Texto Del Metodo de Riego Pasdasdor Aspersion PDF

7/18/2019 Texto Del Metodo de Riego Pasdasdor Aspersion PDF

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MÉTODO RÁPIDO DE CÁLCULO DE UN EQUIPO

DE RIEGO POR ASPERSIÓN

PREFACIO

En el Ecuador, si bien la disponibilidad del recurso hídrico es abundante (34 mil metros cúbicos por habitante por año), su distribución espacial y temporal deja sin este recurso a vastas zonascon potencial agrícola por espacios prolongados de tiempo, perdiendo la oportunidad de obtenercosechas y beneficios económicos para los agricultores tanto en la costa como en la sierra.

En estas condiciones, el riego es el componente fundamental para el desarrollo de la agriculturaen las regiones en donde la lluvia no cubre los requerimientos hídricos de los cultivos; ademáses un factor de gran importancia para el mantenimiento de ecosistemas y paisajes saludables.

El crecimiento y progreso de la humanidad y el aumento de las necesidades, ejerce presiónsobre el uso del recurso hídrico de todas las fuentes disponibles como las aguas subterráneas yde superficie para fines de uso doméstico, agricultura, industria, minería y esparcimiento, asícomo para la propia depuración de aguas y cauces contaminados por los desechos de la población, todo lo cual crea tensiones y conflictos entre los usuarios, graves afectaciones sobreel medio ambiente y escases de agua

El tan necesario incremento de la producción y la productividad agrícolas, demanda el aumentode la eficiencia y productividad en el uso del agua en la agricultura en todos los niveles de lascadenas productivas. En las zonas actualmente bajo riego y en las que se están poniendo en

regadío con los nuevos proyectos estatales, es necesario enfocar la agricultura con riego bajo uncriterio holístico, en donde se adopten y se conjuguen medidas sobre la cultura del uso del agua,sobre la equidad de su uso, sobre la adopción de prácticas de riego modernas en las tierrasentregadas a los agricultores, especialmente en las granjas de trabajo colectivo en donde se podría hacer una mejora significativa en la eficiencia de uso y productividad del agua.

Por ello, este manual tiene como objetivo proporcionar a los técnicos de riego, a los promotoresagrícolas y a los agricultores, una guía práctica para el diseño y cálculo de un sistema de riego por aspersión que utiliza una metodología didáctica de fácil entendimiento y comprensión. Losmateriales aquí sugeridos pueden fácilmente ser cambiados por tuberías PVC móviles, gracias al

desarrollo de estos materiales en la industria nacional.

1. INTRODUCCIÓN

El riego por aspersión es una técnica de riego en donde el agua se aplica en forma de lluvia pormedio de unos aparatos de aspersión alimentados por agua a presión. Estos aparatos deberánasegurar el reparto uniforme del agua sobre la superficie que se desea regar.

En el Ecuador el riego por aspersión se ha expandido sobre grandes superficies particularmenteen la costa en cultivos de exportación como banano y piña y en la sierra en cultivos de flores deverano, hortalizas, frutales, espárragos y pastizales, donde la alta rentabilidad de estos cultivos

ha inducido a los agricultores a realizar importantes inversiones en las instalaciones. Estoscultivos constituyen la partida exportadora más importante del país



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Según estadísticas muy recientes de la FAO (2015) la superficie potencial de riego en elEcuador supera las 3 millones de hectáreas, considerando la aptitud de los suelos para el riego ylos recursos hídricos disponibles. En su mayor parte, esta superficie se localiza en las cuencasdel Pacífico, en donde el recurso agua para regar estas tierras depende de embalses reguladoresque guardan el agua de la estación lluviosa y su utilización en el verano. Por otra parte, la

disponibilidad se ve muy limitada y está en constante disminución por fenómenos decontaminación, de urbanización, salinización del agua y de los suelos, la pérdida de los páramosy por efectos del cambio climático.

Se vuelve indispensable también afrontar un proceso de modernización de los sistemas de riegoen operación, particularmente en la sierra, en donde el proceso de urbanización estácomplejizando los sistemas de conducción y distribución por canales abiertos, además devolverse caótica la repartición de agua a unidades territoriales de tamaño muy pequeño.

2. DATOS BASICOS NECESARIOS PARA El PROYECTO

2.1 Zona objeto del Proyecto. Potencial de transformación de los suelos

El primer problema a considerar al iniciar un estudio de puesta en regadío es el del suelo que seva a transformar, pues si bien es verdad que el riego cambia sustancialmente las condiciones productivas del terreno, mejorándolas en general, para gran número de terrenos el factor!imitativo de las cosechas es el agua; es también cierto en ocasiones que la transformación enregadío puede ser un fracaso técnico o económico, por no haber estudiado convenientemente lascondiciones del suelo.

De todos los factores necesarios para definir un suelo, con vistas a su transformación en regadíoe intensificación de cultivo, los más importantes son los relacionados con su comportamientofrente al agua: velocidad de infiltración y capacidad de campo.

2.2. Hidrología

Los factores más importantes a determinar de un suelo, con miras a su transformación enregadío, son los relativos a su hidrología. Si, por ejemplo, el cultivo al que piensa destinarse elterreno es herbáceo y no se necesita mojar más de 30 o 40 cm de profundidad, bastarádeterminar la curva de infiltración para esta profundidad aunque no se llegue a la constantecitada. Si el riego es para arbolado, será necesario conocer dicha velocidad hasta profundidadesa donde lleguen las raíces de los árboles.

Otros datos importantes relacionados con la hidrología del suelo, son el poder retentivo de aguadefiniendo: la capacidad de saturación, capacidad de campo, el punto de marchitez y el aguaútil.

