Prof. Ing. Lorenzo Cieza Coronel

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO

FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO

FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGRICOLA

Curso: Diseño de Sistemas de Riego II

SISTEMAS DE RIEGO

SISTEMA. Es el conjunto de elementos relacionados entre si y que el funcionamiento de estos afectan el funcionamiento del conjunto; un sistema de riego comprende: captación, regulación, conducción, medición, distribución, entrega y aplicación del agua al cultivo.

DIMENSIONAMIENTO Y UBICACIÓN DE LOS ELEMENTOS DEL SISTEMA

El estudio del área a irrigar debe iniciarse con un levantamiento plani altimétrico y estudio de suelos, lo que permitirá proyectar la entrega del agua en el lugar, tiempo y caudal necesario a los métodos de riego.

METODOS DE RIEGORiego por superficie.

- Riego a manta: el agua moja toda la superficie del suelo; es de dos tipos:

Riego por escurrimiento, fajas, tablares, o melgasRiego por inundación, estanques o pozas, se utiliza generalmente para el arroz

- Riego por surcos. Riego por aspersión Riego localizadoRiego subterraneo

Selección del método de riegoSuelo.- los aspectos mas importantes son:A)Topografía y relieve. Los terrenos de topografía

plana y uniforme son más adecuados para el riego por gravedad, mientras que los de topografía accidentada y con limitaciones de perfil requieren riego por aspersión u otros.

B) Características físicas e hidrodinámicas. Entre estas la mas importante es la textura que esta relacionada con la capacidad de retención de humedad, velocidad de infiltración, drenavilidad, capacidad de uso según su aptitud para riego.

C) Calidad. El riego debe orientarse a que el suelo no se deteriore por la acumulación de sales o se mejore si estas ya existen en el perfil, este punto tiene íntima relación con la calidad del agua.

D) Profundidad. En las nivelaciones a practicarse, si se establecen determinados métodos superficiales no deben conducir a cortes profundos y que dejen al descubierto roca o suelo inapropiado para el cultivo.

E) Ubicación con respecto a otras áreas

Agua. Los aspectos mas importantes a considerarse son los siguientes:- Disponibilidad y regularidad del agua

- Origen y costo- Calidad

Cultivo. Las condiciones naturales de desarrollo de las plantas que se seleccionan revisten capital importancia, por ejemplo si se desea sembrar arroz, este requiere riego por inundación, si los cultivos son pastos naturales el método será por melgas o corrugaciones en vez de surcos, la papa requiere de surcos, los frutales se plantan a gran distancia por lo tanto requiere riego por goteo

Factor Humano. Es muy importante considerar la capacidad del agricultor como regante y organizarlo para un riego eficiente.3.5. Factor Económico. Se debe considerar la disponibilidad de fondos para la ejecución de la infraestructura.Otros criterios. Téngase presente que el escojo de un método de riego es un proceso integral, puede ocurrir que un solo factor puede eliminar o determinar la selección de un método de riego, así por ejemplo vientos muy fuertes puede hacer que no se considere riego por aspersión.

PLANIFICACION FISICA DE LA RED DE CANALES EN EL RIEGO POR GRAVEDAD.

Canal principal. Este canal domina altimétrica mente todo el perímetro irrigable, se traza con pendiente mínima y normalmente es usado por un solo ladoCanal de segundo orden. Son derivados del canal principal, se traza en el sentido de la máxima pendiente, abastecen diferentes sub áreas dentro del área irrigable llamadas unidades de riego.

Canal de tercer orden. Llamados también sub laterales, nacen de los canales laterales el caudal que ingresa a ellos es repartido hacia las propiedades individuales a través de las tomas de granja, el área de riego que sirve un sub lateral se conoce como unidad rotación. De lo manifestado se desprende que varias unidades de rotación, constituyen una unidad de riego.Su capacidad de conducción y trazado de los canales de tercer orden obedece más a condiciones topográficas y edáficas, al grado de subdivisión de la tierra, al régimen de distribución de agua a los usuarios y al caudal o modulo de entrega de agua.Los canales de riego: principal y secundarios se diseñan generalmente para funcionar a caudal continuo, mientras que los terciarios pueden diseñarse a caudal continuo e intermitente

REQUERIMIENTO DE NIVELES PARA EL DISEÑO DE CANALESLa determinación de la cota del espejo de agua de un canal depende de varios factores, siendo estos los siguientes:

Leyenda:B = BermaT = Espejo de aguab = PlantillaBL = Borde LibreY = TiranteZ = TaludH = Altura total

P = A + a +b + c + d + e + f + g + ∆h + zP = Nivel de agua en el primario o secundarioA = nivel del campoa = lamina de agua sobre el terrenob = perdida de carga del canal cuaternario hacia el campo = 5 cmc = perdida de carga en la caja de divisiónd = Perdida de carga por conclusión en el canal terciario y cuaternarioe = Perdida de carga en caja terciaria = 5 cmp = perdida de carga en alcantarillasg = perdida de carga en tomasz = otras perdidas de carga de otras estructurasΔh = variación del nivel de agua, 0.18H100La carga de agua en cabecera de parcela debe estar como mínimo 25 cm por sobre el nivel del terreno

SELECCIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE LA CEDULA DE CULTIVOa)Factores a tomarse en cuenta en la selección de la cedula de cultivo

- Clima: temperatura y Humedad relativa- Suelo: capacidad de uso- Cultivos : manejo por parte del agricultor- Mercado- Agua

b)Distribución de cultivos, tener en cuenta la época de siembra

CULTIVOAREA 1ra siembra 2da siembra

Espárrago

Tomate + melón

Cítricos

Alfalfa

a)La rotación de cultivos se debe tener en cuenta que estos sean de diferente familia.

b)Calendario de siembra

Cultivo Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

Esparrago

RIEGO POR GRAVEDAD

Consiste en hacer fluir el agua por acción de la gravedad, produciendo a su paso infiltraciónUn riego eficiente por gravedad, seria ideal cuando la lámina aplicada se iguala a la lámina requerida por la planta más un porcentaje para lixiviar salesLa = Lc + LixEste riego depende de:

• Topografía• Caudal de agua• Cobertura del vegetal• Características físicas del suelo• Capacidad del regador

FASES DEL RIEGO POR GRAVEDADEl proceso que representa el flujo de agua sobre el terreno, para que esta se infiltre representa cuatro fases:

• Avance• Almacenamiento• Vaciamiento• Recesion

Avance. Es el tiempo que requiere el agua para cubrir una longitud a lo largo del surcoAlmacenamiento. Cuando el agua llega al final del recorrido, esta todavía no se ha infiltrado en dicho punto, por lo que el suministro continuo dando lugar así a la fase de almacenamientoVaciamiento al suspender la aplicación del agua en La cabecera se inicia el periodo de vaciamiento y que concluye en el instante que queda descubierto el suelo Recensión es el tiempo acumulado requerido para que el agua deje de fluir en puntos ubicados a lo largo del surco

FUNCION DE AVANCELa función de avance es expresada bajo el siguiente modelo:

mPTX X = longitud del avance en m.P = coeficiente empírico que depende de la pendiente, longitud del surco o melga, del caudal y rugosidad de la superficie.T= tiempo de avance en minutosm = exponente empírico de la función de avance varia entre 0 y 1, depende de las características de infiltración del suelo

mPTX

22 ZZn

ZYZYnm

n

Zm

n

YN

DETERMINACIÓN DE LA FUNCION DE AVANCELa función de avance puede ser determinada mediante los métodos: analítico y graficoa)Método analítico o matemáticoa.1) Cálculo de los parámetros de la funciónDada la función

Lineal izándolo se tiene:Log X= log P + m log TQue puede ser escrito de la forma:Y = N + mZQue corresponde a un modelo lineal típico, donde:Y = log XN = log PZ =log TAplicando la técnica de los mínimos cuadrados se tiene que:

P = antilog (N)

Ejemplo.Prueba de avance

Hora Distancia de Tiempo de

Y = logX

Z =log T Z.Y Y2 Z2

  avance. X (m) Avance.T(min)          

10 Inicio Prueba      

10.01'30" 20 1.5 1.301 0.176 0.2291 1.6926 0.0310

10.04 40 4.0 1.602 0.602 0.9644 2.5664 0.3624

10.08'30" 60 8.5 1.778 0.929 1.6526 3.1616 0.8638

10.13 80 13.0 1.903 1.114 2.1199 3.6218 1.2408

10.2 100 20.0 2.000 1.301 2.6020 4.0000 1.6926

10.28 120 28.0 2.079 1.447 3.0088 4.3231 2.0941

10.38 140 38.0 2.146 1.580 3.3904 4.6057 2.4958

10.47 160 47.0 2.204 1.672 3.6855 4.8581 2.7959

10.59 180 59.0 2.255 1.771 3.9935 5.0859 3.1357

11.08 200 68.0 2.301 1.833 4.2166 5.2946 3.3581

11.19 220 79.0 2.342 1.898 4.4449 5.4868 3.6009

11.28 240 88.0 2.380 1.945 4.6283 5.6654 3.7811

11.41 260 101 2.415 2.004 4.8404 5.8322 4.0172

      26.707 18.27139.776

3 56.1943 29.4693

5911.073.16 TX

Encontrando los parámetros de la función:m =0.5911N =1.2236P = 16.73Luego:

a) Método Grafico

58.04.16 TX

1 2 3 10 20 30 Tiempo de Avance (minutos)

METODOS DE RIEGO POR GRAVEDAD

Riego a manta:- Por melgas- Por pozas Por surcos

Riego por Surcos

Surcos son pequeños canales con mínima pendiente por donde avanza el agua produciendo infiltración y movimiento lateral. Se diseña de tal modo que el caudal no sea erosivo y que la infiltración sea uniforme a lo largo del surco. Los surcos rectos pueden diseñarse con pendiente o sin pendiente, en surcos con pendiente esta se acepta hasta el 2% como máximo.

Proceso de infiltración en Surcos

La infiltración en surcos es a través del perímetro mojado, presentándose el movimiento del agua en forma horizontal y vertical

PERIMETRO MOJADO EN SURCOS

El servicio nacional de conservación de suelos de los E U ha propuesto una ecuación para el perímetro reajustado en surcos:

227.0265.0425.0

2/1

S

QnP

P = perímetro mojado en mQ = caudal en l/sS = pendienten = coeficiente de aspereza de Manning.n=0.042 (surcos recién abiertos)n=0.033 (después del riego)n = 0.040 (con vegetación)

PARÁMETROS DE DISEÑO EN SURCOS

Sección del Surco. La forma y sección del surco esta determinada por el implemento que se utiliza para confeccionarlo, inicialmente puede ser triangular, trapezoidal, semicircular, pero después de los primeros riegos estos tienden a una forma semicircular o parabólica.

Espaciamiento. La separación entre surcos esta en función de tres factores:

• Cultivo. La distancia entre las hileras de siembra determina la distancia entre los surcos.

• Maquinaria agrícola. La distancia entre surcos se debe ajustar a los equipos de siembra, cultivo y cosecha.

• Tipo de suelo. En suelos arenosos se obtiene un humedecimiento mayor en profundidad que en el sentido transversal al surco, en cambio en los suelos de textura arcillosa el humedecimiento lateral es mayor que en profundidad.

