Ministerio de Agricultura

Ing. Pedro Chucya Ccahua

I N T R O D U C C I O NEl diseño agronómico es un componente fundamental de los cálculos justificatorios de cualquier expediente técnico de un proyecto de riego (presas de riego, reservorios de riego, canales de riego, riego por aspersión, riego por goteo etc.)

La importancia de un buen diseño agronómico en los proyectos de riego por goteo repercutirá directamente en :

- La producción y operaciones de riego- Capacidad de las redes y estructuras de riego

El objetivo de la exposición es aprender a:1.- Determinar las Necesidades de agua (02 métodos)2.- Determinar parámetros de diseño (parcela 14Ha)

NECESIDADES DE AGUASe pretende conocer las necesidades máximas de agua para dimensionar posteriormente las instalaciones de riego. Para esto se utilizara el método del libro de Pizarro y después el método desarrollado en la primera practica.

ETo Evapotranspiracion potencialKc Coeficiente de cultivoKl Coeficiente de localizaciónKcl Coeficiente de variación climáticaKad Coeficiente por advecciónPe, Ac, Aa Precipitación, agua capilar, agua almacenadaK Coeficiente por eficiencia aplicación o lavadoCU Coeficiente de uniformidad

Necesidades totales o = { (ETo*Kc*Kl*Kcl*Kad) -Pe-Ac-Aa } / {(1-K)*CU }Lamina de riego

Determinación ETo

Existen diferentes métodos para llegar a determinar la ETo. Entre los métodos mas empleados para hallar ETo tenemos :

Método Tanque evaporimetro, Clase “A”Método Blaney ChiddleMétodo Penman modificadoMétodo de Hargreves

Una vez hallado el ETo de todos los meses, para fines de diseño se seleccionara aquel que multiplicado por Kc nos de el máximo valor

Determinación Kc

El Kc es el coeficiente de cultivo y es aquel que expresa la relación entre ETc. y Eto, sus valores varían en función de la fase del cultivo

Una vez hallado el Kc de todos los meses, para fines de diseño se seleccionara aquel que multiplicado por ETo nos de el maximo valor

Kc PARA PAPRIKA

FASE DEL CULTIVO Dias KcFASE INICIAL ( Emergencia ) 14 0.50

( Crecimiento Inicial ) 56 0.70( Cresimiento Final ) 28 1.00

FASE DESARROLLO 28 0.95FASE MEDIA ESTACION 56 0.70FASE ESTACION FINAL 28 0.60

Kc PARA PAPRIKA

TIEMPO KcMES 1 0.60MES 2 0.70MES 3 0.90MES 4 1.00MES 5 0.75MES 6 0.70MES 7 0.60

Ejemplo Selección ETo y Kc

CUADRO : Cálculos de demanda de aguaE F M A M J J A S O N D

Eo (mmdia) 7.2 6.8 6.3 5.6 5.4 5.5 5.5 6 6.6 7.7 7.7 6.9K-tanque 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75ETo (mm/dia) 5.40 5.10 4.73 4.20 4.05 4.13 4.13 4.50 4.95 5.78 5.78 5.18

P A P R I K AKc (cultivo) 0.60 0.70 0.90 1.00 0.75 0.70 0.60ETc (mm/dia) 2.48 2.89 4.05 4.95 4.33 4.04 3.11

maximo

El valor de Etc seleccionado para efectos de diseño es el

máximo de los obtenidos mensualmente.

Determinación Kl

El coeficiente de localización (Kl) corrige la ET disminuyéndola, debido a la

reducción del área de riego, producto de la localización del riego con goteros o microaspersores

La ET depende de masa de follaje, superficie de hojas, volumen de copa, etc. y como estas variables son difíciles de cuanticar se las representa en función del % área sombreada.

