por vacío), y a los que salen rápidamente durante su llenado. Este tipo de válvula no responde al aire en tuberías llenas de agua a presión (ver Fig. 82 a). Las válvulas de aire automáticas están provistas de una boquilla de menores dimensiones. Por lo tanto, la descarga de aire será mucho menor. Sin embargo, estas válvulas operan indistintamente a presiones altas o bajas. Su función más importante es expulsar el aire que se acumula en la válvula durante el riego. Este es el aire que se separa del agua en el cual estaba disuelto, debido a cambios de presión y de temperatura (ver Fig. 82 b). Las válvulas de aire "combinadas" consisten en la combinación de ambos tipos de válvula en un cuerpo común. Por lo tanto son las más versátiles para responder a todas las condiciones que se presentan en un sistema de tuberías (ver Fig. 82 c).

54

9.12 9.12Los ellos Fig. 8 Los tubemen Los produne tubeacopderroperse reevita

Fig. 82 (a-c). Vista de sección transversal de válvulas de aire

ACCESORIOS PARA EL RIEGO POR ASPERSIÓN

.1 Acoples tramos de tubería en aluminio se unen por medio de acoples especiales. Algunos de tienen salidas roscadas para los elevadores (ver Fig. 83 y 90).

3. Conjunto lateral de aluminio con sus diversos acoples

acoples herméticos se emplean para unir los tramos de ría fija que han de permanecer en el campo por lo os durante una temporada (ver Fig. 84).

acoples de pico (ver Fig. 85) son muy populares. Se ucen en diámetros de 1.5 ", 2 ", 3”, 4 ", 5” y 6". El acople dos tramos de tubería por medio de anillos fijados a la ría por medio de una abrazadera. Ambos extremos del le vienen dotados de juntas de goma, tanto para evitar

ames durante el riego, así como para facilitar el drenajeación. Existen diferentes juntas para sistemas de alta y dequiere drenar la tubería antes de su traslado de una posicr esto (tuberías instaladas permanentemente sobre el terre

55

Fig. 84.herm

de la tuberí baja presiónión a otra o cuno).

Acoples éticos

a al finalizar la , o bien cuando ando se quiere

Lodegeya

GrdepriCa

deváco

LodiáFigTalasforPaunotrLapreencorígac

Dichos acoples son confiables, simétricos en su construcción, sin complicaciones para acoplarlos o desacoplarlos, lo cual facilita su transporte. Para remolcar los laterales, se los dota de un par de ruedas o patines (ver pág.23).

Fig. 85. Acople de abrazadera

Fig.88. Acoples varios

s acoples de gancho se producen para tuberías diámetros de 1½", 2”, 3 " 4 ", 5 " y 6". Por lo neral están fijados a un extremo de la tubería, sea soldados a ésta o por medio de tornillos.

acias a la facilidad con que los acoples pueden sengancharse, los mismos son empleados ncipalmente para sistemasde traslado manual. da modelo de acople se produce en una serie

configuraciones, tales como acople a la lvula detoma, acople doble, acople en línea, en do, en “T”, reductores, y tapón final (ver Fig. 86).

Fig. 86. Acoples de gancho

A fin de evitar la fusión de diversos metales, y que la rosca de salida del acople se trabe, se recomienda emplear siempre un acople en “mazak” (una aleación de aluminio y plomo) para los elevadores que no estén fabricados en material plástico (ver Fig. 87).

A En los cultivos de alto porte, como lo son la mayoría de las variedades de maíz, se emplean elevadores de altura suficiente para que el emisor sobresalga del follaje. En esta condición y en otras similares, se emplean elevadores dotados de una conexión rápida tipo bayoneta (ver Fig. 89). El traslado de elevadores y aspersores se hace separadamente de la tubería del lateral.

s elevadores se producen en aluminio, acero galvanizado y en PVC, normalmente en metros de ½”, ¾" y 1”. Uno o ambos extremos vienen roscados (ver . 92 y 93). mbién se producen acoples en polipropileno. Su función es similar a de los acoples en aluminio. Se fabrican en diferentes medidas y mas: unión en línea, en codo, en “T”, en “Y”, en cruz, etc. ra tuberías en PE existen dos grupos principales de uniones: de ión externa y de unión interna. Se introduce la tubería dentro de a, sujeta a la tubería por fuera mediante una abrazadera dentada. unión externa se emplea por lo general en sistemas de alta sión, como los de aspersión. La unión interna es dentada y se

castra fácilmente sobre la pared interior de la tubería. Estas nexiones son más baratas, pero no resisten presiones elevadas, no se adidas de HDPE y/o de diámetros mayores, ni son fáciles de desarmar. oples combinados de unión exterior e interior (ver Fig. 91 y 92).

56

Fig. 89. Acoples bayoneta

aptan Tambié

Fig. 87. daptador“mazak”

a tuberías n existen

F 9L 9 Sa(pa(dm

ig. 90. Diversos tipo

.13 CONEXIÓos emisores se c

.13.1 Insertado

obre un elevadspersor en posmicro-tubo) que ermite mayor flesegurar la posicdebe recordarse e temperatura). áquinas de riego

Fig. 91. Con

s de acoples plásticos

N DE LOS EMISORES onectan al lateral/ramal de distintas maneras.

o enroscado directamente al lateral/ramal

or roscado a la silla/montura, la cual debeición vertical. Por medio de un tubo fleconduce el agua al emisor sostenido sobr

xibilidad en la posición del emisor respecto alión vertical del emisor, independientementeque las tuberías plásticas tlenden a cambiar dTambién se emplean tubos flexibles para de (ver Fig. 91 y Capítulo 7).

Fig. 9latera

exión flexible a un lateral plástico

57

rá estabilizar y mxible de pequeñe una estaca o lateral/ramal, ya de la condicióne posición debid

sacoplar los emis

2. Montaje de un elel de aluminio

antener al o diámetro varilla. Ello que permite del lateral

o a cambios ores de las

vador a un

CAPÍTULO 10 - LA AUTOMATIZACIÓN 10.1 INTRODUCCIÓN La automalización es parte integral de la operación de los modernos sistemas de riego presurizados, economizando mano de obra y asegurando que los volúmenes deseados, tanto de agua como de fertilizantes, sean aplicados en el momento oportuno. La automatización depende de cuatro componentes básicos:

• Sensores y medidores; • Controladores y reguladores; • Registro de datos de entrada y salida; y • Comunicación entre los componentes indicados.

Los controladores de tiempo y de volumen son los dos instrumentos básicos de la automatización. Los sistemas de automatización pueden clasificarse según la medida del control que ejercen :

• Automatización puntual, que se refiere a un elemento de control montado directamente sobre una válvula, controlándola sin coordinación alguna con los demás elementos del sistema;

• Automatización local, en la cual una sola unidad controla y coordina las válvulas instaladas en un parcela;

• Automatización central, que controla varias unidades locales. 10.2 FUNCIONES DE LA AUTOMATIZACIÓN Existen diversos niveles de sofisticación de los sistemas de automatización:

1 . Apertura manual de la válvula 1 a. Cierre sobre base de tiempo. 1 b. Cierre sobre base de volumen.

2. Apertura y cierre automáticos de la válvula. 2 a. Apertura y cierre sobre base de tiempo. 2 b . Apertura sobre base de tiempo y cierre sobre base de volumen

3. Similar a 1b y 2b, con registro del volumen de agua entregado. 4. Operación sequencial de las válvulas dentro de una parcela.

4 a. La primera válvula similar a 1b y las demás de apertura y cierre secuencial y automático 4 b similar a 4ª, pero con registro del volumen de agua entregado.

5. Control sobre los volumenes de agua y de fertilizante entregados. 5 a. Sin registro de los volumenes de agua y de fertilizante. 5 b. Con registro de los volumenes de agua y de fertilizante

6. Control del riego según la información proveniente de sensores. Por ejemplo: temperatura, humedad relativa, viento, lluvias, grado de humedad del suelo, presión de agua

7. Control de la unidad de bombeo de acuerdo con la descarga de cada turno de riego.

8. Control integral de la unidad de bombeo y del sistema de riego 9. Control central y remoto de la operación del sistema de riego.

58

10.3 MEDIDORES /CONTADORES DE AGUA El medidor / contador de agua es el accesorio básico para la medición y el control del volumen de agua aplicado por los sistemas de riego presurizados. Es el único accesorio de que se dispone para controlar el riego sobre la base del volumen de agua entregado. El medidor / contador común de agua posee una hélice instalada dentro de la tubería. La corriente de agua hace girar la hélice, que por medio de un sistema de engranajes registra el volumen de agua que ha pasado a través del medidor / contador, presentándolo en la escala adecuada (p.ej. m3) (ver Fig. 93).

El medidor / contador requiere calibración periódica para lograr que registre fielmente el volumen de agua entregado. Además, sus sensores electrónicos permiten transmitir la información a unidades de control o a acumuladores de datos (“data-logger”).

10.4Los incoagua

F El o(inmcierr 10.5Un rexteprinc

c

Sección transversal del medidor

DOSIFICADORES dosificadores, también denominados válvulas dosificadorasrporan una válvula hidráulica de tipo globo y un medidor / (ver Figs. 94 y 95).

ig.94. Dosificador sin totalizador

perario gira una llave según el volumen de agua a apediatamente en los sistemas de control abierto o bien baa automáticamente una vez entregado el volumen predeterm

RELÉS elé, (relevador, o relay, en inglés) es un retransmisor. rior y la transmite al "receptor”. En el riego presurizipalmente para el control remoto de válvulas hidrául

59

Medidor de flujo con trasmisor de pulsos

o válvulas volumétricas, contador de volumen de

Medidor / ontador tipoWalltman

Fig. 93. Medidores / contadores de agua

Fig. 95. Válvula dosificadora con totalizador

licar; la válvula se abre jo control programado), y

inado de agua.

El relé recibe una señal ado el relé es utilizado icas. Además, es parte

integrante de los controladores de riego. El relé recibe una señal en forma de agua a presión, de corriente eléctrica o por señal de radio. A confinuación se describen sus diversas aplicaciones. 10.5.1 El relé hidráulico El relé hidráulico consiste en una válvula de dos vías, una conexión común además de la entrada de la orden de mando recibida en forma de agua a presión, por medio de microtubos (ver Fig. 96 y numeral 10.11 – página 64).

Fig. 96. Relé hidráulico La orden recibida abre el paso del agua desde la cámara de la válvula hidráulica, pasando por la conexión común a una de las dos vías, y simultáneamente cierra el paso a la segunda vía. Al retirarse la orden, se invierte la condición de ambas vías. De esta manera es posible abrir y cerrar la válvula por control remoto. 10.5.2 El relé eléctrico A diferencia del anterior, la orden llega al relé eléctrico en forma de una corriente eléctrica (AC ó DC, según el caso), trasmitida por cable. La corriente ingresa a un solenoide. El solenoide está formado por un electroimán, un pistón y un resorte. El resorte mantiene al pistón en su posición hasta que el electroimán lo retrae. Este relé posee dos mecanismos: En el primero, el agua a presión del sistema entra en forma continua a la cámara que se encuentra por encima del diafragma. Al energizar el solenoide, se abre el paso que permite a dicha agua salir por un oríficio de mayor tamaño que el de entrada, y la válvula se abre. En el segundo mecanismo, el movimiento del pistón abre una de las dos vías y cierra la segunda, tal como se describiera anteriormente para el relé hidráulico. Al interrumpirse la corriente, el pistón retorna a su posición inicial (ver Fig. 97). Existe un modelo adicional, el solenoide a pulsos, (de "enganche " o “latch ", en inglés), el cual opera únicamente con corriente directa (DC). Ello permite invertir los polos del imán: un pulso de polarización +/- ocasionará el cierre permanente del pistón sobre una vía (abriendo la segunda). Un pulso de polarización contraria (-/+), invertirá permanentemente la orden. Los solenoides que operan por pulsos son adecuados cuando el programador funciona a baterías y es necesario economizar energía, o cuando la corriente alterna (AC) no es confiable.

60

Fig. 97. Relé eléctrico 10.6 CONTROL REMOTO DE VÁLVULAS HIDRÁULICAS Se conocen dos tipos de válvulas hidráulicas: la normalmente cerrada (N.C.), y la normalmente abierta (N.A.- N.O. “normally-open”, en inglés). Las válvulas NC permanecerán cerradas mientras el relé no reciba la orden de abrir. El tipo NC es el más seguro, ya que si ocurre una falla y la orden no llega a la válvula, se evitan la pérdida de agua y posibles daños. Las válvulas NA/NO permanecerán abiertas constantemente mientras no reciban una orden del controlador. La orden, transmitida desde el centro de automatización, llega al relé, el cual abre el paso del agua desde la cámara de la válvula hidráulica a la atmósfera (para abrir una válvula cerrada NC), o por lo contrario, abre el paso del agua hacia la cámara, a la presión de la red de riego, (para cerrar una válvula NA/NO).En el momento en que se inverte la orden la válvula retorna a su posición inicial (ver Fig. 98).

Válvula hidráulica con relé hidráulico Válvula hidráulica con relé eléctrico Fig. 98. Válvulas hidráulicas con relé 10.7 SISTEMAS DE CONTROL Existen dos sistemas básicos para el control de los sistemas de riego. A - Los sistemas abiertos (“open-loop” en inglés), los cuales cumplen una única función por vez, de acuerdo con instrucciones prefijadas. La operación secuencial enunciada en el numeral 4 (ver numeral 10.2, página 58), es un ejemplo clásico de este sistema de control abierto (véanse también los numerales 1 a 5).