El espaciamiento se puede estimar mediante la siguiente relación:

CsE Pr*E = espaciamiento de los surcos en (m)Pr = Profundidad radicular del cultivoCs = factor que depende del tipo de suelo, sus valores son los siguientes.2.5 = para suelos arcillosos1.5 = para suelos francos0.5 = para suelos arenosos

Pendiente y dirección de los surcosLos surcos se pueden trazar con pendiente o sin ella, la pendiente aceptable en los surcos depende de la fuerza erosiva del agua, llegando en surcos rectos hasta el 2% como máximo de pendiente.

Caudal Maximo no erosivoEl caudal que circula por un surco debe ser el caudal máximo no erosivo, que se calcula mediante la siguiente formula:

%

63.0

SQmax Qmax = caudal máximo en lit/s

S = en porcentaje

Longitud de los Surcosa longitud de los surcos esta en función de la textura, la pendiente y el caudal máximo no erosivo el que puede llegar al extremo del surco en ¼ de tiempo de infiltración en promedio, la longitud del surco también se determina haciendo uso de las funciones de avance y recensión, pero sin embargo también es posible utilizar la siguiente formula:

2/13/1

2/160

SIB

LaL

L = longitud de surco en mLa = lamina de riego por aplicar en cmS = pendiente del surco en %

Tiempo de riego. Es el tiempo que se necesita para que la lámina real se infiltre.

Q

LWLr

Q

VTr 6.3

**

Donde:Tr = tiempo de riego (s)V = volumen (m3/s)Q = Caudal en lpsLr = Lamina real en (m)W = ancho del surco en (m)L = longitud del surco (m)

También se puede utilizar la siguiente relación:El tiempo de riego (Tr) , es igual al tiempo de escurrimiento (te) mas el tiempo de infiltración (ti) menos el tiempo de receso (trec)

Tt = ti +te – tr

4

tite R

te

ti

12

100*2

R

REa

Ea = eficiencia de aplicación en %

Métodos de diseño a base a tablas y Gráficos

TIPO DE SUELO LAMINA(cm)

PENDIENTE (%)

TEXTURA

IBCm/h

0.25 0.5 1.0 1.5 2.0

LIGEROS >5 5 10 15

150210260

120150180

70110120

6090120

507090

MEDIOS 1 - 3 5 10 15

250375420

170240290

130180220

100140170

90120150

`PESADOS

<0.5 5 10 15

300450530

220310380

170250280

130190250

120160200

CAUDAL(LPS) 3 1.5 0.75 0.5 0.35

CALCULO DE LA LONGITUD MAXIMA (L)

VARIACIÓN DEL RIEGO POR SURCOS

a) Surcos rectos. Se utiliza en terrenos planos con pendiente no mayor al 2% en sentido del riego

b) Surcos en Zig –zag. Esta variación se puede emplear en terrenos con mucha pendiente o baja velocidad de infiltración. Los surcos en esta disposición aumenta su longitud con el cual se reduce su pendiente media, se disminuye la velocidad del agua, y permanece mayor tiempo el agua en el surco.

a)Surcos en contorno. Se utiliza cuando la pendiente del suelo llega hasta el 8%

b)Corrugaciones. Se emplea en suelos con pendientes uniformes de hasta 10% y texturas medias a finas, este método consiste en conducir el agua en dirección de la máxima pendiente mediante pequeños surcos llamados corrugaciones, las corrugaciones tienen forma de U o de V de 5 a 10 cm de profundidad separados de 40 a 75 cm

REGULACION DEL FLUJO DE AGUA A LOS SURCOS

a) Desviación directa. El agua va directamente desde la acequia de abastecimiento hasta los surcos. esta derivación se hace rompiendo el bordo de la acequia e introduciendo el agua simultáneamente en un determinado número de surcos, procurando repartir el caudal por igual entre cada uno de ellos, una vez finalizado el riego de esta unidad se tapa el boquete de entrada del agua y se abre otro en la otra unidad.

b) Derivación mediante una acequia auxiliar. Para evitar la apertura de boquetes en la acequia de alimentación se puede hacer una acequia auxiliar paralela a la anterior en donde se abrirán los boquetes para derivar el agua hacia los surcos. El acceso de agua de esta zona auxiliar hasta los surcos pude hacerse mediante unos tubos cortos de igual diámetro que se colocan dentro del bordo de la acequia a la misma altura. ghAQ 255.0

b)Derivación mediante sifones. Los sifones son unos tubos flexibles o de forma curvada constituidos de plástico o aluminio, el caudal, depende del diámetro y de la carga hidrostática, el gasto se determina aplicando la siguiente formula o mediante tablas

ghAQ 260.0

RIEGO POR MELGAS

Este método es el más eficiente en riego por gravedad cuando las condiciones, suelo, cultivo, caudal y topografía lo hacen posible.

Consiste en dividir el terreno en franjas rectangulares limitadas por bordos paralelos, el agua se aplica mediante sifones o aplicadores de agua. El método se adapta para todo tipo de suelo, pero mejor para suelos de textura media y en cuanto a cultivos para pastos y cereales, las melgas deben tener pendiente transversal cero y pendiente longitudinal mínima, siendo la optima 0.3% y la máxima 1.5%, también se puede diseñar melgas con pendiente longitudinal cero

.

PARAMETROS DE DISEÑO

ANCHO DE MELGAS

Para determinar el ancho se deben tener en cuenta los siguientes factores:

a)Topografíab)Caudal de agua disponiblec)Ancho de trabajo de los implementos agrícolas, el

ancho de la melga tiene que ser un múltiplo, de estos

Se puede deducir que mientras mayor sea la pendiente transversal del terreno, menor tendrá que ser el ancho de la melga.

LARGO DE MELGAS

La longitud de la melga esta en relación con la textura, la pendiente longitudinal y la magnitud del caudal de avance el que debe llegar al final de la melga en ¼ de tiempo de infiltración.

75.0*1765.0 SQmax

75.0*353.0 SQmax

25.0

25.0

SQ

625.0

267.0

SQ

75.0

174.0

SQ

CAUDAL El método requiere de altos caudales, este se calcula mediante la siguiente relación:

Para cultivos poco densos

Qmax = caudal máximo en lit/seg por metro de ancho de melgaS = pendiente del terreno en decimales

El caudal de la melga también se puede determinar con las siguientes relaciones:

Para suelo ligero

Para suelo medio

Para suelo pesado

Para cultivos densos

TIEMPO DE RIEGOEn el diseño de melgas se debe buscar que el tiempo de avance sea ¼ de tiempo de infiltración.La relación que existe entre el tiempo de infiltración y el tiempo de Avance, se aprecia:

R

tite

100*12

2

R

REa

100*1

1mm

mm

RR

RRPp

La eficiencia de aplicación también se determina aplicando la siguiente formula:

La percolación profunda se determina con la siguiente relación:

Pp = precolación profunda en %R = relación entre el tiempo de infiltración y el tiempo de escurrimientom = exponente de la infiltración acumulada

5/3

5.0

*

S

nQmaxh

hB *2.1

DISEÑO DE BORDOSLa altura de los bordos esta en función del agua a aplicar (h) en la melga

Qmax = caudal máximo en m3/sn = rugosidad cuyo valor es 0.05 para praderas y 0.15 para cultivos altosS = pendiente en decimalesLa altura de los bordos se calcula por la relación:

B = altura del bordo en cm.h = altura del agua en la melga en cm

CAUDAL MINIMO EN MELGASEste caudal debe garantizar el total cubrimiento de la melga, se determina con la siguiente relación:

n

LSQmin

5.00195.0

Qmin = caudal mínimo en l/s/m de ancho de melgaL = longitud de melga en (m)S = Pendiente de melga en ( m/m)n = Coeficiente de rugosidad

Cobertura n

Superficie lisa y desnuda 0.04

Cultivos en hileras de la melga 0.04

Cereales en hilera 0.10

Cultivos al boleo 0.15

Cultivos densos 0.25

Método del Gasto Unitario

El caudal total Qt será igual a:

10

))(( SQuQt

Qt = Caudal total (lps)Qu =Caudal unitario (lps/10 m2)S = superficie de la melga (m2)

lreKsQu *119.0**295.0 Qu = Gasto unitario en lps/10 m2

Lr = Lamina real (cm)Ks = Conductividad hidráulica a saturación natural en cm/hr, a Ks también se le conoce como infiltración básica

Factor de Corrección

22.00*859.0 SF

Donde:F = factor de corrección que se multiplica por el gasto unitario cuando la pendiente del terreno es diferente de 0.5%S0 = pendiente de la melga en porcentaje

Gasto máximo no erosivo

75.00*58.5max SQ

Longitud Máxima de la Melga

uQ

QL

max*10max

Tiempo de Riego

EQu

LrTr

**36

Tr = Tiempo de riego en horasLr = lamina realQu = caudal unitario m3/sE = eficiencia de aplicación (decimal

TECNICAS PARA MEJORAR LOS SISTEMAS DE RIEGO POR SUPERFICIE

•Nivelación Con Rayos Láser. La uniformidad de riego por gravedad viene condicionada al estado de nivelación del suelo. Hay varios métodos convencionales, tal como el método del centroide, muy utilizado en riego por gravedad. Pero el método de nivelación con rayos láser es mucho mas preciso y su ejecución mas rápida y económica. Un equipo de rayos láser para nivelación consta de lo siguiente:

1)Un trasmisor de rayos láser que genera un plano de luz horizontal o con pendiente hasta el 9%; este trasmisor se monta sobre un trípode colocado en el centro de la parcela que se pretende nivelar2)Un receptor montado sobre un mástil hidráulico de la niveladora. Este mástil controla la posición de la cuchilla utilizando como referencia el plano de luz emitido por el receptor3)Una consola de control montado en la cabina del tractor que arrastra a la niveladora

•Riego Intermitente o por Impulsos. Cuando se suministra agua al surco de una forma continua el avance se produce lentamente, con lo cual la oportunidad de infiltración es grande en los primeros tramos.En el caso que el surco reciba agua en forma intermitente, cuando cesa el flujo las partículas de arcilla continúan un proceso de expansión con el cual disminuye el tamaño de los poros y se reduce la cantidad de agua infiltrada. Como consecuencia de ello en los siguientes suministros el agua circula con mayor rapidez.

•Automatización del riego. Los métodos de riego por gravedad susceptibles de automatización son el riego por inundación permanente y el riego por surcos mediante tuberías con compuertas.