Alljiburi Kl = 1.34*A

Decroix Kl = 0.1+A

Hoara Kl = A+0.5*(1-A)

Keller Kl = A+0.15*(1-A)

Para obtener Kl se calcula por los 4 métodos y se trabaja con el promedio

Ejemplo KlEjemplo: Palto con marco de 6 * 4 A.sombreada = Pi*D2 / 4 = 3.14*42 / 4

= 12 .56 m2 Área total = 6 x 4 = 24 m2

% A.Sombreada = A.Sombreado/A.total % A.Sombreada = 12.56 / 24 = 0.52 Resultados Kl con área sombreado para palta 52% y para paprika 70%

PALTA PAPRIKAAlljiburi Kl = 0.70 Kl = 0.94Decroix Kl = 0.62 Kl = 0.80Hoara Kl = 0.76 Kl = 0.85Keller Kl = 0.59 Kl =0.74

PROMERDIO 0.67 0.83

==> 4.95 mm/dia * 0.83 = 4.10

Determinación Kcl

El Kcl es el coeficiente variación climática y se utiliza para corregir los valores de promedios mensuales o de los promedios de un periodo determinado, utilizados para los cálculos de la ETo.

Para riego localizado este valor se estila poner entre 1.15 y 1.2

==> 4.10mm/dia*1.20 = 4.92 mm/dia

Determinación Kad El Kad es el coeficiente por advección, el cual castiga a la ETo

debido a que el efecto producido por un área de riego cada vez mas grande disminuirá la ETo

Ejemplo: Para nuestro caso

Suponemos un área de riego de 14 Ha

=> 4.92mm/día * 0.90=4.43mm/día

Determinación Pe, Ac, Aa Pe, es aporte de agua por la precipitación efectiva,

Ac, es aporte de agua capilar que se debe considerar en el caso de que el nivel freático este próximo.

Aa, es aporte del agua almacenada que tampoco se considera, por que con los riegos de alta frecuencia, pretendemos reponer inmediatamente el agua extraída para no gastar energías en sustraer agua almacenada mas allá de la lamina diaria.

Ejemplo:

para nuestro ejemplo no tenemos aportes de agua provenientes de precipitación, capilaridad ni por almacenamiento.

==> 4.10mm/día - 0 - 0 - 0 = 4.10 mm/día

Determinación K El K es un coeficiente que dependerá de la eficiencia de aplicación o de la

cantidad de agua de lavado. debiendo de escogerse el que nos de un mayor valor de K, la aplicación de este coeficiente nos permitirá mayorar el valor de la ETo para garantizar una cantidad de agua para lavado o por perdidas en precolación profunda

K = 1 - EaK = LR

Ea = eficiencia de aplicaciónLR = % de agua de lavado

LR = CEi / 2CEe

CEi = conductividad eléctrica del agua de riegoCEe = conductividad conductividad eléctrica del extracto de saturación

Determinación K Ejemplo:

CEi = conductividad eléctrica del agua de riego 0.8 mmhos/cmCEe = conductividad eléctrica del extracto de saturación 1.7

mmhos/cmEa = Eficiencia de aplicación 90%

K = 1 – Ea = 1- 0.9 = 0.10 K = LR = CEi / 2CEe = 0.8 / (2*1.7) = 0.24

podemos ver que el agua de lavado es superior a las aguas de perdidas

0.24 > 0.10por lo tanto se considera el porcentaje del de agua de lavado

==> 4.92mm/día / (1- 0.24) = 6.47 mm/dia ==> 4.92mm/día / (1- 0.10) = 5.46 mm/dia

Determinación CU

Este factor es el coeficiente de uniformidad, su aplicación nos garantiza que los lugares que reciben menos agua (debido a que todos los goteros no arrojan caudales exactamente iguales) pueden recibir la cantidad de agua necesaria.

