15 Riego Goteo

Riego por goteo

Introducción

Componentes del sistema

Uniformidad y eficiencia del riego

Cantidad de agua requerida

Esquema de instalación y criterios de dimensionamiento

Microaspersión

Características y Empleo

- Riegos por goteo:

Es un método de riego localizado de alta frecuencia en que el agua se aplica con un caudal muy débil (en gotas) directamente sobre la zona radicular de la planta, sin necesidad de mojar toda la superficie del terreno.

- El aporte de pequeños caudales se realiza mediante unos dispositivos denominados goteros o emisores, dispuestos junto al pie de las plantas.

- El suministro de agua se realiza mediante un sistema fijo de riego a presión. Los goteros se disponen sobre una serie de líneas de tuberías laterales flexibles que discurren paralelamente a las hileras de las plantas.


Características del riego por goteo referido a las relaciones agua, suelo y planta:

- Superficie mojada: para cada planta hay un recinto mojado alrededor del o de los goteros que la alimentan. Las raíces se concentran en los volúmenes de suelo mojados por los goteros (bulbos húmedos).

- Humedad del suelo: debido a la alta frecuencia de riego, la humedad permanece invariable y próxima a la capacidad de campo. Unido a una buena aireación, conduce a un mayor desarrollo de los cultivos regados por goteo.

- Pérdidas de agua: por percolación muy reducidas, por escorrentía prácticamente nulas y por evaporación menores a otros sistemas que mojan toda la superficie. Gasto de agua de un 20-30% menor que en riego por aspersión.



- Formas del bulbo húmedo: repercute en el desarrollo de la zona radicular ya que en él se concentran gran parte de las raíces de la planta. Mayor caudal, más horizontal. Más tiempo de riego, más vertical. En un suelo arcilloso, hay más predominio de fuerzas capilares que de gravedad, por tanto el bulbo es ancho; en suelos arenosos, las fuerzas gravitatorias son mayores y los bulbos son más alargados.



- Efecto sobre la salinización: en el bulbo se acumulan las sales aportadas por el agua de riego. El esfuerzo o tensión total que las raíces ejercen para extraer agua del suelo, es la suma de la tensión mátrica (fuerzas de atracción agua-suelo) y la tensión osmótica (resultante de la disolución de sales). Una planta tiene una capacidad de tensión para alimentarse, al ser la tensión mátrica baja (humedad = capacidad de campo), en este tipo de riego, la tensión osmótica puede ser mayor, admite por tanto aguas más salinas. En ausencia de lluvias se precisa aporte adicional de riego para lavar las sales.- Fertilización: se realiza la fertilización permanente del bulbo húmedo mediante

abonos disueltos en el agua que sale por los goteros. Se ahorra mano de obra.

Debido a su alto costo de implantación, el sistema de riego por goteo se presta más para cultivos de alta rentabilidad (frutales, hortalizas o flores).

Componentes del sistemaEsquema general:

Componentes del sistemaCabezal de control:

La uniformidad y eficiencia del riego dependen del proceso de filtrado o tratamiento empleado parar limpiar el agua, puesto que la obstrucción de los goteros constituye el mayor problema de este sistema de riego.

Filtros- Hidrociclones: se instalan a la entrada del cabezal, y tienen la función de quitar las

partículas sólidas densas que arrastra el agua en suspensión, principalmente arenas, eliminando el 98 % de las mismas. Pérdidas de carga bastante altas, superiores a 5mca.

- Filtro de arena: son tanques cilíndricos en los que se disponen capas de arenas y grava de tamaños escalonados seleccionados según el grado de limpieza. Se utilizan para separar pequeñas partículas minerales y orgánicas. Son filtros grandes y caros, y los caudales que permiten depurar son relativamente pequeños. Pérdidas de carga bajas, del orden de 2 mca si están limpios (al estar sucios, las pdc alcanzan los 4-6 mca).


Cabezal de control:

- Filtros de malla: de uso corriente en aguas desprovistas de materias orgánicas. Retienen las partículas sólidas que escapan a los filtros de arena y las impurezas de los fertilizantes.

Componentes del sistemaCabezal de control:

Equipo de fertilizaciónLa inyección de los abonos a la red de distribución se realiza habitualmente mediante:- Tanque de fertilización: depósito cilíndrico donde se mezclan los abonos sólidos

con el agua que circula a través del mismo.

