Clase 4-Riego Por Aspersion

CLASE IVRIEGO POR ASPERSION Escuela profesional de Ingeniera Civil**Ing. Jaime L. Bendez Prado

Ing. Jaime L. Bendez Prado

RIEGO POR ASPERSIONEs aquel sistema de riego que trata de imitar a la lluvia. Es decir, el agua destinada al riego se hace llegar a las plantas por medio de tuberas y mediante unos pulverizadores, llamados aspersores y, gracias a una presin determinada, el agua se eleva para que luego caiga pulverizada o en forma de gotas sobre la superficie que se desea regar.

Cmo conseguir un buen riego con aspersin?son necesarios los siguientes:Presin en el agua Una estudiada red de tuberas adecuadas a la presin del agua Aspersores adecuados que sean capaces de esparcir el agua a presin que les llega por la red de distribucin. Depsito de agua que conecte con la red de tuberas.

Partes de un riego por aspersinCaptacin del agua: Pozo; Toma desde un ro, lago o embalse, Reservorio; Estructura para el almacenamiento del agua: Almacenamiento subterrneo; Un lago natural o artificial (embalse); Depsito construido expresamente para tal fin; Instalacin para puesta en presin del sistema: Por gravedad, si los campos regados estn en una cota inferior a la captacin, por ejemplo para el riego de campos situados aguas abajo de una presa; Por bombeo, cuando se trata de utilizar agua de pozo, o para regar terrenos que se encuentran a una cota superior a la del embalse de regulacin; Tuberas principales y secundarias fijas; Dispositivos mviles; Aspersores.

Ventajas de riego por aspersinEconoma del Volumen de agua: Se logra importante economa de los volmenes de agua de riego, debido a que es posible controlar la dotacin precisa de agua requerida por los cultivos, se logra el 50% aproximadamente de economa en relacin con el riego por gravedad.Es flexible: Se puede trasladar casi todo el sistema de riego y se adapta a diferentes condiciones de riego y topografa.

VentajasSe origina una fuerte oxigenacin: Se puede usar aguas cidas y residuales, se puede utilizar el agua mezclado con fertilizantes o insecticidas.No es necesario obras preliminares: No es necesario la nivelacin de terreno .Permite cultivos en terrenos de fuerte pendiente: No produce erosin

Desventajas de riego por aspersinInversin inicial alta: Por el equipamiento, cuyos equipos tienen de 06 a 10 aos de vida til.Produce mayor evaporacin: Provoca el crecimiento de malas hiervas:Produce el asentamiento del suelo:

Sistemas tradicionales

Mquinas de Riego

Red de distribucinSe entiende por red de distribucin al conjunto de tuberas que constituyen la red principal y las lneas secundarias o ramales laterales. La red principal es aquella tubera que conduce el agua a presin, desde la unidad de bombeo hasta los ramales laterales y estos son a su vez, conducen desde la red principal hasta los aspersores que estn instalados sobre ellas.

Red de distribucinEn riego por aspersinMvilFijaMixtaTemporalPermanente

EMISORLos emisores son los encargados de distribuir el agua en el suelo en forma homogneaTIPOS DE EMISORES:Fabricados en latn/bronce.Ejes de acero inoxidable.Conexin rosca / macho.Deflector de cobertura regulable.Tornillo difusor (quebrachorro)

Se deber acompaar la Curva q H, la que expresa la relacin entre el caudal nominal dado por el fabricante y la presin de entrada del emisor, dada por la ecuacin:q = kHx

q : Caudal del emisor (litros / hora)k : Coeficiente de descargax : Exponente de descargaH : Presin de entrada del emisor (m)

Componentes de un aspersor

Clasificacin de aspersores:- Baja presin: funcionan con presiones inferiores a 20 metros de columna de agua (mca). Utilizan caudales inferiores a 0,3 l/s, y su radio de mojadura es menor a 9 metros. Producen un riego uniforme an en el caso de viento de cierta consideracin. Son utilizados en jardinera, hortalizas, riego de frutales por debajo de la copa de los rboles y riego de proteccin de heladas.

- Media presin: funcionan con presiones comprendidas entre 20 y 45 mca. Los caudales utilizados con estos aspersores varan entre 0,3 y 1,5 l/s. y su radio de mojadura flucta entre 10 y 20 metros. Producen un riego uniforme y son utilizados en una gran variedad de suelos y cultivos.

