Manual Practicas Riego

Manual de prácticas de ingeniería de riego a presión CONTENIDO GENERAL

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CONTENIDO GENERAL ÍNDICE DE CUADROS ...................................................................................................... X ÍNDICE DE FIGURAS .....................................................................................................XIV RESUMEN ......................................................................................................................... 1 SUMARY ........................................................................................................................... 2 INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... 3 1.

PRINCIPALES COMPONENTES DE UN SISTEMA DE RIEGO PRESURIZADO ...... 4 1.1. OBJETIVO ........................................................................................................... 4 1.2. ASPECTOS TEÓRICOS ...................................................................................... 4 1.2.1. Obra de toma ..................................................................................................... 4 1.2.2. Estación de bombeo .......................................................................................... 6 1.2.2.1. Cárcamo ................................................................................................. 6 1.2.2.2. Equipo de bombeo ................................................................................. 6 1.2.2.3. Descarga ................................................................................................ 7 1.2.2.4. Subestación eléctrica.............................................................................. 7 1.2.2.5. Otras partes ............................................................................................ 9 1.2.3. Red de conducción y distribución ....................................................................... 9 1.2.4. Líneas de riego y emisores .............................................................................. 10 1.3. PROYECTO DE UN SISTEMA DE RIEGO PRESURIZADO ............................... 15 1.4. ADQUISICIÓN DE INFORMACIÓN .................................................................... 17 1.4.1. Datos del proyecto ........................................................................................... 18 1.4.2. Datos de cultivo(s) ........................................................................................... 18 1.4.3. Datos del Terreno ............................................................................................ 18 1.4.4. Datos de la fuente de abastecimiento .............................................................. 18 1.4.5. Datos de equipo de bombeo ............................................................................ 19 1.4.6. Datos de tubería .............................................................................................. 19 1.4.7. Croquis o plano ................................................................................................ 19 1.5. BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................. 19

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2.

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CURVA CAUDAL-CARGA DE UN ASPERSOR ...................................................... 20 2.1. OBJETIVO ....................................................................................................... 20 2.2. ASPECTOS TEÓRICOS .................................................................................. 20 2.2.1.

Normas aplicadas a aspersores............................................................ 20

2.2.2.

Clasificación de aspersores .................................................................. 21

2.2.3.

Componentes de un aspersor de martillo ............................................. 22

2.2.4.

Curvas características de aspersores ................................................... 24

2.2.5.

Deducción de la relación gasto- carga en emisores. ............................. 24

2.3. DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS, MATERIALES Y METODOLOGÍA .................. 27 2.3.1.

Trabajo de laboratorio........................................................................... 27

2.4. ADQUISICIÓN DE INFORMACIÓN ................................................................. 30 2.4.1.

Aspersores ........................................................................................... 30

2.4.2.

Potencia de la instalación ..................................................................... 30

2.4.3.

Obtención de curva gasto-carga del aspersor....................................... 30

2.5. PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN.......................................................... 31 2.5.1.

Cálculo del modelo potencial del aspersor............................................ 31

2.6. DISCUSIÓN DE RESULTADOS ...................................................................... 36 2.7. CONCLUSIONES ............................................................................................ 37 2.8. CUESTIONARIO.............................................................................................. 37 2.9. BIBLIOGRAFÍA. ............................................................................................... 37 3.

EVALUACIÓN DE UN SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSIÓN PORTÁTIL .......... 38 3.1. OBJETIVOS..................................................................................................... 38 3.2. ASPECTOS TEÓRICOS .................................................................................. 38 3.2.1.

Coeficiente de Uniformidad de Christiansen ......................................... 39

3.2.2.

Coeficiente de Uniformidad de Hart ...................................................... 39

3.2.3.

Coeficiente de Uniformidad de USDA ................................................... 40

3.2.4.

Coeficiente de Uniformidad de Benami-Hore ........................................ 41

3.2.5.

Índice de grosor de la gota ................................................................... 41

3.2.6.

Pérdidas por evaporación y arrastre del viento ..................................... 42

3.2.7.

Eficiencia de aplicación ........................................................................ 43

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3.3. DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS Y MATERIALES .............................................. 45 3.3.1.

Equipo utilizado en evaluación completa .............................................. 45

3.3.2.