Reutilización del agua de escorrentía superficial. El agua sobrante del surco o melga producto de la escorrentía se recoge en una zanja, se almacena en un embalse y se eleva hasta la acequia de riego mediante una estación de bombeo

Ejemplos1. Diseñar un sistema de riego por surcos para un terreno que tiene las siguientes

características:Largo = 500 m; ancho = 300 m; pendiente transversal = 0.3%; pendiente longitudinal 0.4 %; caudal disponible 20 lit /s ; distancia de la fuente de agua a la cabecera de la parcela : 2 km, eficiencia de conducción = 60%, espaciamiento entre surcos = 0.90, lamina neta de riego = 5 cm, haciendo pruebas en el campo se hallo que :

5.05.31 aTX

52.0056.0 TIa

52.05.40 mX

Los valores de evapotranspiración potencial y del factor de cultivo ( Kc) varían

MesesE F M A M J

Etp.(mm/mes) 140.8 152.2 159.8 130.2 112.4 98.2

Kc 0.78 0.88 1.10 1.12 0.9 0.70

Se pide determinar:

Longitud de surco Tiempo de riego recomendado Frecuencia de riego Eficiencia de aplicación Eficiencia de riego Caudal de riego a usarse en el avance Tiempo necesario para regar toda la parcela si el riego es las

24 hras. Solución:

52.056.05 T

4

TiTe

5.084.165.31X

a) Calculo de la longitud del surco

El tiempo recomendado para que el agua llegue al final de surco se determina por la siguiente ecuación:

Con este valor se entra a la función de avance y se halla la longitud del surco

Luego si la longitud de todo el campo es de 500m, entonces la longitud mas recomendable para el surco es: 500/4 = 125 m

b) Calculo del tiempo de riego recomendado

; Ti = 67.36 minutos

= 16.84 minutos

= 129.26 m

125 m

5 cm

Ln = Ia

5.05.31 TX 5.05.31125 T

'74.155.31

1255.0/1

Te

52.05.40125 T

De la ecuación de avance

Tiempo de escurrimiento corregido, solamente cuando el surco es de 125 mDe la ecuación de recensión determinamos el tiempo de recensión

Tiempo total de riego para que el agua llegue al final del surco

min4/8Tr

utosTrTeTiTt min36.74

a)Calculo de la frecuencia de riego

MesesE F M A M J

Etp (mm/mes) 140.8 152.2 159.8 130.2 112.4 98.2

Kc 0.78 0.88 1.10 1.12 0.90 0.70

Etr (mm/mes) 109.8 133.9 175.7 145.8 101.1 68.74

Lamina neta (mm) 50

I. R. (dias) 14.11 10 8 10 14 21

Se puede apreciar que la frecuencia critica de riego es 8 díasb) Calculo del caudal de riego para el avance

surcoslitlitS

Q //6.1min/954.0

3838max

26.536.7456.0 52.0 Ia

100*10

0

AA

AEa

%97100*1625.025.6

25.6

Ea

c) Calculo de la eficiencia de aplicación

125 m

5.0 cm5.26 cm

Ao

A1

225.605.0*125 mAo

21625.02

125*0026.01 mA

cmLr 56.8584.0

5

hora

m

l

m

hor

seg

seg

lQ

33

721000

1*

1

3600*20

diashoras

horam

mhorasN 43.7178

72

12840º 3

3

d) Calculo de la eficiencia de riego Er = Ec*Ea = 0.60*0.97 = 58.4 %e) Calculo de la duración del riego de toda la parcela

Ln = 5cmEr = 58.4%

Vr = 500*300*0.0856 = 12840 m3Volumen permisible por horaComo el caudal disponible es 20 litros/seg.

SISTEMAS DE RIEGO A PRESIÓN

Existen tres sistemas bien definidos:

Sistema de riego por aspersión Sistema de riego por goteo Sistema de riego por micro aspersión La diferencia de estos sistemas está en su aplicación.

RIEGO POR ASPERSIÓN

Es un sistema de riego que trata de simular una lluvia artificial, donde se puede controlar la intensidad, el tiempo de aplicación y tamaño de gotas.

COMPONENTES DE UN SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSIÓN.-

Son los siguientes:a)Unidad de Impulsión, esta es de dos tipos:• Bomba• Gradiente topográfico

Entre los proyectos que se han desarrollado en el Perú mediante estación de bombeo tenemos los siguientes:ICA, Villa curí, Olmos, pampas de Virú, Yarada.Los proyectos desarrollados mediante diferencia topográfica, podemos indicar los siguientes: Majes y Chavimochic

- Tuberías de conducción, su finalidad es conducir el agua desde la fuente hasta las líneas de distribución o principales.

- Tuberías de distribución o principales estas tuberías entregan el agua a los laterales mediante los hidrantes.

- Tuberías de aplicación o laterales de aplicación, donde van los aspersores

- Unidad de aplicación o aspersores - Accesorios:

Conexiones (codos, tees, elevadores, etc.)Válvulas VentosasReguladores de PresiónSistemas de controlFiltros Inyectores de fertilizantes, etc.

Ventajas y Desventajas de un Sistema de Riego por Aspersión

Ventajas:

Adaptable a suelos de textura gruesa.Se adapta a cualquier condición topográfica.Gran economía del agua, el sistema debe funcionar como mínimo con

un 80% de eficiencia.Permite incorporar fertilizante sólidos y dosificarlo de acuerdo al riego.Es el mejor sistema para aplicar herbicidas.Se obtiene mayor porcentaje de germinación de semillas.Buen sistema para desinfectas suelos.Eficaz en el lavado de suelos.Protege de las heladas y del exceso de calor.Protege contra la erosión eólica.Facilita cosecha mecanizada en algunos cultivos.Facilidad de riego nocturno.Ahorro de mano de obra y adaptable para un sistema de automatización y computación.

Desventajas:

No se puede utilizar con eficiencia en vientos muy fuertes porque afecta la uniformidad de distribución. Puede provocar problemas fitosanitarios en algunos cultivos. En cultivos altos requiere elevadores altos, por lo tanto origina inestabilidad. Requiere agua muy limpia de lo contrario origina obstrucciones en las boquillas. Sistema muy sensible a las bajas presiones, puede afectar la

atomización y el diámetro de humedecimiento. No se puede utilizar aguas muy salinas debido a que las sales con

acción de los rayos solares queman las hojas de las plantas.

SISTEMAS DE RIEGO POR ASPERSIÓN

Los sistemas de riego por aspersión se pueden dividir en 4 categorías: Sistema móvil Sistema Semi Movil Sistema Fijo Sistemas autopropulsados o especiales

a) Sistema Móvil.- Desde la bomba hasta los aspersores nada es fijo

b) Sistema Semi Móviles.- Está fijo parte de los componentes así como: bomba, tuberías matrices y otros, tomando precauciones al momento de la instalación así como la construcción de casetas para las bombas de todo el sistema, lo único que se desplaza son los laterales y aspersores

c) Sistema fijo.- En esta categoría toda la red de tuberías es fija y suele estar enterrada para no ofrecer obstáculos al laboreo.

d) Sistemas especiales.- son maquinas rodantes, tales como los cañones de riego los de Pívot central

FUNCIONAMIENTO

a) Caudal emitido. Es función del tamaño de de las boquillas y de la presión existente en las mismas, viene dado mediante la siguiente relación:

qa =c*a*(2gPo)1/2

Donde:qa =Caudal en m3/sc = Coeficiente de gasto ( 0.95 - 0.98)a = Área de circulación de la boquilla en m2 que esta en función del

diámetro “d ”, A=0.785*d2g = Aceleración de la gravedad (9.81 m/s)p = Presión de operación del aspersor en atmósferas

El gasto de un aspersor en Lit/s se puede escribir:qa = 0.0034*d*p1/2Donde: “d” está en mm y “p” en metros

•Marco o disposición conjunta de los aspersores o SuperposiciónSe llama marco de un aspersor a la distancia que existe entre dos líneas continuas y entre dos aspersores continuos sobre una misma línea, dado que la cantidad de agua aplicado al suelo disminuye a medida que se aleja del aspersor, para lo cual es necesario superponer las áreas de humedecimiento, llamado también traslape, la disposición de los aspersores es en cuadrado, rectángulo y en forma de triangulo; para el diseño le corresponde un porcentaje de acuerdo a la velocidad del viento así tenemos que el espaciamiento(E) máximo es el siguiente::Sin viento; E= 0.65DVelocidad del viento hasta 2.0 m/s; E=0.6DVelocidad del viento hasta 3.5 m/s; E=0.5DVelocidad del viento hasta 4.5 m/s; E=0.4D

segmA

slitqPp 3600*

/2

d) Uniformidad de aplicaciónEs un concepto empleado en riego a presión, en este caso

sería la uniformidad pluviométrica en un área determinada. En el diseño se acepta una uniformidad del 84% como mínimo.

El coeficiente de uniformidad se puede determinar por las siguientes formulas:

c) Pluviometria Es la cantidad de agua en mm/hora que se aplica en el momento del

riego esta debe ser siempre menor que la velocidad de infiltración del suelo.

Suelos arcillosos deben soportar pluviometrías no más de 5 mm/hora y suelos arenosos hasta 25 mm/hora, suelos francos de 7 a 10mm/hora, se calcula por la formula siguiente:

nhm

hmhiiCu 1100

1)Coeficiente de Chistiansen

Donde:Cu : Coeficiente de uniformidad en %hm : Altura media de agua caída en la zona regadahi : altura de agua caída sobre la iesima unidad elemental de la zona regada dividida en n unidades elementales de idéntica superficie y equipadas con pluviómetros.n = número de observaciones

•Alcance de un Aspersor, este parámetro determina el diámetro de humedecimiento, que depende del Angulo de inclinación de la boquilla y de la presión de trabajo, el valor máximo del diámetro de mojado se obtiene con un Angulo de inclinación de 45º, este valor se selecciona cuando la velocidad del viento no es importante. Bajo condiciones de viento deben seleccionarse aspersores de bajo Angulo, siendo los recomendados los de 25 a 27 º

Factores que afectan la Eficiencia de Riego por Aspersión Entre estos tenemos los siguientes: - Presión de trabajo de aspersores: alta, baja, normal - Velocidad del viento, por esta razón se disminuye la distancia de los aspersores para reducir dicho efecto - Perdidas de agua por evaporación directa del chorro del aspersor. Estas perdidas de agua están en función de la temperatura ambiental y de la velocidad del viento. Por las noches se reduce la velocidad del viento, aumentando la uniformidad de aplicación.

PERF IL DE HUMEDECIMIENTO DEL ASPERSOR

Presión altaLas gotas se nebulizan No hay buena infiltración

presión baja presión normal

PRESIÓN DE ASPERSORES (Po)Es la presión con que trabaja la boquilla del aspersor, esta dado por el fabricante.

CARACTERISTICAS DE LOS ASPERSORESCada aspersor tiene sus propias características de diseño recomendado por el fabricante, se encuentra en catálogos donde aparece la pluviometría, presión de trabajo, caudal horario, diámetro de humedecimiento, recomendaciones para tipo de cultivo, etc.

CLASIFICACIÓN DE LOS ASPERSORESLos aspersores se clasifican en:

a) Aspersores de baja presión, son los que trabajan entre 1 a 2 atmósferas

b) Aspersores de presión intermedia, trabajan entre 2 a 4 atmósferas, se adapta a todos los tipos de suelo y cultivo, diámetro de humedecimiento de 21 a 39 m.

c) Aspersores de alta presión, trabajan entre 4 a 7 atmósferas, son aspersores gigantes especialmente adaptados para cultivos de elevado tamaño, tales como maíz caña de azúcar, el diámetro de humedecimiento varía entre 60 y 150 m.