- Alta presin: funcionan con presiones superiores a 45 mca. y arrojan un caudal superior a 1,5 l/s con radios de mojadura entre 30 y 75 metros. Dentro de esta categora se sitan los caones de riego, los cuales tienen un elevado costo, tanto en el de la inversin inicial, como en su funcionamiento.

Aspersor NelsonAspersor SenningerAspersor de bronce con dos boquillasAspersor de plstico Aspersor de gran caudal y alta presin

Mojamiento tpico

Superposicin

Marco o disposicin conjunta de los aspersoresSUPERFICIE REGADA POR UN ASPERSOR

Hoja1

a

a

b

a

a

a

El caudal aplicado sobre la zona evaluada (litros/hora) se calcular teniendo en cuenta que si se toman 6 aspersores, la cuarta parte del agua de los aspersores de las esquinas y la mitad de los otros dos cae en la zona evaluada.

El caudal de un aspersor va a estar determinado por el dimetro de las boquillas y con la presin de funcionamiento. Por lo que habr menos caudal cuando la presin disminuye y ms caudal cuando la presin aumenta.

Efecto del vientoPrincipal agente distorsionador de la uniformidad de reparto

Perdidas del agua aplicada: evaporacin arrastre fuera del rea regada

La velocidad del viento se incrementa en funcin logartmica con la altura

Angulo de descarga: aspersor 25 a 27 emisores (pivot, avance frontal) 7

Menor efecto del viento en riegos nocturnos

Mayor efecto en sistemas estacionarios y caon

- Pluviometra o precipitacin: expresa la intensidad del riego por aspersin y se mide por la altura de la lmina de agua recibida en el terreno en un tiempo determinado. Normalmente se expresa en mm/h. Como criterio de diseo, la pluviomtrica de un aspersor debera ser igual o ligeramente inferior a la velocidad de infiltracin bsica del suelo para evitar escurrimiento.

La pluviomtrica media de un aspersor sobre su rea mojada, puede expresarse mediante la siguiente ecuacin:

pp = Pluviometra individual de un aspersor (mm/h). Q = Caudal del aspersor (l/seg). R = Radio de alcance del aspersor (m).

Traslape entre los Aspersores. Por ello, la pluviometra de los aspersores en bloque, puede calcularse con la siguiente frmula:

P = Pluviometra expresada en mm/h. Q = Caudal del aspersor (l/seg). S = Superficie de riego (m2 ).

La superficie de riego de un aspersor es un rectngulo cuyos lados son; la mitad de la distancia entre dos aspersores contiguos y la mitad entre dos lneas de aspersores.

Ejemplo: Calcular la pluviometra de un aspersor, en mm por hora, conociendo que el caudal del aspersor es de 0,45 l/seg. La separacin entre aspersores es de 10 m y la separacin entre lneas es de 16 metros. La superficie de riego de cada aspersor sera: S = 10 x 16 = 160 m2 .La pluviometra sera:

Velocidad media delViento (m/seg.)% de Traslape entreaspersores (dimetrohumedecido)% de traslape entrelaterales (dimetrohumedecido)0.0 0.5035350.50 2.040352.0 4.05040+ 4.07050

Efecto del viento

Normas y Criterios para el Diseo del SistemaEl diseo de un sistema de riego por aspersin debe considerar la determinacin de las caractersticas tcnicas de los siguientes componentes principales:AspersoresRed de TuberiasUnidad de Bombeo

Si el caudal del aspersor es Q (m3/h) y la distancia de espaciamiento entre 2 aspersores es D (m), la precipitacin del aspersor ser

P = Q* 1000 (P en mm/h) DPara una eleccin de un tipo de aspersor el criterio es entonces que

VBI (Velocidad bsica de infiltracin) P

Ejemplo:Se tiene, el suelo es de tipo limoso(VBI = 12.5mm/h). Un aspersor NAAN 427, trabajando a una presin de 15m (1.5 bar), con una boquilla de 4 mm (negra) tendr un caudal Q de 0.72 m3/h (o sea 0.2 l/s). Con un espaciamiento entre aspersores D de 12 m, la dotacin bruta es de 30mm., Hallar la precipitacin y tiempo de riego diario.P = 0.72 * 1000 = 5 mm/h 144

VBI > P 12.5 > 5 O.K.

Dotacion bruta = 30 mm 6 horas P 5 mm/hEntonces, el agricultor cambia la posicin de los aspersores cada 6 horas.