61

B - Los sistemas cerrados (“closed-loop” en inglés), que reciben información sobre las condiciones climáticas y/o del cultivo y/o del suelo, y toman las decisiones adecuadas en cuanto a la operación del sistema de riego (ver numeral 8), de acuerdo con parámetros generales introducidos por el personal. 10.7.1 Sistemas de control abierto Son aquellos en los que el personal, sobre la base de la información a su alcance, es el que toma todas las decisiones pertinentes. En los sistemas abiertos simples en base a tiempo (ver numerales 1a y 2a de 10.2, página 58), el control automático se ejerce sobre la duración del riego. Los sistemas mas avanzados de control basados en tiempo incluyen la fecha de iniciación, la duración del riego y el intervalo entre riegos sucesivos. Sistemas que combinan tiempo y volumen controlan el momento de inicio del riego por medio de un mecanismo de relojeria y el momento de finalizar el riego por medio de un dosificador, o bien comparando la información proveniente de un medidor de agua con la cantidad de agua prefijada para ese riego (numerales 1b, 2b y 3). En los sistemas secuenciales (ver numeral 4, de Sección 10.2, página 58), cada sector de riego está bajo el control de un dosficador. El personal fija manualmente el caudal que ha de entregar cada uno de ellos. En el momento en que se cierra el primer dosificador, éste transmite la señal para abrir el siguiente. Este proceso se repite hasta que se cierra la última válvula de la serie, siendo asimismo posible conectar el primer dosificador a un controlador. Los sistemas abiertos son económicos, de amplia disponibilidad en el mercado, y relativamente flexibles en su manejo. Sin embargo, si se desea mantener un régimen de riego eficiente, los requieren frecuente atención por parte del personal. 10.7.2 Sistemas de control cerrado En estos sistemas el operario introduce los parámetros generales de funcionamiento (ver numeral 6, página 58). El sistema toma automáticamente las decisiones en cuanto al tiempo y la cantidad de agua a aplicar. El controlador recibe constantemente (en tiempo real) la información de uno o más sensores. Entre estos se pueden encontrar sensores de humedad del suelo, de temperatura ambiental, radiación solar, humedad relativa, velocidad del viento, etc. El sistema compara los datos de los sensores con los umbrales (valores mínimos y/o máximos) permitidos, y emprende los pasos necesarios para la operación del sistema de riego. Por ejemplo, la decisión puede estar basada sobre sensores de la humedad del suelo y la lámina de riego sobre la base del cálculo del consumo de agua por el cultivo (en función de datos meteorológicos recibidos de los sensores). 10.8 PROGRAMADORES DEL RIEGO A – Programador de riego en base a tiempo, Este tipo de programador está formado por un dispositivo de temporización que controla una o más válvulas a intervalos y duración prefijados (por ejemplo, todos los días lunes a las 18 horas, durante un lapso de 3 horas). Dependiendo de su grado de sofisticación, el progamador puede cumplir una o varias de las siguientes funciones:

• •

Un mecanismo de reloj Un calendario (por lo general, semanal) que permite prefijar los días de operación del sistema

62

•

•

•

•

• •

•

Control de las válvulas; determina el ciclo de riego: dia, hora de inicio y duración del riego en cada válvula (el número máximo de válvulas es característico del modelo) Arranque manual, con el cual se puede comenzar un ciclo de riego sin anular el programa prefijado Operación manual, que permite abrir independientemente cada una de las válvulas, sin anular el programa prefijado Interruptor, que abre / cierra el controlador y simultaneamente, la operación del sistema de riego Salto, permite saltar una o varias estaciones durante el siguiente ciclo de riego Válvula principal, que cierra la válvula principal en caso de falla del sistema y al finalizar cada ciclo de riego para evitar derrames y/o contamínacíón de la fuente de agua Control de la unidad de bombeo, por medio de un relé, para sincronizar el bombeo con el riego

El programador a base de tiempo puede ser electro-mecánico o electrónico. B - Programador electro-mecánico: Este controlador posee un mecanismo de reloj "a cuerda". La activación de las válvulas es mecánica. Son confiables, ya que no son afectados por fluctuaciones en el abastecimiento de energía eléctrica de la red. Aunque ésta se interrumpa, el programa de riego no se perderá. Las posibilidades que ofrecen estos programadores son limitadas, en comparación con los programadores electrónicos. 10.8.1 Programadores electrónicos Consisten en circuitos integrados de estado sólido (“solid state” en inglés), de los cuales dependen el medidor de tiempo, la memoria y el sistema de control. Estos sistemas dependen de la confiabilidad del abastecimiento de energía eléctrica sin sobrecargas, bajas de tensión ni interrupciones que puedan dañar al sistema. Las unidades son modulares y permiten seleccionar varias opciones a un costo relativamente bajo. Los circuitos que funcionan a base de tiempo se emplean extensamente en la jardinería privada y pública, viveros y cultivos protegidos, para riegos de corta duración y cuando no es necesario controlar muy precisamente el volumen de agua aplicada, ni la presión del sistema (ver Fig. 99).

Fig. 99. Controlador moderno de riego

63

Si se presentan variaciones en la presión de la red de agua, es posible resolver el problema instalando reguladores de presión y/o una bomba centrifuga (“booster”). 10.8.2 Computador/ ordenador Un sistema de control por computador/ordenador incluye los componentes (“hardware” en inglés), y los programas (“software”) que manejan el riego y la aplicación de fertilizantes (fertirriego) de un sistema cerrado. El sistema puede estar constituido por un controlador programable dedicado, o consistir en una PC común. Las variables que se registran en los sistemas computarizados pueden incluir: el tiempo, la presión, volumen del agua de riego (con el cual se calcula la descarga), volumen del fertilizante, estado de humedad del suelo, recorrido del viento, radiación solar, humedad relativa ambiente, conductividad eléctrica, el pH del agua, etc. El sistema recibe (en forma continua o periódica) la información de los sensores, compara dicha información con los parámetros registrados en la memoria y decide sobre las medidas a tomar. 10.9 SENSORES El sensor envía una señal, o cierra un circuito eléctrico, en respuesta a cambios en los parámetros en él registrados. Existen dos tipos básicos de sensores: continuos y discretos. Sensores continuos: Los sensores continuos envían una señal eléctrica continua, ya sea en forma de voltaje, amperaje, conductividad, capacidad o cualquier otra propiedad eléctrica, cuya intensidad cambia según el parámetro medido. Se emplean sensores continuos cuando se requiere información sobre el valor de una variable, tales como las fluctuaciones de la descarga del sistema de riego. Sensores discretos: Los sensores discretos transmiten al sistema de control la información sobre el estado de una variable: si está dentro del rango permitido, o fuera de él. Por ejempo, el flotador en un depósito de agua, el cual deberá evitar tanto derrames como el vaciado del mismo, o un electro-tensiómetro que cierra el circuito eléctrico en el momento en que el agua en el suelo alcanza una tensión preestablecida. 10.10 CONVERSIÓN A/D Todos los datos se registran en la memoria del computador / ordenador en forma de números binarios (dígitos). Por lo tanto, se hace necesario convertir la información enviada por los sensores contínuos, de carácter analógico (por ejemplo la temperatura), en datos digitales. La conversión se realiza por medio de una unidad A/D (“Analog-to-Digital Interface”, en inglés) acoplada al computador /ordenador. La confiabilidad de la conversión depende de la resolución del equipo empleado. 10.11 LA TRANSMISIÓN Más allá de la automatización puntual (ver Introducción en este capítulo), donde la unidad de control va montada directamente sobre la válvula a controlar, todos los demás sistemas requieren de un medio para la trasmisión de la información entre la unidad de control, los sensores por un lado y las válvulas por el otro. Cuando las señales son débiles, o las distancias excesivas, se instalan relés "repetidores" o se emplean trasmisores de onda corta. La comunciación entre la unidad de control y las unidades de campo puede ser hidráulica o eléctrónica.

64

Comunicación hidráulica: A distancias cortas, la comunicación hidráulica presenta algunas ventajas: No se requiere una fuente de energía eléctrica adicional en la unidad de campo. Los microtubos empleados en diámetros de 4/6 ó 6/8 mm (diámetro interior y exterior respectivamente) son de menor costo que los cables eléctricos.

Los factores que limitan la trasmisión hidráulica son los efectos de la topografia, la posibilidad de entrada de aire a la tubería, y los posibles daños mecánicos. La longitud de las tuberías se limita a unos pocos centenares de metros, aunque últimamente se han desarrollado accesorios que permiten superar tanto este inconveniente como el de las limitaciones topográficas. Un factor condicionante adicional es que la comunicación es de una sola vía, es decir, de la unidad de control al accesorio, el cual no puede informar al controlador de su estado. Comunicación electrónica: La información se puede trasmitir por cable o por onda corta. Por lo general la comunicación por cable es más económica para distancias de hasta 1000 m. Los sistemas de onda corta sufren de interferencia por estaciones vecinas y descargas atmosféricas. Mediante la energización del solenoide, es posible trasmitir la orden necesaria a válvulas de diámetro reducido. Para válvulas de diámetros mayores, el solenoide está acoplado a una válvula de 2 vías, con una común (ver Sección 10.5.2). 10.12 SISTEMAS DE CONTROL CENTRAL

Existen dos modelos básicos de control central. En la configuración en estrella (“star” en inglés), cada unidad está conectada directamente a la unidad central por medio de un par de alambres que transmiten simultáneamente la señal y la energía requerida por el relé. Para un sistema que requiere retro-alimentación (“feedback” en inglés) se requieren tres cables. En la configuración en serie (“loop” en inglés), todas las unidades estan conectadas en cadena por un solo cable. Existen sistemas de cable de alambres múltiples. Dos o tres de ellos están conectados a cada válvula. En un sistema de configuración distinta, el cable es de sólo dos alambres, y está conectado a todas y cada una de las unidades. El controlador central envía continuamente pulsos de diferente frecuencia, con lo cual identifica cada válvula por separado, recibe información sobre su estado, y transmite la orden correspondiente. Esta configuración abarata considerablemente el costo del sistema de comunicación, pero requiere un modelo más avanzado de controlador. El rápido ritmo de desarrollo de los micro-procesadores y la consiguiente reducción de su precio, permite la implementación de niveles cada vez más sofisticados de control del riego. Los controladores más recientes emplean mícroprocesadores, memoria electrónica y terminales estándar. Ello permite la integración del calendario de riego, la operación y el control del sistema dentro de una misma unidad. Cada vez es más frecuente la operación de riego en base a la información recibida de los sensores, de las unidades locales distribuidas en el campo, de la fuente de agua y de la energía, de manera tal que se trabaja con un sistema de riego totalmente integrado, desde la fuente del agua hasta la última válvula (numeral 8, página 58).

65

CAPÍTULO 11 – FILTRACIÓN 11.1 INTRODUCCIÓN Una filtración adecuada es absolutamente necesaria en los sistemas de riego a presión. Un gran número de fracasos durante la transición al riego presurizado puede atribuirse a una filtración deficiente, ocasionando la obturación de los emisores y una deficiente distribución del agua. Es posible clasificar los sólidos suspendidos en el agua en tres categorías:

• Materia inorgánica en suspensión: arena, limo, arcilla y precipitados químicos. • Entes orgánicos vivos: el fito-plancton, el zoo-plancton, microorganismos tales como

protozoarios, bacterias, hongos, etc. • Materia orgánica inerte. Por lo general las aguas de superficie, las cuales se

bombean de embalses, lagos, ríos y canales, son las que arrastran la mayor cantidad de impurezas.

• Las aguas servidas y recicladas utilizadas en el riego también vienen altamente contaminadas.

A fin de evitar la obturación de los emisores en el riego presurizado, es necesario filtrar el agua antes de que ésta llegue a los emisores. La filtración se realiza por diferentes técnicas: por mallas, anillos, grava, arena, etc. (ver Fig. 100).

Fig. 100. Tres tipos de filtros de malla: A: de anillos B: de malla C: de fibra sintética cin bastidor

Los separadores operan a base de distintos principios de operación, en base a decantación, o por fuerza centrífuga. 11.2 TIPOS DE FILTROS 11.2.1 Filtros de malla Los filtros de malla son los más difundidos para el riego presurizado. El cuerpo del filtro es de metal o de plástico reforzado. El cuerpo tiene cuatro aberturas: la entrada y la salida del agua, una válvula de desagüe, y una tapa por la cual se accede a la malla para su mantenimiento. El elemento de filtración es una malla en forma de cilindro hueco, la cuál está dotada de refuerzos en caso necesario. Las mallas se producen en láminas de acero inoxidable, alambre, nylon, poliester y otros materiales plásticos (ver Fig. 101).

66

Componentes del filtro:

1) Palanca de apertura 2) Cubierta 3) Junta superior 4) Elemento de filtro externo 5) Elemento de filtro interno 6) Manchón de PVC 7) Junta inferior 8) Cuerpo del filtro 9) Válvula de drenaje 10) Entrada del agua 11) Salida del agua

Fig. 101. Componentes de un filtro de doble malla

Los tres tipos principales de malla son: las láminas perforadas, anillas cruzadas por alambres ("wedge-wire" en inglés), y los tejidos de alambre o hilo sintético (los cuales siempre deberán ser reforzados por un bastidor (ver Fig.102). El tipo más común es la malla tejida, ya que se caracteriza por tener el mayor porcentaje de perforaciones por área total de malla. M F Pmuqhcpca

alla de lámina perforada M

ig. 102. Diversos tipos de mallas

ara identificar el grado de filtraétrico decimal se emplean mnidades de mesh. El grado en mue puede pasar a través de la ilos) por pulgada de malla (vonvertibles. Dos mallas del misaso, si es que se emplean alonstante [Km] indicada a continl otro, dentro del rango de malla

alla tipo “wedge-wire”

ción de una malla se emplean dicrones, en tanto en el sistemicrones indica el diámetro de la

malla. El número de mesh indicaer Tabla 6). Las dos definiciomo mesh no tienen forzosame

ambres o hilos de diferente grouación permite convertir (aproxis empleadas en el riego:

67

Malla de alambre tejido

os sistemas: en el sistema a americano se emplean esfera de máximo tamaño el número de alambres (o nes no son directamente

nte la misma superficie de sor en su producción. La

madamente) de un sistema

Conversion entre micrones y mesh: Km = micrones x mesh = 15,000.

Tabla 9. Perforaciones de malla – Ejemplos

No. de Mesh Tamaño de orificio – micrones Grosor de hilo - micrones

40 420 250 50 300 188

80 177 119 100 149 102

120 125 86

155 100 66 200 74 53

La selección del grado apropiado de filtración depende tanto de la calidad del agua como de la menor sección de paso en el emisor (por ejemplo, el diámetro más pequeño de la boquilla de un aspersor). Para sólidos inorgánicos en suspensión, el diámetro de las perforaciones no ha de superar el 40% - 50% de la menor sección de paso. Cuando predominan impurezas orgánicas y biológicas, el diámetro de las perforaciones no ha de exceder el 25% - 30% de la menor sección de paso. Los filtros de malla son muy eficientes en la retención de materia inorgánica en suspensión, mientras que aguas altamente contaminadas con materia orgánica se obturan con facilidad, 11.2.2 Filtros de anillo Los filtros de anillo se prestan para la filtración de agua contaminada tanto por partículas orgánicas como minerales. El cuerpo del filtro se produce en metal o en plástico. (ver Fig. 103). El elemento de filtrado consiste en anillos ranurados por ambos lados y superpuestos, conformando un cilindro hueco. Un sistema de tornillo y tuerca o bien un resorte, mantienen a los anillos ajustados el uno sobre el otro, a fin de evitar que las partículas pasen por entre los mismos. El filtrado se realiza al pasar el agua del exterior al interior del cilindro de anillos (ver Fig. 104). LfcrsEele

a intersección entre las ranuras de dos anililtración (filtración profunda). Las partículasilindro formado por los anillos. Las partícuetenidas por las ranuras. La capacidad deupera en mucho a la de un filtro de malla del grado de filtración de los filtros de anillompleadas en losfiltros de malla. A efectos d

os anillos se fabrican en diferentes colomplea su propio código de colores y no exis

Fig. 103. Filtro de anillos de 2” Fig. 104. Sección de un filtro de anillos

los adyacentes constituyen una extensa área de más gruesas son retenidas sobre el exterior del las de menor grosor y la matena orgánica son retención de impurezas por un filtro de anillos las mismas dimensiones. s se expresa en las mismas unidades que las e facilitar la identificación del grado de filtración

res aunque lamentablemente, cada productor te un estándar general (ver Tabla 10).