2.3. Topografía

El riego por aspersión permite resolver el problema de transformaciones en terrenos con pendientes mayores, tal vez hasta un 20 ó 25 por ciento, siempre que la permeabilidad sea buenay eligiendo aspersores de pluviometría baja para evitar erosión. Así, pues, es imprescindibledisponer de un levantamiento topográfico del terreno a regar, no sólo para el estudio de presiones, sino para definir el aspersor más adecuado. En esta parte la nueva Ley de RecursosHídricos no establece límites de pendientes para los terrenos regables ya que gracias aldesarrollo de las tecnologías de riego por aspersión, micro-aspersión y goteo, se podrían regarterrenos con pendientes mayores a 20 por ciento, siempre y cuando otras características delsuelo permitan evitar una probable erosión y degradación del suelo. No obstante, como seindicará más delante, la pendiente reduce la permeabilidad del suelo en forma directamente proporcional, razón por la cual, suelos con fuertes pendientes no deberían ser regados. En este

sentido, se deberán hacer intervenir, a su debido tiempo, criterios de clasificación de suelos confines de riego y por clases agrológicas.



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2.4 Clima

El proyectista debe disponer de un registro de temperaturas referido a un período de tiempo lomás amplio posible, procedentes de una estación próxima a la zona, en el que figurentemperaturas máximas mínimas y medias diarias. Igualmente debe conocerse el régimen de precipitaciones con medias anuales y su distribución a lo largo del año.

Un elemento muy importante para un proyecto de riego por aspersión es el viento; debenconocerse las direcciones dominantes a lo largo del año, las velocidades máximas probables y,sobre todo, la continuidad del mismo. Hay zonas en que el viento desaparece totalmente por lanoche y si el horario de riego lo permite, debe hacerse el Proyecto pensando en regar duranteestas horas. En todo caso, siempre habrá que tenerlo en cuenta en el momento de elegiraspersores y calcular presiones de servicio.

Asimismo, es necesario conocer otros datos tales como la humedad relativa del aire aproximada,durante el período de riego, luminosidad habitual, y evaporación probable.

Del estudio de las temperaturas máximas y humedad relativa puede deducirse la convenienciade suspender el riego durante ciertos períodos diarios, para evitar una evaporación excesiva.

El régimen de heladas, si el terreno va a destinarse a arbolado, determinará la probableconveniencia de prever la instalación para ser usada en la lucha contra las mismas.

2.5. Las aguas de riego

Hay que tener un conocimiento de la procedencia de las aguas que van a servir de base para latransformación, bajo los siguientes aspectos:

2.5.1 Régimen de utilización de las caudales.

Las características de las instalaciones que se proyecten, variarán considerablemente según elrégimen de distribución adoptado por la entidad administradora del agua de riego. Este régimen puede oscilar desde el que se obtiene de la toma libre de un embalse al resultante de ejecutar latoma en una acequia con caudal y horario limitados. Por lo tanto, el proyectista deberá conocer

los caudales disponibles con sus fluctuaciones a lo largo de la época de riegos.2.5.2 Calidad de las aguas.

Al considerar la calidad de las aguas con fines de riego por aspersión, es necesario extremar las precauciones, ya que a los perjuicios que podrían originarse al terreno por aportación demateriales contaminantes en general, habría que agregar los que se podrían causar a las plantas,al caer directamente el agua sobre ellas. El proyectista deberá tomar en cuenta principalmentelos siguientes factores de calidad:

Concentración total de sales.

Concentración de sodio y su relación con la concentración de calcio y magnesio, y

Concentración de boro y otras sustancias tóxicas.2.5.3 Caudales y consumos de agua

El autor del Proyecto procederá a la evaluación de los caudales durante la época de riego y elconsumo total de agua por meses.

3. ORGANIZACION DEL RIEGO

3.1. Parámetros fundamentales del riego a turno

Se llama riego a turno aquel en que el regante solamente puede disponer de las aguas durantedeterminados días, a determinadas horas y sin exceder de ciertos límites de caudal con arreglo aun esquema más o menos inflexible preestablecido por la Entidad que administra dichas aguas.

3.1.1 Horario de funcionamientoEs el número de horas al día que funciona la instalación.



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3.1.2 Frecuencia de los riegos a turno

Se define como el intervalo de tiempo que transcurre entre la iniciación de dos riegosconsecutivos. Se parte para establecerla del supuesto de que los riegos durante el período demayor consumo se producen con una cadencia regular a intervalos iguales.

3.1.3 Intensidad de l1uvia.

Intensidad de l1uvia es la cantidad de agua recogida por la unidad de superficie en la unidad detiempo. Se mide mediante el diagrama de pluviometría de un equipo de aspersores.

Al cotejar la pluviometría de la instalación con las características de infiltración permeabilidad-de un suelo, se debe utilizar datos fidedignos en lo posible deducidos de datos meteorológicos oexperimentalmente o mediante consideraciones teóricas, debidamente fundamentadas deacuerdo a la textura del suelo. Si por el contrario, se utiliza una intensidad de lluvia ficticia se podrían cometer errores de consideración.

Salvo casos especiales, puede establecerse como lluvia no perjudicial para ningún cultivo ysuelo, la de 6 mm/hora.

3.2 ESPECIFIDAD DEL PROYECTO

Por todos los condicionantes expuestos, una instalación de riego por aspersión debe serrealizada "sobre medida". Los elementos de su cálculo son específicos de cada explotación y enocasiones, de cada parcela. Ellos son:

3.2.1 Elementos no Modificables

- Los requerimientos en agua de los cultivos expresados en mm del mes más deficitario. Estosrequerimientos varían según las p1antas y el clima.

- La capacidad útil de retención del suelo que determinará la dosis o cantidad a regar en cadarotación.

- La velocidad de infiltración que determinará la p1uviometría máxima.

3.2.2 Elementos que permiten un cierto margen de elección

- Superficie a regar.

- Número de días de riego por mes.

- Número de horas de riego por día.

- Número de posturas por día.

- Distribución de los aspersores.

3.2.3 Las disponibilidades a respetar

- El caudal de agua.

- La mano de obra

- La potencia eléctrica

Tener en cuenta tal número de factores exige un razonamiento que debe hacer intervenir cadaelemento a su debido tiempo. Este es el principal propósito de este estudio.

Partiremos de datos básicos supuestamente conocidos (requerimientos de las plantas,características de los suelos), los cuales requieren métodos de análisis que están fuera del propósito de este trabajo.