Componentes de la instalación ............................................................. 45

3.3.3.

Ubicación de los pluviómetros en campo .............................................. 46

3.3.4.

Traslape de los volúmenes recogidos mediante el programa TRASLAPE 49

3.4. EJEMPLO DE PRUEBA REALIZADA EN ASPERSIÓN PORTÁTIL ................ 52 3.5.1.

Datos generales ................................................................................... 52

3.5.2.

Descripción y evaluación de los componentes de la instalación ........... 52

D.

Uniformidad de la instalación ................................................................ 53

3.5.3.

Pérdidas por evaporación y arrastre del viento .................................... 54

3.6. PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN......................................................... 55 3.6.1.

Evaluación de la uniformidad del riego ................................................. 55

3.6.2.

Evaluación del índice de grosor de la gota ........................................... 60

3.6.3.

Evaluación de las pérdidas por evaporación y arrastre del viento ......... 60

3.7. DISCUSIÓN DE RESULTADOS ...................................................................... 61 3.8. CONCLUSIONES ............................................................................................ 63 3.9. CUESTIONARIO.............................................................................................. 63 3.10. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................ 64 4.

EVALUACIÓN DE UN SISTEMA POR ASPERSIÓN DE CAÑÓN VIAJERO ........... 65 4.1. OBJETIVOS ....................................................................................................... 65 4.2. ASPECTOS TEÓRICOS .................................................................................... 65 4.2.1. Los cañones ............................................................................................. 65 4.2.2. Boquillas................................................................................................... 66 4.2.3. Mecanismos de propulsión ....................................................................... 66 4.2.4. Mecanismos de funcionamiento, control y seguridad ................................ 67 4.2.5. Las mangueras......................................................................................... 68 4.2.6. Importancia de una evaluación ................................................................ 68 4.2.7. Cuando realizar una evaluación ............................................................... 68 4.2.8. Déficit de humedad permisible ................................................................. 69 4.2.9. Uniformidad de distribución ...................................................................... 69

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4.2.11. Pérdidas por evaporación y arrastre del viento ....................................... 69 4.2.12. Intensidad de aplicación promedio ........................................................ 70 4.2.13. Lámina aplicada promedio ..................................................................... 70 4.2.14. Índice de grosor de la gota ..................................................................... 70 4.3. DESCRIPCION DE EQUIPOS Y MATERIALES................................................. 71 4.3.1. Evaluación de los componentes de la instalación ..................................... 72 4.3.2. Evaluación de la uniformidad del riego ..................................................... 72 4.4. EJEMPLO DE PRUEBA REALIZADA EN CAÑÓN VIAJERO............................. 76 4.4.1. Datos generales ....................................................................................... 76 4.4.2 Descripción de los componentes de la instalación .................................... 76 4.4.4. Evaluación de las pérdidas por evaporación y arrastre del viento ............ 77 4.4.3 Evaluación de la uniformidad de la instalación ......................................... 78 4.5

PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN......................................................... 80 4.5.1.

Uniformidad de distribución .................................................................. 80

4.5.2.

Intensidad de aplicación promedio ....................................................... 81

4.5.3.

Lámina aplicada promedio .................................................................... 81

4.5.4.

Evaluación de las pérdidas por evaporación y arrastre del viento ........ 81

4.5.5.

Evaluación del índice de grosor de la gota ........................................... 82

4.6. DISCUSIÓN DE RESULTADOS ........................................................................ 83 4.7. CONCLUSIONES .............................................................................................. 83 4.8. CUESTIONARIO ................................................................................................ 83 4.9. BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................. 84 5.

EVALUACIÓN DE UN SISTEMA POR ASPERSIÓN DE PIVOTE CENTRAL.......... 85 5.1. OBJETIVOS..................................................................................................... 85 5.2. ASPECTOS TEÓRICOS .................................................................................. 85 5.2.1.

Descripción del equipo ......................................................................... 85

5.2.2.

Uniformidad del riego............................................................................ 87

5.2.3.

Tasa de aplicación promedio ................................................................ 89

5.2.4.

Eficiencia de riego ................................................................................ 90

5.2.5.

Pluviometría máxima en el extremo ...................................................... 90

5.3. DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS Y MATERIALES .............................................. 92 Universidad Autónoma Chapingo

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5.3.1.