68

Tabla 10. Clasificación de la capacidad de los filtros de anillos

11.2.3 Filtros de grava / arena Los filtros de grava son los indicados para proteger emisores de sección de paso estrecha, tales como los goteros y los micro-emisores, sobre todo y cuando la contaminación de materia orgánica es alta, tal como ocurre en las fuentes de agua superficiales y aguas recicladas El cuerpo de los filtros de grava, de 0.5 a 1.25 m. de diámetro, se fabrica en acero revestido con pintura epoxy, en acero inoxidable o en materiales plásticos reforzados, El material de relleno de preferencia es la grava basáltica o granítica, de 1,5 a 4 mm., o bien arena fina. Las impurezas orgánicas se adhieren al material de relleno y se van acumulando dentro del filtro hasta el momento en que se hace necesario lavarlo para evitar excesivas pérdidas de carga (más de 5 m entre la entrada y la salida del filtro), y para evitar que las impurezas queden pegadas al material de relleno o que se formen grutas en él (ver Figs. 105 y 106).

Mesh Tamaño de orificio – micrones Color de anillo

18 800 Blanco 40 400 Azul 80 200 Amarillo 120 130 Rojo 140 115 Negro 200 75 Verde

600 25 Gris

Fig. 105. Filtro de grava en proceso de filtrado Fig. 106. Filtro de grava durante retrolavado Por lo general se instalan baterías de filtros de grava de dos o más unidades. Esto posibilita ejecutar el retrolavado de cada una de las unidades con el agua filtrada proveniente de las demás (ver Fig. 107).

69

Fig. 107. Batería de filtros de grava – instalación en paralelo El grado de filtración se define en términos de malla equivalente a una red de características similares (ver Tabla 11).

Tabla 11. Clasificación del tamaño de las partículas de arena y equivalencia en Mesh

Arena No. Tamaño efectivo de arena - mm Equivalente en Mesh

8 1.5 70

11 0.8 140 16 0.65 170

20 0.45 230

30 0.28 400 11.3 LOS SEPARADORES DE ARENA El exceso de arena u otras impurezas, de peso específico superior al del agua (> 1.0 gr/cc), puede crear problemas de filtrado, sobre todo la obturación de los elementos de filtrado más fino. La forma mas sencilla y efectiva de eliminar estas partículas es por sedimentación, o por medio de hidrociclones (también denominados separadores de arena). 11.3.1 Sedimentación El método tradicional es permitir que las partículas gruesas y pesadas se asienten en el fondo de un estanque por donde el agua fluye a baja velocidad. Aunque por lo general se emplean embalses de sedimentación al aire libre, es posible mantener la presión del agua a condición que la sedimentación ocurra en un tanque herméticamente cerrado. 11.3.2 El hidrociclón El agua entra tangencialmente al hidrociclón o separador de arena. Este consiste en un tanque en forma de cono truncado (Figs. 108 y 109). Cuando la velocidad del flujo es suficientemente alta, las partículas de peso específico superior al del agua son arrojadas contra las paredes del cono, se deslizan a lo largo de las paredes cónicas y caen a su base, donde se encuentra un recipiente colector. El colector ha de vaciarse periódicamente. Por lo general el vaciado es manual, aunque es posible automatizarlo. El agua, ya libre de las

70

partículas mencionadas, entra a una tubería ascendente, vertical, dispuesta en el centro mismo del cono mencionado.

Fig. 108. Instalación con hidrociclón

11.3.3 Los filtros de pie Se trata de filtros de lámina perforada, con orcuales se instalan sobre la tubería de succión(ver Fig. 110). No es posible instalar estos altamente contaminada por materia orgánicaperforaciones muy rápidamente. Se han creadde una malla autolimpiante para hacer frente a 11.4 CARACTERÍSTICAS DE LOS FILT

Una de las características importantes que sselección de un filtro, es el rango de caudales 11.4.1 Confiabilidad Los filtros de anillo son los de mayor confiabilmucho menor que con las mallas, a pesar quLas mallas están expuestas a roturas, colapsodiseñado para resistir cambios repentinos de p 11.4.2 Capacidad de los filtros y pérdidas dTodo filtro ocasiona una pérdida de carga poEstas pérdidas son función del dimensionamiefiltrado y de la medida en que el elemento filFigs. 111 y 112).

7

Fig. 109. Vista esquemática de un hidrociclón en funcionamiento

ificios a fin

filtros , la co filtr este

ROS

e hanrecom

idad. e este y corresión

e cargr friccinto y trante

1

de 1.5 a 3.0 mm, los de proteger labomba cuando el agua está

ual puede obstruir las os especiales dotados problema.

F

de tomar en consideraendado por el fabricante

El riesgo de que los anill es el tipo de filtro es elrosión. El refuerzo de las.

a por fricción ón cuando el agua fluyediseño del filtro, del caud va obstruyéndose duran

ig. 110. Filtro de pie

ción durante la .

os se dañen es más difundido. mallas ha sido

a través de él. al, del grado de te el riego (ver

Fig. 111. Pérdidas de carga en filtros de malla (ejemplo)

Fig. 112. Pérdidas de carga y descarga recomendada en hidrociclones (separadores de arena (ejemplo) Para la selección de filtros de malla y la comparación entre ellos, se han de tomar en consideración los siguientes parámetros:

72

Fórmula 8:Relación de filtraje: es la razón entre la superficie perforada y el área de sección de la entrada.

[Sp/(π/D2/4)]

De donde: Diámetro [D]: El diámetro nominal del filtro, que es la medida de las conexiones de entrada y salida del agua a la tubería Area de filtraje [Af]: es el área total de la malla. Como punto de referencia se toman de 10 a 30 cm2 por cada m3/h de caudal para aguas de mediana calidad en el riego por aspersión, de 25 a 60 cm2 por m3/h en el riego con micro-emisores, y de 60 a 150 cm2 por m3/h para el riego por goteo. Superficie perforada [Sp]: es el área total de las perforaciones. Relación de filtración efectiva [Sp/Af]: es la razón entre la superficie perforada y el área de filtraje. A medida que aumentan los valores mencionados, aumenta también la capacidad del filtro. En los demás tipos de filtro mencionados, la capacidad se define según la pérdida permisible de carga. La capacidad nominal de un filtro expresa el caudal [en m3/I/h] que al pasar por un elemento limpio de filtrado ocasiona una pérdida de carga de 2 m (0.2 bar) entre la entrada y la salida del filtro (ver Tabla 12). Por lo general, la capacidad nominal de un modelo determinado de filtro disminuye a medida que se instalan elementos de filtrado más finos, debido a que la acumulación de las impurezas es más rápida.

Tabla 12. Capacidad nominal de los filtros – ejemplos

Fabricante Tipo y diámetro de filtro Grado de filtrado - micrones

Capacidad m3/h

Odis 2” malla 60-400 15-25 Arkal 2” anillo 100-400 25 Arkal 2” anillo 75 16 Arkal 2” anillo 25 8 Amiad 3” malla 80-300 50 Amiad 3” anillo 100-250 50 Odis 4” malla 60-400 80 Netafim 4” arena 60-200 60-120 Netafim 6” hidrociclón 140-230

A medida que se va obstruyendo el elemento, aumentan las pérdidas de carga. Se hace necesario limpiar el filtro cuando la pérdida de carga alcanza los 5 m (0. 5 bar). En los hidrociclones se requiere una pérdida mínima de carga de 1.5 m (0.15 bar), aunque sin embargo se recomienda una pérdida de entre 2.5 y 5 m (0.25 a 0.5 bar) a fin de obtener una adecuada separación de las arenas, ya que a medida que aumenta la velocidad, aumentan también la fuerza centrífuga que separa las partículas y la fricción dentro del filtro. Cuando la descarga del sistema de riego varía con frecuencia, por ejemplo de un sector de riego a otro (ya sea por el riego de parcelas de diferente superficie o con emisores diferentes), se recomienda instalar una batería de hidrociclones, cada uno de ellos dotado de una válvula de control. El número de hidrociclones en operación debe ajustarse a la descarga durante el riego de cada sector.

73

El volumen de las partículas retenidas por un filtro en el momento en que se debe proceder a su limpieza, es bajo en los filtros de malla, mediano en los de anillo, y elevado en los filtros de grava, siempre que la comparación se haga entre filtros de tamaño similar. 11.4.3 Dirección del flujo La dirección de flujo del agua a través del elemento de filtrado es una consideración importante para un funcionamiento fiel y adecuado. Considerando que diversas empresas producen filtros en los cuales se pueden instalar tanto elementos de malla como de anillo, y siendo que por lo general, la dirección del flujo a través de estos elementos es diferente, siempre deberá prestarse cuidadosa atención a la instalación correcta del cuerpo del filtro, de acuerdo con las características del elemento filtrante. La mayoría de las mallas estan diseñadas para un flujo desde el centro a la periferia, ya que esto reduce el riesgo de que el elemento se colapse debido a una diferencia excesiva de presión entre ambas caras del mismo. En caso de duda, basta con observar de qué lado de la malla están dispuestos los refuerzos; cuando ellos se encuentran sobre el exterior del cilindro, el flujo es obligatoriamente del centro a la periferia, y viceversa. El flujo del interior al exterior es el preferido en los sistemas de limpieza automática del filtro. Algunos modelos son de doble malla. Una malla gruesa exterior, la cual retiene las partículas más abundantes y gruesas, además de una malla fina en el interior. En este modelo, el flujo deberá ser obligatoriamente desde la periferia hacia el centro, lo cual puede observarse por la disposición de los refuerzos mencionados. La dirección del flujo a través de los anillos es obligatoriamente desde la periferia hacia el centro. La mayor área de la periferia permite la retención de las particulas gruesas, al tiempo que las partículas más pequeñas son retenidas en el interior de las ranuras de los anillos. La dirección del flujo en los filtros de grava empleados en la agricultura, es desde arriba hacia abajo. El agua entra al tanque por la parte superior, fluye a través de la grava (o arena) y pasa por una serie de conos ranurados que retienen a la grava, dejando pasar el agua limpia. Durante el retrolavado para la limpieza del filtro, el flujo es en dirección opuesta. La grava llena el tanque hasta 2/3 de su altura. El tercio superior contiene únicamente agua, lo cual permite agitar la grava durante el retrolavado (lo cual sería imposible si todo el tanque estuviese lleno de grava). En los hidrociclones o separadores de arena, el flujo tangencial genera las fuerzas centrífugas que empujan las partículas contra las paredes cónicas del cuerpo y hacia abajo. El agua que sale por el centro de la tapa superior está exento de dichas partículas. 11.4.4 Operación y mantenimiento de los filtros Para que los filtros sean capaces de cumplir su cometido, es necesario prestarles la atención necesaria. Ante todo, es obligatorio limpiar los elementos de filtrado a su debido tiempo. El mejor indicio del estado del elemento, es la diferencia de presión entre la entrada al filtro y su salida. A medida que se van acumulando partículas sobre el elemento, dicha

diferencia de presión aumenta. Muchos fabricantes proveen sus filtros con medidores de presión (ver Fig. 113). En ausencia de dichos elementos, será necesario instalarlos, uno a nivel de la entrada, y el otro a la salida del filtro.

74

Fig. 113. Toma de presión sobre filtro

Es posible medir la presión con un manómetro dotado de una aguja, como lo muestra la Fig. 114, o bien instalar un manómetro sobre una válvula de 3 vías (+una común). Se conecta en una toma de presión corriente arriba del filtro, otra corriente abajo de éste, y la tercera para aliviar la presión cuando no se está tomando la lectura del manómetro conectado a la válvula común.

Se recomienda proceder a la limpieza del elemento cuado la diferencia de presiones alcanza ½ bar. Durante la limpieza manual se ha de prestar especial atención a la integridad del elemento; la condición de las juntas, los anillos tóricos (“O-Rings”), y la tapa.

Los filtros de anillo se lavan mediante chorros de agua a presión. Para este fin, se disminuye la presión que la tuerca mencionada anteriormente ejerce sobre los anillos, lo cual permite que el chorro de agua separe anillos adyacentes y lave todas las partículas retenidas entre ellos. Se debe prestar atencion a que el agua sucia del lavado no ingrese a la tubería corriente abajo del filtro. Al finalizar el lavado debe reajustarse la tuerca para que ejerza la debida presión sobre los anillos (ver Fig. 115).

Fig. 114. Manómetro de aguja

Fig. 115. Lavado manual de un filtro de anillos 11.4.5 Limpieza automática de los filtros En determinadas circunstancias, la limpieza manual de los filtros no es conveniente. Esto puede ocurrir cuando el agua está muy contaminada y hace falta lavar los elementos continuamente, cuando los filtros están instalados en puntos alejados, y/o cuando la mano de obra es escasa y costosa. Por este motivo se han desarrollado dos sistemas de limpieza de los filtros: auto-limpieza y limpieza automatizada 11.4.6 Filtros auto-limpiantes La auto-limpieza consiste en el lavado continuo de la malla. Existen varios dispositivos para la auto-limpieza de filtros de malla. Uno de los modelos de filtro de malla posee boquillas dispuestas sobre la entrada del agua al cuerpo del filtro, de manera que crea un flujo tangencial y centrífugo del agua sobre la cara exterior de la malla. Las partículas mas gruesas son arrastradas hacia el extremo del filtro, donde se instala un “desangrador” (en forma de un gotero de paso amplio), o un recipiente acumulador que se vacía periodicamente (en forma similiar al del hidrociclón). Las partículas que se acumulan en el colector pueden descargarse manual o automáticamente según base de tiempo o de diferencia de presión. Este dispositivo permite posponer el lavado manual de la malla por un período determinado.

75

11.4.7 Filtros de limpieza automática La mayoría de estos dispositivos dependen de la medición de la diferencia de presión entre la entrada y la salida del filtro, y proceden al lavado del filtro en cuanto esta diferencia alcanza el umbral predefinido. Alternativamente, el lavado se realiza a intervalos fijos, y también la duración del lavado está programada. Algunos modelos de filtros de malla autolimpiantes están dotados de cepillos, y otros están equipados con boquillas succionadoras accionadas o por un motor hidráulico (el cual trabaja con agua del sistema a presión), o bien por un motor eléctrico (ver Figs. 116 y 117).

Parmáes agu El lsoblos a lafueagu El llimppardrela p El lexigsecfiltro

Fig

Fig. 116 . Filtro automático dotado de cepillos

a las mallas más gruesas (+ de 200µ), el cepillo s finas (inferiores a 200 µ), se prefieren las boquexpulsada fuera del filtro, la que deberá ser elima o a un embalse de evaporación.

avado automático de los filtros de anillo requierere los anillos. El sistema patentado “Spin-Klin” ianillos, y un sistema de retrolavado (múltiples ch periferia de los anillos). Durante el lavado, los

rza centrífuga que desaloja las partículas deposita de lavado sale al exterior por una válvula de de

avado automático de los anillos de grava por ia a presión por el fondo del cuerpo, y agitar to

tículas retenidas por ella sean expulsadas al naje, la cual permanece abierta durante el retrolaresión diferencial entre la entrada y la salida del f

avado automático de los filtros de anillas y de ge que estos filtros se instalen en baterías d

uencial, y emplea una fracción del agua que ha p de turno (ver Fig. 118).