- Bomba de inyección dosificadora: inyección de los abonos a la red, que puede ser accionada por un motor o por la presión hidráulica de la red. Es más caro que el anterior, pero es más eficiente.

Valvulerías y equipos especiales de regulación y controlNecesarias para el manejo de los filtros y del equipo de fertilización y para controlar el caudal y la presión para la instalación de riego.Es conveniente disponer ventosa en el punto alto del cabezal, manómetros aguas arriba y aguas debajo de los filtros para controlar las pérdidas de carga, pueden ser necesarias válvulas reguladoras de presión, etc.


Goteros o emisores:

Son la parte más delicada de este sistema de riego:

- Deben asegurar el suministro de pequeños caudales a las plantas con una uniformidad aceptable en toda la parcela o unidad de riego.

- Funcionan como disipadores de energía, puesto que en ellos se pierde la presión nominal de entrada.

- Para asegurar la evacuación de los caudales de diseño (2 a 12 l/h), los orificios de los goteros tienen que ser pequeños, lo que los hace muy sensibles a las obstrucciones.

- Deben garantizar el caudal con poca sensibilidad a la variación de presión, de temperatura y resistentes a la intemperie.

- Deben ser económicos, dado el alto número que se precisa.

Componentes del sistemaGoteros o emisores:

Tipos (según la forma en que disipan la presión)

- De largo recorrido: pérdida de energía a través de un conducto capilar de gran longitud. Muy sensibles a la variación de temperatura y a la obstrucción.

- De corto recorrido: la disipación de presión se produce debido a las pérdidas de carga originadas por la forma del recorrido del agua y por las contracciones y expansiones del flujo dentro del emisor. Funciona en régimen turbulento, por tanto el caudal es menos sensible a las variaciones de la presión en las tuberías portagoteros (goteros tipo orificio, con pequeñas piezas, los tubos de doble pared..)

- Tipo vórtice: dispone de una cámara cilíndrica donde el agua entra tangencialmente y sigue un movimiento rotacional a través del mismo.

- Estos tipos pueden ser autocompensantes cuando disponen de dispositivos de autoregulación del caudal de salida frente a las variaciones de la presión de servicio (membrana de goma flexible).


Tipos (según la forma en que estén conectados a las tuberías laterales)

- En línea: instalados en la misma línea de la tubería portagoteros, se corta la tubería y se intercala el gotero. Corresponde a este tipo el gotero de largo recorrido de espiral.

- En derivación: se pinchan en las tuberías laterales portagoteros, como es el caso de goteros de orificio con acoplamiento y goteros de vórtice.

La pérdida de carga provocada en la tubería lateral provocada por los goteros en línea es superior que si están dispuestos en derivación.Respecto a la sensibilidad a la obstrucción, se consideran muy sensibles si el diámetro de la sección transversal d, es menor que 0.7mm, y poco sensibles cuando de es mayor que 1.5mm.


Largo recorrido: microtubos

Corto recorrido: orifico

Largo recorrido: laberinto o espiral

Corto recorrido: orifico de doble pared

Vórtice


Características hidráulicas

El comportamiento hidráulico de los goteros se caracteriza por la expresiónq = Cd · hx

q caudal del goteroCd coeficiente de descarga, que depende de la forma y tamaño de la sección transversalh presión de servicio (mca)x exponente de descarga

El exponente de descarga depende del régimen del flujo del agua a través del emisor e indica la relación entre la presión de servicio del gotero y el caudal de salida correspondiente. Si el flujo es laminar, x es igual a 1 y el caudal del gotero varía linealmente con la presión. Si el régimen es turbulento, x es 0.5, y el caudal del gotero es menos sensible a la variación de la presión (q varía con la raíz de h). Cuanto más bajo es el exponente x, menor es la fluctuación del caudal frente a la variación de la presión en el gotero. Se relacionan los exponentes:


Largo recorrido tipo microtubo 0,7 – 1,0Largo recorrido tipo espiral 0,5 – 0,8Corto recorrido, de orificio 0,4 – 0,6Tipo vórtice 0,3 – 0,5Autocompensante 0,0 – 0,5

La elección del tipo de aspersor depende de varios factores: - Condiciones topográficas del área regable- Calidad del agua disponible- Uniformidad de riego deseada- Influencia del costo de los goteros

Se debe elegir un gotero poco sensible a la variación de presión, bajo x, en terrenos accidentados o cuando se utilizan largas tuberías portagoteros. Se pueden usar goteros sensibles a las variaciones de carga si la instalación tiene válvulas reguladoras de presión.


