Sistemas de Riego Por Aspersion

7/31/2019 Sistemas de Riego Por Aspersion

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SISTEMAS DE RIEGO POR ASPERSION Pgina 1

SISTEMAS DE RIEGO POR ASPERSION

1.0 DEFINICION DE LA OBRA

El sistema de riego por aspersin consiste en la aplicacin de agua al suelo en forma de llovizna, producida por la

precipitacin ocasionada por chorros de agua emitidos por aspersores. En este sistema, el agua se distribuye apresin mediante una red de tuberas, que la conducen hasta las tuberas laterales que llevan insertados los

aspersores, por los cuales sale en forma de chorros, a travs de los orificios que constituyen los puntos de

emisin de los aspersores.

En este sistema de riego, el agua se distribuye por el aire, mediante chorros de agua que dan dimetros de

alojamiento superiores a los 3 m y hasta 150 m, dependiendo del modelo del aspersor utilizado.

Este sistema es muy verstil; permite regar desde jardines y parques (landscape) hasta grandes predios agrcolas,

para lo cual, se utilizan aspersores de roco (spray sprinklers) y grandes caones (big gun sprinklers), y aspersores

gigantes (giant sprinklers), respectivamente.

Las principales ventajas del riego por aspersin son las siguientes:

1. La eficiencia del riego por aspersin es alta (70 a 85%), en consecuencia se requiere menor cantidad de agua

por unidad de superficie y es posible aplicarla de acuerdo a las necesidades de las plantas. Esto es importante

cuando el factor limitante para una agricultura intensiva es el agua.

2. Permite una distribucin uniforme y controlada de los caudales aplicados, an en terrenos de topografa

irregular, ondulados y de fuerte pendiente. La conduccin del agua por tuberas resuelve los inconvenientes del

trazado de canales en terrenos irregulares, no produce prdidas de agua y ocupa menos terrenos productivos.

3. Este sistema es ideal para ciertas condiciones de suelo y cultivos en los que prcticamente no hay otra opcinde riego. Puede utilizarse en cualquier tipo de suelo con limitaciones para el uso de mtodos tradicionales de

riego. En sistemas bien diseados, su uso no representa riesgos de erosin ni necesidad de corregir el micro


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relieve. Se puede regar eficientemente suelos pesados y suelos con alta velocidad de infiltracin, tales como los

de textura media a gruesa, o suelos poco profundos, especialmente cuando se trata de cultivos de alta densidad

como cereales y empastadas.

4. Tiene efecto sobre el control de heladas a travs de la llovizna proporcionada por el sistema, pudindose

utilizar este equipo como un sistema de emergencia cuando las temperaturas descienden bajo el nivel tolerado

por el cultivo. Lo anterior es factible de realizar cuando las heladas son de corta duracin, en caso contrario sepueden producir problemas de excesos de agua o de drenaje.

5. Permite aplicar fertilizantes y pesticidas con el agua de riego, lo que se traduce en un ahorro de mano de obra

en esas labores, adems de una eficiente distribucin de productos qumicos solubles en agua y que sean de

aplicacin foliar.

6. Tambin puede ser ventajoso para ciertos cultivos el hecho que proporcione un ambiente hmedo, lo que

impide la deshidratacin del tejido joven y, en otros casos, favorece la maduracin de algunos frutos.

7. Este sistema de riego puede ahorrar muchos costos de nivelacin de suelos, adems tiene la ventaja que

normalmente gran parte del equipo es reutilizable en una explotacin y existen grados crecientes de

automatizacin de la operacin del sistema, dependiendo del tipo de equipo.

8. El sistema de riego por aspersin permite aprovechar el agua de riego de da y de noche, sin necesidad de

supervisin continua.

2.0 LIMITACIONES

Las limitaciones de este mtodo de riego presurizado son las siguientes:

1. La principal limitacin del riego por aspersin es su alto costo de inversin inicial en relacin a mtodos de

riego poco tecnificados, pero no as en cuanto a riegos localizados, que a veces pueden ser alternativos y son

normalmente ms caros. En algunos casos, los equipos de bombeo no son necesarios cuando existen cadas de

agua o canales situados a niveles muy superiores al de los terrenos a regar.

2. Si bien el riego por aspersin se puede utilizar en una amplia gama de condiciones de suelo, topografa y

cultivo, se debe tener en cuenta factores cismticos como vientos y altas temperaturas para determinar la

verdadera utilidad tcnica del equipo de riego, especialmente cuando se riegan cultivos anuales o frutales sobre

la copa de los rboles.

El riego por aspersin no es un sistema apropiado para zonas con vientos fuertes o persistentes, ya que en esascondiciones se distorsiona el modelo de riego calculado, disminuyendo por consiguiente su efectividad. En

general, velocidades de vientos superiores a 2,5 m/seg hacen no recomendable el riego por aspersin y

velocidades entre 1 y 2,5 m/seg lo hacer poco recomendable.

Las prdidas de agua por evaporacin en un sistema de riego por aspersin estn en funcin de la temperatura y

de la velocidad de los vientos . El efecto de los vientos fuertes y persistentes, en un clima de altas temperaturas,

origina considerables prdidas que se deben contemplar en la eleccin del sistema de riego. As por ejemplo, en

condiciones de vientos con una velocidad de 2 m/s y temperaturas de 25C, se origina una prdida de agua de un

10% sobre el volumen aplicado. Por lo tanto, no es recomendable utilizar los equipos de riego por aspersin ya

instalados, durante las horas del da en que haya viento.


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3. La condicin de humedad puede resultar desventajosa en determinadas condiciones, puesto que propicia un

ambiente ptimo para el desarrollo de enfermedades.