76

. 117. Filtro automático dotadode boquillas de succión

es bastante eficaz, pero para las mallas illas succionadoras. El agua del lavado

inada, ya sea por retorno a la fuente de

un mecanismo que relaje la compresión ncluye un sistema de pistón que separa orros de agua a presión desde el centro anillos giran velozmente creando una adas sobre las ranuras de los anillos. El scarga.

retrolavado consiste en introducir agua da la grava de tal manera que todas las exterior por medio de una válvula de vado. El retro-lavado se inicia en cuanto iltro llega al umbral pre-fijado.

rava requiere de agua pre-filtrada. Ello e dos o más unidades; el lavado es asado por los demás filtros para lavar el

Fig. 118. Batería d 11.4.8 UbicaciEl lugar apropifuente y la calid Si se bombeande la cual se sque la toma esesta manera, eagua. La profudonde abundaconstruir una cde la toma. En caso de qususpensión, sela tubería de sinstalar un hidr Para aguas muautomático a ude riego. Para las aguasservicio satisfa

e filtros de anillo con sistema de lavado automático “Spin-Klin”

ón de los filtros ado para la instalación de los filtros en el sistema de riego depenad del agua y del grado de la filtración requerida en los emisores.

aguas de ríos, canales o embalses, la posición de la bomba y la proucciona el agua son muy importantes. Deberá hacerse todo lo posté “viento-arriba” (es decir, en la dirección desde la cual sopla el viel viento desplazará de la toma las partículas que flotan sobre la supendidad óptima de bombeo es debajo de la capa superior, rica en el plankton (flora y fauna acuáticas). Siempre que sea posible, sámara de bombeo protegida por una malla gruesa a fin de evitar ob

e el agua de superficie arrastre grandes cantidades de partículas s recomienda instalar un estanque de sedimentación inmediatamente ucción, y si el agua proveniente de pozos arrastra arena, se rec

ociclón (separador de arena) inmediatamente corriente abajo de la bo

y contaminadas se hace necesario el filtrado por etapas. Se instalan lado de la bomba, y filtros de apoyo (“back-up”) a la entrada a cad

de pozos profundos, que no arrastran arena, es posible que se obctorio si se instalan filtros a la entrada de la parcela.

77

Entrada del agua

Salida del agua

Salida del agua de drenaje

de de la

fundidad ible para nto). De rficie del oxígeno, e ha de strucción

ólidas en antes de omienda mba.

un filtro a sector

tenga un

11.5 TRATAMIENTOS ADICIONALES DEL AGUA

Ocasionalmente se hará necesario complementar el tratamiento del agua inyectando sustancias químicas. Esto se practica a través de los mismos inyectores empleados en el Fertirriego (ver Capítulo 11). Los dos tratamientos más comunes son la oxidación y la acidificación. 11.5.1 Oxidación: Se emplean oxídantes para acelerar la descomposición de materia orgánica y prevenir el desarrollo de micro-organismos, sobre todo de las bacterias reductoras de azufre y hierro que crean sustancias viscosas (“slime” en inglés). El cloro es el oxidante de empleo mas común. Es posible inyectar a los sistemas el cloro en forma de gas, en forma de hipoclorito de sodio líquido, o bien disolver hipoclorito sólido en el agua. El gas cloro es el más económico y eficiente, pero origina severos riesgos, por lo cual su empleo debe quedar exclusivamente en manos bien adiestradas. La presencia del ión ferroso en el agua requiere añadir 1 ppm (parte por millón) de Cl por cada ppm de Fe. De esta manera se precipita el hierro como ión férrico de baja solubilidad, y se evita el desarrollo de las bacterias mencionadas. El agua que contiene sulfito de hidrógeno (H2S) requiere de 9 ppm de cloro por cada ppm de azufre (S). Una cloración efectiva descompone la materia orgánica presente en el agua e impide el desarrollo de algas y plankton, a condición que el tiempo de contacto mínimo sea de media hora. Siempre se debe determinar que la concentración de cloro residual (activo) sea de 1 a 2 ppm en el extremo final de los laterales / ramales de riego. Esto se hace por medio de un equipo portátil especial. 11.5.2 Acidificación: La acidificación del agua se hace necesaria para el tratamiento de aguas duras, como por ejemplo aquellas con un elevado contenido de bicarbonatos. Los agentes acidulantes comúnmente empleados son los ácidos fosfórico, nítrico y sulfúrico. Además, la cloración es más efectiva en aguas con un pH cercano a 7 (neutro), que en aguas alcalinas. Por lo tanto, la acidficación de estas últimas mejora los resultados de la cloración. Es altamente recomendable inyectar los productos químicos mencionados delante de los filtros. De esta manera, se los mezcla uniformemente con el agua, se reduce la carga de partículas y el filtro las retiene. Se recomienda asimismo inyectar el ácido corriente arriba del cloro. Nunca se han de mezclar o inyectar ambos productos simultáneamente, ya que se produce una peligrosa reacción química (la liberación del tóxico gas cloro y una posible explosión). A medida que los pasos de sección en los emisores son de menores dimensiones, aumenta la importancia que tienen los tratamientos químicos del agua. 11.5.3 Determinación de la calidad del agua Para poder seleccionar el sistema de filtrado adecuado y elaborar recomendaciones sobre el manejo correcto de este sistema es necesario adquirir datos sobe la calidad de agua de riego por emplear. Las características químicas del agua se pueden analizar en un laboratorio y también con equipo portátil de campo. Existen varios métodos para estimar la carga de partículas en suspensión en el agua. Por ejemplo, por medio de pequeños hidrociclones portátiles que se

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pueden acoplar a una derivación de una estación de bombeo existente (o a una bomba portátil), es posible medir el contenido de las partículas de mayor grosor del agua acumuladas en el colector. Un aparato aún más avanzado es el Medidor del Potencial de Obturación desarrollado por el equipo de IMA (La Asociación de Trabajadores de Agua de Israel). Este aparato mide el tiempo requerido hasta que la acumulación de partículas sobre una malla de dimensiones estándar ocasione una diferencia de presión de 0. 3 bar, a caudal constante. El resultado es un índice comparativo (en unidades de tiempo), que permite definir los requisitos de filtrado para dicha agua.

79

CAPÍTULO 12 – EL FERTIRRIEGO 12.1 INTRODUCCIÓN El fertirriego, también llamado ferti-irrigación, es la aplicación de agua combinada con fertilizantes a través del sistema de riego. Se inyecta una solución de fertilizante al sistema de riego y se la aplica junto con el agua de riego, para que ambos se distribuyan de la forma más uniforme posible en el volumen de suelo mojado. El empleo del fertirriego mediante equipos de aspersión presenta importantes ventajas. De entre los métodos mencionados en esta publicación, los resultados más satisfactorios fueron registrados en el riego con micro-emisores, aunque los cultivos regados con los demás métodos también se benefician. A medida que el porcentaje del área cubierta por el riego disminuye y el intervalo entre riegos se reduce, las ventajas son más pronunciadas. La aplicación del fertílizante por medio de un sistema de riego que no humedezca toda la superficie terreno evita desperdicios y pérdidas de fertilizante en la zona seca. 12.1.1 Ventajas del Fertirriego

• Distribución uniforme de los nutrientes en el suelo por medio del agua del riego. • Movilización de los nutrientes a mayor profundidad en el suelo. • Reducción de las pérdidas de fertilizante (por volatilización, etc.), ya que no

permanece sobre la superficie del suelo. • Mejor coordinación, a lo largo de la temporada, entre los requisitos dinámicos del

cultivo y el abastecimiento de los nutrientes. • Mayor eficiencia en la aplicación, ahorro de fertilizante y menores costos. • La dosificación precisa de los fertilizantes por medio de sistemas de automatización

limita la lixiviación (el lavado) de los nutrientes por debajo de la zona de enraizamiento

• La aplicación frecuente de los fertilizantes permite mantener un nivel adecuado de nutrientes en suelos poco profundos y arenosos.

• Evita los daños que la aplicación mecánica de fertilizantes ocasiona al cultivo y la compactación del suelo por el equipo.

• El fertirriego economiza mano de obra y requiere menor esfuerzo físico. 12.1.2 Limitaciones del Fertirriego y Precauciones Necesarias

• La inyección de fertilizantes al sistema de riego conlleva riesgos a la salud pública, si el mismo está conectado a la red de abastecimiento de agua potable y/o el personal, transeúntes o animales consumen el agua del sistema Un desperfecto en el sistema puede ocasionar reflujo del agua y del fertilizante a la red de agua potable, a los pozos, o a la fuente de agua en general.

• Una lámina excesiva de riego puede lixiviar (lavar) los nutrientes hasta contaminar el

agua subterránea, o bien ocasionar un escurrimiento superficial que arrastrará los nutrientes a aguas superficiales y corrientes subterráneas, contaminándolos.

• Es posible inyectar únicamente fertilizantes formulados con aquellos productos que

se disuelven completamente en el agua.

• Los fertilizantes ácidos concentrados pueden ocasionar la corrosión de los accesorios metálicos del sistema de riego.

• El fertilizante disuelto en el agua puede reaccionar químicamente con ella. Puede,

por ejemplo, elevar el pH del agua, lo cual conduce a la precipitación de sales insolubles (bicarbonatos y sulfatos de calcio y magnesio, fosfatos de calcio, etc), capaces de obstruir no solo a los emisores, sino también los filtros.

80

• El operador está expuesto a quemaduras de la piel, y deberá proteger sus ojos.

• La inversión inicial en el equipo de inyección de fertilizantes y sus accesorios. La operación y el mantenimiento de dicho equipo requiere de mano de obra bien entrenada.

12.2 LOS EQUIPOS DE INYECCIÓN La aplicación de fertilizantes por medio de un sistema de riego presurizado requiere que en el punto de inyección la solución de fertilizante esté a una presión superior a la del sistema de riego, existiendo diferentes técnicas para lograrlo: 12.3 EL TANQUE FERTILIZANTE EN DERIVACIÓN Sobre el punto de inyección, y por medio de una válvula estranguladora, se crea una pequeña diferencia de presión en el sistema de riego. Se conecta la toma de agua de un tanque fertilizador (ver Fig.119 y 120) corriente arriba del estrangulador, y la salida de solución fertilizante corriente abajo de éste. Se llena el tanque con la cantidad de fertilizante (sólido o en solución) deseada y al abrir las válvulas correspondientes, el agua que fluye por la derivación arrastrará consigo al fertilizante en forma gradual. Si el fertilizante es sólido se disolverá paulatinamente en el agua que fluye por el tanque.

12.4 EL El succionala tubería dagua a gra(succión). Eun recipien

Fig. 119. Tanque fertilizante en derivación

SUCCIONADOR VENTURI dor Venturi (ver Fig. 121) consiste en una ce conducción. Al nivel de dicha constricciódo tal, que en dicho punto se produce un una perforación dentro de la constricción

te con la solución del fertilizante a presión at

Fig. 121. Corte transversal de un

81

Fig. 120. Tanque fertilizante proporcional

onstricción o estrangulamiento sobre n aumenta la velocidad del flujo de na presión inferior a la atmosférica está conectado un tubo sumergido en mosférica.

inyector venturi

12.5 INYECCIÓN DE FERTILIZANTE POR MEDIO DE BOMBAS Las bombas de inyección pueden obtener la energía requerida de motores eléctricos, de combustión interna, la toma de energía (P.T.O.) de un tractor, o de motores hidráulicos que trabajan con la presión del sistema. Existen en el mercado una gran variedad de tipos de bombas versátiles, confiables y de bajos costos de operación y mantenimiento.

Debido a su precisión y bajo costo de adquisición y mantenimiento, los modelos de bombas hidráulicas más comunes son las de tipo pistón o de diafragma (ver Figs. 122 y 123). La fuente de energía de estas bombas está constituida por la presión del agua en el sistema de riego. Algunas de ellas expulsan el agua de operación al exterior, una vez disipada su energía.

Para sistemas de descarga reducida y que requieren una baja concentración de fertilizante se presentan modelos adicionales (ver Fig. 124).

Fig. 122. Bomba hidráulica a pistón

Se emplean bombas centrífugas para inyectar caudales mayores, y bombas de rodillos (“roller-pumps”) para la

inyección de caudales intermedios.

12.5.1 Control y operación Las bombas para inyección de fertilizantespueden ser controladas por el equipo de automatización (ver Capítulo 10), ya se trate de controladores independientes, o de parte integrante delos programadores del sistema de riego.El controlador monitorea el volumen del fertilizante inyectado, ya sea por medio de transmisores de pulsos que registran cada desplazamiento del pistón (o del diafragma), o bien mediante medidores o contadores resistentes a los fertilizantes, y coordinan la inyección del fertilizante durante cada turno de riego. Fig. 124. Inyector hidráulico

proporcional de bajo volumen

Fig. 123. Bomba

hidráulica a diafragma

La dosificación del fertilizante puede ser proporcional o cuantitativa. La dosificación proporcional mantiene una concentración constante del fertilizante en el agua de riego durante todo el turno de riego (o parte de él).

La dosificación cuantitativa aplica una cantidad predeterminada de fertilizante al agua, independentemente de su concentración. Así, por ejemplo, el agua que entra al tanque fertilizante en derivación va diluyendo el fertilizante y por lo tanto, la concentración del mismo disminuye durante el riego y la inyección cuantitativa (volver a Fig. 1119). Por el contrario, en el tanque de fertilización proporcional, la solución del fertilizante está aislada del agua de riego por medio de una bolsa impermeable. El agua presiona sobre la bolsa e inyecta la solución a concentración constante (volver a Fig. 120). A los sustratos artificiales se aplica simultáneamente una fórmula completa de fertilizantes. Sin embargo, no es posible mezclar soluciones concentradas de todos sus elementos, ya

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que las reacciones químicas entre ellos pueden dar lugar a que precipiten en forma de sales de baja solubilidad, crear subproductos que no puedan ser aprovechados por las plantas, o se volatilizen al salir del emisor. Por lo tanto, se hará necesario preparar soluciones nutritivas por separado, y conectar al sistema dos o tres inyectores en paralelo. El controlador deberá poder coordinar la operación de las bombas para obtener la concentración correcta de los productos.

83

CAPÍTULO 13 - UNIFORMIDAD DE LA DISTRIBUCIÓN DEL AGUA 13.1 INTRODUCCIÓN Existen dos prácticas habituales de riego, las cuales difieren en cuanto a la forma en que se aplica el agua:

• Riego de cobertura, en el cual se aplica el agua sobre toda la superficie del suelo tal como se practica en el riego por inundación entre bordes y el riego por aspersión por sobre el follaje;

• Riego localizado, similar al que se practica en el riego por surco, por goteo y por debajo del follaje en plantaciones de frutales.