LAMINA NETA DE RIEGOLn = ((CC-PM)/100)*(D.R.a)*Pr*%HD

Donde:CC: Capacidad de CampoPM: Punto de MarchitezD.R.a: Densidad Relativa AparentePr: Profundidad Radicular%HD: Porcentaje de Humedad aprovechable.**Ing. Jaime L. Bendez Prado


Lamina Bruta (Lb)Lb = Ln/Er

Ln: Lamina NetaEr: Eficiencia de Riego

**Ing. Jaime L. Bendez Prado


Frecuencia de Riego

Fr = Ln/ETC

Ln: Lamina Neta

ETC: Evapotranspiracion Real**Ing. Jaime L. Bendez Prado


Tiempo de aplicacin Conocido la lmina de agua aplicada Se determina el tiempo que debemos aplicar el agua.

T = Lb/I

I: Velocidad de infiltracin

Caudal de emisin de los aspersores q, se debe realizar una evaluacin en el mercado para determinar que tipo de aspersor se utilizar, determinando una carga promedio de funcionamiento, para encontrar de acuerdo a tablas proporcionadas por el fabricante, el caudal q y el dimetro de alcance.

Numero de posiciones N

N = t/T

t : Total de horas diarias de agua disponible

T : Horas de aplicacin.

rea por mdulo (m2)

a = A/N

a: rea por mdulo (m2)A: rea de riego (m2)N= nmero de posiciones

Nmero de aspersores (#)# = a/(S1xS2)

S1: Distancia entre aspersoresS2: Distancia entre lneas o laterales

Caudal requerido (Q)

Q = qx#

q: Caudal de emisin del aspersor

#: Nmero de aspersores

Qasp = ( Easp.x Elat.x Vapl.asp.)/3600

Qasp : caudal del aspersor (lt/seg.)Easp.: Espacio entre aspersoresElat. : Espacio entre laterales.Vapl.asp.: velocidad de aplicacin del aspersor.Otra manera

Qs = (2.778*A*Lb)/Fr*Toper.

Qs: Caudal del sistema.A: Area de riego.Lb: Lmina de riego.Fr: Frecuencia de riego.Toper.: Tiempo de operacin

Tiempo de riego.

T = Lb/Vaplic.asp.

Vaplic.asp.: Velocidad de aplicacin del aspersor.

Ejemplo:

Eficiencia de riego LB = LN / Ea Ea = EDa * Pe EDa = LN / Linf

LB Lmina BrutaLN Lmina netaEa Eficiencia de aplicacinEDa Eficiencia de distribucinPe Proporcin de agua que llega al sueloLinf Lmina media infiltrada



Coeficiente de Uniformidad para Riego por Aspersin Christiansen Pn Presin mnima en el cuadro de riegoPa Presin nominal del aspersor**Ing. Jaime L. Bendez Prado


Prueba de campo**Ing. Jaime L. Bendez Prado


Eficiencia de distribucin (EDa)**Ing. Jaime L. Bendez Prado


Eficiencia de distribucin (EDa)EDa = 100 + (606 - 24.9 a + 0.349 a2 0.00186 a3)* (1 CU/100) (Allen ,1987) a - Fraccin de rea adecuadamente regada CU - Coeficiente de Uniformidad del sistema**Ing. Jaime L. Bendez Prado


Proporcin del agua emitida por los aspersores que llega al suelo (Pe)Sistema de riego Pe %Sistemas semifijos, ramales mviles88 90Sistema fijo, en bloques90 92Pivt central93 96Caones94 96**Ing. Jaime L. Bendez Prado


Coeficiente de uniformidad segn sistema de aspersinKeller, 1990**Ing. Jaime L. Bendez Prado

SistemaCU (%)Laterales mviles70 a 86 %Aspersin fija70 a 88 %Laterales autodesplazables 75 a 94 %Caones de riego 60 a 75 %


Diseo hidrulico

Q = K * Hxx 0,5

Criterio Pmx Pmn 0,2 Pa (aspersores de un lateral)

Ipp = Q / SS = Easp * Elat E = n * 6

Criterio E 60% efectivo mojado (vientos < 2 m/s)



Prdidas de carga en un lateralPn = Po hf Ha **Ing. Jaime L. Bendez Prado


Pmin= Pn = Po hf Hg - Ha**Ing. Jaime L. Bendez Prado


Pn = Po hf + Hg - Ha**Ing. Jaime L. Bendez Prado


Laterales alimentados por un extremo, pendiente a favor Pmin = Pi t * hf**Ing. Jaime L. Bendez Prado