Equipo requerido .................................................................................. 92

5.3.2.

Componentes de la instalación ............................................................. 93

5.3.3.

Tasa de aplicación promedio ................................................................ 93

5.3.4.

Uniformidad del riego............................................................................ 94

5.4. EJEMPLO DE PRUEBA REALIZADA EN EQUIPO DE PIVOTE CENTRAL .... 98 5.4.1.

Datos generales ................................................................................... 98

5.4.2.

Descripción de la instalación ................................................................ 98

5.4.3.

Condiciones de viento .......................................................................... 99

5.4.4.

Descarga de los aspersores ................................................................. 99

5.4.5.

Evaluación de la uniformidad .............................................................. 101

5.5. PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN........................................................ 102 5.5.1.

Descarga de los emisores .................................................................. 102

5.5.2.

Evaluación de la uniformidad del riego ............................................... 102

5.5.3.

Evaluación de la pluviometría máxima en el extremo ......................... 107

5.6. DISCUSIÓN DE RESULTADOS .................................................................... 107 5.7. CONCLUSIONES .......................................................................................... 108 5.8. CUESTIONARIO............................................................................................ 108 5.9. BIBLIOGRAFÍA. ............................................................................................. 109 6.

EVALUACIÓN DE SISTEMAS DE RIEGO POR ASPERSIÓN DE AVANCE

FRONTAL ..................................................................................................................... 110 6.1. OBJETIVOS................................................................................................... 110 6.2. ASPECTOS TEÓRICOS ................................................................................ 110 6.2.1

Descripción del equipo ....................................................................... 110

6.2.2.

Uniformidad de distribución de la fila .................................................. 112

6.2.3.

Uniformidad de distribución del sistema.............................................. 112

6.2.4.

Pluviometría máxima .......................................................................... 112

6.3. DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS Y MATERIALES ............................................ 113 6.3.2.

Material necesario para la evaluación ................................................. 113

6.3.3.

Evaluación de los componentes de la instalación ............................... 114

6.3.4.

Evaluación de la uniformidad del riego ............................................... 115

6.3.5.

Uniformidad del sistema ..................................................................... 117

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6.4. EJEMPLO DE PRUEBA REALIZADA EN EQUIPO DE AVANCE FRONTAL . 117 6.4.2.

Datos generales ................................................................................. 117

6.4.3.

Descripción de los componentes del lateral ........................................ 117

6.4.4.

Condiciones de viento ........................................................................ 118

6.4.5.

Evaluación de la uniformidad .............................................................. 118

6.5. PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN....................................................... 121 6.5.2.

Uniformidad de distribución del sistema.............................................. 121

6.5.3.

Pluviometría máxima .......................................................................... 123

6.6. DISCUSIÓN DE RESULTADOS .................................................................... 125 6.7. CONCLUSIONES .......................................................................................... 126 6.8. CUESTIONARIO............................................................................................ 126 6.9. BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 126 7.

CURVA CARGA-GASTO DE UN EMISOR DE RIEGO LOCALIZADO .................. 127 7.1. OBJETIVOS................................................................................................... 127 7.2. ASPECTOS TEÓRICOS ................................................................................ 127 7.2.1.

Emisores ............................................................................................ 127

7.2.2.

Aspectos hidráulicos de goteros, microaspersores y cintas de riego .. 135

7.3. DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS Y MATERIALES ............................................ 144 7.3.1.

Equipo necesario ................................................................................ 144

7.3.2.

Metodología para evaluación de goteros ............................................ 144

7.3.3.

Metodología para evaluación de cintas de riego ................................. 146

7.3.4.

Metodología para evaluación de microaspersores .............................. 148

7.4. EJEMPLO DE PRUEBA REALIZADA PARA DIFERENTES EMISORES ...... 150 7.4.1.

GOTEROS ......................................................................................... 150

7.4.2.

GOTEROS INTEGRADOS ................................................................. 151

7.4.3.

CINTILLA............................................................................................ 153

7.4.4.

MICROASPERSORES ....................................................................... 155

7.5. PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN...................................................... 156 7.5.1.

Evaluación de goteros ........................................................................ 156

7.5.2.

Evaluación de goteros integrados ....................................................... 158

7.5.3.