La uniformidad de la distribución del agua es uno de los factores más importantes para el éxito de la producción agrícola. Una distribución inadecuada puede traer como consecuencia el desarrollo desparejo del cultivo, con algunas plantas empequeñecidas y otras con un desarrollo vegetativo exuberante en una misma parcela. Además, se puede producir el anegamiento de una parte del terreno, la asfixia de las raíces debido a aireación deficiente, la lixiviación de los nutrientes, o bien la acumulación de sales nocivas en la zona radicular. Cada una de las dos prácticas arriba mencionadas difieren en los criterios sobre la uniformidad de distribución del agua que se han de aplicar. En la práctica del riego localizado, no es posible ni tampoco necesario, alcanzar un alto nivel de uniformidad de distribución del agua sobre toda la superficie del terreno. Se considera que la distribución del agua es satisfactoria si cada planta recibe el mismo volumen de agua en cada riego. Para alcanzar estos objetivos es necesario que el diseño del sistema de riego sea el apropiado (ver Capítulo 15). Cuando se practica el riego de cobertura, es indispensable lograr una elevada uniformidad de distribución del agua de riego sobre la superficie del terreno. Sin embargo, no es posible lograr una uniformidad absoluta Las diferencias que existen entre los componentes del sistema de riego, los accidentes topográficos y otros factores impiden que esto se logre. La determinación de la uniformidad de distribución del agua consta de tres fases: 1. Medición 2. Presentación y 3. Análisis de los datos. 13.2 MEDICIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN DEL AGUA POR LOS ASPERSORES Se emplean tres procedimientos para medir la distribución del agua sobre la superficie del suelo por el riego por cobertura. Todos ellos se basan en la medición de la pluviometría puntual dentro del área cubierta por uno o más aspersores Es importante que el aspersor seleccionado para el ensayo sea representativo del modelo seleccionado, y que el ensayo se realice con un número suficiente de réplicas. Es de desear que esta prueba se lleve a cabo en condiciones similares a las que rigen en el campo, mas no con vientos fuertes ni durante las horas más calurosas del día, que siempre se han de evitar. Durante el ensayo se registrarán el número de golpes de martillo, revoluciones por minuto de los aspersores, presión del agua, descarga, así como dirección y velocidad del viento durante el ensayo (ver formulario de la Fig. 127, a continuación en la página 86). Los tres métodos requieren la colocación de pluviómetros, es decir, recipientes de diámetro y de altura uniformes, cada uno con capacidad de 200 a 500 cm3, en cuadrícula y a espaciamiento uniforme de 0.5 a 2 m, según las características del aspersor y del método a emplear.

84

Los ensayos pueden realizarse en condiciones de viento de diferentes intensidades, La investigación realiza sus ensayos en condiciones de ausencia de viento, y también los datos publicados por los fabricantes son obtenidos en tales condiciones (Figs.125 y 126).

13.Se entfab Si asp Lospreaná A scuacadel plas se des 13.Se aspdonlateensespdebplumín Delemlateent

Fig. 125. Ensayo de emisores a campo abierto

2.1 Procedimiento 1. Ensayo entre dos laterinstalan dos laterales en paralelo, cada uno

re los aspersores y entre los laterales debericante (ver Fig.130).

el diámetro de cobertura del aspersor supera ersores, será necesario instalar no menos de 4

pluviómetros se disponen entre los cuatro fijada. Mientras mayor sea el número de pluviólisis. El ensayo ha de continuar por lo menos d

u finalización, se registra minuciosamente drícula, y el volumen de agua que contiene. (Pa recipiente vacío (tara), y al término del ensarocedimiento más sencillo que simula las concuales se remolcan varios laterales en paralelopresta únicamente para el espaciamiento parrollado procedimientos artificiales.

2.2 Procedimiento 2. Ensayo con lateral únidisponen los pluviómetros sobre una cuadrícersión (ver Fig.128). El procedimiento simula de se practica el traslado manual de los laterarales adyacentes. Por lo general, un lateral ayo, a condición de que el diámetro de aciamiento entre ellos, y que el viento no corraen cubrir la totalidad del área mojada po

viómetros más alejados la precipitación debe imo de dos horas.

ensayo puede deducirse la distribución de apleando procedimientos matemáticos, es posibrales adyacentes, con la ventaja de poder anare los laterales.

85

Fig. 126. Ensayo de emisores bajo techo

ales con traslape con cuatro aspersores. El espaciamiento rá basarse en las recomendaciones del

el espaciamiento entre laterales y/o entre laterales, y un total de 16 aspersores.

aspersores centrales sobre la cuadrícula metros, más fieles serán los resultados del urante una hora.

la posición de cada recipiente sobre la ara una mayor exactitud es posible pesar

yo pesarlos con el agua retenida). Este es diciones que se presentan en parcelas en de posición en posición. El procedimiento reestablecído. Por este motivo se han

co ula a ambos lados de un solo lateral de las condiciones que rigen en una parcela les, y nunca operan simultáneamente dos

con cuatro aspersores permite realizar el cobertura del aspersor sea inferior al

paralelamente al lateral. Los pluviómetros r los aspersores, es decir que en los ser nula). El sistema debe operar por un

gua a ambos lados del lateral. Además, le predecir la pluviometría producida entre lizar cualquier número de espaciamientos

13.2.3 Procedimiento 3. Ensayo con un aspersor único El aspersor ha de operar continuamente a presión constante durante 3 a 4 horas (ver Fig. 128). Este procedimiento permite calcular matemáticamente la distribución del agua entre aspersores contiguos al espaciamiento deseado, sumando la pluviometría que se acumularía por traslape de los chorros de aspersores contiguos. Por este motivo, es el procedimiento más versátil de todos los expuestos. La limitación de este método es lo prolongado del ensayo (de 3 a 4 horas), como consecuencia del reducido volumen de agua que se acumula en cada pluviómetro, lo cual dificulta una medición exacta. Debido a lo

86

prolongado del ensayo han de tomarse las medidas necesarias para reducir al mínimo las pérdidas de agua por evaporación en su transcurso.

Fig. 128. Ensayo con aspersor único

Fig. 129. Ensayo con lateral único (2 aspersores)

13.3 PRESENTACIÓN DE LOS DATOS Una vez registrados los datos pluviométricos sobre la cuadrícula (ver el formulario de la Fig.127 anterior), se procede al segundo paso, que es la representación gráfica, que es posible en las formas siguientes: a: Se trazan uno o más ejes en la cuadrícula, y se traza un gráfico con las distancias sobre las abscisas (x) y la pluviometría sobre las ordenadas (y). Ver la Figura 131, en la cual el eje pasa por un aspersor único, y la Figura 132, donde el eje pasa por el lateral. Los ejes pueden ser cardinales (por ejemplo N-S, E-0E), de acuerdo con la dirección del viento, o perpendicular a éste (ver Fig. 133).

87

Fig. 130. Ensayo con dos laterales (4 aspersores)

Fig. 131. Representación gráfica de distribución del

agua sobre uno de los diámetros con un solo aspersor en el centro

Fig. 132. Influencia del viento sobre la distribución del aguaa ambos lados de un lateral

único

Fig. 133. Gráfico de isocuantas de la lámina de riego

b: Se presenta la pluviometría registrada según el procedimiento 1, tal como en el formulario de la Fig. 129. Sin embargo, para los procedimientos restantes será necesario seleccionar el espaciamiento deseado, y sumar la precipitación por traslape en cada punto de la cuadrícula a fin de poder presentarlos en forma semejante. c: Con el objeto de facilitar la visualización, se procede a agrupar los datos en tres grupos

basados en la pluviometría promedio: menos del 90%

T

1Em

1Eeac F DCxxn[Σ MvCqd

del promedio, mas del 110% del promedio, y de 90 a 110% del promedio. Es posible hacer resaltar cada grupo en un color distinto según el método ideado por Jaime Dan, del Servicio de Extensión Agrícola de Israel (ver Fig.136). Ello permitirá visualizar las áreas de deficiencia y exceso dentro del área del ensayo.

D Se agrupan los datos en un número mayor de grupos,

uniendo mediante una línea continua todos aquelllos puntos que caen dentro de cada grupo. Este es el método de las isocuantas (ver Fig. 134, que consta de 12 isocuantas).

3.3.1 Métodos de análisis de la uniformidad de distribución del agua n el tercero y último paso, se analizan los datos por medio de uno de los siguientes étodos:

• Coeficiente de Uniformidad - CU • Uniformidad de Distribución del agua - DU • Coeficiente de Riego - SC

3.3.2 Coeficiente de Uniformidad - CU ste método fué elaborado por J.E., Christiansen de la Universidad de Californía, mpleando la Fórmula 9. Se calcula el promedío de los datos obtenidos en el ensayo nterior, y luego la diferencia absoluta entre cada uno de los datos y el promedio. A ontinuación se suman estas diferencias.

órmula 9: Coeficiente de uniformidad - CU:

on

[ ]xxi ˆ∑ −

U i == p =

xi – =

edalohrueen

Fig. 134. Distribución de lapluviometría(método de J. Dan)

de:

)n*x

-100(1CUˆ

=

= coeficiente de uniformidad (%) cada uno de los datos (de 1 a n) romedio de todos los datos número de datos x 1] = valor absoluto de la diferencia entre xi y x

signo algebraico de suma

iante un aspersor de alta calidad operando a la presión debida, es posible obtener res de CU ⊇ 90%. Para ser aceptable, el coeficiente de uniformidad (CU) de istiansen debe ser por lo menos de un 84%. Un CU inferior al 84% no es aceptable, ya representa un gran desperdicio de agua, creando zonas de exceso y de deficiencia tro del área bajo riego.

88

13.3.3 Uniformidad de Distribución - DU Este método se originó en el Servicio de Conservación de Suelos del Departamento de Agricultura de los EE.UU. Compara la lámina promedio de agua sobre el 25% del área total (Lp 25%) que percibe la menor lámina, con la lámina promedio sobre el 100% del área (x), y la expresa como porcentaje, con la Fórmula 10: Fórmula 10. Uniformidad de distribución - DU:

DU = 100 x Lp25%/x

Donde: DU = uniformidad de distribución [%] Lp25% = promedio de los datos sobre el 25% del área que percibe la menor precipitación x = promedio de todos los datos Nota: Existe una relación lineal entre CU y DU (ver Fórmula 11). Fórmula 11 - Relacion entre CU y DU:

CU = 0.63 DU + 37.0 DU = 1.59 CU - 59.0

El valor mínimo de DU para una uniformidad aceptable es de 75% 13.3.4 Coeficiente de Riego -(SC, “Scheduling Coefficient”) Este método fue especialmente desarrollado para el riego de céspedes y campos de golf en el cual superficies relativamente pequeñas con riego deficiente producen un considerable impacto visual. El primer paso consiste en definir cuál es el porcentaje del área que se considera crítico. Es posible calcular el SC para una área crítica del porcentaje deseado. Los valores habitualmente empleados son 1, 2,5 y 10% del área bajo riego. Aún el mayor de estos valores es considerablemente inferior al 25% considerado en el método de DU mencionado anteriormente. Un SC calculado sobre un área de 5% brinda resultados apropiados para el riego de céspedes y jardines. El SC es la relación entre la lámina promedio en el total del área regada (x) dividida entre la lámina promedio sobre el área definida como críticamente seca, (Lpc). (Ver Fórmula 12). Fórmula 12: Coeficiente de riego (SC):

SC = x / Lpc

De donde: SC = coeficiente de riego (scheduling coefficient) x = promedio de todos los datos Lpc = promedio de datos en el área definida como crítica El SC es el factor por el cuál se debe multiplicar la lámina de riego planificada (o lo que es lo mismo, el tiempo de riego), a fin de que el área crítica reciba dicha lámina. Por lo tanto, el área restante recibirá una lámina mayor que la planificada. El valor de SC es siempre igual o mayor de 1. Un valor de SC = 1 representa una uniformidad del 100%. Un SC = 1.5 indica que se debe aumentar la lámina (y el tiempo de riego) en un 50%, para que el área crítica reciba la lámina planificada.

89

13.4 DISTRIBUCIÓN DE AGUA, RIEGO LOCALIZADO CON MICRO-EMISORES Para el ánalisis de la distribución del agua por micro-emisores se ha elaborado un procedimiento distinto, que consiste en medir la pluviometría en recipientes dispuestos sobre un radio en cuyo origen se encuentra el emisor (ver Fig. 135 a y b). Este método de análisis de los datos no se incluye en esta publicación.

Fig. 135a. Distribución del agua en el radio cubierto por un microemisor

Fig. 135b. Gráfico de distribución del agua en el radio cubierto por un microemisor Referencias: Modelo 800; boquilla: negra; presión: 2 bar; descarga: 70 l/h; Elevación: 0,86 m Ordenada (y) : precipitación horaria (mm/h) Abscisa (x) : Distancia del emisor A continuación presentamos un ejemplo de análisis de los datos obtenidos por el Método de Christlansen, el CU, (Fig. 136 y Tabla 13).

90

13.5 EJEMPLO DE ANÁLISIS DE DATOS

Tabla 13. Ejemplo del cálculo del Coeficiente de Uniformidad de Christiansen con datos experimentales:

Fig. 136. Cuadrícula para el registro de datos de pluviometría

91

Aplicación de la Fórmula 9 de la página 92:

( ) ( )( )

=34x2-1100CU

(1) (2) (3) (4) (5) Lecturas No de lecturas R X n Desv. Abs.

(R) (n) (1) X (2) (d) (2) X (4) 100 1 100 24 24

102 2 204 22 44

104 1 104 20 20

106 2 212 18 36

108 2 216 16 32

110 6 660 14 84

112

114 2 228 10 20

116 3 348 8 24

118 5 590 6 30

120 1 120 4 4

122 5 610 2 10

124 4 496 0 0

126 1 126 2 2

128 4 512 4 16

130 6 780 6 36

132 3 396 8 24

134 6 804 10 60

136 6 816 12 72

138 3 414 14 42

140

142 1 142 18 18

144 1 144 20 20

146 1 146 22 22

Total 66 8168 - 640

640

∑

100CU

=

8168 Lectura promedio = = 124 66

( ) 92.2%100X0.922%0.07811008160

-1 ==−=

92

CAPÍTULO 14 – FLUJO DEL AGUA EN TUBERÍAS 14.1 LA PRESIÓN EN EL SISTEMA DE RIEGO A fin de mantener un régimen de riego óptimo es necesario mantener la presión adecuada en todo punto del sistema de riego. Cada tipo de emisor tiene un rango de presiones dentro de las cuales la distribución del agua es satisfactoria. Cuando la presión está fuera de dicho rango, disminuye la eficiencia de distribución del agua. La relación entre la presión de operación y la descarga de un emisor está dada por la Fórmula 3 presentada anteriormente.

2 14pre Esmapode

Ladifinspo 14El deuncla PédePécadelon

C5.12XpXdQ = Donde: Q = Descarga de la boquilla [velocidad del flujo] expresada en l/h p = presión de la corriente de agua expresada en m d = diámetro nominal de la boquilla, [mm.] C = coeficiente de fricción.