Distribución de los goteros en líneas lateralesLos goteros se distribuyen a lo largo de la tubería lateral de forma que mojen la franja del terreno coincidente con la hilera del cultivo, o bien de forma que establezcan varios puntos húmedos alrededor de las plantas.La primera opción, figuras a-b, se adapta mejor a los cultivos hortícolas o a las plantas de porte bajo cultivadas en línea, puesto que la franja mojada por los goteros es suficiente para alimentar el pequeño volumen que ocupa la raíz.El segundo caso, figuras c-f, se emplea para frutales y cultivos arbóreos, puesto que requieren más puntos húmedos alrededor de la planta para mojar un mayor volumen de suelo por árbol y permitir así una mayor distribución y arraigo de las raíces de la planta al terreno.

Uniformidad y eficiencia del riego- Las pérdidas principales se deben a percolación en los goteros que suministran

caudales superiores a los de diseño, ya que no se puede alcanzar una uniformidad absoluta de los caudales emisores en las unidades de riego.

- Coeficiente de transmisividad (Tr): expresa la eficiencia del suelo para almacenar agua suministrada por los goteros. Difícil determinación, se estima por el cuadro:

- Las pérdidas por la no uniformidad de los caudales de los goteros se expresa mediante el coeficiente de uniformidad Cude la distribución del agua en el área de riego.

Uniformidad y eficiencia del riego- La eficiencia de aplicación en el sistema de riego por goteo se obtiene mediante la

expresión Ea = Tr x Cu - La uniformidad de distribución de los caudales depende de varios factores: - características hidráulicas de funcionamiento del gotero - calidad de fabricación - número de emisores por planta - variaciones de presión debidas a las pérdidas de carga en las tuberías y cotas del terreno - variación de temperatura del agua en la red - posibles obstrucciones en los goteros- En fase de proyecto, Cu se determina con la expresión de Keller y Karmeli:

Cu (%)= 100 (1- 1,27ν/√(Ne)) qmin/qmed

ν coeficiente de variación de fabricación del gotero (representa la calidad del mismo)Ne número de emisores por plantaqmin caudal mínimo de diseño de los goteros (determinado con la hmin)qmed caudal medio de diseño de los goteros (caudal nominal de diseño)

Uniformidad y eficiencia del riegoCuanto mayor es el Cu, mayor eficiencia y calidad de riego y más cara es l instalación. Para que las variaciones en los caudales de los goteros sean pequeñas (alta uniformidad) se necesita dotar a la instalación de emisores de buena calidad y/o evitar las pérdidas de carga en el sistema con tuberías de mayor diámetro ó con válvulas reguladoras de presión.

El Cu suele variar entre 0.7-0.95. Se recomiendan los siguientes valores en función del espaciamiento y terreno:

Emisores Pendiente Cu Clima árido Clima húmedo

Espaciados más de 4 m en cultivos permanentes

Uniforme (i<2%) Uniforme u ondulada (i>2%)

0.9-0.95 0.85-0.9

0.8-0.85 0.75-0.8

Espaciados menos de 2.5 m en cultivos permanentes o semipermanentes

Uniforme (i<2%) Uniforme u ondulada (i>2%)

0.85-0.90 0.80-0.9

0.75-0.80 0.70-0.80

Cantidad de agua requerida por la instalación

Necesidades hídricas de los cultivos

- La demanda de agua debido a la evaporación del suelo es mínima (solo se moja una parte de la parcela), por lo que solo se produce transpiración de las plantas.