SISTEMA DE TRABAJO EN RIEGO POR ASPERSIÓN

a) La tubería principal debe colocarse en la dirección de la máxima pendiente

b) Las tuberías laterales deberán colocarse en la dirección normal a la tubería principal, es decir en la dirección de la mínima pendiente, con la finalidad de distribuir homogéneamente las presiones y caudales.

60

70

80

c) La diferencia de caudal entre el primer y último aspersor de un lateral no debe ser más del 10% y la diferencia de presión entre el primer y último aspersor de un lateral no debe ser más de 20%.

d) Los cambios de diámetro que fueran necesarios para controlar la presión se hace en la tubería principal.

e) Cuando el sistema consta de dos o más laterales funcionando simultáneamente el diámetro debe ser uniforme con la finalidad de poder intercambiar.

f) El movimiento de los laterales es mejor hacerlo en forma rotativa con la finalidad de evitar traslados innecesarios.

DIFERENTES TIPOS DE INSTALACIÓN

Disposición unilateral Disposición bilateral Disposición en E Disposición en F

DISEÑO DE RIEGO POR ASPERSIÓN

Información de partida Plano a curvas de nivel del área a regar Caudal disponible y calidad del agua Datos de suelo (Cc, Pm, Inf. Básica) Datos de cultivo Datos de climaEn el diseño se considera dos partes:

Diseño Agronómico Diseño Hidráulico

Diseño Agronómico En el diseño agronómico implica conocer características del cultivo a regar (Evt, profundidad de raíces, etc.) y también en determinadas circunstancias será necesario añadir un exceso de agua para el lavado de sales, esto se conoce como requerimiento de lixiviación o requerimiento de lavado (RL), se calcula mediante la siguiente expresión:

CEiCEe

CEiRL

5

El diseño agronómico se desarrolla en dos fases:a) Calculo de las necesidades de aguaPara el cálculo de las necesidades de agua en riego por aspersión se puede utilizar el siguiente criterio:

Ea

NnNt

)1( RLEa

NnNt

Si RL < 0.1

Si RL > 0.1

b) Determinación de los parámetros de riego: dosis, frecuencia, caudal necesario, duración del riego,

Los parámetros a conocer son los siguientes:•Dosis de riego a) Lámina neta

100

Pr*)%( DaPmccLn

EtrLn

IR

ER

LnLr

JIR

LrA

EfaJIR

LnAQ

*

8.27**

**

8.27**

c) Frecuencia de riego

d) Lámina real

e) Caudal estimativo del sistema

Q = Caudal (l/s)A = Area ( Ha)Ln =Lamina neta (cm)IR = Intervalo de riego (días)Lr = Lámina real (cm)J = Jornada (horas de riego/día)Ef = Eficiencia de aplicación en

decimales27.8 = Factor de conversiónEtr = Evapotranspiración real (mm)Pe = Precipitación efectiva (mm)ER = Eficiencia de riego

Pp

Lr

PpEfa

Lnde riegoTiempo

*

El

nLpcionesNº de posi

*

)//.(* latdíaPoscNIR

PosicionesdeNlateralesdeNº

f) Tiempo de riego Pp = Pluviometría mm/horaLn = Lámina neta ( mm)Efa = Eficiencia de Aplicación

(%)Lr = Lámina real ( mm)N° de Posiciones

Lp: Longitud del principaln :numero de lados a regar, si el principal riega un solo lado n = 1, si el principal riega dos lados n =2

La longitud del lateral debe ser de tal manera que la diferencia de presión entre el primero y último aspersor no sea superior al 20%.

cambiodetiemporiegodetiempo

diaportrabajodehorasdeNlatdíaPoscN

//.º

1)(1

Ea

YXLNa

Ea

LNa 1

Nº de Aspersores por lateral (Na) se obtiene mediante la ecuación

A = Número de aspersor por lateralL1 = Longitud de lateralX = Distancia entre tubería principal y el primer aspersorY = Distancia entre el último aspersor y final del campoEa = Espaciamiento de los aspersores

Cuando X e Y son iguales a ½ de Ea, entonces el número de aspersores sobre el lateral se determina como:

SRL

SMRN 1

6

7*

IR

STSMR

Superficie de Riego de cada lateral (SRL)SRL = Na*A*NP/día/lateralSRL = Superficie de riego de cada lateral (m2)Na = Número de aspersores por lateralA = Area que moja un aspersor (m2)

A = Ea*E1E1 = Espaciamiento entre lateralesNP/día = Número de posturas al díaNumero de Laterales para regar la Superficie mínima

N1 = Número de laterales para regar la superficie mínima de riego diarioSMR = Superficie mínima de riego diario

ST = Superficie total a regar (ha)IR = Intervalo de riego

7/6 Factor de corrección que considera el riego solo en 6 días de los 7 de la semana se considera un día a la semana para la manutención del equipoEFICIENCIA DE RIEGO POR ASPERSIONLas perdidas de agua en riego por aspersión se producen en la distribución (hidrantes, acoples)y por aplicación; englobadas en un eficiencia de riego(ER)= Ed * Ea

Las pérdidas por distribución son prácticamente despreciables en el sentidi que estas no superen el 5% y para perdidas por aplicación se calcula en función del siguiente cuadro:

Eficiencia de aplicación en riego por aspersión

Lamina neta Mm

Evaporación máxima de referencia (mm/dia

< 5 5 a 7.5 > 7.5

Velocidad media del viento < 6.5 Km/h

25 50 100 150

68 70 75 80

65 68 70 75

62 65 68 70

Velocidad media del viento 6.5 a 16 km/h

25 50 100 150

65 68 70 75

62 65 68 70

60 62 65 68

Velocidad del viento > 16 Km/h

25 50 100 150

62 65 68 70

60 62 65 68

53 60 62 65

Intensidad maxima de precipitación para condiciones medias de suelo, pendientes y vegetación

Pendiente Pendiente de 0 a5%

Pendiente de 5ª 8%

Pendiente8 a 12%

Pendiente> 12%

CoberturaSuelo

Con Cubiertavegetal

Sin CubiertaVegetal

Con Cubierta vegetal

Sin Cubiertavegetal

Con Cubierta Vegetal

Sin Cubierta Vegetal

Con Cubierta Vegetal

SinCubiertaVegetal

Arena gruesaTextura uniforme

50 50 50

40 40 25

25 12..5

Arena gruesa Sobre sub suelo compacto

45 40 30

25 25 20 20 10

Franco Arenoso fino con tex. uniforme

45 25 30 20 25 15 20 10

Fco arenoso fino sobre subsuelo compacto

30 20 25 12..5 20 10 12..5 10

Fco limoso Tex. uniforme

25 12..5 20 10 15 7.5 10 5

Fco limoso sobre subsuelo compacto

15 8 12..5 6 10 4 7.5 2..5

Arcilloso 5 4 4 2.5 3 2 2.5 1.5

SELECCIÓN Y DISPOSICIÓN DE LOS ASPERSORES

Para lograr una buena uniformidad en la pluviometria y un alta eficiencia de aplicación se debe tener en cuenta la infiltración básica, la pendiente del terreno y la velocidad del viento

Tomando en cuenta estos factores, la selección del aspersor se realiza en función de la presión de trabajo, del espaciamiento entre aspersores y del diámetro de boquilla, utilizando para ello catálogos del fabricante donde se aprecia las características para diferentes modelos.

El aspersor que se seleccione debe arrojar una intensidad de lluvia, ligeramente inferior a la velocidad de infiltración básica del suelo para evitar el escurrimiento superficial.

Naqaql *

ghAQ 282.0

CAUDAL REAL REQUERIDOPrimeramente se calcula el caudal de un lateral, multiplicando el caudal de cada aspersor (qa) por el número de aspersores por lateral.

El caudal requerido en el sistema será igual al caudal de un lateral por el número de laterales que funcionan simultáneamente.

1* NqlQs

Cuando el agua se almacena en un reservorio y queremos saber el diámetro de la tubería de salida se aplica la siguiente fórmula.

DISEÑO HIDRAULICO

DISEÑO DE TUBERÍA LATERAL

Cuando el agua circula por una tubería a presión, causará pérdidas por fricción, siendo mayor cuando la tubería no tiene salidas; propio de tuberías principales.

En los laterales de riego a presión se producen varias salidas por lo que a la `pérdida de carga se multiplica por un factor de reducción F.

Las pérdidas de carga en una tubería están en función del gasto que conduce una tubería, de su diámetro y de su longitud.

Las fórmulas más utilizadas en pérdidas de carga son: la de SCOBEY, HAZZEN WILLIAMS Y la de DARCY WEIBACH.

KsDqJ i ***536.0 9..49.1

KsDqjii

***10*41 9.49.15

FORMULA DE SCOBEY

J = La Pérdida de carga en la tubería en m/mq = Caudal en la tubería en lit/sDi = Diámetro interno de la tubería en pulgadasKs = Coeficiente de Scobey

j = Perdida de carga de la tubería en m/mq = caudal de la tubería en lit/sDi = Diámetro interno de la tubería en mmKs = 0.428 Para tubos de aluminioKs = 0.32 Para tubos de asbesto cemento y PVC

mmDc

qJ 100/10*21.1 87.4

852.112

mmDc

qJ /10*21.1 87.4

852.110

FORMULA DE HAZZEN – WILLIAMS

J = Pérdida de carga por fricción en m/mD = Diámetro interno en m m.C = 150 PVCC = 140 Asbesto CementoC = 140 PolietilenoC = 130 Fierro GalvanizadoC = 130 Aluminio con acoples cada 6 m.Acero nuevo = 130

75.175.45 *10*89.7 QDJ

26

1

2

1

1

1

N

m

NmF

FORMULA DE DARCY WEISBACH Cuando las tuberías son de diámetros menor de 2“, se recomienda utilizar las formulas de Darcy Weisbach siendo esta la siguiente:

Q = lit/sJ = Pérdida de carga por fricción en m/mD = Diámetro interno en m m.Cuando las tuberías tienen salidas múltiples, en caso de laterales, a la pérdida de carga total se multiplica por un factor de reducción (F).el que se determina por la siguiente formula:

N = Número de derivaciones o número de salidasm = Adquiere el valor de 1.9 para la fórmula de Scobey y 1.851 para la fórmula de Hazzen Williams y 2 para Darcy WeibachLa pérdida de carga total para un lateral será:Hf = J * L* FEl diagrama de pérdida de carga según la ecuación de Bernoulli es una línea recta, apreciándose de esta forma en tuberías principales y de conducción, en laterales por tener múltiples salidas, las pérdidas de carga son líneas segmentadas, que los ajustamos a una curva.

CALCULO DE LA PRESIÓN A LA ENTRADA Y AL FINAL DE LA TUBERIA LATERAL

a)Cálculo de la presión en cabecera del lateral, se determina según la situación siguiente:

Si el terreno es plano (Z=0)Pérdida admisible = 0.20*Po(Presión del trabajo del aspersor)

PehfPoPm 4

3

En un lateral las perdidas de carga se generan de acuerdo al siguiente diagrama, cada punto de quiebre es un aspersor, como se puede apreciar, la perdida de carga es en línea recta, en conjunto la perdida de carga en un lateral se asemeja a una curva.