.1.1 La medición de la sión

posible medir la presíón en puntos clave sobre el sistema de riego por medio de nómetros fijos o portátiles. Los de tipo portátil se presentan en dos modelos: uno de ellos sibilita medir la presión a la salida de la boquilla de los aspersores por medio de un tubo Pitot.

93

El segundo modelo consiste en una aguja, la cual se inserta en una toma de presión de goma (semejante a la aguja que se emplea para inflar un balón de fútbol). Las tomas de presión se instalan sobre los puntos de interés en el sistema de riego (ver Fig. 137).

14.1.2 La presión y la topografía La topografía del terreno en el cual se instala el sistema de riego influye sobre la presión del agua en el mismo. El agua que fluye por una tubería desde un punto más bajo a uno más elevado pierde un metro de carga de Presión HP (un décimo de bar) por cada metro en que la tubería sube sobre el declive. Al contrario, al fluir pendiente abajo, el agua gana un metro de HP por cada metro que baja dentro de la tubería. Fig. 137 Medición

de la presión

elevación topográfica de un punto de la tubería se expresa por la cota (z, en metros). Las erencias de cota se anotan como Hz. Es posible expresar el declive sobre el cual está talada una tubería, es decir, el gradiente topográfico, o sea el cambio de cota topográfica r cada 100 metros de tubería como porcentaje (%).

.1.3 Las pérdidas longitudinales de energía por fricción agua que fluye en una tubería pierde energía debido a la fricción con la superficie interior la tubería y con los accesorios del sistema de riego. Dichas pérdidas se manífiestan en a reducción de la presión en la dirección del flujo a lo largo de la tubería. Es posible sificar estas pérdidas por fricción en dos categorías:

rdidas por fricción longitudinales (Hf), como consecuencia de la fricción de las moléculas l agua entre sí y contra las paredes interiores en toda la longitud de la tubería. rdidas locales (Hl), las cuales ocurren a consecuencia de la turbulencia del agua debida a mbios súbitos de dirección, de diámetro o del flujo a través de válvulas, codos, “T’s” y más accesorios del sistema de riego. Estas pérdidas se suman a las pérdidas gitudinales.

Se acostumbra expresar ambas pérdidas en unidades de metro / columna de agua, ya que esto facilita el diseño del sistema de riego, el cual incluye la topografía del terreno, expresado en metros de cota (Hz), o como una gradiente topográfica. 14.1.4 Pérdidas longitudinales Los cálculos de las pérdidas por fricción longitudinales (Hf) se basan en los siguientes datos: La longitud (L) de la tubería. A medida que aumenta la longitud de la tubería aumentan también las pérdidas por fricción. El caudal (Q) que fluye por la tubería. A mayor caudal, mayores pérdidas por fricción. El diámetro interior de la tubería (d). A medida que aumenta el diámetro interior de la tubería, disminuyen las pérdidas por fricción. El coeficiente de fricción CH-w de la tubería. Este es una constante para cada tipo de tubería, y expresa el acabado interno de la tubería. El valor de CH-w aumenta a medida que el acabado de la tuberías es más liso, y puede disminuir a lo largo del tiempo de uso de la tubería, por ejemplo, por la corrosión de la pared interna de las tuberías de acero, o por la acumulación de precipitados químicos en tuberías de todo material. Su denominación correcta es "coeficiente de fricción de Hazen-Williams". Valores representativos de CH-W para tuberías elaboradas en diferentes materiales aparecen en la Tabla 14.

Tabla 14. Valores de CH-W

MATERIAL CH-W PVC – PE 140 – 150 ASBESTO – CEMENTO 130 – 140 ACERO (NUEVO) 110 – 120 ACERO (más de 5 años) 80 – 90 ACERO REVESTIDO EN CONCRETO 110 – 120 CONCRETO 90 - 100

La línea piezométrica expresa gráficamente, a lo largo de la tubería, la pérdida de carga por fricción [Hf y los cambios de cota (Hz)]-. En la Fig. 138, la tubería está en posición horizontal y no presenta cambios de cota. Las pérdidas por fricción longitudinal (Hf) equivalen a Hf1 - Hf2 (expresadas en metros). La línea piezométrica baja gradualmente en la dirección del flujo de agua dentro de la tubería. Un cambio abrupto vertical en la línea piezométrica, expresa una pérdida de carga local ó la energía agregada por unidad de bombeo. En la Fig. 138 no se registra pérdida local alguna dentro del tramo de tubería de (1) a (2). Mientras el valor de los factores C, d y Q se mantengan constantes, la pérdida de carga se mantendrá uniforme por unidad de longitud de tubería, y aumentará gradualmente en la dirección del flujo.

Fig. 138. Representación gráfica de las pérdidas por fricción

94

Gradiente hidráulico: La pérdida de carga por fricción por unidad de longitud se denomina gradiente hidráulica, se lo expresa por medio de la letra J, y se lo calcula por medio de la Fórmula 13. Fórmula 13 - gradiente hidráulico (J): HL Ege EELPPD Esehla

F DJQDC 1CEisednT

J = Hf/L

f = pérdida de carga por fricción longitudinal [m.] = longitud del tramo de tubería [m]

n la Fig. 140, el nomograma de la fórmula de Hazen-Williams, vemos que J representa el radiente hidráulico de la tubería. Se acostumbra expresar a J como una fracción decimal, n porcentaje J% y en por mil J‰.

jemplo n la Fig. 140 se aplican los siguientes valores: = 100 m 1 = 101.5 m 2 = 100-0 m onde: J = (101.5 - 100)/100 = 1.5/100 = 0.015 = 1.5 % = l5 ‰

l gradiente hidráulico J es completamente independiente de la disposición de la tubería obre el terreno y de los accidentes topográficos de éste, mas la línea piezométrica incluye stos cambios, es decir, es la suma de Hf y Hz (o de J% y el gradiente topográfico en %). Se an desarrollado numerosas fórmulas para calcular las pérdidas de carga por fricción

ongitudinal en las tuberías. Entre ellas, la de Hazen-Williams (H-W) es la de mayor ceptación (ver Fórmula 14).

órmula 14 de Hazen-Williams:

onde:

J% = 1.131 x 1012(Q/C)1.852 x D4.87

% = gradiente hidráulico en metros de carga por mil metros de tubería - caudal quefluye por la tubería [m3/h] - diámetro interior de la tubería [mm] H-w = coeficiente de fricción de Hazen-Willíains.

4.2 EMPLEO DE NOMOGRAMAS, TABLAS, ÁBACOS Y REGLAS DE ÁLCULO l cálculo de las pérdidas de carga por fricción previsto para las tuberías es un paso

ndispensable en el diseño de sistemas de riego, ya que de estos cálculos depende la elección del diámetro de las tuberías por instalar. También permite comparar el diseño con l comportamiento real del sistema e identificar posibles defectos. Para faciIitar los cálculos e pérdidas de carga longitudinal por fricción [Hf], se han elaborado reglas de cálculo, omogramas, ábacos, tablas y programas de computación (ver Figs. 139, 140, 141, 142 y abla 15).

Fig. 139. Regla de cálculo para la fórmula Hazen-Williams

95

Fig. 140. Nomograma para la fórmula Hazen-Williams La Tabla 15 de la página siguiente presenta los valores de J‰ para tuberías de aluminio. Ejemplo: Una tubería de aluminio con L = 500 m.; d = 6”; Q = 60 m3/h

96

En la Tabla 15 podemos leer que esta tubería pierde 0.6 m / 100 m. Por lo tanto, para L = 500 m.: 500 x 0.6 / 100 = 3 m.

Tabla 15. Valores de J% para tuberías de aluminio

Descarga Diámetro Nominal M3/h 2” 3” 4” 6” 8”

2 0.32 0.02 3 0.71 0.09 0.01 4 1.24 0.16 0.03 6 1.89 0.23 0.05 8 3.54 0.44 0.09 10 5.69 0.72 0.17 15 13.32 1.66 0.39 0.03 20 20.95 2.62 0.63 0.07 0.01 30 49.50 6.07 1.40 0.19 0.04 35 63.00 7.82 1.82 0.23 0.05 40 9.70 2.28 0.30 0.06 45 11.71 2.78 0.37 0.08 50 14.39 3.36 0.44 0.10 55 17.02 3.94 0.51 0.12 60 21.18 4.90 0.60 0.15 80 34.50 8.05 1.06 0.26 90 44.60 10.42 1.36 0.33 100 12.90 1.68 0.40 120 19.31 2.58 0.58 150 29.90 3.89 0.92 180 5.02 1.20 200 6.23 1.50 250 9.18 2.19 300 14.60 3.48 350 18.90 4.51 400 5.11 425 6.14 450 6.85

14.3 PÉRDIDAS DE CARGA EN TUBERÍAS DE PLÁSTICO Ya que las tuberías de plástico se identifican por su diámetro nominal exterior, es necesario conocer el grosor de pared de la tubería. Además, en tuberías de plástico de un material determinado, a medida que aumenta la clase de la tubería, aumenta también el grosor de pared, y por lo tanto disminuirán el diámetro interior y la sección de flujo, aunque las tuberías posean el mismo diámetro nominal. Por ejemplo, para una tubería de HDPE de 50 mm de diámetro nominal (que se fabrica en Clases 4, 6, 8, 10 y 16), al aumentar la clase de 4 a 16 bar, el grosor de pared aumenta de 2 a 6.9 mm, y por lo tanto el diámetro interior disminuye en un 20% (de 46 a 36.2 mm).

97

Mediante los datos adecuados se calcula el diámetro interior de la tubería, requerido por la fórmula de pérdidas de carga por fricción y por el nomograma. Por lo tanto, a igualdad de caudal, las mayores pérdidas de carga ocurren en la tubería de Clase 16, y las menores en la de Clase 4. A continuación se presenta la Tabla 16 con algunas características de las tuberías producidas en materiales plásticos.

Material

LDPE y P.V.C.

LDPE LDPE y PVC MDPE y HDPE

uP.V.C.

LDPE - polietMDPE - polieHIDPE - polietPVC - PVC uPVC - PVC

Para los cálculosábacos que apar

Tabla 16 - Diámetro Nominal y aplicaciones de tuberías plásticas

Diámetro Nominal

Aplicaciones Clase (bar)

6 mm Mando Hidráulico 4 -12 6 - 10 mm Conexión entre el lateral y

microemisores 4 - 6

12 - 25 mm Laterales para goteo de pared delgada 0.5 - 2 12 - 25 mm Laterales de goteo 16 - 32 mm Laterales para mini y microemisores 4 - 6

32 - 75 mm Laterales de aspersión 4 - 6

40 - 140 mm Tubería de conducción 4 -10

75 - 450 mm Sistemas de abastecimiento de agua 6 -16 1/2 – 4”

Elevadores 6 -10

63 - 1000 mm Tuberías de conducción 10

ileno de baja densidad tileno de mediana densidad ileno de alta densidad blando rígido

de pérdidas de carga en tuberías de PE y uPVC puede recurrirse a los ecen en las Figs. 143 y 144 de la página siguiente.

98

Fig. 141. Abaco del gradiente hidráulico J% para tuberías de polietileno

Fig. 142. Abaco del gradiente hidráulico J% para tuberías de PVC

99

14.4 PÉRDIDAS DE CARGA POR FRICCIÓN EN LATERALES/ RAMALES Los cálculos descritos anteriormente se refieren al flujo de agua en tuberías "ciegas", es decir, aquellas con una sola entrada y una salida única, en las cuales el caudal de entrada es idéntico al de salida. Cuando una parte del flujo sale de la tubería antes de llegar a su extremo final, las pérdidas de carga son menores. En este caso se hace necesario un cálculo por separado para cada tramo de tubería del mismo caudal. Los laterales / ramales de riego se caracterizan por tener:

• una sola entrada • un único extremo final • salidas múltiples, equidistantes y • de igual descarga

Para estas características muy particulares es posible reemplazar el cálculo por separado para cada tramo por un método abreviado. Según dicho método, se aplica un coeficiente F, el cual depende del número de emisores y de la distancia del primer emisor respecto de la entrada al lateral / ramal (ver Tabla 17).

Tabla 17. Coeficiente F en Laterales

Número de emisores

X = 1 X = 1/2

1 1.0 1.0 2 0.625 0.500 3 0.518 0.422 4 0.469 0.393 5 0.440 0.378 6 0.421 0.369 7 0.408 0.363 8 0.398 0.358 9 0.391 0.355

10 0.385 0.353 11 0.380 0.351 12 0.378 0.349 13 0.373 0.348 14 0.370 0.347 15 0.367 0.346 16 0.365 0.345 17 0.363 0.344 18 0.361 0.343 19 0.360 0.343 20 0.359 0.342 22 0.357 0.341 24 0.355 0.341 26 0.353 0.340 28 0.351 0.340 30 0.350 0.339 40 0.345 0.338 50 0.343. 0.337

100 0.338 0.337 >100 0.333 0.335

100

La Tabla 17 presenta los valores de F en función del número de emisores. X representa la distancia entre el primer emisor y la entrada al lateral. X = 1 es espaciamiento uniforme de los emisores sobre el lateral. X = ½ indica que la distancia entre el primer emisor y la entrada del lateral es únicamente ½ del espaciamiento entre emisores contiguos. Ejemplo: Un lateral / ramal de aspersión de aluminio de 114 m. de longitud, con el primer emisor a 6 metros de la entrada al lateral. El espaciamiento entre aspersores es de 12 m. El diámetro d = 2" y la descarga de cada emisor = 1.5 m3/h. ¿Cual será la pérdida de carga por fricción en el lateral? El número de emisores sobre el lateral es de 10, según el siguiente cálculo: 114 m - 6 m. = 108 m 108 m / 12 m = 9 secciones. (sobre los cuales se encuentran 10 aspersores). La descarga total es de 15 m3/h, según el siguiente cálculo: l.5m3/h x 10 = l5 m3/h. La pérdida de carga por fricción en una tubería de aluminio "ciega", de 2 " y 100 m de longitud se obtiene de la Tabla 15. En la Tabla leemos: 13.32 m. Para una tubería "ciega” de 114 m. calculamos una pérdida de carga por fricción de: 13.32 m. / 100 x 114 = 15.18 m Tratándose de un lateral / ramal, aplicamos el coeficiente F correspondiente a 10 emisores: yX = ½ En la Tabla 17 leemos F = 0. 353. Por lo tanto la pérdida de carga por fricción en el lateral/ ramal es de: 15.18 m. x 0.353 = 5.36 m. El valor de F disminuye desde 0.5 para dos salidas, hasta 0.33 para más de 100 salidas. Resumiendo, el cálculo de las pérdidas de carga en un lateral se basa en el cálculo de Hf en una tubería con el mismo diámetro y la descarga total. Luego, se multiplica el Hf por el Factor F adecuado al número de emisores y a la distancia desde la entrada al lateral hasta el primer emisor. Ejemplo: Empleando el nomograma para la fórmula de Hazen-Williams en la Fig. 152, se ha de calcular la pérdida de carga por fricción a lo largo de un lateral de aluminio de 3" de 186 m de longitud, con 16 emisores espaciados a 12 m entre sí. La descarga promedio de cada emsior es de 1.5 m3/h. El coeficiente de fricción CH-w de la tubería es de 120. Solución: La descarga total del lateral es: 16 x 1.5 m3/h = 24 m3/h. Sobre el nomograma mencionado se traza una línea desde el punto (A) sobre el eje del caudal (Q), pasando por el diámetro de la tubería de 3" sobre el eje (d”), y se la prolonga pasando por el eje del nomograma en el punto (B) hasta el eje de la velocidad (V). Se traza una segunda línea desde el valor C = 120, sobre el eje del mismo nombre, pasando por el punto (B) recién mencionado, y se la prolonga hasta el punto (D) sobre el eje J‰. El valor de J es de 43 m por cada 1000 metros de tubería "ciega ". Calculamos la pérdida en una tubería "ciega” de 186 m de longitud:

101

186 x (43/1000) = 7.998 = 8 m. Para calcular la pérdida de carga en el lateral, debemos multiplicar el dato anterior por el valor de F correspondiente: Entre 16 aspersores hay 15 tramos de tubería de 12 metros de longitud c/u. La distancia desde la entrada del lateral hasta el primer aspersor es de 186 m - (12 m x 15) = 186 - 180 = 6 m (es decir x = ½) De la Tabla 17, el valor de F para 16 salidas: yX = ½ es: 0.345. Por lo tanto, la pérdida de carga del lateral es de: 8 x 0. 345 = 2.76 m. 14.5 PÉRDIDAS DE CARGA LOCALES EN ACCESORIOS A continuación se presenta la Fig. 143, por medio de la cual es posible expresar la pérdida de carga local (HL) en forma de la longitud de un tramo de tubería del mismo diámetro nominal del accesorio mencionado, y que ocasionaría la misma pérdida por fricción (HF) que es la longitud equivalente.