4. Es necesaria una mayor coordinacin para fijar los perodos de riego y los de fumigaciones.

5. El riego por aspersin tiene menor precisin en la entrega de agua comparado con otros mtodos de riego.

Adems, se producen prdidas de agua en los deslindes de los predios, mojando los caminos y predios vecinos,

especialmente cuando las parcelas son angostas.6. La aspersin requiere mayor presin de funcionamiento comparado con otros sistemas presurizados, lo que

trae consigo ms consumo de energa por metro cbico (m 3) de agua aplicada. Sin embargo, en los ltimos aos

se ha observado una tendencia a bajar la demanda de energa en los sistemas de aspersin, asimilando el

consumo, en algunos casos, a los otros sistemas de riego presurizados.

7. En terrenos de fuerte pendiente y con baja velocidad de infiltracin, el mtodo de riego por aspersin tiene

desventajas sobre los mtodos de riego localizado, dado que aumenta mucho el escurrimiento superficial.

8. La calidad de las aguas puede convertirse en una limitante del mtodo, dados los efectos de las sales sobre el

follaje.

9. Tambin es una desventaja en relacin a otros mtodos menos tecnificados, que se deba disponer

necesariamente de caudales continuos.

3.0 CARACTERISTICAS DE LA OBRA FISICA

En primer trmino se describirn los componentes del sistema y a continuacin los tipos de sistemas.

3.1 Componentes del Sistema

Los componentes del sistema de riego por aspersin son los siguientes

A) Unidad de BombeoB) TuberasC) AspersoresD) Equipos AuxiliaresE) Accesorios

A) UNIDAD DE BOMBEOLa unidad de bombeo de un sistema de riego por aspersin es una instalacin con equipos de elevacin mecnicaque tiene por objeto aspirar el agua desde la fuente elegida e impulsarla a la red de tuberas. Dado que para el

funcionamiento de los aspersores se requiere carga hidrulica, la motobomba crea la presin necesaria para ello,

como as tambin para compensar las prdidas de carga en las tuberas. Esta parte del sistema se omite cuando

la fuente de agua est a una elevacin tal, que la energa para el funcionamiento eficiente del equipo de riego por

aspersin es provista por el desnivel topogrfico. Para el riego por aspersin se emplean bombas centrfugas de

eje horizontal y bombas de eje vertical. El motor puede ser elctrico o a combustin interna, conjuntamente con

la bomba. El equipo motobomba puede ser fijo o mvil. La motobomba fija se emplea cuando se eleva agua del

sub-suelo o en una estacin de bombeo de un cauce superficial. En tal caso, al calcular la potencia necesaria, se

debe tener en cuenta no slo el desnivel geomtrico, sino tambin la presin de operacin de los aspersores y las


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prdidas de carga en el sistema. La

motobomba mvil se cambia de

ubicacin en cada riego, montndola

sobre ruedas de hierro o neumticas que

pueden ser traccionadas a mano o con

tractor.B) TUBERIAS

Las tuberas de un sistema de riego por

aspersin permiten conducir el agua a

presin desde la unidad de bombeo

hasta los aspersores. Estas tuberas se

pueden clasificar de acuerdo a su

importancia en la red de distribucin en

los siguientes tipos:

Tuberas Principales

Tuberas Secundarias

Tuberas Laterales

Las tuberas principales o matrices

conducen agua desde la unidad de

bombeo hasta los puntos de distribucin

que dividen los sectores de riego.

Las tuberas principales se instalan fijas o mviles, dependiendo del tipo de sistema de riego por aspersin a

utilizar. Sin embargo, comnmente se colocan fijas a fin de utilizar menos mano de obra en la operacin del

sistema. Las tuberas fijas, por lo general, van enterradas. Estas tuberas fijas son generalmente metlicas (acero

protegido o galvanizado), plsticas (polietileno o PVC), de asbesto cemento o de concreto reforzado. Las tuberas

principales son, por lo general, de mayor dimetro que las secundarias y laterales.

Las tuberas secundarias conducen el agua desde la tubera principal hasta los puntos en que se derivan las

tuberas laterales de distribucin.En las tuberas secundarias hay habitualmente derivaciones en gran nmero, a intervalos regulares y

relativamente prximos, que corresponden a las salidas de tuberas laterales. Estas tuberas se instalan fijas o

mviles, dependiendo del tipo de sistema de riego por aspersin a utilizar.

Las tuberas secundarias mviles son de PVC o aluminio, utilizndose tambin tuberas de acero protegido o

galvanizado.

Las tuberas laterales son de aluminio, de acero galvanizado o de PVC y llevan insertos los aspersores; por lo

tanto, constituyen los elementos finales de conduccin y distribucin del sistema. Estas tuberas pueden

instalarse fijas o mviles, pero comnmente son transportabas a fin de disminuir la inversin inicial en tuberas.

C) ASPERSORES


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Denominamos "aspersores" a los emisores de agua, que funcionando hidrulicamente como una tobera, lanzan el

agua pulverizada a la atmsfera a travs de un brazo con una o dos salidas (boquillas) en su extremo, a una

distancia superior a 5 m. Distribuyen el agua sobre el terreno con un chorro de agua que gira entre dos extremos

regulables o girando 360 grados.

Los aspersores ms utilizados en riegos de jardines, son los llamados emergentes, que en situacin de NO

funcionamiento, se esconden bajo el terreno dejando ver solo una pequea tapa, y permitiendo el paso por

encima del aspersor de maquinas cortacsped o de personas. Cuando este aspersor entra en funcionamiento, y

por efecto de la presin del agua "emerge" del suelo y efecta el riego. Tambin pueden ser utilizados los

aspersores de forma area o superficial, para riego de taludes o macizos.

CLASIFICACIN.

AREO: Cuando va colocado sobre la tubera que le sirve de soporte a la altura del

suelo que precise.