Pm = Presión en la cabecera del lateralPo = Presión de operación del aspersorHf = Pérdida por fricciónPe = Altura del elevador (tubo porta aspersor, su altura varía de 45 a 60

cm)¾ = Factor para considerar la presión de operación del aspersor en el

centro del lateral y no en un extremoPu = Presión última

Pm

L

Po

3/4Hf Hf

Pu

TERRENO CON PENDIENTE

a) Lateral tendido hacia arriba Presión admisible = 0.20 Po – Z

24

3 ZPehfPoPm

Z/2 = En m, corresponde a la mitad de la diferencia de nivel entre extremos de la tuberíaPo = Presión promedio del lateral que corresponde a la presión de operación de los rociadores En el caso de que la cabecera del lateral se coloquen válvulas o reguladores de presión es necesario adicionar a la Pm, la pérdida de carga generada por estos accesorios.

Por otro lado si la sub principal o principal está enterrada es necesario agregar la profundidad de la tubería principal.

Pm

hf

Pu

+Z

a)Lateral tendido hacia abajo, la circulación del agua es a favor de la pendiente: Presion admisible = 0.20Po + Z

24

3 ZPehfPoPm

Pm

hf

Pu

Z

CALCULO DE LA PRESIÓN AL F INAL DEL LATERAL

a) Si el terreno es planoPu = Pm-hf

b) Lateral tendido hacia arribaPu = Pm – hf –Z

c) Lateral tendido cuesta abajoPu = Pm – hf + Z

TUBERIA PRINCIPAL

El principal problema de diseño es elegir los diámetros de la tubería con los cuales la operación resulte económica.

Procedimiento general de diseño:

Las pérdidas de presión causadas por fricción, es la principal consideración en el diseño de cualquier sistema de tuberías, los problemas básicos varían de acuerdo al origen de la presión.La presión se puede dar por bombeo o por diferencia de niveles: Cuando es por bombeo, el problema consiste en seleccionar los diámetros y materiales de las tuberías para establecer un equilibrio razonable con los costos anuales de bombeo y el costo de tubería, el objetivo es el diseño de menor costo Presión debido a la gravedad, se presenta 2 problemas:Donde la diferencia de altura apenas es suficiente para proporcionar una presión adecuada para el funcionamiento, el problema consiste en conservar energía usando tubos de mayor diámetro.En otros lugares donde la diferencia de altura es mucho mayor que las requeridas para proporcionar una presión normal en este caso se debe reducir la presión reduciendo el diámetro de la tuberíaLa perdeida de carga en la tubería principal no debe ser mas del 15% de la presion de trabajo del aspersor.

vAQ *

vd

Q *4

1416.3 2

Criterios para la selección de la tubería principal

▪ Método de la pérdida de carga unitaria▪ Método de porcentaje▪ Método de la velocidad permisible▪ Método de la comparación de costos▪ Método simplificado de las diferencias▪ Método de la Programación lineal

Para el método de pérdida de carga unitaria se acepta como máximo 0.023 m/m

Para el método de velocidad permisible el diámetro interno de una tubería se ha determinado en función a la siguiente formula:

v = 0.6 a 2.25 m/s siendo el valor usual de 1.5 m/s

QDi 5.15

mmDi

horamQ /3

QDi 236.0

mmDi

horalitQ /

QDi 41.29

mmDi

slitQ /

De la formula anterior se despeja el diámetro y se obtiene las siguientes fórmulas:

PERDIDA DE CARGA EN ACCESORIOS Los accesorios son los siguientes: Filtros Válvula compuerta Válvulas de asiento Codos Curvas Tes

Reguladores de Presión Hidratantes Ventosas Anti arietes Tanquillas rompe cargas.

HIDRANTESSirven para realizar las siguientes funciones:Maniobra de abertura y cierreDistribución simultánea a varias parcelasMedición del agua consumida por cada usuarioRegulación de presión en los laterales

LLAVES DE PASOTienen por finalidad aislar una parte del sistema para las reapariciones eventuales

VALVULAS DE DESCARGA (PURGA)Consiste básicamente en la derivación de la tubería a drenar, esta provista de una llave de paso que permite el vaciado de la red y por lo tanto se coloca en los puntos bajos de la misma y que tiene la finalidad de permitir la limpieza de la tubería de sedimentos

VENTOSASSon dispositivos cuyo objetivo es permitir la evacuación o entrada del aire en las tuberías, siendo en consecuencia ubicarlo en las partes altas de la red.

La pérdida de carga en accesorios se encuentra mediante la siguiente formula

g

vKHf

2

2

H = Pérdida de carga en m.c.a.K = Coeficiente ExperimentalV = Velocidad media del agua en m/s.g = Aceleración de la gravedad (9.81 m/s2)

La pérdida de carga en accesorios se puede determinar a través de tablas y monogramas haciendo uso de la longitud equivalente. Por longitud equivalente de un accesorio se entiende un tramo de tubería recto ficticio, del cual se determina su pérdida de carga, siendo esta la pérdida de carga del accesorio.

Si no fuera posible obtener la pérdida de carga de los accesorios, se opta por un criterio práctico, que consiste en lo siguiente:

Hfac = 0.2 hf de tuberías

POTENCIA REQUERIDA EN LA ELEVACIONComprende la determinación de la energía necesaria para el funcionamiento del equipo y la adecuada selección del motor y bomba para el proyecto:Het = Carga estática totalPo = Carga de Presión, es la precisión de trabajo de aspersiónHf = Carga de FricciónHv = Carga de velocidad, por ser mínima = 0C.D.T = carga dinámica total

C.D.T Het

hf

Po

EfB

CDTQPb

*75

*

EmEb

CDTQPm

**75

*

Pb = Potencia de la bomba en Hp o CvQ = Caudal l/sCDT = Carga dinámica total en m.Efb = Eficiencia de la bomba en %La potencia absorbida por la bomba es la que tiene que suministrar el motor, por lo tanto la potencia del motor:

Pm = Potencia del motorLa máxima aspiración de bombas normales es de 7 m y si el agua estaría mas profundo se utiliza bomba de eje verticalLa eficiencia de la bomba está entre 70 y 75%, para la eficiencia del motor, esta varía según el tipo de motorLos motores eléctricos en general operan con una alta eficiencia lo cual varía entre 85 y 90%, para los motores de combustión interna, varía en proporción directa con la presión atmosférica y a la temperatura, así cuando los motores están al nivel del mar (760 mm de mercurio) operan al 70% de la potencia máxima que deben entregar, este valor varía con la altura y la temperatura.

*

0531.0 ;T

LVP

2*

*6.67

DT

LQP

GOLPE DE ARIETEEl golpete ariete se produce habitualmente por dos causas: parada brusca del bombeo y apertura o cierre rápido de una válvula. Cuando se altera el régimen de circulación del agua en una tubería se producen sobre presiones o depresiones instantáneas. La intensidad del golpe de ariete depende del tiempo que transcurre entre el inicio y el final del corte de la corriente (tiempo de parada) de la longitud de la columna de agua en movimiento y de la velocidad de la corriente de agua.La sobre presión se calcula mediante la formula:

P = aumento de la presión en baresV = velocidad de la corriente de agua en m/sL = longitud de la tubería, en mT = tiempo de parada en sQ = caudal en l/sD = diámetro de la tubería, en m

La sobre presión que produce el golpe de ariete trae como consecuencia la necesidad de proyectar una tubería de mayor diámetro o mayor timbraje lo que incrementa el costo.

Para evitar este inconveniente se reduce el golpe de ariete con lo siguiente:

a) Instalación de una válvula de seguridad que puede ser que puede ser de presión o depresión. La válvula de presión se abre y deja salir una cantidad de agua cuando se sobre pasa la presión preferida. La válvula de depresión se abre y deja entrar aire cuando se produce una depresión.

b) Instalación de varias válvulas de retención a lo largo de la tubería. Cuando se produce el corte de la corriente se cierra estas válvulas con el cual se divide la tubería en varios tramos y disminuye la sobre presión.

diasdiamm

mmFr 5

/9

45

díahadias

HASMR / 41.1

6

7*

5

048,6

1.Diseñar un sistema de riego por aspersión teniendo los siguientes datos: cultivo: trébol, lámina de reposición: 45mm, velocidad de infiltración básica: 6.5 mm/hora, Et(max)= 9mm/días, velocidad del viento: 3.5 m/s, eficiencia de aplicación; 75%, superficie total: 6,048 has (252 m*240m), topografía plana con pendiente transversal despreciable y longitudinal de 0.25%.

SOLUCIONa)Frecuencia de riego en el mes de máxima demanda

b) Superficie mínima de riego diario

c) Selección del aspersor:Se utiliza la información dada por los fabricantes en los catálogos. La presión de operación debe encontrarse entre 2.5 y3.5 atm, la velocidad de lluvia debe ser inferior a la velocidad de infiltración básica, en caso del ejemplo se selecciono el aspersor de boquilla 9/64” cuyas características son:Presión de operación (Po) = 3,17 atm = 31,7 m.c.aDescarga = 0.24 l/sDiámetro de humedecimiento = 25.5 m

hmmmm

slPP /63600

12*12

)/(24.0

horashmm

mmTr 10

/6*75.0

45

posturashor

diahordiaNP 2

10

/20/

Se decidió una disposición en cuadrado dado que la velocidad del viento es de 3.5 m/s , se considera un traslape de 50% del diámetro de majamientoEspaciamiento = 0.5 * 25.5 = 12.75 mSe escoge 12 m dado que las tuberías se comercializan en tramos de 12 m

La pluviometria es inferior a la velocidad de infiltración básica .De no ser así es necesario seleccionar otro modelo de aspersor, o el mismo aspersor con otra boquilla.

d) Calculo del tiempo de riego

e) Numero de posturas al díaSe considera 20 horas efectivas de riego (jornada)

aspersoresm

mNa 105.9

12

114

59.4/288.0

/41.11

latha

diahaN

f) Disposición y longitud de los lateralesSe procede a colocar los laterales en el sentido de la menor pendiente

(pendiente transversal igual a cero) y en 45º respecto a la dirección del viento. Se decide un subprincipal al centro lo que da una longitud máxima de los laterales de 114 m, dejando 6 m de distancia entre el último aspersor y el límite del campo

g) Numero de aspersores en el lateral

h) Numero de laterales para regar la superficie mínimaSe calcula la superficie que riega un lateral por díaSRL = 10 * (12*12)*2 =2,880 m2 = 0.288 haNumero de laterales para regar la superficie mínima:

Lateralesi) Caudal por lateral y caudal total del sistemaEl caudal por lateral es de 2 .4 l/s y el caudal total del sistema es de 12 l/s

DISEÑO HIDRÁULICOConsiste en determinar el diámetro de las tuberías laterales, principal y de conducción, las presiones requeridas y la selección de la clase de tuberías

Para decidir el diámetro de las tuberías laterales debemos de tener en cuenta que la diferencia de caudal entre aspersores extremos de un lateral no debe sobre pasar el 10% del caudal de diseño eligiendo un diámetro adecuado de acuerdo a los procedimientos estudiados; en la decisión del lateral se debe tener en cuenta la perdida de presión, esta no debe de variar del 20% entre el primer y ultimo aspersor de un lateral.