CU = 0.90

==> 6.47mm/día / 0.90 = 7.18 mm/dia

==> 5.46mm/día / 0.90 = 6.06 mm/dia

NECESIDADES DE AGUA

Ejemplo paprika ETo Evapotranspiracion potencial= 4.95mm/diaKc Coeficiente de cultivo = 1.0Kl Coeficiente de localización = 0.83Kcl Coeficiente de variación climática =1.20Kad Coeficiente por advección = 0.90 Pe, Ac, Aa Precipitación, agua capilar, agua almacenada = 0K Coeficiente por eficiencia aplicación o lavado = 0.10 y 0.24CU Coeficiente de uniformidad = 0.90

Lr = { (ETo*Kc*Kl*Kcl*Kad) -Pe-Ac-Aa } / {(1-K)*CU}

Lr = {(4.95*1*0.83*1.20*0.90)–0 – 0 - 0} / {(1-0.24)*0.90} = 7.18 Lr = {(4.95*1*0.83*1.20*0.90)–0 – 0 - 0} / {(1-0.10)*0.90} = 6.06

METODOS PRIMERA PRACTICA

Un método mas fácil y rápido , el cual se ha venido usando en las primeras clases y primera practica

ETo Evapotranspiracion potencial

Kc Coeficiente de cultivo

Ea Eficiencia de aplicación

LR Porcentaje de agua de lavado

Lr = ( Eto * Kc ) / { (1- LR) * Ea }

METODOS USUALES

EJEMPLO : cultivo de paprika

ETo Evapotranspiracion potencial = 4.95

Kc Coeficiente de cultivo = 1.0

Ea Eficiencia de aplicación = 90%

LR Porcentaje de agua de lavado =10% y con 0 %

Lr = ( ETo * Kc ) / { (1- LR) * Ea }

c/sal Lr = ( 4.95 * 1.0 ) / { (1- 0.10) * 0.90 } = 6.11 mm/día

s/sal Lr = ( 4.95 * 1.0 ) / { (1- 0) * 0.90 } = 5.50 mm/día

EJEMPLO DE CALCULO DE LAMINA NETA

METODO CLASES

CUADRO : Cálculos de demanda de aguaE F M A M J J A S O N D

Eo (mmdia) 7.2 6.8 6.3 5.6 5.4 5.5 5.5 6 6.6 7.7 7.7 6.9K-tanque 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75ETo (mm/dia) 5.40 5.10 4.73 4.20 4.05 4.13 4.13 4.50 4.95 5.78 5.78 5.18

P A P R I K AKc (cultivo) 0.60 0.70 0.90 1.00 0.75 0.70 0.60ETc (mm/dia) 2.48 2.89 4.05 4.95 4.33 4.04 3.11Lavado Sales (%) 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10%ETA (mm/dia) 2.75 3.21 4.50 5.50 4.81 4.49 3.45Ef. Aplicación (%) 90% 90% 90% 90% 90% 90% 90%Lamina de Riego 3.06 3.56 5.00 6.11 5.35 4.99 3.83Modulo de riego 0.35 0.41 0.58 0.71 0.62 0.58 0.44

maximoCUADRO : Cálculos de demanda de agua

E F M A M J J A S O N DEo (mmdia) 7.2 6.8 6.3 5.6 5.4 5.5 5.5 6 6.6 7.7 7.7 6.9K-tanque 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75ETo (mm/dia) 5.40 5.10 4.73 4.20 4.05 4.13 4.13 4.50 4.95 5.78 5.78 5.18

P A P R I K AKc (cultivo) 0.60 0.70 0.90 1.00 0.75 0.70 0.60ETc (mm/dia) 2.48 2.89 4.05 4.95 4.33 4.04 3.11Lavado Sales (%) 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%ETA (mm/dia) 2.48 2.89 4.05 4.95 4.33 4.04 3.11ETA (mm/mes) 74.25 89.51 125.55 148.50 134.27 121.28 96.26Ef. Aplicación (%) 90% 90% 90% 90% 90% 90% 90%Lamina Riego mm/dia 2.75 3.21 4.50 5.50 4.81 4.49 3.45Modulo de riego litros / segundo 0.32 0.37 0.52 0.64 0.56 0.52 0.40

maximo

CAUDALES REQUERIDOS

Con los datos obtenidos ya estamos en capacidad de estimar las necesidades hídricas para una determinada área y tiempo de riego

Para el diseño obtuvimos Lamina 6.11 mm/día y un modulo de 0.74 lit/seg-ha por 24 horas .