Nnp = ETC x fr

- El factor de reducción se obtiene en función del Índice de Cobertura (IC), que expresa la fracción de la superficie del suelo cubierta por la planta.

fr = IC + 0,5(1-IC) (fórmula de Freeman / Garzoli) Si IC<0.5, se adoptará fr = ICfr = 0,1 + IC (fórmula de Decroix) Si fr>1, adoptar fr=1

- La necesidad bruta punta de riego se obtiene por la expresión: Nbp = Nnp / (TrxCu) si LR < 0,1 o si Tr < (1-LR) se admiten que las pérdidas por percolación son suficientes para lavar las sales Nbp = Nnp / (Cux(1-LR)) si LR=0,1 o si Tr>(1-LR)


Dosis, frecuencia y duración del riego

- La dosis neta máxima de riego viene dada por la expresión ya conocida, multiplicada por el porcentaje de suelo mojado:

Dnm = Ca Y zr = 10 (Cc – Cm) darY zr Pm/100

- Frecuencia o intervalo entre riegos: F (días) = Dnm / Nn (períodos punta suele ser 1 día)

- Dosis de riego bruta en el período determinado Db (mm) = Nb (mm/día) x Fr

- Duración del riego en cada período de la campaña tr (horas) = Db (mm) Sh (m) Sg (m) / q (l/h) (Sh, Sg = separación entre líneas y goteros)

tr (horas) = Db (mm) A (m2)/ (n q(l/h)) (expresión para n goteros por árbol)- Número de unidades de riego o subparcelas que se pueden regar durante el

intervalo entre riegos: N < Fr th / tr

th = número de horas diarias disponibles para el riego

- Caudal total de la instalación Q (m3/h) = 10 A (Ha) Dbp (mm) / (N tr (h))

Esquema de la instalación

El esquema de la instalación comprende la división de la parcela en un número de unidades y subunidades operacionales de riego y el trazado de las tuberías portagoteros, de derivación y distribución.La subunidad operacional de riego es el área regada de la parcela controlada por un único regulador de presión, mientras que una unidad de riego comprende varias subunidades que se riegan simultáneamente.Para el dimensionamiento del sistema, se debe establecer el criterio de variaciones admisibles de presión.En la parcela del gráfico, en la que sólo hay una unidad operacional, con una tubería de distribución-derivación que conecta con los ramales laterales, la variación de presión se puede controlar de tres formas:

Esquema de la instalación

Válvula situada en la toma: la pérdida de carga admisible se reparte en toda la red de la parcela. Se debe restringir la pérdida de carga para evitar grandes variaciones de presión, que implican variaciones de caudal y por tanto mala uniformidad. La variación máxima del caudal en la parcela se suele admitir del orden de un 10 % del caudal nominal de los goteros, que se corresponde a una variación de un 10% en la presión de los goteros en régimen laminar o un 20% en los emisores de régimen turbulento.

Válvulas dispuestas en las entradas de las líneas laterales: no es necesaria limitar la pérdida de carga en la distribución y toda la pérdida de carga admisible debe producirse en las líneas laterales. De esta forma, pueden emplearse tuberías más largas y/o de menor diámetro. Análisis económico del ahorro de las tuberías de menor diámetro y sobrecoste de las válvulas reguladoras en los ramales.

Goteros autocompensantes: Garantizan la uniformidad de caudales con variaciones de presión del orden del 40% en la línea lateral. Esto implica que se pueden emplear tuberías más pequeñas y no deben ser necesarias válvulas reguladoras. Análisis económico del coste de los goteros autocompensantes con respecto al ahorro obtenido en las tuberías de menos diámetro y prácticamente sin válvulas.

Microaspersión

- Sistema intermedio entre riego por aspersión convencional y por goteo. - Se utiliza un microaspersor para cada planta.- La instalación es similar a la del riego por goteo, con diferentes diámetros de

tuberías; las tuberías laterales son de PVC y varían entre 25 y 40mm.- Los intervalos de riego son menores que en la aspersión convencional y mayores

que en riego por goteo.- Su comportamiento hidráulico es similar a los aspersores.- Se adecúa mejor al riego de cultivos arbóreos, en suelos ligeros de alta

permeabilidad, donde el goteo presenta ciertos inconvenientes.- Ventajas e inconvenientes respecto al goteo: - Mayor uniformidad al presentar menos problemas de obstrucción - Las presiones de servicio son mayores que en el goteo, por lo que las variaciones de éstas tienen menor efecto sobre los caudales. - Menor eficiencia, al ser mayores las pérdidas por evaporación, escorrentía y percolación profunda. - Las sales se acumulan más lejos de las plantas por lo que tienen menos influencia. - Mayor coste de inversión (mayores diámetros) y de explotación (más energía de bombeo).

Microaspersión

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