Evaluación de cintas de riego ............................................................. 161

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7.5.4.

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Evaluación de microaspersores .......................................................... 164

7.6. DISCUSIÓN DE RESULTADOS .................................................................... 166 7.7. CONCLUSIONES .......................................................................................... 166 7.8. CUESTIONARIO............................................................................................ 167 7.9. BIBLIOGRAFÍA. ............................................................................................. 167 8.

EVALUACIÓN DE UN SISTEMA DE RIEGO LOCALIZADO ................................. 168 8.1. OBJETIVOS................................................................................................... 168 8.2. ASPECTOS TEÓRICOS ................................................................................ 168 8.2.1.

Definiciones ........................................................................................ 168

8.2.2.

Riego localizado ................................................................................. 169

8.2.3.

Emisores ............................................................................................ 169

8.2.4.

Coeficiente de uniformidad de riego. .................................................. 172

8.2.5.

Evaluación de riego adaptada de Merian y Keller (1978) .................... 173

8.3. DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS Y MATERIALES ............................................ 175 8.3.1.

Material necesario .............................................................................. 175

8.3.2.

Evaluación de la uniformidad del riego ............................................... 175

8.4. EJEMPLO DE PRUEBA REALIZADA PARA SISTEMA DE RIEGO LOCALIZADO ................................................................................................................ 180 8.4.1.

Goteo ................................................................................................. 180

8.4.2.

Microaspersión ................................................................................... 182

8.5. PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN....................................................... 184 8.3.3.

Goteo ................................................................................................. 184

8.5.2.

Microaspersion. .................................................................................. 186

8.6. DISCUSIÓN DE RESULTADOS .................................................................... 188 8.7. CONCLUSIONES .......................................................................................... 188 8.8. CUESTIONARIO............................................................................................ 188 8.9. BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 189 9.

EQUIPOS DE FILTRACIÓN ................................................................................... 190 9.1. OBJETIVOS................................................................................................... 190

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9.2. ASPECTOS TEÓRICOS ................................................................................ 190 9.2.1.

Prefiltros ............................................................................................. 196

9.2.2.

Filtros de arena................................................................................... 199

9.2.4.

Filtros de malla. .................................................................................. 203

9.2.5.

Filtro de discos o anillos .................................................................... 206

9.3. EVALUACIÓN DE LOS COMPONENTES DE LOS EQUIPOS DE FILTRADO 209 9.4. EJEMPLO DE PROCEDIMIENTO DE SELECCIÓN PARA DIFERENTES TIPOS FILTROS ............................................................................................................ 212 9.4.1.

Datos generales ................................................................................. 212

9.4.2.

Emisores ............................................................................................ 212

9.5. PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN....................................................... 212 9.5.1.

Hidrociclón.......................................................................................... 212

9.5.2.

Filtros de arena................................................................................... 214

9.5.3.

Filtros de anillos.................................................................................. 216

9.6. DISCUSIÓN DE RESULTADOS .................................................................... 217 9.7. CONCLUSIONES .......................................................................................... 217 9.8. CUESTIONARIO............................................................................................ 217 9.9. BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 218 10. EQUIPOS DE FERTILIZACIÓN .............................................................................. 219 10.1. OBJETIVOS................................................................................................... 219 10.2. ASPECTOS TEÓRICOS DE FERTIRRIGACION .......................................... 219 10.2.1. Ventajas y limitaciones ....................................................................... 219 10.2.2. Equipos de inyección .......................................................................... 223 10.2.3. Consideraciones en la elección de un equipo ..................................... 233 10.2.4. Manejo de la fertirrigación................................................................... 236 10.2. DESCRIPCION DE EQUIPOS Y MATERIALES ............................................ 240 10.3.1. Ubicación del equipo .......................................................................... 240 10.3.2. Fertilizantes usados en Fertirrigación ................................................. 241 10.4. EJEMPLO DE ELECCIÓN DE EQUIPOS DE FERTILIZACIÓN ..................... 246

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10.4.1. Datos del cultivo ................................................................................. 246 10.4.2. Fertilizantes disponibles ..................................................................... 246 10.4.3. Manejo del riego ................................................................................. 246 10.5. PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN....................................................... 246 10.5.1. Manejo de la fertirrigación................................................................... 246 10.5.2. Elección del equipo a utilizar .............................................................. 248 10.6. DISCUSIÓN DE RESULTADOS .................................................................... 252 10.7. CONCLUSIONES .......................................................................................... 253 10.8. CUESTIONARIO............................................................................................ 253 10.9. BIBLIOGRAFÍA. ............................................................................................. 254