EMERGENTE: Esta enterrado y se eleva cuando riega

OTRAS CLASIFICACIONES.

Por su presin de trabajo.

kg/cm2 Radio medio en m.

BAJA PRESIN 1,5-2 10-14

MEDIA PRESIN 2,5-4 10-16

ALTA PRESIN 5-6,5 16-20CAONES 7 o ms 30-50


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Por su tamao de la zona a regar.

Gama residencial:

Aplicaciones:Jardines de viviendas unifamiliares, comunidades de propietarios, zonas de tamao

pequeo/mediano.

Caractersticas:

Alcance de 7 a 12 m.Presin de trabajo entre 2,5 y 4 bares.

Caudal de 750 a 1500 l/h.

Toma de " o "

Vlvula anti drenaje incorporada.

Filtro incorporado.

Gama comercial industrial:

Aplicaciones: Comunidades de viviendas, complejos residenciales, parques pblicos, complejos deportivos,

fabricas, hoteles, zonas de tamao mediano/grande.

Caractersticas:

Alcance de 12 a 18 m.

Presin de trabajo entre 3 y 5 bares.

caudales de 1.500 a 3.500 l/h

Toma de " a 1"

Vlvula anti drenaje incorporada

Filtro incorporado.

Con o sin vlvula incorporada.

Gama de gran alcance:

Aplicaciones: Grandes parques pblicos, campos de ftbol, rugby, hipdromos, campos de golf, grandes

zonas verdes.

Caractersticas:

Alcance de 18 a 30 m.

Presin de trabajo entre 4,5 y 7 baresCaudales de 3.500 a 10.000 l/h.

Toma de1" a 1 "

Con vlvula automtica incorporada.

INFORMACIN PRCTICA DE ASPERSORES CONVENCIONALES.

Aspersores Normal Bajo consumo

Caudal de consumo para360

1,4 m3/h 0,5

Presin de funcionamiento 2,5 atm 2,5

Radio de alcance 10,0 m 5-7


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Separacin entreaspersores

10,0 m 7

Separacin entre lneas 15,0 m 10

Tiempos medios de riego 20-30 min/da 20-30

D) TURBINASEste tipo de aspersor utiliza una turbina para convertir la energa proveniente

de la presin del agua, en movimiento de rotacin del eje emergente.

Las ventajas de este tipo de aspersores, con respecto al de impacto, son:

- Mayor uniformidad de riego.

- Riego silencioso.

- Riego ms esttico.

- Menor superficie expuesta al exterior.

- Se pueden considerar anti vandlicos.

Clasificacin:

Turbina de engranajes. Cuyas caractersticas son las siguientes.

- Mecanismo silencioso.

- Diseo compacto.

- Superficie visible muy reducida.

- Gran versatilidad de rendimientos.

Turbina de impacto interno. Cuyas caractersticas son las siguientes.

- Reducida superficie visible.

- Resistente a manipulaciones.

- Memoria de arco.

E) EQUIPOS AUXILIARES

Los equipos auxiliares ms importantes de un sistema de riego por aspersin son los depsitos de fertilizantes

que permiten incorporar ste al riego, los filtros de agua y las unidades de desplazamiento. Los aparatos de

fertilizacin son de distintos tipos de acuerdo a su funcionamiento, tales como: tanque de fertilizacin de flujo

indirecto, venturi, bombas inyectoras de fertilizacin accionadas por motor.

F) ACCESORIOSUn sistema de riego por aspersin est integrado por una gran cantidad de elementos adicionales que

constituyen los accesorios. Ellos son los siguientes: accesorios de aspiracin del agua, tales como la manguera o

tubera con acoplamiento rpido que toma el agua de la fuente por efecto de una motobomba mvil; accesorios

de impulsin de agua, tales como llaves de paso; accesorios de conduccin del agua instalados en las tuberas,

tales como: curvas, unin en T, reduccin, control y reguladores de presin, vlvulas hidrantes para el enlace detuberas y dems elementos de acoplamiento y ajuste.
http://www.elriego.com/informa_te/materiales_riego/aspersores.htmhttp://www.elriego.com/informa_te/materiales_riego/aspersores.htm


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4.0 TIPOS DE SISTEMAS

Los sistemas de riego por aspersin pueden ser de tres tipos atendiendo a su movilidad. De esta manera hay

sistemas mviles, semifijos y fijos.

4.1 Sistema mvil

Todos los elementos que componen el sistema de riego por aspersin, mencionados en la seccin anterior son

mviles. Este tipo de equipos se disea con montajes eventuales, los cuales tienen gran utilidad como solucionesde emergencia.

Unidad de Bombeo: Estos equipos poseen una

unidad de bombeo que podra ser fija, aunque

normalmente tambin es mvil. La unidad, si es

de muy poca potencia, tiene un motor a

gasolina; para potencias mayores est movida

por un motor diesel. Otra alternativa muy

utilizada es que la fuente de energa provenga

de un tractor y una bomba accionada por la

toma de fuerza, y aunque menos frecuente,

tambin es posible por una polea.

Normalmente se encuentran sistemas porttiles cuyas tuberas son transportables manualmente, y a veces

tambin la bomba, instalndola sobre una carretilla adecuada. Desde la unidad de bombeo se conectan las

tuberas matrices o principales, que por lo general son metlicas (aluminio o acero protegido o acero

galvanizado), utilizndose tambin tuberas plsticas. Las longitudes corrientes de tuberas son de 6 y 9 m y

menos frecuente de 3 y 5 m. El calibre de estas tuberas tambin est normalizado en funcin de su dimetro

exterior, que va de 1 1/4 " a 4", y en algunos casos hasta 6" o mayores. La unin de los tubos puede ser de tipo

cierre hidrulico, en que el hermetismo se consigue a travs de un anillo de goma de seccin en V, o bien, con un

tipo de cierre denominado mecnico, donde las uniones se aseguran con un cerrojo o palanca.