Consideraciones para el diseo agronmicoLas diferentes posiciones deben tener el mismo o similar nmero de aspersores.Mxima utilizacin del sistema en perodo punta (20 horas por da)La Ipp no debe superar la Vinf al final de cada riegoSe procurar hacer de 2 a 4 posiciones por daRiegos nocturnosLaterales a nivel o descendentesPresin de trabajo entre 250 y 350 kPaEn sistemas fijos, riego en bloques (>Hf, < evap. y deriva)En sistemas mviles, el nmero de posiciones mltiplo del nmero de hidrantes



Criterios de diseo de un equipo de riego por aspersinSe debe aplicar una cantidad de agua tal que una fraccin a de la superficie total reciba por lo menos la Lmina Neta.No puede existir escurrimiento, por lo tanto la Intensidad de Precipitacin no debe superar la Velocidad de Infiltracin.Los caudales erogados por los diferentes aspersores no deben variar en ms de un 10% del caudal nominal. Para ello la diferencia de presin entre los mismos no debe superar el 20% de la presin nominal.La lmina aplicada debe ser uniforme en toda la superficie, por lo que la separacin entre emisores no debe superar el 60% del dimetro mojado.Debe tener los menores costos de inversin y operativos, pero que permita cumplir con los cuatro puntos anteriores.**Ing. Jaime L. Bendez Prado


Ejemplo diseo aspersin porttil1. Datos del predioSuperficie 540 x 360 m (aprox. 19.5 has)Cultivo Papa (40 cm de profundidad de arraigamiento)Suelo Franco limoso, V.inf. 8 mm/horaAgua disponible 50 mm (en los 40 cm)Umbral de riego 50% (-1 bar) - L.N. = 25 mmJornada de riego 16 horas por daETc pico 5.3 mm/da

2. Eleccin del aspersorMarca SIME modelo SILVERBoquilla 6 mm; Pa 3 atm.; Q =2.30 m3/hora; alcance 15 m.Ipp(18 x 18 m) = Q/A = 2300l/h / 324m2 =7.1 mm/hora **Ing. Jaime L. Bendez Prado


3. Estimacin de la Eficiencia (Ea)

CU(Christiansen) 90% (comparando con datos experimentales)

CU sistema =

CUs. = 88

CUs = 88; a = 90 EDa = 0.80

Ea = EDa * Pe = 0.80 * 0.90 = 0.72



4. Clculo de la operacin del riego

Frecuencia de riegoFr. = LN / ETc = 25 mm / 5.3 mm/da = 4.7 das 5 dasLN ajustada 5.3 mm/da * 5 das = 26.5 mm U.R. ajustado = 26.5 / 50 = 53%Lmina BrutaL.B. = L.N. / Ef. = 26.5 / 0.72 = 36.8 mmTiempo de operacinT riego = L.B. / Ipp = 36.8 mm / 7.1 mm/hora = 5.2 horasT operacin = T riego + T cambios = 5.2 + 0.5 = 5.7 horas

N de posiciones por daN pos. = Jornada / T operacin = 16 horas/da / 5.7 horas/pos. = 2.8 pos/da3 posiciones/da

Jornada ajustada = 5.7 horas/pos. * 3 pos./da = 17.1 horas/da



5. Clculo del N mnimo de aspersores y laterales

Nmero de aspersoresN mn. = (Superficie) / (N pos.dia-1 *FR * Marco del aspersor) N mn. = (540*360) / (3*5*18*18) = 40 aspersoresDistribucin en el campo180 m/lateral / 18 m/aspersor = 10 aspersores/lateralLong. Lateral = Esp./2 + (Esp. * (n-1)) = 18/2 + (18 * 9) = 171 mNmero de laterales40 aspersores totales / 10 asp./lat = 4 lateralesNmero de posiciones por lateral540 m / 18 m/pos = 30 * 2 = 60 posiciones60 pos. / 4 lat. = 15 pos./lateral (5 das * 3 pos/da)



6. Diseo del lateralCaudal = 2.300 l/h/asp * 10 asp./lat = 23.000 l/h/lat = 6,4 l/sCriterio - Prdidas

Clase 4-Riego Por Aspersion

Documents

Transcript of Clase 4-Riego Por Aspersion