La variación de presión máxima aceptable a lo largo del lateral (var H) queda entonces definida por la relación siguiente:

Var H = (Pf+Z)<20%P.O La pérdida de carga en el lateral es necesario corregirlo con el factor F, esto es debido a que el gasto va disminuyendo a lo largo del mismo por la salida del agua por los aspersoresLas formulas mas utilizadas en aspersión son las de Scobey y la de Hazzen - Williams

mmQDi 56.454.241.2941.29

mmKsDqj / 0438.0**10*41 9.49.15

mPeHfPhm 68.334

30

mHfhmhu 70.31

a)Diseño de tubería Lateral Diámetro interno (Di)

Tenemos que decidirnos por una tubería comercial, la que esta mas cerca de este valor es la de 50 mm que equivale a la tubería de 2 pulgadas, entonces los cálculos para el lateral se realiza con el diámetro de 50 mm, y tubería de aluminio. Perdida de carga del lateral, aplicando formula de Scobey

Hf = j*L*F = 0.0438 * 114 * 0.396 = 1.978 m Calculo de la presión al inicio y al final del Lateral

Se considera que los aspersores están en un elevador de 0.5 m de alto en una tubería de ¾ de pulgada.

b) Dimensionamiento del Sub principal

La tubería principal es de PVC, esta enterrada a 70 cm de profundidad, con elevadores de 2“ de diámetro y 0.8 m de alto y un hidrate del mismo diámetro para conectarse al lateral, espaciados cada 24 m, de tal manera que un lateral se alimenta de una tubería ciega de aluminio de 12 m de longitud, el terreno tiene una pendiente de 0.25% y el agua circula a favor de la pendiente de acuerdo a la figura adjunta.Para el desarrollo tomar el criterio de la variación máxima de la presión a lo largo del principal el que no debe ser superior al 15 % de la presión de operación del aspersor.

c) Longitud de la tubería principal : 252 – (6+6) = 240 md) Determinación de la variación máxima de la presión en el principale) V.Hf = 0.15 *31.7m = 4.75 m, significa que en el principal se debe perder

como máximo 4.75 m de carga

Como la tubería principal esta enterrada, encontramos la presión al final del principal, se debe considerar la perdida de carga de la tubería donde se coloca el hidrate y perdida de carga en el hidrante o válvula la presión al final del principal se encuentra aplicando la siguiente formula.

phPfelPfvhmPsPf

Donde:

PsPf = Presión en el ultimo nudo de la tubería en m.hm = Presión al inicio de lateral en mPfv = perdida de carga debido a la válvula en m.Pf ele = perdida de carga debido al elevadorPh = profundidad del principal respecto a la superficie del suelo

Perdida de carga para el elevador de 2”de diámetro que equivale a 50 mm, es de 0.03

Longitud del elevador es de = 0.8Hf = 0.03*0.8 = 0.024 m

Perdida de carga en el Hidrante o válvula es el equivalente a 17 metros (llave globo) de tubería de 2” de diámetro = 50 mm

Hf = 0.03 *17 = 0.51 m

Luego:

PsPf = 33.68+0.51+0.024+0.7 = 34.91 ≈35 m Luego encontramos el diámetro aproximado para cada tramo

utilizando la formula Nº…..Tramo A – B, 2.4 lit/s; Di =50 mmTramo B – C, 4.8 lit/s ; Di = 65 mmTramo C – D, 7.2 lit/s ; Di =100 mmTramo D – E, 9.6 lit/s; Di = 100 mmTramo E – F, 12 lit/s; Di = 100 mm

Luego determinamos las perdidas de carga para cada tramo

Tramo QLit/s

Lm

50 65 Di100

100 100

A – BB – CC – DD – EE – F

2.44.87.29.6

12.0

4848484848

1.45 1.46 0.38 0.65 0.98

Hf total = 4.92 – ((0.25*240)/100) = 4.32 <4.75 mSe tiene que descontar la pendienteP(A) = PsPf = 35 mP(B) = 35 + 1.45 = 36.45 – ((0.25*48)/100) = 36.33 mP(C) = 36.33 +1.46 = 37.79 – 0.12 = 37.67 mP(D) = 37.67 + 0.38= 38.05 - 0.12 = 37.93 mP(D) =37.93 + 0.65 = 38.46 - 0.12 = 38.46 mP(D)= 38.46 +0.98 = 39.44 – 0.12 = 39.32 m ≈40 m

EfmEfb

CDTQHP

**75

*

Suponiendo que la captación de agua esta en el punto P(F) y la energía es mediante bombeo, determinar el HP de la bomba que se requiere

Si el Q = 12 litPresión de impulsión 40 mSi la bomba se instala a 3 m de la superficie del agua, con un chupador de 75 mm, con una válvula de pie del mismo diámetro, a la salida tiene una válvula de retención de 4 “ y una llave de compuerta del mismo diámetro.

La CDT es:Presión de Impulsión : 40 mPerdida en la válvula de retención : 0.11Altura de succión : 3 mPf en chupador de 75 mm (scobey)

m.

m.

CDT

de piey válvula

5147

44

La potencia requerida considerando una eficiencia de 70%, por tratarse de una motobomba eléctrica es de :

1113.1075.0*75

51.47*12HP

1) Un agricultor, desea implantar en su fundo un sistema de riego por aspersión para lo cual ha destinado un campo de forma rectangular de 360m *390m, que cuenta con un pozo de bombeo con una capacidad de 25 lit/seg, ubicado en el centro del campo, los suelos son de textura franco arcilloso con una Ib.=12.5 mm/h, el cultivo a sembrar es pasto con profundidad de raíces de 60 cm, evapotranspiración real es de 7.5 mm/dia, coeficientes hídricos del suelo son: Cc = 35%,Pmp =10%, eficiencia de aplicación 75%, velocidad del viento es de 3.5 m/s, el área puede considerarse casi plana, criterio de riego es del 50%, con los datos indicados se pide hacer el diseño del sistema de riego por aspersión de la forma siguiente:

a) Encontrar la demanda de aguab) Encontrar la dosis de riego en mmc) Encontrar la pluviométricad) Tiempo de aplicacióne) Datos técnicos del aspersorf) Longitud mínima de la tubería principalg) Numero de aspersoresh) Área mínima de riegoi) Numero de lateralesj) Número de hidrantesk) Esquema de la disposición y operaciónl) Encontrar el caudal real requeridom) Encontrar el diámetro de tuberíasn) Encontrar las perdidas de carga en tuberías y

accesorioso) Encontrar la potencia de la bomba

2) En un área de 120m*150m diseñar el sistema de riego por aspersión sabiendo que la fuente de agua se encuentra a 5 m de distancia de uno de los vértices del campo y con un desnivel de 10 m, el numero de aspersores en el lateral es de 12 unidades, Ea = 12 m, caudal de cada aspersor es de 2.5 m3/h, presión de trabajo de los aspersores es de 3.5 kg/cm2, la tubería principal y de conducción son de Pvc y la tubería lateral es de aluminio, la presión para el funcionamiento del sistema es proporcionado por una bomba.

difusores o micro jet y nebulizador.

RIEGO LOCALIZADO DE ALTA FRECUENCIA

Se llama localizado porque humedece parte del volumen del suelo y se dice que es alta frecuencia porque se aplica pequeñas dosis de riego en forma frecuente.

Dentro de los riegos localizados se encuentra: Goteros, mini aspersores

Riego por Goteo. Es la aplicación lenta del agua, en forma de gotas a través de dispositivos localizados a lo largo de la tubería, que se conocen con el nombre de goteros.

Ventajas: Ahorro del agua con relación a otros sistemas, por tener alta eficiencia (95%) Humedece solamente parte del terreno, impidiendo el desarrollo de malezas Las raíces de las plantas se esfuerzan en seguir la masa húmeda Facilidad de dosificación, planta por planta Se aplica abonos en forma localizada Mano de obra reducida

Desventajas: Instalación inicial costosa Las tuberías dificultan las labores de cultivo El agua debe ser filtrada No es aplicable a todos los cultivos

COMPONENTES DEL SISTEMA DE RIEGO POR GOTEO

a) Unidad de impulsión: puede estar conformado por Bomba o mediante gradiente topográfico

b) Cabezal de riego, que consta de sistema de fertilización, de sistema de filtrado y sus respectivos accesorios.

c) Tubería principald) Tubería secundariae) Tubería terciariaf) Tuberías lateralesg) Emisoresh) Accesoriosi) Dispositivos de regulaciónj) Dispositivos de control

CABEZAL DE CONTROL

EQUIPO DE FILTRACION.- Sirven para retener impurezas, partículas, sólidos en suspensión que contienen el agua de riego y evitar que pasen al resto del sistema, para ello es importante tener los filtros adecuados

En el riego por goteo se debe tener en cuenta la fuente de donde se toma el agua. En los depósitos de agua de cielo abierto (Lagos, Presas, ríos, manantiales, etc.) es común encontrar grandes cantidades de residuos de material orgánico.

Las aguas subterráneas están generalmente libres de materia orgánica y sedimentos pero pueden contener arena. Todas las fuentes de suministro de agua puede contener sales que hacen que los pequeños orificios se tapen, entonces el agua que se utiliza en riego por goteo debe ser filtrada. Los filtros pueden ser:

1) Filtros Primarios:a) Filtros de separación.- Este tipo de filtros es llamado

hidro-ciclón, separan a las partículas minerales como son: arena, limo y arcilla, cuyo diámetro es superior a 75 micras, las pérdidas de carga suelen ser del orden de 3 a 7 mca.

Las dimensiones del hidrociclon deben cumplir las relaciones siguientes:

L = 5 a 8 * DcDe = 0.15 a 0.33 * DcDs = 0.15 a 0.30 * DcDa = 0.15 a 0.20 * DcI = 0.33 a 0.50 * Dc en hidrociclones pequeñosI = 0.16 a 0.25 * Dc en hidrocicloes grandesΘ ≤ 45º

DATOS ESPECIFICOS

Diam. CiclonDiam. Entrada salida

Altura (cm) Caudal(m3/hora)

3” ¾” 37 0.5 - 3

4” 1” 53 1.5 - 7

6” 1.5” 64 3 - 13

8” 2” 75 5 - 20

16” 4” 170 30 - 80

20” 5/6” 205 70 - 150

24” 6” 227 70 - 220

b) Filtros de Arena.- Absorben partículas orgánicas tal como las algas bacterias, restos vegetales, sulfatos y arcillas, la limpieza de estos filtros se realiza en forma mecánica con la misma agua que se utiliza en el sistema (retolavado) puede ser manual abriendo y cerrando llaves o automático, la pérdida de carga es de 4 a 6 m .El filtrado se realiza a través de una capa de arena, cuyo espesor no debe ser menor de 50 cm; se puede colocar toda la arena del mismo tipo o bien colocar una zona central de arena de la granulometría necesaria y encima o debajo de ellas capas de arena mas gruesa que deben tener u n espesor mínimo de 15 cm, en este segundo método si bien es cierto que se realiza mejor filtrado pero al cabo cierto tiempo se mezcla.El diámetro efectivo de la arena debe ser igual al diámetro de paso de agua del gotero, el material mas comúnmente empleado es la arena silicea.La unidad de filtrado es el mesh o sea el numero de orificios por pulgada lineal.La capacidad de filtrado viene dado por el caudal de agua que atraviesa la unidad de superficie filtrante (expresada en m3/h.m2 de superficie filtrante.Para el cálculo de la superficie filtrante el caudal debe aumentarse en un 20%, como margen de seguridad.