Ejm-01: 11 Has y 12 horas de disponibilidad de agua ¿ Q ?

=> modulo por 12 horas = 0.74 x (24 / 12) = 1.48 l/s-ha

y para 11 Has Q requerido = 11*1.48 = 16.28 l/s

Ejm-02; 11 Has y 8 horas de disponibilidad de agua ¿ Q ?

=> modulo por 08 horas = 0.74 x (24 / 8) = 2.22 l/s-ha

y para 11 Has Q requerido = 11*2.22 = 24.42 l/s

CALCULO DE PARAMETROS AGRONOMICOS

• Frecuencia• Dosis• Tiempo riego• Precipitación del sistema• # de Unidades o Turnos de riego• Área de las Unidades de riego• Caudal de diseño

FRECUENCIA La frecuencia de riego es el intervalo de tiempo necesario para volver aplicar un riego.

En riegos por goteo y microaspersión no existe un valor mínimo de intervalo de riego, pero el valor máximo del intervalo de riego se calcula teniendo en cuenta que la humedad del área mojada, no descienda de un cierto valor.

En su mayoría de casos se diseña para frecuencias de un día

Textura Frecuencia (max)

Ligera 3 días

Media 4 días

Pesada 5 días

FRECUENCIA DE RIEGO (goteo)

Área mojada

% área mojada = -----------------

Área Total

Frecuencia (max) = Dosis de riego (max) / Lamina riego

Dosis de riego (max) = Lamina de agua aprovechable X % área mojada

Lamina de agua aprovechable = (CC-PM ) * Da * Pr * %Ag

dD

Comparación frecuencias 1, 3 y 8 días

% AREA MOJADA

Se define como la relación entre el área mojada y el área total medidos a una profundidad de 30 cm.

% área mojada = Área mojada / Área total

% altos son mas seguros pero incrementan los costos de instalación por mas cantidad de goteros y mayores diámetros de tuberías.

Keller recomienda En frutales el área mínima mojada para

clima húmedo es 20%, clima árido es 33% En cultivos herbáceos este % es mayor llegando hasta 70%.

AREA MOJADA POR EMISOR

Calculo de área mojadoMicroaspersores.- el área o diámetro mojado en la superficie viene especificado en los catálogos y se asume este valor como el valor de área mojadaGoteros.- en el caso de goteros es mas complicado dependiendo mucho de la textura, estratificación, caudal de gotero y tiempo de riego, su calculo se puede hacer:

1) Utilizando tablas 2) Pruebas de campo

Tabla de diámetro mojado

Diferentes tipos de área mojada

dD

# DE EMISORES El numero de emisores se calcula teniendo en cuenta que

la suma del área mojada de todos los emisores de un árbol sea superior al mínimo de área mojada impuesto.

#e * Ae > A.total * % A.mojadomin

#e > ( A.total * % A.mojadomin ) / Ae

El tiempo de riego seria = Dosis / ( #e * qe )

#e = numero de emisores Ae = Área de un emisor qe = caudal de emisor Litros/hora Dosis = litros / árbol

DOSIS DE RIEGO

Es la cantidad de agua a aplicarse en un riego, la cual será infiltrada y retenida por el reservorio suelo, esta dosis es un múltiplo de la lamina riego diaria y depende de la frecuencia de riegoLa dosis de riego pueden ser:

- Dosis de riego (max) = Lamina aprovechable X % área mojada

- Lamina aprovechable = (CC-PM ) * Da * Pr * %Ag

Frecuencia DOSIS

01 día 1*Lr

02 días 2*Lr

03 días 3*Lr

TIEMPO DE RIEGO

Para calcular el tiempo de riego, se compara la dosis de agua (cantidad de agua a infiltrar y retener en el suelo) para riego con la oferta de agua del sistema de goteo.