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ÍNDICE DE CUADROS Cuadro 1.1 Datos de cultivo ............................................................................................ 18 Cuadro 1.2 Datos de la fuente de abastecimiento ........................................................... 18 Cuadro.1.3 Datos de equipo de bombeo .......................................................................... 19 Cuadro 1.4 Datos de tubería ............................................................................................ 19 Cuadro 2.1 Datos registrados en laboratorio del aspersor Rain Bird TNT-30 ................... 31 Cuadro 2.2. Resultados de laboratorio procesados del aspersor Rain Bird TNT-30 ......... 31 Cuadro 2.3 Cuadro de gasto y presión del aspersor del aspersor Rain BirD TNT-30 ....... 32 Cuadro 2.4 Carga y presión del aspersor Rain Bird TNT-30 ........................................... 33 Cuadro 2.5 Gasto y presión del aspersor Rain Bird TNT-30 ........................................... 34 Cuadro 2.6 Gasto y carga del aspersor Rain Bird TNT-30 (catálogo) ............................. 35 Cuadro 2.7 Comparación entre modelo de catálogo contra modelo de laboratorio del aspersor Rain Bird TNT-30 .............................................................................................. 36 Cuadro 3.1. Valor de la uniformidad de distribución ......................................................... 39 Cuadro 3.2 Índice de grosor de la gota ........................................................................... 42 Cuadro 3.3. Para llenado de datos de un aspersor .......................................................... 53 Cuadro 3.4 Lecturas registradas en el anemómetro........................................................ 54 Cuadro 3.5 Evaporación registrada durante la prueba ..................................................... 54 Cuadro 3.6 Datos registrados por los pluviómetros para un aspersor ............................. 55 Cuadro 3.7 Datos registrados por los pluviómetros para cuatro aspersores.................... 58 Cuadro 3.8 Índices de grosor de gota a diferentes presiones y diámetro de boquillas ..... 60 Cuadro 3.9 Coeficientes de uniformidad obtenidas en la evaluación .............................. 62 Cuadro 4.1 Lecturas registradas en el anemómetro........................................................ 77 Cuadro 4.2 Valores recomendados del espaciamiento en función de la velocidad del viento ............................................................................................................................... 77 Cuadro 4.3 Evaporación registrada durante la prueba .................................................... 77 Cuadro 4.4. Volumen recogido en los recipientes instalados en campo ........................... 78 Cuadro 4.5 Lecturas de tiempo en la medición de la descarga en cañón Twin 101 ........ 79 Cuadro 4.6 Lecturas de tiempo de avance en el cañón Twin 101 ................................... 79 Cuadro 4.7

Volúmenes recogidos en los pluviómetros instalados en campo y

procesamiento de los mismos .......................................................................................... 80 Cuadro 4.8 Índices de grosor de gota a diferentes presiones y diámetro de boquillas .... 82 Cuadro 5.1. Longitud de tramos del pivote central ........................................................... 98

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Cuadro 5.2 Diámetros de la tubería de distribución del pivote central ............................. 99 Cuadro 5.3

Condiciones de viento durante la realización de la evaluación del pivote

central .............................................................................................................................. 99 Cuadro 5.4 Separación y descarga de emisores del equipo de pivote central.............. 100 Cuadro 5.5 Volúmenes recogidos en los pluviómetros del pivote central ...................... 101 Cuadro 5.6 Procesamiento de volúmenes obtenidos en los pluviómetros de acuerdo a su número de posición en la evaluación del pivote central ................................................. 103 Cuadro 5.7.Volumenes ponderados al emplear el área como factor de ponderación en la evaluación del pivote central .......................................................................................... 104 Cuadro 5.8 Calculo de la uniformidad de Heerman y Hein (1968) para el equipo de pivote central con una velocidad de avance del 100% ............................................................. 106 Cuadro 6.1. Valor de la uniformidad de distribución ....................................................... 112 Cuadro 6.2. Especificaciones técnicas para el emisor Super Spray de Senninger ......... 118 Cuadro 6.3 Volúmenes obtenidos mediante los pluviómetros instalados en campo durante la evaluación de avance frontal ...................................................................................... 119 Cuadro 6.4 Descarga de los emisores del equipo de avance frontal ............................. 120 Cuadro 6.5