Capacidad de filtrado según granulometria de la arena

ArenaTamaño (mm) Caudal (m3/hora/m2) Velocidad(m/hora)

Fina 0.4 - 0.8 25 - 50 25 - 50

Media 0.8 - 1.5 50 - 70 50 - 70

Gruesa 1.5 - 3 70 - 90 70 - 90

Ejemplo Calcular la superficie filtrante para un riego por goteo, con un caudal de 80 m3/h y un diámetro mínimo de gotero de 0.90 mm.Solución:El tamaño de la arena debe ser igual al diámetro de paso del agua en el gotero, esta corresponde a una arena de tipo medio ( tabla), esta arena corresponde una velocidad de agua dentro del filtro de 60 m/h y un caudal de 60 m3/h. m2 de superficie filtrante.Haciendo:

Velocidad

CaudalS

mS

D 30.114.3

33.1*44

mS

D 90.0*4

Superficie filtrante:

Diámetro:

Se instala un filtro de 1.30 m de diámetro.Si se instala dos filtros cada uno de ellos tendrá una superficie filtrante de 1.33/2 = 0.66 m2.

se instala dos filtros de 1 m de diametrola limpieza del filtro se debe efectuar cuando la diferencia de presión entre la entrada y la salida del mismo sea de 2 mca.

233.160

80mS

2) Filtros Secundarios

a) Filtros de malla.- Son filtros secundarios, se instalan inmediatamente después de los primarios, los elementos de filtración esta compuesto por mallas, los cuales retienen partículas finas, su unidad es el mesh, que significa el número de abertura por pulgada lineal la perdida de carga esta entre 1 a 3 mca

b) Filtros de anillos.- los elementos de filtración esta compuesto por anillos, los cuales retienen partículas finas, los anillos se comprimen entre si, al roscase la carcasa, el filtrado se realiza al pasar el agua por los pequeños conductos entre dos anillos consecutivos, la perdida de carga oscila entre 1 a 3 mca, su unidad es el mesh

Equipos para Fertirrigacion. Venturi Tanque de fertilización Bomba de inyección

a) Eléctricasb) Hidráulicas

Inyección de la bomba

Tuberías principales y secundarias

Las longitudes están condicionadas por el tamaño y número de las unidades de riego.

El diámetro de las tuberías tendrá que estar basado en criterios económicos.Tuberías Terciarias.- Las tuberías terciarias dentro de las unidades de riego son las que llevan al agua a las tuberías laterales.

El material utilizado es el cloruro de polivinilo, PVC o polietileno de alta.

Laterales.- Son líneas que están conectadas al emisor generalmente son de polietileno, el diámetro esta comprendido entre 12, 16 y 20 mm. Existen en el mercado tuberías laterales con goteros incorporados.

Las unidades de riego están constituidos por el terciario más los laterales tal como lo podemos apreciar en la siguiente figura:

A y B: Unidad de riego

Tubería secundaria Tubería Principal

Cabezal

Tubería terciaria

Laterales

A

B

Emisores.- Los emisores o goteros son los últimos puntos del sistema, estos se caracterizan por lo siguiente:

Descarga baja uniforme y constante (0.2 – 4 lit/h)Su fabricación debe ser precisaDebe ser económico y compacto Resistente a la contaminación química y ambientalReducida pérdida de carga en el sistema de conexión

Tipos de EmisoresSe clasifican en: Goteros, tuberías porosas, mini aspersores o micro aspersores y difusores o microjet y nebulizadores, Cintas

Goteros.- Son emisores colocados sobre el lateral, espaciados uniformemente, que descargan caudales menores de 4 lit/h. Existe una variedad de goteros, tales como:

a) En linea, corresponden a los del tipo de largo conducto (microtubo, helicoidal y laberinto) que se instalan en la tubería

b) De boton, corresponden a goteros que se insertan en una perforación, su funcionamiento puede ser del tipo laberinto o bien de vortex

c) Integrados, Corresponden a goteros de laberinto

Tuberías Porosas.- En este tipo de tuberías el agua sale a través del material poroso, siendo muy sensible a las obstrucciones por carbonatos, el riego que se realiza con estas tuberías se conoce con el nombre de exudación la presión de trabajo es de 1-3 m.c.a. y a menos de 0.5 lit/hora/metro.

Micro aspersores.- Estos dispositivos se utilizan en suelos muy permeables, en los que el bulbo húmedo se desarrolla en forma longitudinal, los miro aspersores trabajan a presiones de 10 – 20 m.c.a. El radio de alcance varía de 1-5 m, con caudales de 20 – 1.50 lit/hora.

Difusores.- Se conoce con este nombre a los emisores que llevan una tobera no giratoria que pulveriza y distribuye el agua de riego.

Cintas de riego.- las cintas son fabricadas de polietileno y su durabilidad esta en relacion con el espesor del material empleado, las cintas mas usadas tienen orificios cada 20 cm y descargan caudal de 5 l/hr/m

Ecuación General de Descarga.- El caudal que descargan los emisores están relacionados con la carga hidráulica, siendo su ecuación la siguiente:

Q = Kdhx

Donde:Q = Caudal del emisor en lit/horaKd = Coeficiente de descarga, es característica de cada emisor, le da

el fabricanteh = Carga Hidráulicax = Exponente de descarga del emisor

Un emisor con x=0, su curva es horizontal, el caudal es constante e independiente de la presión.La curva de carga y descarga del emisor debe ser proporcionada por el fabricante

Bulbo de humedecimiento.- Cuando el agua es aplicada en forma de gotas, la humedad avanza en el espacio tridimensional mojado un volumen de suelo que tiene la forma de un bulbo y se conoce con el nombre de bulbo de humedecimiento tal como se puede apreciar en el siguiente esquema.

4 emisores por árbol y

bulbo húmedo

El bulbo de humedecimiento en suelos arcillosos es redondo y en suelo arenoso es alargado.

CRITERIOS DE DISEÑOEl diseño de cualquier sistema de riego, esta compuesto por tres etapas: información básica, diseño agronómico y diseño hidráulico.

INFORMACION BASICA Plano topográfico Superficie del proyecto Tipo de suelo Tipo de cultivo Marco de plantación Caudal total disponible Calida del agua de riego Jornada de riego Evapotranspiración potencial

DISEÑO AGRONÓMICO Se desarrolla en dos fases: cálculo del requerimiento hídrico y la determinación de la lámina neta, lámina real, intervalo de riego, tiempo de riego.

Para algunos investigadores es más conveniente emplear el término transpiración potencial en lugar de evapotranspiración potencial.TP =0.6 Etp = EtrSi determinamos la evapotranspiración real por métodos convencionales (Etp x kc), este valor debe ser reducido al ser afectado por otros coeficientes (Coeficiente por localización, coeficiente por variación climática, coeficiente por advección)

• Necesidades Netas de Riego. En la determinación de las necesidades netas del agua en el riego para riego localizado, el papel del suelo como almacén o reserva de agua es muy limitado.

A efectos de diseño, las aportaciones por precipitación efectiva no se consideran, ya que dada la gran frecuencia de riego (diaria por lo general) resulta prácticamente imposible que llueva siempre entre dos intervalos d riego, tampoco se considera los aportes capilares, por lo tanto: Nn = EtrNn = necesidades netasEtr = Eveapotranspiración real o evapotranspiración del cultivoLas necesidades netas se corrigen mediante los siguientes coeficientesNn = Etr x K1 x K2 x k3K1 = coeficiente corrector por localizaciónK2 = coeficiente corrector por variación climáticaK3 = Coeficiente corrector por advección

Se basa en considerar la fracción de área sombreada (FAS) por la plantacon relación a la superficie del marco de plantación (o superficie ocupada por cada planta)

La relación entre K1 y FAS viene dado por diversas formulas:K1 = 1.34FASK1 = 0.1 + FASK1 = FAS + 0.5(1 – FAS)K1 = FAS + 0.15(1- FAS)En la practica se toma como valor de k1, la media de los valores intermedios, después de eliminar los dos valores extremos

Coeficiente corrector por variación climática (k2)El valor de K2 = 1.15 a 1.20

Coeficiente Corrector por advección (k3)

AmDapUr

PmCcLn %*Pr**

100

100*%plantaunaocupaquetotalArea

plantaladeMojadaAreaAm

a) Lamina Neta

Ur = umbral de riego, es menor del 50 % del agua útil% Área Mojada.- Generalmente se expresa en porcentaje está dada por la relación:

La profundidad a la que deberá medirse el área mojada, debe ser a 30 cm de la superficie.Para cultivos permanentes, con amplia separación el valor del porcentaje de área mojada (% Am), esta entre 33 y 50 %, en cultivos tipo herbáceos de poco espaciamiento el valor de % Am puede llegar hasta el 70% o 80%

Frecuencia de Riego

NnLn

fr

Ln = fr*DD = demanda unitariaÁrea Mojada por un Emisor.- El área mojada por un emisor generalmente se puede obtener mediante tablas o pruebas de campo.Utilización de tablas.- Su uso adolece de cierta exactitud.Tabla.- Diámetro mojado por un emisor de 4 lit/hora.

Profundidad de raíces y textura del suelo

Grados de estratificación del suelo

Homogéneo Estratificado En capas

Diámetro mojado (m)

Profundidad = 0.80LigeraMediaPesada

0.501.001.00

0.801.251.80

1.101.702.00

Profundidad = 1.70LigeraMediaPesada

0.801.251.70

1.502.252.00

2.003.002.50

Prueba de Campo.- Esta prueba se debe realizar en el lugar donde se va a realizar el proyecto, con emisores estimados para ser utilizados, después de terminada la prueba se abre una calicata, se toma las medidas y se dibuja con exactitud la forma que toma el suelo mojado.

%3015100

yaar

S

radiora

rSe

1002

Traslape y Separación de Emisores.- En el riego por goteo es necesario que exista un traslape entre bulbos de humedecimiento, la formula de traslape es la siguiente:

La separación entre emisores, se obtiene por la siguiente fórmula:

s

se

CEiCEe

CEiRL

5

CEe

CEiRL

2

Lr

RRL

Necesidades de Lavado (RL)a) Para riego por gravedad y aspersión, el coeficiente de necesidad de

lavado es:

b) Riego de alta frecuencia

Donde:RL = Coeficiente de lavadoCEi = Conductividad eléctrica de agua de riego

CEe = Conductivita eléctrica de extracto de saturación

R = Cantidad de agua necesaria para el lavado Lr = Lámina Real

También se pude determinar por la siguiente formula

Eficiencia de Aplicación

La eficiencia de riego es la relación que existe entre la lamina de agua transpirada o lamina utilizada por el cultivo y la lamina derivad, las perdidas de agua que se produce en riego por goteo es debido a la percolación.