Dosis de agua para riego mm / día m3/Ha-día horas

TR = ------------------------------------- = ----------- = -------------- = --------

Oferta de Agua del Sistema mm / Hora m3/Ha-hora día

Dosis de agua para riego = Función de Lamina neta y la frecuencia de riego Oferta de Agua del sistema = Función de Q-gotero, dist. goteros y dist. late

PRECIPITACION DEL SISTEMA

Cantidad de agua que entrega un campo en función de las características del sistema de goteo instalados (caudal y distanciamiento de los emisores)

Caudal del Gotero

P = ---------------------------------

Dist. Emisores X Dist. Laterales

Caudal del Gotero = Litros / Hora

Dist. Emisores = Metros

Dist. Laterales = Metros

# DE UNIDADES ó TURNOS

Es la cantidad de unidades de riego o sectores en que se puede dividir una parcela,

Es el numero de turnos de riego que se pueden atender durante un periodo de tiempo disponible

Tiempo Disponible # Unidades de riego = -----------------------

Tiempo de riego

Tiempo disponible = tiempo total disponible para regarTiempo de riego = tiempo necesario para aplicar 1 dosis

AREA DE LA UNIDAD

Es el área que puede ser atendida por un turno de riego

Esta área nos servirá para poder dividir la parcela en un numero de unidades de igual área para que puedan ser regados en un turno de riego.

Área Total

Área de Unidad = -------------------------------

# de Turnos o Unidades

Area Total = area donde se instalara el sistema de goteo

CAUDAL DEL SISTEMA

Es un caudal constante durante un determinado tiempo, que es necesario para poder regar una determinada superficie de terreno . Este caudal es funcion del area de riego, Lamina de riego y el tiempo total disponible para riego.

2.78 * A * Lr Q-sistema = -------------------------------

Tiempo A = área total a regar Lr = Lamina de riego diaria Tiempo = tiempo total disponible para regar

Ejemplo 01 Se desea instalar un sistema de riego por goteo con cintas para 14 Has

de cultivo de paprika, se cuenta con 13 Horas disponibles de agua. La cinta a utilizar tiene emisores de 1.0 LPH @ 0.20 y 1.50 mt entre

laterales y la Lamina neta de riego es de 6 mm/dia y la frecuencia de riego es 1. ¿Calcular los parámetros agronómicos del diseño?

Caudal del Gotero 1.0 LPH PP = --------------------------------- = ----------------------- = 3.33 mm/Hora

Dist. Emisores X Dist. Laterales 0.20 mt. x 1.50mt

Dosis de agua de riego 6.00 mm / día TR = ------------------------------------- = ------------------ = 1.80 Horas/dia

Oferta de Agua del Sistema 3.33 mm / Hora

Frecuencia = dosis de riego / lamina de riego

Frecuencia 1 => la dosis de riego es igual a la Lamina neta o demanda diaria cultivo

Ejemplo 01 2.73*A*Ln 2.78*14*6

Q-estimado = --------------------- = ------------------- = 17.96 L/s Tiempo disponible 13. horas

Tiempo total 13 horas Unidades = --------------------- = ------------------- = 7.22 = 7 unidades

Tiempo de riego 1.8. horas

Área Total 14 Ha Área unidad = --------------------- = -------------- = 2.00 Ha

# unida 7

2.73*A*Ln 2.78*14*6

Q-real = --------------------- = ------------------- = 18.53 L/s Tiempo disponible 12.6. horas

Diseño Agronómico Final

U-1

2 Ha

U-2

2 Ha

U-4

2 Ha

U-5

2 Ha

U-3

2 Ha

U-6

2 Ha

U-7

2 Ha

Pp = 3.33 mm/día

TR = 1.8 horas / und

TR-total = 12.6 horas / día

# Unidades = 7 unid

Área Und = 2 Has

Área Total = 14. Has

Lamina R. = 6 mm/día

Caudal = 18.53 Has

Q

14 Has

GRACIAS