Fig. 143. Nomograma de pérdidas de carga locales expresada como longitud equivalente de tubería del mismo diámetro nominal

102

103

CAPÍTULO 15 - PLANIFICACIÓN DE SISTEMAS DE ASPERSIÓN 15.1 INTRODUCCIÓN La planificación de un sistema de riego consiste de una serie de pasos repetitivos. El primer paso consiste en adquirir los datos sobre el área destinada a ser regada por el sistema. Se ha de proceder a un levantamiento topográfico del área, marcando claramente sus bordes (ver Fig. 144). Fig. 144. Mapa topográfico de una parcela Si el área tiene característícas permanentes (p.ej., una plantación de frutales), se han de marcar estas claramente sobre el mapa (p. ej., las hileras de los árboles). Se recomienda inspeccionar el terreno, identificando la condición de su superficie, zonas problemáticas, etc. Al mismo tiempo se recomienda retirar muestras del suelo a la profundidad de enraizamiento de los cultivos que se toman en consideración para el riego con el objeto de determinar su textura y capacidad de retención de agua. Es indispensable identíficar si existen capas excesivamente compactadas y la presencia de la napa freática dentro o cerca de la zona de enraizamiento considerada. El segundo grupo de datos considera la fuente de agua, tanto cuantitativa como cualitativamente. Si el suministro de agua es realizado por una empresa, se han de obtener datos sobre el caudal disponible, el calendario y el horario de abastecimiento, además de la presión en la toma. Además se requieren datos climáticos, incluyendo la precipitación pluvial y su distribución anual, la demanda de agua de los cultivos en consideración, su sensibilidad al estrés hídrico, a la salinidad del agua y del suelo, y al humedecimiento del follaje por el emisor (ver Tabla 18). Sobre la base de los datos anteriores, será posible seleccionar el método de riego y el emisor. Los parámetros a considerar serán la precipitación horaria del sistema (la cual ha de ser inferior a la infiltrabilidad del suelo a efectos de evitar escurrimiento superficial), el tiempo requerido para completar un riego (para lograr limitar las horas de riego a las de menor intensidad del viento), la calidad del agua y la sensibilidad del follaje a su efecto. De acuerdo con estas limitaciones se seleccionarán el emisor, su boquilla y espaciamiento entre emisores y laterales, fundamentándose siempre en los datos publicados por los fabricantes del equipo, incluyendo: el modelo de emisor, la identificación de las boquillas, el rango recomendado de presiones y la descarga a dichas presiones, los espaciamientos recomendados, como así también la precipitación horaria correspondiente (ver Tabla 19). Otro factor determinante es el costo de la inversión inicial en el equipo y su instalación, el capital (el plazo y la tasa de interés de los créditos), y los gastos corrientes en mano de obra y energía de bombeo. De allí en adelante se procede al diseño físico del sistema de riego. El mismo se basa en un parámetro imprescindible para asegurar la uniformidad de

104

la aplicación de la Iámina dentro del sector de riego: el que la diferencia máxima de descarga entre todos los emisores que operan simultánemante se limite a un 10%. De esto se infiere que la máxima diferencia de presión tolerada será de un 20%.

105

106

El cálculo exacto del régimen de presión y de descarga dentro de la parcela requiere del trazado de la disposición de las tuberías de conducción y de distribución sobre el mapa topográfico. Se calculan las pérdidas de carga por fricción en las tuberías, empleando las fórmulas presentadas anteriormente, la regla de cálculo, los nomogramas y ábacos, o un computador / ordenador, y luego se le suma el efecto de la topografía. El diseño ha de apegarse fielmente a dos reglas sumamente importantes:

• La presión mínima dentro del sector de riego ha de estar dentro del rango de presiones recomendado por el fabricante.

• La Clase de la tubería diseñada ha de ser capaz de resistir la máxima presión de operación en el sector.

A continuación se presentan diseños de diversos sistemas de riego, (ver Figs. 145, 146, 147 y 148).

Fig. 145. Diseño de un sistema de riego con microaspersores para una plantación de frutales

107

Fig. 146. Diseño de un sistema de riego con microemisores para una

plantación de frutales

Fig. 148.

Fig. 147. Diseño de sistema de riego con aspersores

gigantes (cañones) de traslado manual

108

Diseño de un sistema permanente con microemisores, con 10 turnos de riego por debajo del follaje en una plantación de frutales

15.2 FÓRMULAS PARA EL DISEÑO DE SISTEMAS DE RIEGO A continuación presentamos una serie de fórmulas sumamente útiles para el diseño de estos sistemas: 15.2.1 Descarga de un lateral Fórmula 15 - Descarga del lateral: DoQ1QaN QoPnPo 15 Fó DoPa Pn Po 15Fó DoPmPmP20máPmPm 15Untopdiscal20dequconla cue

P

P

nde: - descarga del lateral (m3/h) - descarga del emisor a la presión promedio del lateral (m3/h) - número de emisores sobre el lateral - descarga del último emisor sobre el lateral (m3/h) - presión de entrada al lateral (bar) - presión en el último emisor (bar)

.2.2 Presión promedio en un lateral

rmula 16 - presiones en el lateral:

−+== 1P

12.01nqnqQ0

n0a

nde: - presión promedio en el lateral (bar) - presión de entrada al lateral (bar) = presión en el último emisor [bar]

.2.3 Diferencia de presión tolerable en el sector de riego rmula 17 - Diferencia de presión del lateral:

( )0n0a PP25.0PP −+=

P

nde: in = 0. 8 x Pmax in = Pmax - P20% % = diferencia de presión (bar) pxima de 20% in = la presión mínima dentro deax = la presión máxima dentro d

.3 EL PROCEDIMIENTO DEa vez finalizados todos los pasoográfico y decidido sobre la orietribución de la red de tuberías scula la descarga de los laterale), y a continuación el caudal qseable emplear únicamente unide esto facilita el cálculo de juntamente con el efecto que la

red. Se seleccionan las válvulanta el caudal que por ellos flu

21.1P n

nf20 −= nP

109

ermitida en el sector cuando se tolera una diferencia

l sector de riego (bar) el sector de riego (bar)

DISEÑO s preliminares, es decir que se haya trazado el mapa ntación general del cultivo, etc. se procede a trazar la obre la parcela. Una vez seleccionado el emisor, se

s críticos a la presión promedio de diseño (ver Tabla ue han de conducir las tuberías de conducción. Es ades de carga (m) en lugar de unidades de presión ya las pérdidas de carga por fricción y las locales topografia, que afectan la presión en cada punto de s, filtros y demás accesorios de riego tomando en ye y las pérdidas locales que ocasionan. Estas se

0P1.21

=

110

marcan en el trazo de la red sobre el mapa topográfico. Una vez terminado el diseño se revisan todos los cálculos, comenzando por la salida de la bomba, hasta el último emisor. Tabla 20. Número máximo de emisores sobre un lateral en plano Material Aluminio HDPE Diámetro 2” 3” 50 mm 63 mm 75 mm Espaciamiento 6 12 6 12 6 12 6 12 6 12 Descarga (m3/h) Número máximo de aspersores sobre el lateral 0.8 18 13 35 27 18 13 25 20 35 26 1.0 15 12 30 24 18 12 22 17 30 23 1.2 13 10 29 22 13 10 19 15 27 21 1.4 12 10 27 21 12 10 17 14 25 20 1.6 11 9 24 20 11 9 15 13 23 19 1.8 10 8 22 18 10 8 14 12 20 17 Al finalizar la planificación del proyecto se obtienen: el mapa de la red de tuberías con todos los datos pertinentes; una lista del equipo requerido; el presupuesto; el programa de operación del sistema 15.4 EL CALENDARIO DE RIEGO Un factor decisivo para obtener éxito mediante el riego por aspersión, es la elaboración de un calendario o cronograma de riego (“Irrigation Schedule”), el cual ha de considerar el consumo de agua por el cultivo, las propiedades del suelo, las limitaciones que impone la fuente de agua y las características del sistema de riego (ver Tabla 21). Sempre que se cumpla con el programa de riego será posible operar el sistema en condiciones óptimas, y así también llegar a resultados óptimos con el cultivo. Se introducen todos los datos requeridos sobre clima, suelo y cultivo y se calculan la fecha y la dosis de agua para cada riego. Esto puede efectuarse manualmente, empleando una calculadora o una hoja de cálculo electrónico (ver Tabla 22). 15.4.1 Cálculo de precipitación y caudal requerido El volumen de agua entregado se basa en los siguientes datos, presentados por lo general en los catálogos del fabricante;

• El modelo de aspersor y su(s) boquilla(s); • La presión en la boquilla (a mayor presión, mayor descarga) - [ P]; • La descarga horaria del emisor a la presión promedio – [q = (It/h)]; • El espaciamiento entre emisores sobre el lateral (Ee) y entre laterales (El).

Habitualmente los catálogos incluyen datos sobre la precipitación horaria del aspersor. La precipitación horaria (ph), es el volumen de agua en litros aplicado por m2 durante una hora. La dotación horaria (dh), se expresa en m3/h/hectárea. Ejemplo: Datos presentados en el catálogo del fabrícante: Modelo de aspersor: Naan 233/92 Boquillas: 3.4 mm y 2.5 mm Presión de operación: P = 2.5 atm. Descarga a la presión de operación: q = 1.06 m3/h Espaciamiento entre emisores: Ee = 12 m Espaciamiento entre laterales: El = 12 m Precipitación horaria - ph = 7.36 mm/h Descarga horaria - dh = Ph x 10 = 73 m3/h/ha

Tabla 21. Programación del riego en un cultivo anual

111

Referencias: Est: establecimiento; Veg: vegetativa; Flor: floración; Fru: Fructificación; Mad. Maduración; Tot: total

Tabla 22. Ejemplo de un calendario de riego

Referencias: Est: establecimiento; Veg: vegetativa; Flor: floración; Fru: Fructificación; Mad. Maduración; Tot: total

112

113

15.4.2 Cálculo de la dotación horaria El dato correspondiente a precipitación horaria (PH) no aparece en todos los catálogos. La PH puede calcularse mediante la Fórmula 2 del Capítulo 4 (página 16). Fórmula 2: Es posible expresar este dato en unidades diferentes, tales como la descarga horaria por hectárea, por medio de la Fórmula 18. Fórmula 18 - Descarga horaria del sistema: De donde: DH = descarga horaria (m3 /ha/h) q = descarga (m3/h) E = espaciamientos (m) PH = precipitación horaria (mm/h) Ejemplo: Modelo de aspersor: Naan 233/92 Boquillas: 3.4 mm y 2.5 mm Presión de operación: P = 2.5 atm. Descarga de presión de operación: q = 1.06 m3/h = 1060 lt/h Espaciamiento entre emisores: Ee 9 m Espaciamiento entre laterales: El 12 m PH = q / (Ee x EI) = 1060 / (9 x 12) = 9.8 lt/m2 = 9.8 mm/h DH = 10 x ph = 10 x 9. 8 = 98 m3/h/ha 15.4.3 Cálculo de la duración del turno de riego Fórmula 19- duración del turno de riego: DT= duración del turno (h) LBR = lámina bruta (mm) PH = precipitación horaria (mm/h) Ejemplo: La lámina bruta es de 60 mm La precipitación horaria es de 9.8 mm/h DT = Ir / PH = 60 / 9.8 = 6.12 horas = 6 horas y 5 minutos 15.4.4 El caudal requerido El caudal requerido por el sistema es el producto de la descarga del emisor (q) por el número de emisores en operación simultánea (n), (Fórmula 20).

PH = Q / (Ee x El)

DH = 10,000 x q / (Ee x El)/ DH = 10 x PH

DT = LBR /PH

114

Fórmula 20 - caudal requerido por el sistema de riego: Donde: Q = caudal requerido del sistema de riego (lt/h ó m3/h) n = número de emisores en operación durante el turno de riego qp = descarga promedio del emísor (lt/h ó m3/h) Ejemplo: Descarga horaria del emisor a la presión de operación: q = 1.5 m3/h Número de emisores en operación simultánea: n = 345 Descarga del sistema, Q = n x q = 1.5 x 345 = 517.5 m3/h El diseño deberá asegurar que al regar cada una de las parcelas, el flujo del agua por las tuberías de conducción y de distribución no ocasione pérdidas de carga por fricción excesiva, las cuales pueden conducir a que los emisores operen por debajo de la presión óptima.