Tuberas secundarias y laterales: Desde la tubera principal se derivan tuberas de distribuciones secundarias y

laterales. Estas tuberas son transportables o mviles. Las tuberas mviles de distribucin se acoplan por tramos

de 6, 9 12 m de largo. Cada tramo se une por medio de un sistema especial de acoplamiento rpido. Elacoplamiento al ser angulable, de 3 en algunos tipos y 12 en otros, permite adaptar la tubera a las

irregularidades del terreno. Los sistemas de acoplamiento que se emplean pueden ser de tipo a palanca

(sistema europeo) o de tipo hidrulico automtico (sistema americano). Normalmente se utilizan tuberas

plsticas o de aluminio por su reducido peso, a fin que se puedan trasladar con facilidad y con el mnimo esfuerzo.

Si el material de los tubos principales es acero galvanizado, en los secundarios y laterales se emplea tambin este

material, aunque los acoples puedan ser de acero o de aluminio fundido de gran espesor.

Ventajas y limitaciones:


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Los sistemas porttiles de riego por aspersin tienen mayores exigencias de mano de obra por sus

desplazamientos, pero la ventaja de estos diseos es que la inversin inicial se reduce al utilizar las mismas

tuberas en distintos sectores del predio a regar.

Estos sistemas son especialmente adecuados cuando el riego es poco frecuente, o de carcter suplementario, o

de emergencia en el control de heladas.

4.2 Sistema SemifijoEl sistema semifijo lleva los mismos elementos que un sistema mvil, y actualmente es el ms utilizado por ser el

que presenta mayores ventajas econmicas. Con respecto al sistema mvil presenta varias diferencias, en los

elementos que lo componen.


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Unidad de Bombeo: es una instalacin fija y permanente en el terreno, que debe ubicarse en el lugar ms

econmico en relacin a la topografa del terreno y la distancia a la fuente de agua.

Tuberas principales y secundarias: La tubera principal es fija y va enterrada permanentemente. El material de las

tuberas principales suele ser de acero, PVC o asbesto cemento. En caso de usar tubos de acero ser necesario

protegerlos de la corrosin, mediante galvanizado o por un recubrimiento interno y externo (cemento, asfalto o

bituminoso). La unin de las tuberas secundarias con las tuberas principales se hace mediante vlvulas hidrantes

que llevan una compuerta a la que se puede anexar aparatos de control y medida. Las tuberas secundarias son

fijas y normalmente se colocan enterradas y generalmente son plsticas.

Tuberas laterales: son porttiles y desplazabas manualmente. Estas tuberas son generalmente de aluminio o

acero galvanizado liviano.

Ventajas y limitaciones:

En general, los sistemas tanto porttiles como semiporttiles pueden adaptarse a explotaciones agrcolas muy

grandes o muy pequeas, a aspersores grandes con tuberas de gran dimetro y a aspersores pequeos con

tuberas de pequeo dimetro.

4.3 Sistema Fijo

En los sistemas fijos de riego por aspersin todos sus componentes son fijos o inmviles y poseen una ubicacin

nica en el terreno.

Unidad de Bombeo: en este sistema tiene las mismas caractersticas que la unidad de bombeo de un sistema

semifijo. Se debe buscar ubicarla en el lugar ms econmico en relacin a la topografa del predio y a la distancia

a la fuente de agua.Tuberas principales: de un sistema fijo de riego por aspersin se colocan enterradas. Estas tuberas pueden ser

plsticas, de polietileno o PVC, de acero (protegidas o galvanizadas), o de asbesto cemento.


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Tuberas secundarias y laterales: Las tuberas de distribucin,

secundarias y laterales, tambin se instalan enterradas. Estas

tuberas pueden ser plsticas, de polietileno o PVC, de acero

(protegidas o galvanizadas), o de asbesto cemento.

Ventajas y limitaciones:La ventaja de los sistemas fijos es que las labores de riego se

simplifican, dado que la nica operacin adicional a realizar es poner

en marcha o detener la bomba, por lo tanto un hombre puede

manejar el riego de superficies muy grandes, que algunas empresas

proveedoras de equipos consideran de 130 o ms hectreas. Este

sistema permite utilizar el equipo para el control de heladas y es el

ms indicado para compatibilizar el riego con las fumigaciones. La

principal desventaja de este tipo de sistema de riego por aspersin

es su alto costo de inversin, el cual sera importante an cuando est asociado a costos de mano de obra

relativamente bajos. Otra desventaja es que los aspersores de este sistema de riego obstaculizan las labores

agrcolas, debido a que sobresalen en forma permanente de la superficie del terreno.

4.4 Otros Sistemas

Otros sistemas de riego por aspersin, que son variaciones del sistema mvil anteriormente descrito, son

aquellos en que sus tuberas laterales estn dispuestas sobre unidades de desplazamiento a travs de ruedas o

patines y se trasladan a lo largo del predio.

Estos sistemas son especialmente adecuados para paos rectangulares o cuadrados, de alfalfa o de cultivos en

hileras, donde los laterales son usados en forma casi continua en el periodo de mayores exigencias hdricas. Estos

sistemas presentan las desventajas tpicas de aquellos con exigencias hdricas que tienen unidades de

desplazamiento. Por otra parte, muchos suelos despus del riego quedan blandos e inestables y en ellos las

ruedas tienden a hundirse en el barro que fuego se solidifica, dificultando su retiro. Adems, est el riesgo de

compactar el suelo y/o apisonar los cultivos.