Eficiencia de aplicación en riego localizado.- Según Kéller (1978) para determinar la eficiencia de aplicación hay que distinguir dos casos:1º Climas áridos:

Prof. de Raíces (m)

Muy porosa Grava

Arenoso Media Franca

< 0.750.75 – 1.50

> 1.50

0.850.900.95

0.900.900.95

0.950.951.0

0.951.01.0

En riego por difusores o micro aspersores disminuir estos valores en 0.102º Climas Húmedos:

Prof. de Raíces (m)

Muy porosa Grava

Arenosa Media Fina

< 0.750.75 – 1.50

> 1.50

0.650.750.80

0.750.800.90

0.850.900.95

0.900.951.10

Lamina Bruta de riego

Volumen real o Volumen bruto.- Es el volumen de agua que se aplica a cada planta en cada riego, este valor es útil para seleccionar el emisor.

Vr = Lr*Sp*ShLr = Lámina realSp = Separación entre plantasSh = Separación de hileras

Ea

NnNt

RLEa

NnNt

1(

Si RL < 0.1

Si RL > 0.1

qae

VrTr

*

10*)*(

tr

ShSpLrQa

Tiempo de riego:

Descarga por árbolEn los sistemas de riego por goteo, las descargas de los emisores son definidos por árbol en forma individual se puede encontrar mediante la siguiente expresión:

Qa : lit/horaSa : Separación entre plantas (m)Sh : Separación entre hileras (m)tr : Duración del riego en horasLr : Lámina real en cm

qa = Caudal promedio del emisor seleccionado

Profundidad del bulbo de humedecimiento (p)0.85 pr<p<1.15pr

Número de emisores por planta

eA

Amspe

m*100

%*

DISEÑO HIDRÁULICO

En el diseño hidráulico se considera el dimencionamiento de las diferentes tuberías que componen el sistema en lo referente a diámetros, longitudes, caudales, presiones y velocidad.Las tuberías o mangueras que se utilizan como laterales en riego por goteo no se diseña sino se elige, por que en el mercado existe diámetros conocidos como son (12mm, 16mm, 20mm).Generalmente para el diseño se sigue el procedimiento de prueba y error debiendo probarse diferentes posibilidades. Los cálculos se realizan partiendo desde el final y avanzando hasta la fuente de agua.

sp = Superficie ocupada por la planta

TOLERANCIA DE CAUDALES Y DE PRESIONES EN LA UNIDAD DE RIEGO

La unidad de riego se considera a la línea terciaria con los laterales unidos.

Coeficiente de Uniformidad.- Es la uniformidad de caudal en la selección de emisores, para el diseño se acepta cu=90%

promq

q

e

cvcu

min27.11

Cu = Coeficiente de uniformidadCv = Coeficiente de variación =0.05qmin = Caudal mínimo que se puede esperar en el funcionamiento de los emisores debido a la presión mínima.q prom = caudal promedio de los emisoresTolerancia de presiones.-Ahf = 2.5 (P.media –P.mínima)Ahf = pérdida de cargaP.med = Presión mediaP.min = Presión mínima

1000*2

*2

g

V

D

Lfhf

Hidráulica de tuberías laterales

Las tuberías laterales generalmente son de plástico flexible, PVC ó P.E de pequeño diámetro: 12, 16, ó 20 mm.

Pérdida de carga por fricción

La fórmula más recomendable para el diseño de tuberías lisas y de diámetro pequeño es la de Darcy Weisbach.

Donde:

hf : pérdida de carga por fricción (m)f : factor de fricciónL : longitud de tubería (m)D : diámetro de tubería (mm)V : velocidad de flujo en la tubería (m/s)g : aceleración de la gravedad (m/seg2)

L

hfJ

100*

75.175.45 *10*89.7 QDJ

Para tubos lisos

Si definimos el gradiente de pérdida de carga con J se tiene

Y reemplazando valores se tiene:

J : pérdida de carga unitaria (m/metro de tubería)D : diámetro interior de la tubería (mm)Q : caudal (lit/seg)

5103000 R

25.025.0

32.03164.0

RRf

Pérdida de carga por conexión de emisores.-El emisor al ser instalado en la tubería lateral causa una obstrucción, provocando una pérdida de carga que depende del tamaño y tipo de conexión y del diámetro interno del lateral, esa pérdida de carga lo determinamos como:

se

feSeJJ '

J’ = Gradiente de perdida de carga del late con emisoresJ = Gradiente de perdida de carga Se = Separación entre emisores (m)fe = longitud del lateral cuya perdida de carga equivale a la producida por la conexión del emisor

Cuando el lateral tiene salidas múltiples la pérdida de carga se determina con la siguiente expresión:Hf =J’ *F*LF = coeficiente de reducción

3600*

qaNeql

Sl

LtN

Diseñó del lateralEl diseño de las tuberías laterales comprende la determinación del caudal, la presión de entrada, longitud y las diferencias de presiones que ocurren en el lateral.

N = numero de lateralesLt = longitud de la terciariaSl = separación entre laterales

c) Numero de Laterales

ql = caudal del lateral en lit/sgqa = caudal medio del gotero o emisor en lit/horaNe = numero de emisores en el lateral

b) Caudal del Lateral.- El caudal del lateral se calcula por la siguiente expresión:

a) Longitud del lateral.- En la longitud del lateral se presentan dos casos: cuando los laterales son alimentados por un punto intermedio o sea a ambos lados de la múltiple o terciaria y cuando el lateral es alimentado por un extremo llamado lateral simple.

Zhfhahm 5.075.0

tr

KFrN

24

d) Caudal del TerciarioQt=ql*N

e) Cargas o presiones en el lateral.- La presión de entrada en un lateral alimentada por un extremo esta dada por la siguiente expresión.

Donde:hm : presión a la entrada del lateral (m)ha : presión media del lateral (m)

NÚMERO Y TAMAÑO DE UNIDADESEl número de unidades esta dada por la siguiente expresión:

N = número de unidadesK = factor para eventualidades, k =0.9Fr = frecuencia de riegotr = tiempo de riego

nN

ArAs

45.01AsKLe

Las unidades de riego se puede dividir en sub unidades (As)

As = área de sub unidadAr = área de riego del sistema (ha)n = indica las partes en que se divide el área total de riego

Para el dimencionamiento de las unidades referente al largo y ancho Kéller propone las siguientes ecuaciones:

Le = Longitud optima del lateral (m)K1 = 1 para laterales a un solo lado de la múltipleK1 = 0.685 para laterales a ambos lados de la múltipleK2 = 0.73LM =Longitud optima de la múltiple

55.02AsKLm

NEfr

UcArQs

864

1000

srspN

qaeArQs

**

**10

CAPACIDAD DEL SISTEMA

Qs = Capacidad del sistema (lit/s)Uc = Uso consuntivo en cm/díaAr = Area de riego HaN = Número de unidadesKéller propone la siguiente ecuación para calcular el caudal del sistema

y para emisores uniformemente espaciados

Qs = Caudal del sistemaAr = Área de riego en HaSe = Espaciamiento entre emisores (m)Sl = Espaciamiento entre laterales (m)qa = Caudal promedio del emisor (l/s)Efr = Eficiencia de riego

AmdaPmCc

Ln %*100

Pr*)%(

.122.15.0*

100

5.1*100484.0mmcmLn

mmEa

LnLr 63.12

95.0

12

Ejemplo:Se tiene un área de 10 ha, donde se desea instalar un sistema de riego por goteo con mangueras Nana Tif de 16mm de diámetro, el cultivo es espárrago, espaciamiento de surcos 2m, separación entre plantas es 50 cm, suelo arenoso cc=8%, Pm=4%, HFU= 40%, da=1.5 g/cc, Evtr=5mm/día, cu=90%, Cv=5%, caudal promedio 2 lit/hora, presión de trabajo 10m, Pr:100cm.Solución: a)Lamina Neta

El porcentaje de área mojada decidimos 0.5 por estar dentro del rangob) Lamina real

horasqae

VrTr 631.6

2*1

63.12

*

c) Volumen real o volumen bruto por plantaVr = Lr*Sp*ShVr=12..63mm * 0.5 m *2 m = 12..63 lit/planta

d) Tiempo de riego

e) TraslapeElección del emisor de tabla = 1 m de diámetro de humedecimientoSeparación entre emisores (Se) =r(2 - 0.3)=0.5(2 – 0.3)=0.85 se decide un emisor por planta = 0.5 mTraslape (s) = ar/100 = 0.30 * 0.50 = 0.15 m

f) Área mojada del emisor

2222

785.01*785.0785.04

mdd

Am

emisorAm

Amspe 164.0

785.0

5.0*1

*100

%*

díasdiamm

mm

Du

LnIr 24.2

/5

12

lit/horatr

ShSpLrQa 21.2

6

2*5.0*3.13**

min)(5.2 hhpromh

g) Numero de emisores

h) Intervalo de riego

i) Caudal en base diario por planta

j) Tolerancia de Presiones

cuando la presion es 1 atm., qa = 2.35 lit/hora Cuando la presion es 2 atm., qa = 3.30 lit/hora

se entra al diagrama de Nan Tif y se hace lo siguiente

x

x

Kd

Kd

10

20

35.2

30.3

77.020

30.348.0

Kd

48.0

77.0 hq

2

min*

1

05.0*27.119.0

q

min68.092.1 51.0h

Estos valores reemplazamos en la ecuación del gotero y dividiendo términos se tiene:

1.40 = 2 x X log 2 = log 1.40 ; X = 0.48, este valor se reemplaza en cualquier ecuación anterior y se determina el valor de Kd

la ecuación del gotero queda de la siguiente manera:

Cono sabemos que el coeficiente de uniformidad (cu = 0.90) hacemos lo siguiente:

q min = 1.92 lit/hora, ahora encontramos la presión mínima de la siguiente forma:

mh 44.1)72.630.7(5.2

86

2*24N

or ha.manguera pMetros de 50002

10000

h min = 6.72 m, hmedio = 7.30 m

k) Numero y Tamaño de unidades

l) Cantidad de mangueras por hectárea

125

100

400

seglithahralithoralit /55.5//20000/2*5.0

5000

m) Caudal que se requiere por hectárea

n) Área de la Unidad de riegoA = 125*100 = 12,500 m2= 1.25 haSi para 1ha se requiere 5.55 lit/s

1.25 has cuanto se requerirá X X = 6.93 lit/sla unidad de riego requiere 6.93 lit /s

o) Diseño del lateral

hm

hf

hu

slithralithralitQl /06.0/200/2*5.0

50

mmj /02.006.0*14*10*89.7 75.175.45

mmse

fesejj /029.0

5.0

23.05.002.0'

slitQmul /5.706.0*2*2

125

p) Caudal del Lateral por lado

q) Perdida de carga en lateralDi = 16 mm – 2mm =14 mm

Hf =j’*L*F =0.029*50*0.338 = 0.49 mr) Perdida de carga en la múltiple

Longitud = 125 m

J = 0.0085 m/mHf = 0.0085 * 125 *0.36 = 0.39 mPerdida de carga en la unidad de riego 0.49 + 0.39 =0.88 m <1.44 m (OK)

”410054.805.741.2941.29 mmmmQDi