Un ejemplo completo permitirá concretar el razonamiento y explicar el uso de los ábacos.



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Los ábacos facilitan la combinación de todos los elementos de cálculo que deben ser tomados encuenta. Ellos permiten captar simultáneamente las relaciones de algunos factores y obtener deinmediato, las consecuencias de la modificación de uno de ellos.

No suprimen por lo tanto, todo tanteo. Las bases del cálculo retenidas conducen a veces aimposibilidades. Será por ejemplo el caso cuando el caudal horario necesario sea superior a la

disponibilidad de agua. Es preciso entonces, dar marcha atrás y aumentar el número de horas deriego por día o disminuir la superficie de riego.

El presente estudio no soluciona todos los problemas del riego por aspersión, los cuales puedenser considerados bajo otros aspectos como:

- Estudio del suelo, de la nutrición, etc.

- Rentabilidad general del riego.

- Rentabilidad general según la red de superficie, que en cobertura total suprime todaintervención manual.

A continuación se presenta un resumen de las características hídricas de los principales tipos desuelos cuyos valores intervienen en el presente método de cálculo.

Cuadro 1

PROPIEDADES HIDROFÍSICAS DE LOS SUELOS

ps = peso seco

La velocidad de infiltración disminuye en función de la pendiente del terreno según el siguientecuadro

Pendiente% Disminución de lainfiltración (%)Menos de 5

6 a 89 a 1213 a 20

Más de 20

020406075

Es aconsejable mantener en el suelo el 30% de la capacidad útil de retención para calcular ladosis y la frecuencia de riego; en la práctica esto corresponde a efectuar el riego cada vez que lacapacidad de campo baja a 70 por ciento (umbral de riego)

Para el ejemplo se considera que los requerimientos máximos en agua de los cultivos fluctúan

generalmente entre 90 y 150 mm por mes.

En base a

peso seco

%

(4) = (2 - 3)

Volúmen

%

(5) = (4 x 1)

Capacidad

útil de

retención

en mm/m

ARENOSO 40 38 1,65 9 4 5 8,25 82

FRANCO ARENOSO 20 43 1,5 14 6 8 12 120

FRANCO ARENOSO 12 47 1,4 22 10 12 16,8 168

FRANCO ARCILLOSO 7 49 1,35 27 13 14 18,9 190

ARCILLOSO-LIMOSO 2 51 1,3 31 15 16 20,8 210

ARCILLOSO 0,5 53 1,2 35 17 18 21,6 230

PUNTO DE

MARCHITEZ

(3)

en %

(ps)

HUMEDAD DISPONIBLE

TEXTURA DEL SUELO

INFILTRACION

BASICA en

mm/hora

ESPACIO

POROSO

en %

DENSIDAD

APARENTE

(1)

CAPACIDAD

DE CAMPO

(2)

en %

(ps)



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Antes de realizar cualquier cálculo, se debe tomar en cuenta también la influencia del vientosobre la eficiencia del riego. La Figura 1 indica, en función de la velocidad del viento y latemperatura ambiental, las pérdidas de agua en porcentaje.

4. LOS DATOS DEL EJEMPLO QUE ILUSTRA EL RAZONAMIENTO

- Superficie a regar: 14 hectáreas en una parcela rectangular de 480 metros de largo por291 metros de ancho (ver esquema en anexo 1).

- Requerimientos del cultivo: (Maíz) 100 mm por mes.- Características del suelo:

Textura: Franco arcilloso Profundidad: 30 cm (zona de mayor cantidad de

raíces) Capacidad útil de retención: 57 mm Umbral de riego 70 % Dosis de riego 40 mm

Velocidad de infiltración: 8 mm/hora (máximo) Topografía: Pendiente nula Fuente de agua en el centro de la parcela: Caudal disponible: 45 m3/hora Desnivel hasta la bomba: 6 m Viento nulo Energía eléctrica sin limitación: Días laborables por mes: 25

5. DETERMINACION DE LA UNIDAD DE RIEGO

5.1 DEFINICIONES

Aporte mensua1. Requerimientos de las plantas durante el mes más seco. Deducción hecha dela p1uviometría natural (en mm).

Dosis. Cantidad de agua aportada en cada riego, en función de la capacidad de retención delsuelo (en mm) y del umbral de riego.

Periodicidad. Tiempo transcurrido entre dos riegos sobre la misma parte de la parcela (en días).

Posición. Unidad de superficie= Unidad de riego (superficie regada simultáneamente por todoslos aspersores).

Unidad de tiempo (duración del riego en la unidad de superficie sin tener en cuenta losdesplazamientos del equipo).

La unidad de riego está determinada a partir de:- aporte mensual- dosis- el número de días efectivos de riego la superficie total

- el número de posturas por día.

5.2 DETERMINACIÓN DE ESTA UNIDAD DE RIEGO

5.2.1 Dosis de riego

La capacidad útil de retención de este suelo, según el cuadro 1, para un suelo franco arcilloso, esde 190 mm/m; el suelo de nuestro ejemplo tiene 30 cm, por lo tanto

Capacidad útil de retención = 190 x 30100 = 57 mm



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Fig. 1. Pérdida de agua durante el riego poras ersión or

Temperatura en ° C

VELOCIDAD

DEL VIENTO

EN m/s

PÉRDIDASDE AGUA

EN %

Dosis de riego es = 57 x 0,30 = 40 mm

5.2.2 Periodicidad

El aporte de 100 mm de agua por mes determina una periodicidad que se calcula con lasiguiente fórmula:

Periodicidad (días) =DOSIS (mm) x 30

Aporte mensual (mm) =

40 x 30

100 = 12

5.2.3 Turno de riego

Partiendo de la premisa que en el mes hay 25 días efectivos de riego, el turno de riego en díasse determina por

Turno de riego =DOSIS (mm)x díasde riego por mes

Aporte mensual (mm) =

40 x 25

100 = 10

5.2.4 Unidad de riego (ha)

Durante estos 10 días habrá que regar las 14 hectáreas, es decir 1,40 ha por día. Trabajando dos posturas por día (una en el día y otra en la noche), los aspersores deberán cubrir 0,70 ha de unavez.