El empleo de unidades de desplazamiento queda, por lo tanto, limitado a situaciones en que se necesiten riegosfrecuentes y poco abundantes; cuando sea necesario impedir la formacin de costras en el suelo durante la

emergencia de las plantas, adems que permita mantener una humedad ptima en el suelo durante la

germinacin y que elimine el exceso de sales superficiales del suelo.

5.0 NORMAS Y CRITERIOS CONSTRUCTIVOS Y DE DISEO

Para disear un sistema de riego por aspersin es necesario evaluar los recursos y explotaciones existentes en el

predio a regar. Esta informacin bsica permitir hacer un diseo ms eficiente y econmico. Por lo tanto, la

primera etapa del diseo sera realizar un inventario de los recursos y rubros de produccin del predio, siguiendo

luego con las etapas de dimensionamiento.


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5.1 Inventario de los recursos y condiciones existentes

Topografa: Es necesario hacer un levantamiento topogrfico de la parte del predio que se va a regar con el fin de

determinar la superficie, forma, pendientes, curvas de nivel y cotas mximas y mnimas. Se confecciona un plano

detallado, a escala 1:1.000 con curvas cada 1 m, para estudiar la colocacin de tuberas y su espaciamiento para

que se ajusten lo mejor posible a las dimensiones y formas del terreno, y distribuirlas de manera que el sistema

opere a una mxima eficiencia y al mnimo costo.Uso actual del suelo: El uso actual del suelo proporciona antecedentes sobre los cultivos existentes y

programados, la superficie ocupada por cada uno y rotaciones de cultivo empleadas. Todo lo cual permite

conocer las caractersticas de operacin de la explotacin agrcola; tales como labores culturales, uso de mano de

obra, de maquinaria agrcola, etc. y con ello elaborar el diseo de un sistema de riego por aspersin que se ajuste

en forma ptima a los recursos y explotaciones del predio.

Suelo: Debe contarse con un levantamiento y estudio de los suelos a regar y describirlos mediante un mapa

bsico, en el cual se indiquen la ubicacin de las distintas fases del suelo existentes en el predio. Se debe

determinar para cada unidad de suelos sus caractersticas fsicas, la capacidad de retencin de agua en el suelo,

que junto con los valores de uso consuntivo, permitirn establecer la frecuencia de riego. En el riego por

aspersin es de especial importancia considerar la tasa de entrega de agua al suelo, pues la aplicacin de los

aspersores no puede ser mayor que la velocidad de infiltracin del agua en el suelo, considerando tambin la

pendiente del terreno, por la definicin del sistema que implica que deban ser mnimas las prdidas por

escurrimiento superficial.

Agua: Es necesario conocer la disponibilidad total del recurso hdrico a travs de la temporada, especificando las

posibles fluctuaciones y existencia de turnos en el uso del agua. El abastecimiento de agua del sistema de riego

se basar en las necesidades del cultivo. Deber conocerse adems el nivel fretico del agua contenida en el suelo

que limita la profundidad que pueden explorar las races de las plantas. La calidad del agua de riego debe ser

conocida. Por otra parte, la localizacin de la fuente de agua determina la ubicacin de la unidad de bombeo, y la

longitud y distribucin ms adecuada de la tubera principal. De acuerdo a las cotas establecidas en el

levantamiento topogrfico, se definir la ubicacin de la toma en la fuente. Siempre que sea posible, la fuente de

agua debera elegirse en el lugar que sea ms econmico para el sistema.

Clima: El factor climtico de mayor relevancia es el viento, debiendo considerarse su velocidad, direccin ypersistencia; todo lo cual afecta al diseo general del equipo, as como la disposicin de las tuberas. La

planificacin de operacin deber considerar las horas sin viento y las horas con viento de velocidades menores a

2,5 m/seg. Otros factores climticos asociados a la eficiencia del riego por aspersin son las altas temperaturas y

la baja humedad relativa, los cuales aumentan las prdidas por evaporacin.

Fuente de energa: En algunos casos, el agua se suministra a presin por efecto de desniveles en el terreno. Si

esta presin es mayor que la presin mnima de operacin del aspersor escogido, en el sector ms alto del

terreno, es posible disear un equipo de aspersin que no requiera bombeo adicional. Sin embargo, lo usual es

que se necesite una unidad de bombeo, por lo que debe conocerse el tipo de energa disponible (combustibles

lquidos y/o elctricos), as como sus costos, para seleccionar la unidad de bombeo ms adecuada.


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Uso consuntivo: Es preciso conocer el uso consuntivo del cultivo; es decir, la cantidad de agua que utiliza para su

crecimiento vegetativo, tanto en el proceso de transpiracin de las plantas como en la formacin de tejidos.

Adems, incluye el agua evaporada desde los suelos adyacentes a las plantas. El uso consuntivo se expresa

normalmente en mm/mes o su equivalente en mm/da. El uso consuntivo o uso-consumo de un cultivo se puede

considerar equivalente a la evapotranspiracin ET, del mismo cultivo, ya que la diferencia entre ambos es de

aproximadamente 1%, que corresponde al agua utilizada en la formacin de tejidos. la evapotranspiracin ET sepuede estimar en base a la expresin siguiente:

ET = Kc * ETP (mm/da)

Siendo: Kc: Coeficiente del cultivo

ETP: Evapotranspiracin potencial (mm/da)

Los coeficientes Kc varan de acuerdo al estado de desarrollo de los cultivos y sus valores pueden extrapolarse a

zonas climticas diferentes a aquellas en las cuales ellos han sido obtenidos. Estos coeficientes Kc se pueden

determinar mediante calibracin en el mismo predio a regar o tambin de acuerdo al Volumen N24 de la Serie

Riego y Drenaje de FAO, considerando las fechas de siembra y cosecha y el mes de mximo desarrollo.