Q = N x Qp

CAPÍTULO 16 - OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL SISTEMA La operación del sistema de riego de acuerdo con su programación conduce a la optimización de la labor, a economías en energía de bombeo, y al uso eficiente del agua. El personal debe mantener un seguimiento continuo de la operación del sistema. Además se han de revisar periódicamente todos los componentes del sistema. Un índice general de las prestaciones del sistema consiste en comparar periódicamente, y para cada turno de riego la descarga horaria registrada por el medidor/contador de agua instalado a la salida de la bomba, o sobre la conexión a la red exterior, con la descarga programada. Si la descarga fuese inferior a lo previsto, deberá verificarse que ninguno de los filtros esté obstruido, y que todos los emisores del turno operan como es debido. A su vez, una descarga excesiva puede ser indicio de que una válvula quedó erróneamente abierta, de la rotura de una tubería, o de un desgaste excesivo de las boquillas. La eficiencia del sistema de bombeo tiene un efecto importante sobre el costo de la energía consumida. Se recomienda determinar la eficiencia del sistema de bombeo por lo menos cada dos años (ver Fórmula 2, Capítulo 3, página 16). Fórmula 2

PH = Q / (Ee x El)

La integridad del sistema de conducción y distribución es otro de los factores que contribuyen a la eficiencia del riego. Las tuberías plásticas pueden ser fácilmente dañadas por roedores, pájaros carpinteros, personal del campo o personas ajenas, implementos mecánicos, e inclusive por condiciones climáticas extremas (congelamiento del agua o calor excesivo). Las perforaciones pequeñas en las tuberías de LDPE pueden repararse con tapones que se producen especialmente para este efecto. Los orificios de mayor tamaño pueden obturarse con una montura /silla, o por medio de un acople especial de reparación (ver Fig. 149).

Fig. 149. Herramientas para la instalación de a Un factor adicional es la precipitación tuberías y emisores, lo cual aumenta lastrabar accesorios y obstruir las seccioCapítulo 11.5, página 81). También lascomponente más delicado es la junta degrada con los ciclos de conexión y dcambios de temperatura y con las partíc150 y 151).

ccesorios y tapones sobre tuberías de polietileno

de sales insolubles sobre la pared interna de pérdidas de carga por fricción; la misma puede nes pequeñas de flujo en los emisores, (ver tuberías de aluminio pueden ser dañadas. El de goma en el acople, la cual se desgasta y esconexión; humedecimiento y secado; con los ulas de arena arrastradas por el agua (ver Figs.

114

Lbd

Tecad

Tltl

Fig. 150. Acople de tuberías de PE rígido

as tuberías de uPVC son sensibles a la radiación UV, y por lo tanto deben instalarse ajo tierra. El desgaste de las válvulas se manifiesta sobre todo en las juntas y en los iafragmas de las válvulas (ver Fig. 152).

Fig. 152. Componentes y rep

ambién es necesario contxentos de fugas. Se han don retrolavado automáticotención a la diferencia de el retro-lavado.

ambién los emisores se dos sistemas móviles y memporada que los emisoreos emisores móviles se ha

Fig. 153. Componentes de micro-rociador

uestos de válvulas hidráulicas

rolar si los tubos de control de las válvulas hidráulicas están e revisar los elementos de filtrado de cada filtro En los filtros

se deberá revisar la confiabilidad del procedimiento, y prestar presión entre la entrada y la salida del filtro antes y después

esgastan y dañan. Se debe tomar en consideración que en ecanizados cada emisor opera durante más horas por

s en instalaciones permanentes. Por lo tanto, la revisión de de realizar con mayor frecuencia (ver Figs. 153y 154).

Fig. 154. Comicroaspe

115

Fig, 151. Reemplazo de junta de goma

mponentes de un rsor “mamkad”

Lista de componentes

1. Eje del martillo 2. Manguito del martillo 3. Resorte 4. Martillo 7. Cuerpo 8. Manguito 11. Resorte de empuke 14. Base de conexión 15. Tubo conector 16. Arandelas de sellado 17. Arandela “lubricante” de teflón 25. Cubierta 28. Boquilla 32. Boquilla de aspersión (2.5 mm) 33. Tapón

Los componentes de los aspersores de impacto que sufren mayor desgaste son las juntas, las boquillas, los resortes y el martillo (ver Figs. 155 y 156).

Las aguas con un alto contenido de arena ocasionarán un desgaste excesivo de las boquillas (sobre todo las metálicas). Al aumentar la sección de flujo de las boquillas, aumentará también la descarga del emisor, lo cual incide negativamente sobre la uniformidad de dístribución del agua en la parcela.

Her re

Las membranas de los reguladoras de los emisores compensados pierden su flexibilidad y han de reemplazarse periódicamente según las recomendaciones del fabricante (ver Fig. 157).

Tambiéconcen Los sismanera(entrad(salidas

Fig. 156. ramientas paraparación de

aspersores

n los compontradas de fertil

temas de auto debe contras), así como ).

Fig. 155. Componentes de un aspersor a martillo

entes del equipo de fertirriego en co

izante requieren reposición periódica.

matización deberán ser revisados perióolarse si responden correctamente ala respuesta de los accesorios de la auto

116

Fig. 157. Regulador de flujo y sumembrana

ntacto con las soluciones

dicamente, y de la misma la información recibida matización

CONCLUSION Aquí concluye esta breve introducción al riego por aspersión en sus diversas variantes. El estudiante serio podrá ampliar sus conocimientos recurriendo a la literatura profesional, y sobre todo, combinando la práctica con una interpretación minuciosa de los datos y los resultados. AGRADECIMIENTOS Queremos agradecer al Ing. dan Scheuer y al Lic. Silvio Levit por su esfuerzo y dedicación, haciendo posible que esta publicación pueda ser editada en idioma español. División América Latina CINADCO 2002

117

GLOSARIO Fig. 1 ARCILLA – ALUVIONAL – ARENA FINA – ARENA GRUESA – GRAVA diámetro de partícula (mm) Fig. 2 Arcilla pesada – Arcilla – Arcilla aluvional – Arcilla arenosa – Marga arcillosa – Marga de arcilla aluvional – Marga de arcilla arenosa – Marga – Arena de marga – Arena – Aluvional Fig. 3 Poros – Partículas grandes Fig. 4 Poros – Partículas pequeñas Fig. 5 Agua – Aire Fig. 6 Partícula de suelo – agua – aire Fig. 7 Suelo a la capacidad de campo Agua disponible para la planta – agua del suelo a la capacidad de campo – agua del suelo al punto de marchitez Suelo al punto de marchitez Fig. 8 balanza – horno de secado – balanza – barreno Fig. 11 Instalación del infiltrómetro de anillo cilíndrico Medición de la infiltrabilidad en un pequeño embalse Fig. 12 Cilindro de medición Tubo de ingreso de aire para mantener una presión constante del agua Recipiente de agua Embudo plástico Grapa de sujeción Tubo de goma Superficie del suelo Tubo de aluminio MEDICION DEL RITMO DE INFILTRACION DEL AGUA POR EL METODO DE ANEGAMIENTO Primeros minutos – Medición continua Fig. 13 Aspersor Cilindro de medición para recolectar el agua de escorrentía del área dentro del anillo Superficie del suelo Anillo conteniendo la zona de medición

118

Fig. 14 (i) Franja regada – Borde – Compuerta – Canal – Borde del canal – (ii) Tubería de abastecimiento de agua por anegamiento – Riego entre bordes a nivel (iii) Riego por surcos – Tubería principal

Fig. 15 Longitud – Anchura Fig. 17 Riego sin viento – Distribución uniforme Interferencia del viento – Distribución no uniforme Fig. 31 Boquilla excéntrica – Boquilla cónica de largo alcance – Boquilla con alveolo Fig. 37 Trineo – Patín – Estabilizador – Ruedas – Gancho de remolque – Acople de pico – Acople doble de tipo gancho – Acople simple de tipo gancho Fig. 42 Niebla – Aspersor pequeño – Aspersor de largo alcance – Aspersor contra insectos Aspersor de medio círculo – Rotor de mediano alcance – Rotor de largo alcance – Rotor invertido Fig. 43 Rotor – puente – Boquilla codificada por color – Accesorio antiniebla codificado por color (optativo) – Cabezal roscado – Base mariposa – Mariposa con rosca Fig. 45 Rotor U.D. – Rotor – Cojinete superior – Boquilla – Multi-jet 360° - Nebulizador – Círculo pequeño – Patrón de tipo mariposa – Protector de tronco – Protector contra insectos Fig. 71 Asentamiento “A” Parcelas (a – b – c) Plantación de cítricos Fig. 81 (Válvula de retención de doble ala) Válvula de alivio – Salida – Tapón – 2ª. válvula de retención Fig. 83 AUTOMATICA – CINETICA - COMBINADA (c) Cubierta – Boquilla automática – Sello “cinético”- Sello “automático” – Flotador “automático” – Cuerpo de la válvula – Junta – Flotador “cinético” - Base

119

FACTORES DE CONVERSION (A)

Col.1→Col.2 Columna 1 Unidades Sl

Columna 2 Otras Unidades

Col.2→Col.1

multiplique por

multiplique por

Longitud 0.621 kilómetro, km (103 m) milla terrestre , mi 1.609 1.094 metro, m yarda, yd 0.914 3.28 metro, m pie, ft 0.304 1.0 micrómetro, ~tm (10-6 m) micron, µ 1.0 3,94 x 10-2 milímetro, mm (10-3 M) pulgada, inch, in 25.4 10 nanómetro, nm (10-9 m) Angstrom, A 0.1 Área 2.47 hectárea, ha acre 0.455 247 kilómetro cuadrado, km2 (103 m)2 acre 4.05 x 10-3 0.386 kilómetro cuadrado, kM2 (103 m)2 milla cuadrada, mi2, sq.mi. 2.590 2.47 x 10-4 metro cuadrado, m2 acre 4.05 x 103 10.76 metro cuadrado, m2 pié cuadrado, ft2, sq.ft. 9.29 x 10-2 1,55 X 10-3 milímetro cuadrado, mm2 (103 m)2 pulgada cuadrada, in2, sq.in. 645 Volumen 9.73 X 10-3 metro cúbico, m3 pulgada-acre /acre-inch 102.8 35.3 metro cúbico, m3 pie cúbico, ft3, cu.ft. 2.83 x 10-2 6.10 x 104 metro cúbico, m3 pulgada cúbica, in3, cu.in. 1.64 x 10-5 2.84 x 10-2 litro, l (10-3 m3) bushel, bu 35.24 1.057 litro, l (10-3 m3) cuarto, quart (líquido), qt 0.946 3.53 X 10-2 litro, l (10-3 m3) pie cúbico, ft3, cu.ft. 28.3 0.265 litro, l (10-3 m3) galón 3.78 33.78 litro, l (10-3 m3) onza (líquida), oz 2.96 x 10-2 2.11 litro, l (10-3 m3) pinta (líquida), pt 0.473 Masa 2.20 x 10-3 gramo, g (10-3 kg) libra (pound), lb 454 3.52 x 10-2 gramo, g (10-3 kg) onza, oz 28.4 2.205 kilogramo, kg libra (pound), lb 0.454 0.01 kilogramo, kg quintal (métrico), q 100 1.10 X 10-3 kilogramo, kg tonelada (U.S.) (2000 lb), ton 907 1.102 megagramos, Mg (tonelada), 106 gr. tonelada (U.S.), ton 0.907 1.102 tonelada, t tonelada (U.S.), ton 0.907 Rendimiento y Velocidad 0.893 kilogramos por hectárea, kg ha-1 libras (pound) por acre, lb acre 1.12 7.77 X 10-2 kilogramos por metro cúbico, kg/m-3 libras (pound) por bushel, lb bu 12.87 1.49 X 10-2 kilogramos por hectárea, kg ha-1 bushel por acre, 60 lb 67.19 1.59 X 10-2 kilogramos por hectárea, kg ha-1 bushel por acre, 56 lb 62.71 1.86 X 10-2 kilogramos por hectárea, kg ha-1 bushel por acre, 48 lb 53.75 0.107 litros por hectárea, L ha-1 galones por acre 9.35 893 toneladas por hectárea, t ha-1 libras (pound) por acre, lb acre 1.12 x 10-3 893 megagramos por hectárea,

Mg ha-1 libras (pound) por acre, lb acre 1. 1 2--x 10-3

0.446 megagramos por hectárea, Mg ha-1

ton(U.S.-2000 lb) por acre, ton/acre 2.24

2.24 metros por segundo, ms-1 millas por hora 0.447 Superficie Específica 10 metro cuadrado por kilogramo,

m2 kg-1 centímetro cuadrado por gramo cm2 g-1

0.1

1000 metro cuadrado por kilogramo, m2 kg-1

milímetro cuadrado por gramo mm2 g-1

0.001

120

FACTORES DE CONVERSION (B)

Col.1→Col.2 Columna 1 Unidades Sl

Columna 2 Otras Unidades

Col.2→Col.1

multiplique por

multiplique por

Presión 9.90 megapascal, Mpa (106 Pa) Atmósferas 0.101 10 megapascal, Mpa (106 Pa) bar 0.1 1.00 megagramo x metro cúbico,

Mg m3 gramos por centímetro cúbico, g cm-3

1.00

2.09 x 10-2 pascal, Pa libras (pound) por pie cuadrado, lb ft-2

47.9

1.45 x 10-4 pascal, Pa libras (pound) por pulgada2, lb in-2

6.90 x 103

Temperatura 1.00 (K – 273) Kelvin, K Celsius, °C 1.00 (°C + 273) (9/5 °C) + 32 Celsius °C Fahrenheit, °F 5/9 (°F –32) Energía, Trabajo y Cantidad de Calor 9.52 x 10-4 Julio (joule), J Unidad Térmica Inglesa

(British Thermal Unit), Btu 1.05 x 103

0.239 Julio (joule), J caloría, cal 4.19 107 Julio (joule), J erg 10-7 0.735 Julio (joule), J libra – pie (foot – pound) 1.36 2.387 x 10-5 Julio (joule) x metro cuadrado,

Jm-2 caloría por cm2 (langley) 4.19 x 104

105 Newton, N dyne. 10-5 1.43 x 10-3 Vatio x metro cuadrado, W/m-2 caloría por cm2 minuto,

cal cm-2 min-1 698

Angulo

57.3 radian, rad grados (ángulo), ° 1.75 x 102

Conductividad Eléctrica, Electricidad y Magnetismo 1.0 decisiemen por metro, dS m-1 millimho por centímetro,

mmho cm-1 1.0

104 tesla, T gauss, G 10-4 Medición del Agua 9.73 x 10-3 metro cúbico, m3 pulgada sobre acre, acre – in 102.8 9.81 x 10-3 metro cúbico por hora, m3 h-1 pie cúbico por segundo, ft3 s-1 101.9 4.40 metro cúbico por hora, m3 h-1 galón americano por minuto,

gal min-1 0.227

8.11 metro sobre hectárea, ha-m pie sobre acre, acre-ft 0.123 97.28 metro sobre hectárea, ha-m pulgada sobre acre, acre-in 1.03 x 10-2 8.1 x 10-2 centímetro sobre hectárea, ha-cm pie sobre acre, acre-ft 12.33 Concentración 1 centimole por kilogramo,cmol kg-1 miliequivalentes por 10 gramos,

meq 100 g-1 1

0.1 gramos por kilogramo, g kg-1 porcentaje, % 10

1 miligramos por kilogramo, mg kg-1

partes por millón, ppm 1

Conversión de Nutrientes Vegetales Elemental Oxido 2.29 P P205 0.437 1.20 K K2O 0.830 1.39 Ca CaO 0.715 1.66 Mg MgO 0.602

121