Superficie a regar =Superficie total (has)x Aporte mensual (mm)

Dosis (mm)x días de riego por mes x posturas por día

=14 x 100

40 x 25 x 2= 0,7 ha

VALORES A RETENER

Periodicidad

Turno de agua

Superficie e regar por día

Unidad de riego

12 días

10 días

1,40 ha

0,70 ha



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Caudal

horario

en

m3/hor

5.3 DETERMINACION DEL CAUDAL HORARIO NECESARIO (Control de lap1uviometría)

Para esta determinación hacemos uso del ábaco I de la página siguiente. El caudal horarionecesario depende de:

ABACO I

DETERMINACION DEL CAUDAL HORARIO

Control de la pluviometría

- la unidad de riego (superficie regada por postura)

- la dosis

- la duración de cada postura

En el capítulo precedente se ha determinado la unidad de riego:

0,70 ha (punto A en el ábaco I).



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Una dosis de 40 mm (punto B en el ábaco) sobre 0,70 ha. representa 280 m3 de agua (punto C).

Este aporte se aplica dos veces al día -dos posturas- (punto D). El aporte diario es entonces de560 m3 (punto E).

Escogiendo un tiempo de riego diario de 16 horas-dos veces 8 horas- (punto F), el caudalnecesario es de 35 m3 por hora (punto G). Este caudal es compatible con la disponibilidad quees de 45 m3/hora.

La p1uviometría correspondiente es de 5 mm/hora (punto H). Esta p1uviometría también esaceptable en nuestro ejemplo, pues es inferior a la velocidad de infiltración de 8 mm/hora.

Caudal en m3/hora =Superficie total (has)x Aporte mensual m3/hora

días efectivos x horas de riego por día

Caudal en m3/hora =14 x 1000

25 x 16= 35 m3/hora

Pluviometría (mm/hora) =Caudal en m3/hora

Unidad de riego x 10 =35

0,7 x 10 = 5 mm/hora

El tiempo de riego no puede ser elegido arbitrariamente. Si por ejemplo, hubiéramos escogido 8horas diarias (ya no 16 como se ha elegido en el ejemplo) el caudal horario necesario habríasido de 70 m3/h y la p1uviometría de 10 mm/hora, dos valores inadmisibles en nuestro ejemplo.Además, hay numerosas ventajas de regar tiempos diarios más largos, entre otras como:

- Utilizar un caudal pequeño que permite:- un chance de no sobrepasar las disponibilidades- tuberías de diámetros menores, más baratas y ligeras- una bomba y un motor menos potentes

Una menor p1uviometría compatible con la velocidad de infiltración del suelo

Antes de seguir los cálculos, es primordial asegurarse que el caudal no sobrepase lasdisponibilidades.

VALORES A RETENER

Tiempo diario de riego 16 horas

Duración de cada postura 8 horas

Caudal 35 m3/hora

Pluviometría 5 mm/hora

6. ELECCION DE LOS ASPERSORES

La elección de los aspersores implica el conocimiento de tres valores:

- la distribución ( y alcance mínimo del chorro)- el caudal medio unitario- la presión a la boquilla o presión de servicio

6.1 Distribución de los aspersores

La distribución o cuadrillaje de la parcela a regar está en función de su longitud y su anchura. Elobjetivo es obtener un número entero de líneas laterales incluyendo un número igual de

aspersores. Anotemos que cuando las parcelas son irregu1ares esto es, a veces, irrealizable.



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La distribución es relativamente libre. No obstante, ciertas regiones muy ventosas, puedenimponer un límite de espaciamiento. Para un viento de velocidad determinada, la regularidad dela repartición disminuye cuando el espaciamiento aumenta.

el total de los aspersores debe cubrir 0,70 ha (punto A en el ábaco II)

espaciamiento de las líneas laterales: según los espaciamientos de:- 30 m (punto B)- 24 m (punto B')- 18 m (punto B'')- 12 m (punto B''')

la longitud total de la banda de terreno regada será respectivamente de:

- 233 m (punto C)- 291 m (punto C')- 389 m (punto C'')- 583 m (punto C''')

La longitud 291 m (punto C') conviene muy bien al ancho de la parcela (288 m).

Conservamos entonces este espaciamiento (24 m) que da dos líneas laterales cubriendo cada unala mitad del ancho de la parcela.

Hubiéramos podido también conservar el espaciamiento de 12 metros que habría dado cuatrolíneas laterales en vez de dos.

6.1.1 Espaciamiento de los aspersores en la línea lateral.

Según el espaciamiento de:

30 m (punto D)

24 m (punto D')18 m (punto D'')

(El espaciamiento 12 m no conviene porque la distribución 12 x 24 daría una mala reparticióndel agua).

El número de aspersores será respectivamente de:

9,7 (punto E)

12,1 (punto E')

16,3 (punto E'')

Conservamos nuevamente el espaciamiento de 24 m que da 12 aspersores, es decir, dos líneas

laterales de 6 aspersores (ver esquema en el anexo).



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203040506070

ÁBACO 2

ELECCION DE LOS ASPERSORES

6.2 Caudal por aspersor

- 12 aspersores (punto E')- se dividen el caudal total de 35 m3 (punto F)- cada uno arrojará entonces 2,9 m3/h (punto G)

6.3 Presión de servicio

Las presiones de servicio normalmente utilizadas son del orden de 2 a 5 kg/cm2

Rechazamos la alta presión con "cañones" por varias razones:

- Potencia del motor y de la bomba mayor y por consiguiente precio y consumo máselevados.

- Caudal más importante y por ende, tubería de diámetro superior, precio y peso másaltos.



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- Pluviometría más grande y por tanto, cambios de posición más frecuentes:compactación del suelo, escurrimiento y encharques.

- Mayor sensibilidad al viento- Dificultad de adaptación a parcelas pequeñas.