La evapotranspiracin potencial se define como el uso- consumo o evapotranspiracin desde un cultivo bajo,

verde, de crecimiento vigoroso, que cubre completamente la superficie del suelo y que se encuentra en

condiciones ptimas de humedad del suelo. La evapotranspiracin potencial normalmente se acepta estimarla

en base a frmulas empricas, tales como la evapotranspiracin potencial del Mtodo de Penman o del Mtodo

de Blaney y Criddle.

5.2 Normas y Criterios para el Diseo del Sistema

El diseo de un sistema de riego por aspersin debe considerar la determinacin de las caractersticas tcnicas

de los siguientes componentes principales:

Aspersores

Red de Tuberas

Unidad de Bombeo

Aspersores

Para determinar las caractersticas tcnicas del aspersor y la cantidad de aspersores a utilizar se deben conocer

Previamente los siguientes antecedentes:

Necesidades de Agua y de Riego del Cultivo

Densidad de Aspersin Permisible

Ordenamiento de los Aspersores

Tiempo de Riego Diario

Necesidades de Agua y de Riego del Cultivo

El tipo de cultivo a regar determina junto con las condiciones de clima locales, las necesidades de agua por unidad

superficie o uso consuntivo mximo diario que debe utilizarse en el diseo del sistema (Ver prrafo Uso

Consuntivo). El uso-consumo mximo o evapotranspiracin ET, se expresa en mm/da o cm/da. Por otra parte,


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las caractersticas fsicas e hdricas del tipo de suelo a regar permiten determinar las necesidades de riego netas

del cultivo, mediante la siguiente expresin:

Donde:

H Lmina de agua neta a reponer en cada riego (cm)

CC Humedad a capacidad de campo (%)

PMP Humedad en punto de marchitez permanente (%)

Da Densidad aparente del suelo (gr/cm 3)

Pr Profundidad efectiva de las races (cm)

Pw Humedad aprovechable del suelo (variable de 0 a 1)

Se conoce como humedad aprovechable la cantidad de agua que el suelo puede almacenar entre el contenido de

humedad a capacidad de campo y el contenido de humedad en el punto de marchitez permanente. La

profundidad efectiva de las races del cultivo a regar determina el porcentaje de humedad aprovechable (Pw) que

puede extraer la planta entre dos riegos consecutivos, debido a que se recomienda considerar un valor de

extraccin de agua de 60% ( P w = 0,6 ) para cultivos de arraigamiento profundo y 40% ( P w = 0,4 ) para cultivos

de arraigamiento superficial.Una vez determinadas las necesidades de agua unitaria del cultivo (uso consumo mximo o evapotranspiracin

mxima, ET) y las necesidades de riego neto del mismo cultivo (lmina de agua neta, H) es posible determinar la

frecuencia o ciclo de riego (Fr) mediante la siguiente relacin:

Donde:

H se expresa en centmetros y ET en cm/da.

Habiendo establecido la frecuencia de riego, se puede determinar la necesidad real o bruta de riego, que es la

altura de agua (volumen por unidad de superficie), que se debe aplicar en cada riego a la superficie del terreno,


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de manera de asegurar una penetracin suficiente de agua que permita retener en la zona radicular la cantidad

de agua necesaria. La expresin para determinar la altura de la lmina de agua, bruta o real, Hr, es la siguiente:

Donde:

Fr: Frecuencia o ciclo de riego (das)

ET: Uso consumo mximo (mm/da)

v : Eficiencia del sistema considerando prdidas debido al viento

a : Eficiencia del riego por aspersin (vara entre 70 y 85% pero normalmente se considera

igual a 75%)

Si la frecuencia de riego es de 7 das, o menor, y no se riega el da domingo, debe aumentarse la altura de la

lmina de agua Hr multiplicndola por un factor igual a 7/6.

Densidad de Aspersin Permisible

La densidad de aspersin permisible depende de la tasa de infiltracin y de la pendiente del terreno a regar.

La densidad de aspersin o tasa de aplicacin de agua mediante aspersores debe ser menor que la capacidad de

infiltracin del terreno para evitar la formacin de pozas de agua y derrames superficiales. La tasa de infiltracin

del terreno se debe determinar directamente en el predio a regar, o si esto no fuera posible, se puede utilizar

para el diseo valores medios dados por textos o manuales de riego.

A fin de evitar o reducir los daos por erosin en los suelos al aplicar agua por aspersin, la densidad de aspersin

permisible se debe determinar considerando la pendiente del terreno.

Ordenamiento de Aspersores

El ordenamiento de los aspersores se refiere a la forma en que se deben distribuir los aspersores en el terreno


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a regar, de modo que el sistema pueda operar en forma eficiente y econmica. Para establecer este

ordenamiento es fundamental conocer la forma y dimensiones del predio a regar, y tambin el tipo de sistema de

riego por aspersin ms conveniente de utilizar. De este modo, conociendo el ancho y longitud del predio a regar,

se puede elegir la disposicin de tuberas laterales y de los aspersores en ellas. Este ordenamiento de aspersores

puede disearse formando cuadrados, rectngulos o tringulos. La disposicin cuadrangular, en que las

posiciones de aspersores forman rectngulos o cuadrados, es la ms conveniente para sistemas mviles osemifijos (mejor implantacin en terreno y facilidad de traslados). La disposicin triangular, formando tringulos

equilteros o issceles, es la ms conveniente para sistemas fijos (mejor distribucin de la precipitacin). Con el

objeto de evitar diferencias de presin debido a cambios de, elevacin del terreno se colocan generalmente los

laterales paralelos a las curvas de nivel del terreno y la tubera principal se coloca en el sentido de la mayor

pendiente. Adems, para lograr una mejor distribucin del agua cuando los vientos son fuertes, se recomienda

colocar los laterales de manera de formar un ngulo de entre 45 a 90 con respecto a los vientos predominantes.

Las distancias entre tuberas laterales (dl) y entre aspersores (da) son normalmente mltiples del largo estndar

de la tubera de acoplamiento rpido; o sea, 6 m. De esta manera, para sistemas semifijos se usan las siguientes

distancias (da/dl): 6/6, 6/12, 12/12, 12/18, 18/18, 18/24, 24/24, 24/30, 30/30 y mayores, hasta 66/66.

Con el objeto de mantener una alta uniformidad del riego debe existir un traslape de mojamiento entre

aspersores, por lo que el distanciamiento entre aspersores, tanto sobre el lateral como entre laterales, ser

funcin del dimetro de aojamiento y de la velocidad del viento.

Habiendo elegido la distancia entre tuberas laterales (lneas de aspersores) y la distancia entre aspersores en

ellas, es posible determinar el nmero de posiciones de lneas de aspersores y la cantidad de aspersores que

operarn en cada lnea. En general, se consideran aspersores para regar crculos completos (aspersor en crculo),

pero en los extremos de los laterales se pueden instalar aspersores que riegan crculo, a fin de no mojar los

predios o caminos vecinos especialmente cuando se trata de parcelas angostas.

Tiempo de Riego diario

La cantidad de horas de riego al da a considerar en el diseo de un sistema de riego por aspersin depende del

tipo de sistema a utilizar. En los sistemas fijos de riego por aspersin es posible regar durante las 24 horas del da,

ya que no se requiere de supervisin permanente ni de movimientos de equipos o instalaciones. En los sistemas

semifijos o mviles se deben efectuar cambios o movimientos de equipos, tuberas porttiles y aspersores

durante las horas del da en que hay luz natural. Por esta razn, los expertos en riego por aspersin recomiendan

disear estos tipos de sistemas con un tiempo de riego diario de 12 a 15 horas. Adems del tiempo de riego diariomediante aspersores, en los sistemas semifijos y mviles, debe considerarse el tiempo necesario para efectuar los

cambios de tuberas y equipos. Teniendo presente los antecedentes sealados, es posible seleccionar el tipo de


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aspersor ms apropiado para regar un determinado cultivo en un predio de condiciones conocidas. Una vez

elegido un tipo de aspersor, se conocen su descarga, en m 3 /hora; su presin de operacin, en metros de

columna de agua (m.c.a.); y su densidad de aspersin, en mm/hora.

Finalmente, deben establecerse las condiciones en que van a operar las lneas de aspersores, que consisten

fsicamente en tuberas laterales con los aspersores conectados a ellas. A continuacin se hace referencia a las

condiciones de operacin de los aspersores en sistemas de riego por aspersin semifijos, que son los msutilizados. En base a todos los antecedentes ya sealados, es posible determinar las siguientes condiciones de

operacin de los aspersores:

Cantidad de horas de riego diarias de cada aspersor Nmero de cambios o movimientos de lneas de

aspersores o tuberas laterales porttiles posibles de efectuar en el da.

Cantidad de lneas de aspersores que deben operarse en paralelo

Nmero de das de riego efectivos por ciclo

Caudal total de aspersores que operan simultneamenteEstas condiciones de operacin se determinan mediante las siguientes expresiones:

Donde:

Tra : Tiempo de riego diario del aspersor (horas)

Hr : Altura de lmina de agua bruta (mm)

Pa : Densidad de aspersin (mm/h)

Donde:

nc : Nmero de movimientos de lneas de aspersores al da

Trd : Tiempo de riego mximo diario (horas)

Donde:

nta : Nmero de lneas de aspersores que deben operar en paralelo

np : Nmero de posiciones de lneas de aspersores

Donde:

ndr : Nmero de das de riego en que efectivamente van a operar los aspersores


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Donde:

Qa : Caudal total de todos los aspersores que operan simultneamente

na : Nmero de aspersores por lnea o tubera lateral

qa : Descarga del aspersor (m 3 /hora)

Red de Tuberas

Estando definidos en el prrafo Aspersores, las caractersticas tcnicas de los aspersores a utilizar, el nmero de

posiciones de lneas de aspersores y su ubicacin espacial en el predio a regar, la cantidad de aspersores por lnea

y su espaciamiento, el nmero de lneas de aspersores que operan simultneamente y las condiciones de

operacin del sistema, es posible disear la red de tuberas, determinando el dimetro de los tubos, las prdidas

de carga en las tuberas y las presiones de operacin en los puntos de la red. El diseo de la red de tuberas debe

realizarse de modo que permita una aplicacin uniforme del agua mediante aspersores, con los menores costos

de tuberas y equipos de bombeo y de operacin del sistema. Adems, deben definirse los tipos de tuberas a

utilizar y sus presiones de trabajo necesarias.