VALORES A RETENERDistribuciónCaudal por aspersor

24 x 242,9 m3/h

NORMAS DE ALCANCE SEGÚN LA DISTRIBUCIÓNDE LOS ASPERSORES

Distribución enm

Alcance mínimo en m

6 x 66 x 1212 x 1212 x 1818 x 1818 x 2424 x 2424 x 3030 x 30

5,06,910,012,213,216.518,520,723,0

4,05,88,110,611,212,21618

19,8

De una manera general, las distribuciones en cuadrado representan el 60 al 70 por ciento deldiámetro mojado y, las distribuciones en triángulo, el 70 al 80 por ciento del diámetro mojado. No obstante, las distribuciones en triángulo se utilizan para instalaciones fijas.

6.4 Otros factores a considerar

- Las distribuciones rectangulares se utilizan en condiciones de vientos dominantes.

- Si el alcance sobrepasa las normas, la repartición en general será mejor.

- Estas normas incluyen una sobre-cobertura del 20 al 30 por ciento entre aspersores.

- La presión de servicio debe ser la recomendada por el constructor de los aspersores.

- Los gráficos siguientes indican el efecto de diferentes presiones sobre la repartición de los

aspersores.

ASPERSOR

Fig. 2. Curva de precipitación de aspersores con presión inferior a la presión defuncionamiento



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.

Consultando catálogos de varios fabricantes (PERROT, RAIN BIRD) hemos escogido algunosmodelos de aspersores que satisfacen los requerimientos del ejemplo.

ASPERSOR

Fig. 3. Curva de precipitación de un aspersor con presión adecuada.

ASPERSOR

Fig. 4 Curva de precipitación de un aspersor funcionando con presión excesiva.

Fig. 5. Resultante de la sobre posición de varios aspersores funcionando a la

presión adecuada.

SOBRE POSICION

CADA ASPERSOR



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VALORES A RETENERDistribución 24 x 24Caudal del aspersor (corregido) 2,96 m /horaAlcance 17 mPresión 2,5 kg/cm

MARCA MODELOPRESION(kg/cm2)

ALCANCE(m)

CAUDAL(m3/hora)

DIÁMETRODE LA

BOQUILLA(mm)

PERROT ZF 30 2,5 17,5 2,96 7,0

PERROT ZE 30 2,5 17,0 2,96 7,0

PERROT LKA 30/2 2,5 18,5 2,96 7,0

PERROT ZB 22 3,5 17,0 2,98 7,0

PERROT ZB 22 D 4,0 17,3 2,98 6,0/2,4

RAINBIRD

140 70 4,2 17,1 2,95 5,15/3,17

RAINBIRD

70 EW 3,5 20,4 2,87 6,35

RAINBIRD 140/70 W 4,6 19,2 2,86 5,95

De estos aspersores, escogemos el modelo ZE 30, que satisface el caudal y el alcance requeridoscon la menor presión. Sin embargo en esta elección, se debe tomar en cuenta los modelosofrecidos en el mercado, aunque la importación de equipos para la agricultura en el Ecuador,está libre de aranceles.

7. CÁLCULO DEL DIAMETRO DE LA TUBERÍA

7.1 Algunas definiciones

7.1.1 Línea lateral

Tubería equipada a espaciamientos regulares de salidas para conexiones directas o indirectas(por intermedio de manguera flexible) a un aspersor.

7.1.2 Línea principal

Aspersores encontrados en catálogos

adaptables a los requerimientos del ejemplo

ASPERSOR PERROT ZE-30



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Toda tubería enterrada o de superficie fuera o dentro de la parcela de riego, que permiteconducir el agua desde la bomba hasta la conexión lateral.

7.1.3 Pérdida de carga

Disminución de la presión del agua, resultado de su tránsito en una tubería (fricción). Para unmismo caudal, la perdida de carga aumenta cuando el diámetro de la tubería disminuye. Para unmismo diámetro, la perdida de carga aumenta con el incremento del caudal.

7.1.4 Compromiso entre diámetros, pérdidas y costo

El cálculo de los diámetros de la tubería resulta de un compromiso entre:

- Grandes diámetros con pocas pérdida de carga, pero de costo y peso más elevados.- Pequeños diámetros más baratos y ligeros, pero con importantes pérdidas de carga.- Este compromiso será determinado por el cálculo controlando la regularidad de la

repartición del agua a nivel parcelario.

7.2 Líneas laterales

7.2.1 Pérdidas de carga entre el primero y el último aspersor

- Cada lateral del ejemplo contiene 6 aspersores (punto A en el ábaco III)). Estosaspersores están en una distribución de 24 x 24 m sobre la lateral (punto B).

- Las pérdidas de carga en esa línea son iguales a las que existirían en una tubería delmismo diámetro, pero de una longitud ficticia de 38,50 m(punto C).

- Con un caudal de 2,96 m3/h (punto D), el caudal de los 6 aspersores es de: 2,96 x 6 =17,8 m3/h (punto E).

- Con un diámetro de 70 mm (punto F), el caudal de 17,8 m3/h, provoca una pérdida decarga de 3,05 m C.E. por 100 metros de tubería (punto G). Con la longitud ficticia de38,30 m, la pérdida de carga es entonces:

- 3,05 x 38,50

100 = 1,20 m C. E. (punto H).

Si las laterales fueran de diferente longitud, el cálculo de las pérdidas de carga deberáser realizado sobre la más larga.

7.2.2 Pérdidas de carga en la lateral entre la línea principal y el primer aspersor

- En el ejemplo esta longitud es de 12 m- Como se ha determinado, el valor de la pérdida de carga es 3,05 m C. E. por 100 metrosde tubería (punto G).

- El valor en este tramo es entonces

3,05 x 12,0

100 = 0,37 m C. E.

7.2.3 Pérdida de carga total en la línea lateral

- Pérdida antes del primer aspersor 0,37 m C. E.- Pérdida de carga después del primer aspersor 1,20 m C. E.

Total 1,57 m C. E.



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VALORES A RETENERPérdida de carga en la lateral 1,57 m C. E.

Nota: Las pérdidas de carga obtenidas para 100 metros de tubería en la parte sureste del ÁbacoIII (Fórmula de Scobey), son válidas para las tuberías de aluminio.