A continuacin se indican las normas y criterios ms relevantes para el clculo de las prdidas de carga en las

tuberas laterales, secundarias y principales. Generalmente se acepta que la descarga de los aspersores no

debiera desviarse ms que un 10% de la descarga promedio de todos los aspersores. Esto significa que la presin

de operacin de los aspersores, a lo largo del lateral o de otras laterales que operan simultneamente, no debiera

desviarse en ms de un 20% de la presin de trabajo del aspersor. Este criterio de no sobrepasar el 20% de la

presin de trabajo del aspersor se aplica para el diseo de la red de tuberas.Diseo de tuberas laterales: El diseo de las tuberas laterales, en las cuales se instalan los aspersores, depende

de la geometra establecida para la red de tuberas, de las condiciones topogrficas del terreno, de la distancia

entre aspersores, del caudal que descargar por cada uno de ellos y del tipo, material y dimetros de las tuberas

disponibles en el mercado que ms se adecuen como tuberas laterales. Para el caso de tuberas laterales de

sistemas fijos se pueden utilizar tubos plsticas (PVC o polietileno), metlicos (acero galvanizado o acero

protegido) o de asbesto cemento. Para el clculo de las prdidas de carga de tuberas plsticas se puede utilizar

la frmula de Scobey, y especficamente para tuberas de PVC se utiliza la frmula de Hazen & Williams. Para el

clculo de tuberas de acero se puede utilizar la frmula de Scobey o la de Munizaga. Actualmente, para calcular

tuberas de asbesto cemento, se utiliza la frmula de Prandtl-Colebrook. Para el caso de tuberas laterales

porttiles de sistemas semifijo y mviles se pueden utilizar tuberas de aluminio, de acero galvanizado liviano o de

PVC. Para el clculo de las prdidas de carga de tuberas de aluminio y de acero se puede utilizar la frmula de

Scobey. Adems, los manuales que entregan los fabricantes de tuberas con acoplamientos rpidos incluyen

grficos para calcular las prdidas de carga de sus tuberas.

Diseo de tuberas secundarias: El diseo de las tuberas secundarias depende de tipo de sistema, ya sea fijo,

semifijo o mvil. En los sistemas fijos las tuberas laterales se derivan a intervalos regulares desde la tubera

secundaria. En este caso se utilizan generalmente tuberas plsticas (polietileno o PVC), metlicas (acero


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galvanizado o protegidos), y asbesto cemento. El clculo de las prdidas de carga en tuberas fijas es similar a las

utilizadas en otros tipos de redes de tuberas de distribucin de agua. Tambin se puede utilizar la frmula de

Christiansen. En los sistemas mviles se emplean tuberas livianas de aluminio, de acero galvanizado y tambin

plsticas. En estos sistemas debe estudiarse la situacin ms desfavorable, de mayor caudal y mayor longitud,

que puede presentarse en la tubera secundaria, al desplazarse las tuberas laterales que son porttiles. En los

sistemas semifijos, las tuberas secundarias son generalmente fijas y se colocan enterradas. Estas tuberasentregan el agua a las tuberas laterales mediante vlvulas hidrantes. Las prdidas de carga se calculan en base a

los caudales que distribuyen las tuberas laterales y en la posicin ms alejada de ellas. Normalmente se utilizan

tuberas plsticas, de PVC, cuyas prdidas de carga se determinan mediante la frmula de Hazen & Williams. Las

prdidas de carga ocasionadas por vlvulas de corta, reguladores de presin, piezas especiales de unin, etc., se

calculan mediante la frmula siguiente:

Donde:

H : Prdida de carga (mt)

: Coeficiente experimental de cada elemento

V : Velocidad media del agua (m/seg)

g : Aceleracin de gravedad (m/seg2 )

Los coeficientes X se encuentran tabulados en la mayora de los manuales y textos de hidrulica.

Diseo de la tubera principal: La tubera principal, en general, no tiene derivaciones y se calcula con el caudal

total que ocurre al estar todos los aspersores funcionando. En el punto de conexin de la tubera principal con las

secundarias es conveniente colocar vlvulas de corta para poder aislar estas ltimas al ocurrir desperfectos.

Normalmente esta tubera se coloca fija y enterrada, utilizndose tuberas de PVC. Para el clculo de dimetro de

la tubera principal se debe usar velocidades mximas entre 0,6 a 2,25 m/s. Para velocidades menores a 0,6 m/s

los dimetros son excesivos y la tubera es cara. Para velocidades superiores a 2,25 m/s las prdidas de carga son

muy elevadas, sobrecargan excesivamente la bomba y aceleran el envejecimiento de la tubera. Se recomienda

no sobrepasar el valor de 1,5 m/s.

Purga de Aire: La acumulacin de aire en los puntos altos de las tuberas reduce el paso del agua y aumenta lasprdidas por friccin en ellas. La instalacin de puntos de purga de aire en la red de tuberas permite evacuar las

bolsas de aire en el momento del llenado y la entrada de aire cuando se produce el vaciado. En dichos puntos que

corresponden a puntos altos de la red de tuberas se instalan vlvulas de aire (ventosas). Adems, hay que disear

la pendiente de las tuberas de modo que no sea inferior a 0,2% y en velocidades no inferior a 0,5 m/s.

En sistemas grandes, las vlvulas de aire no debieran estar distanciadas a ms de 500 m.

Unidad de bombeo: El caudal de diseo de la unidad de bombeo corresponde a la suma de las descargas de los

aspersores que funcionan en forma simultnea. La altura manomtrica total para el diseo de la unidad de

bombeo corresponde a la suma de la altura geomtrico de elevacin, ms las prdidas de carga producidas en el

sistema y ms la presin de operacin del aspersor. La altura geomtrico de elevacin es la diferencia de nivel


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entre la superficie de agua de la fuente, en su nivel ms bajo, y el nivel de la boquilla del aspersor. Las prdidas

de carga corresponden a las prdidas por frotamiento o por singularidades ocurridas en la unidad de bombeo,

tuberas de distribucin, aspersores, vlvulas y piezas especiales de la red. El tipo de unidad de bombeo a utilizar

depende principalmente de la energa disponible en el predio, ya sea elctrica o a explosin por combustin

interna en motores diesel, a gasolina o tractores. La eleccin del tipo de motobomba ms adecuada depender

de los valores que alcancen el caudal a elevar y la altura manomtrica de elevacin, para lo cual se podr utilizar,en los casos ms exigentes, unidades de bombas en paralelo o en serie.

Sistemas de Riego Por Aspersion

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