- Si se utiliza tuberías de acero, se debe aumentar el 5%- Si se utiliza tuberías de PVC o polietileno, disminuirles el 7%.

UNIDADES PARA EXPRESAR LAS PÉRDIDAS DE CARGA

Unidad básica: Pascal (Pa)

1 Pa = 1Newton

2 = 0,1019 mm C.E.

ConversionesC.E. = Carga equivalente de agua1 Atm = 1,013 bar = 1,033 kg/cm2 = 10,33 m C.E. = 1,013 x 10 5 Pa1 Bar = 0,987 Atm = 1,019 kg/cm2 = 10,19 m C.E. = 105 Pa

1 kg/cm2

= 0,981 Bar = 0,968 Atm = 10,00 m C.E. = 0,981 x 105

Pa1 psi = 0,0703 kg/cm2 = 0,0690 Bar1 Bar = 14,498 psi (pound square inch)

7.3 Pérdidas de carga en la línea principal

7.3.1 Valor de las pérdidas de carga

- En el ejemplo, el caudal de cada una de las dos líneas principales es de 17,8 m3/h(punto A en el ábaco IV).

- Considerando un diámetro de 89 mm (3,5”) punto B, las pérdidas de carga son 0,90 mC. E. para 100 metros de tubería de aluminio (punto C).

En la posición A (ver esquema del anexo 1), primera del primer día, la lateral está lomás alejada de la estación de bombeo (228 m)Las pérdidas de carga en esta posición son:

0,90 x 228

100 = 2,05 m C. E.

En la posición B, segunda posición del quinto día, la lateral está lo más cerca de laestación de bombeo (12 m), Las pérdidas de carga son de:

0,90 x 12

100 = 0,11 m C. E.

7.3.2 Control de la regularidad de la repartición del agua a nivel de la parcela entera

Para que la regularidad sea satisfactoria, la diferencia de presión entre el aspersor más cercano(asper sor “a” del esquema) y el aspersor más alejado (aspersor ”b”) , debe ser inferior al 20 porciento de la presión de servicio. En nuestro ejemplo:

Diferencia máxima =20 x 25

100 = 5,0 m C. E.

La diferencia real en nuestro ejemplo es:

- Pérdidas de carga en la línea principal (posición A menos posición B):

2,05 – 0,11 = 1,94 m C. E.

- Pérdidas de carga en la lateral 1,57 m C. E.- Diferencia de nivel entre los dos aspersores extremos 0,00 m C. E.



17

Total 3,51 m C. E.

- Lo que representa el 14 por ciento de la presión de servicio de 2,5 kg/cm2. Losdiámetros y la longitud de cada línea son válidos.

VALOR A RETENERPérdida de carga máxima en la línea principal 2,05 m C. E.

ABACO III

El Ábaco IV establecido según la fórmula de SCOBEY da las pérdidas de carga para

tuberías de aluminio.- Para acero, incrementarlas el 5%

CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS DE CARGA EN LA LATERAL LA MÁSLARGA



18

- Para plástico, disminuir el 7%.

ÁBACO IV

PÉRDIDAS DE CARGA EN LAS TUBERÍAS MOVILES CON ACOPLES

RÁPIDOS

8. CÁLCULO DE LA BOMBA

Seleccionar una bomba para uso en riego es parte de una tarea que generalmente es minimizada porque generalmente se adolece de los datos necesarios con que debemos contar a la hora deescoger esta importante pieza de los sistemas de riego.



19

Desde ya que no todas las bombas son iguales pero más allá de las importantes diferencias en loque a eficiencia y calidad del material usado en su fabricación respecta, no es menor laimportancia del criterio del técnico detrás del producto.

Para elegir una bomba es necesario conocer:

- el caudal requerido- la altura manométrica o presión de servicio

Además es importante considerar de antemano, la baja de rendimiento producida por el desgastede la bomba, por lo que es aconsejable aumentar un 10 por ciento estas dos características.

8.1 C a u d a 1

En nuestro ejemplo es de 35,6 m3/h + 10% = 39,2 m3/h

8.1.1 Altura manométrica total, calculada en las condiciones más desfavorables

Es el resultado de la siguiente suma:

- Pérdidas de carga en las tuberías de succión …………….. 0,20 m CE- línea principal …………………………………………….2,05- línea lateral 1,57- 10% por T, llaves, codos, reducciones ……………………0,40 4,22 m C.E

- Desniveles geométricos:- Succión …………………………………………………… 6,00- alza de aspersores (trípodes) ……………………………… 3,00- tubería …………………………………………………… 0,00 9,00 m C.E.- Presión de servicio (2,5 kg/cm2) ……………………………………… 25,00 m C.E.

SUBTOTAL 38,22 m C.E.

10 % por desgaste 3,82 m C.E

TOTAL 42,04 m C.E.Son entonces 42 m C.E. ó 4,2 kg/cm2

NORMAS PARA TUBERÍAS DE SUCCIÓN DE LONGITUD

MÁXIMA DE 6 METROS PARA UNA PÉRDIDA DE CARGA

MÁXIMA DE 0,20 m C.E.

Diámetro Caudalmáximo

Velocidad

mm pulgadas m3/h m/s

70

89

108

133

159

3

31/2

4

5

6

20

35

50

75

130

1,50

1,64

1,60

1,57

1,90

Cuando se utiliza una cernidera con válvula de pie, es preciso aumentar la pérdida de carga en0,80 m C.E.

Para las bombas centrífugas a nivel del mar, la altura de succión deberá ser inferior a 7 m, estaaltura de succión disminuye con la altitud de la siguiente manera:



20

ALTITUD msnm 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Altura de succión máxima 7 6,24 5,8 5,2 4,7 4,1 3,8 3,3

8.2 Curvas características de las bombas (ABACO V)Los fabricantes presentan generalmente las características de sus bombas en forma de curvas,indicando la altura manométrica, el rendimiento y en ocasiones, como en este Ábaco, la potencia en función de las revoluciones por minuto.

ÁBACO V

CÁLCULO DE LA BOMBA

Curvas de Operación

El Ábaco incluye todas estas curvas para una bomba determinada que conviene para nuestroejemplo: 39,2 m3/h con 42,04 m C.E. de altura manométrica.

A partir de estas curvas Caudal-Presión de una bomba para una velocidad determinada, es posible deducir sus performance para otra velocidad (escogida en su rango de funcionamiento)sabiendo que:

- El caudal “Q” varía proporcionalmente con la velocidad “h”

Q2 =h2

h1 x Q1

- La presión “H” varía con el cuadrado de la velocidad “h”



21

H2 =(h2)2

(h1) x H1

- La potencia “N” varía con el cubo de la velocidad “h”

- N2 =(h2)3

(h1) x N1

9. CÁLCULO DEL MOTOR

El cálculo de la potencia del motor se hace en tres etapas (Ábaco VI)

9.1 Potencia neta requerida a la bomba

Potencia en H. P. =

x presión en m C.E.

270 =

- en el ejemplo, el caudal es de 39,2 m3/h Punto A

39.2

x 42,04 m C.E.

270 = 6,10 H. P.

9.2 Potencia absorbida por la bomba

Potencia en H. P. =

x presión en m C.E.270 x rendimiento

- En el ejemplo, la potencia requerida es de 6,10 H. P. (punto C)- El rendimiento es 62% (curva de la bomba) (punto D)- La potencia absorbida es de 9,84 H. P.

39,2 x 42,04

270 x 0,62= 9,84 H. P.

Este valor, 9,84 H. P. también puede ser leído en el Ábaco V.

9.3 Potencia del motor

Es la potencia aumentada en un cierto porcentaje de seguridad para compensar las pérdidas portransmisiones, a veces complejas, que se intercalan entre el motor y la bomba (caso del tractor).

Se acepta generalmente una eficiencia del 75% para motores térmicos y de 90% para losmotores eléctricos en servicio continuo directamente conectados al eje de la bomba.

Por otra parte, la potencia declarada por los constructores de motores a diesel, se refiere a

condiciones "normales", es decir una temperatura ambiente de 20°C a nivel del mar, por lo tantola potencia se reduce en función de estos factores, según el siguiente cuadro:

VALORES A RETENER

Rendimiento de la bomba 62%

Caudal 39,2 m3/hora

Presión 42,04 m C. E.



22

TEMP.EN °C

ALTURA SOBRE El NIVEL DEL MAR EN m

250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000

20 1 0,97 0,93 0,9 0,86 0,83 0,8 0,77 0,74 0,71 0,68 0,65

30 0,96 0,93 0,88 0,86 0,82 0,8 0,76 0,74 0,7 0,67 0,64 0,61

40 0,91 0,87 0,84 0,81 0,78 0,75 0,71 0,69 0,65 0,63 0,59 0,57

50 0,84 0,82 0,78 0,76 0,71 0,69 0,66 0,64 0,59 0,57 0,54 0,52

Los motores equipados con TURBO, son mucho menos afectados por esas condiciones, Paratener una idea aproximada, un motor Diese1 TURBO a 2800 msnm, a una temperatura máximade 30 °C pierde solamente el 4 por ciento de su potencia.

En el ejemplo, la potencia absorbida es de 9,84 H.P. (punto E). Como medida de seguridaddebemos aumentar la potencia absorbida por la bomba, según los siguientes rangos:

- 30% para potencias hasta de 5 H.P. ( 3 ,7 Kw) *- 20% para potencias entre 5 y 25 H.P. (3,7 y 18,4 Kw)- 10% para potencias mayores a 25 H.P. (más de 18,4 Kw)

- En el ejemplo tenemos 9,84 + 20% = 11,81 H. P. (punto E’) - El motor utilizado es eléctrico (punto F)- La potencia necesaria es de 13,57 H. P. (punto G)

Equivalente a 10,0 Kw

VALOR A RETENERPotencia del motor eléctrico 10,0 Kw

NOTA: El aumento preconizado, cuando la potencia es activada por el tractor, puede parecer

importante, pero debe tener en cuenta que:

- La potencia continua es inferior a la potencia de pique.- El régimen del toma fuerza (540 r.p.m.) es a veces obtenido por un régimen del motor

inferior al régimen nominal.- Hay pérdidas al disminuir el régimen del motor al régimen del toma fuerza- Hay pérdidas al multiplicar el régimen del toma fuerza al régimen de la bomba.- Se necesita un margen de seguridad por la aproximación de los cálculos.

*1 H. P. = 0,736 Kw

1 Kw = 1,36 H. P.

Potencia (W) = Voltaje (V) x Intensidad (a) x Cos 0,8



23

ÁBACO VI

CÁLCULO DEL MOTOR

10. LICITACIONES (ESPECIFICACIONES REQUERIDAS)

Para facilitar las comparaciones y análisis de 1icitaciones, es recomendable presentar a losconstructores las características de los equipos de aspersión con la suficiente información, como

la que se presenta en el Anexo 2 y un plano topográfico detallado a escala 1:1000 (superficieshasta 10 has) o 1:2000 (para superficies de más de 10 has).



24

El presupuesto para esas 1icitaciones debe ser presentado según el Cuadro del Anexo 4.

El constructor deberá proporcionar un plano de funcionamiento del equipo, las curvascaracterísticas de las bombas, las especificaciones de los motores, los cuadros caudal-presión delos aspersores y una documentación completa sobre la tubería y los accesorios propuestos.

Ciertos puntos requieren una atención particular:

1. Tubería de succión de las bombas: las mangueras flexibles dan más agilidad, pero sonfrágiles; lo aconsejable es un conjunto de tubos de acero ga1vanizado con acoples rápidos, unelemento de 3 m., un elemento de 2 m., un elemento de 1 m., un codo de 45°, un codo de 90° yuna válvula de pie con cernidera.

2. Accesorios indispensables en una motobomba:

- Sistemas de seguridad para motor térmico. :- temperatura del motor,

- presión de aceite- presión del agua bombeada

- Sistemas de seguridad para motor eléctrico: .- desconectador en caso de sobrecarga- presión de agua bombeada

- Un horómetro totalizador- Un reloj de control del tiempo de funcionamiento del motor- Un sistema automático para cebar (tipo venturi por ejemplo)- Manómetro de presión del agua bombeada- Para motores térmicos únicamente:

- 1 batería si el arranque es eléctrico- 1 filtro de combustible- 1 tanque de combustible con autonomía de 24 horas

3. En los grupos de bombeo móviles, es preferible un tráiler de 2 ruedas con estabilizadoresque un trailer de 4 ruedas.

4. Stock de repuestos: en cada licitación es obligatorio prever un stock de piezas necesario parael funcionamiento normal del equipo durante 5000 horas.

Para motores térmicos

- filtros de combustible- filtros de aceite- filtros de aire- empaques y retenedores del motor- juego de rines- válvulas y sus guías- tobera de inyector

Para motores eléctricos

- carbones- rulimanes

Para las bombas

- empaques y retenedores



25

- rulimanes- discos de acople con el motor

Para la tubería y los aspersores

- empaques de caucho de los tubos- 10% de aspersores suplementarios- varios, según el material propuesto

5. En la oferta deben constar todas las herramientas y libros de utilización y mantenimientonecesarios para la insta1ación y funcionamiento del equipo.

B I B L I O G R A F I A

1. BOMBAS IDEAL, S. A. 1992. Bombas, Datos Técnicos de Hidráulica. Valencia, España.

2. DENDAS, J. 1989. Irrigation par aspersion. Faculté des Sciences Agronómiques de l’EtatGembloux, Belgique.

3. DEPARTAMENTO DE AGRICULTURA DE LOS ESTADOS UNIDOS DEAMERICA,1976. Manual de Ingeniería de Suelos Tomo 6. Riego por aspersión. EditorialDIANA, México.

4. FEDERATION NATIONALE DES ORGANISMES DE GESTION AGRICOLE (CREMA).Methode rapide de cálcul d’une installation d'irrigation. Societé Francaise des Petroles BP.,Paris, Francia.

5. FRAENKEL, P. L. 1994. Les machines élévatoires. Bulletin FAO d'irrigation et dedrainage No. 43. Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture. Rome,1994.

6. HENDRIKS, J. 1994. Manual de Riego por Bombeo. Servicio Holandes de Cooperación alDesarrollo. Lima, Perú.

7. IRYDA. 1992. Normas para la redacción de proyectos. Instrucciones sobre riego poraspersión. Madrid, España.

8. ISRAELSEN, O. y HANSEN, V. 2003. Principios y Aplicaciones del riego. EditorialReverté, S. A. Sevilla, España.

9. PHOCAIDES, A. 2008. Manuel des techniques d’irrigation sous pression. Seconde edition.Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture. Rome, 2008. Disponible enwww.fao.org/docrep/010/a1336f/a1336f00.HTM

10. PERROT – 1975. Manual práctico para la instalaci6n de riego artificial. Perrot RegnerbauGmbH 0-7260 Calw, Alemania.



26

ANEXO 1



27

ANEXO 2

CUESTIONARIO PARA EL ESTUDIO DE UNA OFERTA PARA

UNA INSTALACION DE RIEGO

NOMBRE DEL INTERESADO……………………………………………………………………

DIRECCIÓN………………………………………………………………………………………..

1. a) Dimensiones de la superficie a regar …………………………………………..

b) Altitud sobre el nivel del mar …………………………………………… ………

c) Tamaño de la finca ………………………………………………………..………

2. Forma de la superficie a regar?

Adjuntar un croquis con cotas o plano topográfico; indicar la direcciónde las líneas de cultivo, emplazamiento de la fuente de agua y el punto

más elevado del terreno; completar el croquis con fotos.

3.Cuáles son los cultivos a regar? ……………………………………………………

………………………………………………………………………………………...

4. El sistema de riego podría ser utilizado para protección contra heladas y, en este caso

para qué cultivos? ………………………………………………………….

5. Cuál es la clase de suelo? arena, limo, arcilla, valor de pH ………….…………

6. Qué temperaturas máximas pueden presentarse durante el día ? ………………. 7. Se presentan regularmente vientos fuertes? Si No

Velocidad del viento ……………………………………………………………….

8. Fuente de agua

a) Diámetro interior del pozo ……………………………………………....

A qué profundidad desciende el nivel del agua en el caso de absorción

(datos del constructor del pozo) …………………….………………………

Profundidad total del pozo ……………………………….…………………

b) Lago, estanque, río, reservorio ………….………………………………. Cantidad de agua de reserva disponible ………………………..…………...

Existe una servidumbre de riego (canal, acequia, camino de paso) Si No

Desnivel entre la fuente de agua y la bomba, medido verticalmente ……….

Condición de la orilla? (adjuntar croquis con cotas y fotografías) ………....

9. Fuente de energía disponible?

a) Electricidad: Tensión trifásica ………………..…………………………..

Frecuencia …………………………………………………..

b) Tractor: Potencia ……………………………………………….……. Marca …………………………………………..……………



28

Año de construcción …………………………………………….

11. Deseo formulado por el cliente concerniente a la duración del servicio diario, riego dedía o de noche, etc.



29

I N D I C E

PRESENTACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

PLAN DE TRABAJO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

INTRODUCCIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

DATOS BÁSICOS NECESARIOS PARA El PROYECTO . . . . . . . .

ORGANIZACION DEL RIEGO

LOS DATOS DEL EJEMPLO QUE ILUSTRA EL RAZONAMIENTO

DETERMINACIÓN DE LA UNIDAD DE RIEGO . . . . . . . . . . . . . . . .

DETERMINACIÓN DEL CAUDAL HORARIO . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ELECCION DE LOS ASPERSORES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

CÁLCULO DEL DIÁMETRO DE LA TUBERÍA . . . . . . . . .. . . . . . . . .

CÁLCULO DE LA BOMBA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

CÁLCULO DEL MOTOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

LICITACIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

BIBLIOGRAFÍA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ANEXOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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