Valores ordenados y sus respectivos parámetros obtenidos en los

pluviómetros instalados durante la evaluación del equipo de avance frontal .................. 121 Cuadro 6.6. Láminas captadas (mm) en los vasos pluviométricos para las pruebas de uniformidad de aplicación longitudinal en el avance frontal ............................................ 124 Cuadro 7.1

Características de microaspersores en función de tamaño de boquilla y

caudal, Rain Bird. .......................................................................................................... 134 Cuadro 7.2 Exponentes de descarga de diferentes emisores de acuerdo ..................... 137 Cuadro 7.3 Valores comunes del exponente de descarga (x) para diferentes emisores 137 Cuadro 7.4 Variaciones de µ y ρ con respecto a la temperatura ................................... 139 Cuadro 7.5 Clasificación de regímenes hidráulicos ....................................................... 140 Cuadro 7.6 Factor de corrección de la descarga en función de la temperatura ............. 141 Cuadro 7.7 Clasificación de emisores según normas ISO para CV ............................... 143 Cuadro 7.8

Clasificación de emisores según norma ASAE EP405.1 para goteros,

microaspersores y difusores .......................................................................................... 143 Cuadro 7.9

Clasificación de emisores según Norma ASAE EP405.1 para tuberías

emisoras ........................................................................................................................ 143 Cuadro 7.10 Datos obtenidos durante la calibración del gotero supertif ........................ 150 Cuadro 7.11 Datos obtenidos durante la calibración del gotero hydrogol ...................... 152

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Cuadro 7.12 Datos obtenidos durante la calibración de la cintilla Hydrolite ................... 154 Cuadro 7.13 Datos obtenidos durante la calibración del microaspersor Rondo ............. 155 Cuadro 7.14 Relación carga, caudal y coeficiente de variación para el gotero supertif . 156 Cuadro 7.15 Obtención del modelo del gotero Supertif ................................................. 156 Cuadro 7.16. Relación carga, caudal y coeficiente de variación para la cintilla Hydrogol 158 Cuadro 7.17 Relación carga, caudal y coeficiente de variación para la cintilla Hydrolite 161 Cuadro 8.1 Clasificación de los emisores en base a la forma en que disipan la presión 170 Cuadro 8.2 Clasificación de emisores de acuerdo a su coeficiente de variación ........... 170 Cuadro 8.3 Coeficiente de descarga de emisores ......................................................... 171 Cuadro 8.4 Sensibilidad a la obturación ........................................................................ 172 Cuadro 8.5 Valor de la uniformidad de distribución ....................................................... 178 Cuadro 8.6. Especificaciones técnicas de NaaNDrip Thin-Wall dripline ........................ 180 Cuadro 8.7 Volúmenes recogidos en los emisores de goteo NaaNDrip Thin-Wall ........ 181 Cuadro 8.8 Volúmenes recogidos en los emisores Rondo ............................................ 183 Cuadro 8.9 Procesamiento de datos de goteo NaaNDrip Thin-Wall .............................. 184 Cuadro 8.10 Procesamiento de datos de microaspersores Rondo ................................ 186 Cuadro 9.1 Estado, tipo de impureza y tratamiento de sustancias presentes en el agua ...................................................................................................................................... 192 Cuadro 9.2 Espectro de filtración de sustancias presentes en el agua......................... 193 Cuadro 9.3 Espectro de filtración de partículas ............................................................. 195 Cuadro 9.4 Calidad de la arena según friabilidad .......................................................... 200 Cuadro 9.5 Características de las granulometrías más usadas..................................... 201 Cuadro 9.6 Caudal en función de la calidad del agua a tratar ....................................... 201 Cuadro 9.7 Forma de los granos, porosidad y superficie especifica .............................. 202 Cuadro 9.8 Caudales según velocidades ...................................................................... 205 Cuadro 9.9.Modelos y especificaciones de modelos comerciales de hidrociclones ....... 213 Cuadro 9.10 Hidrociclones comerciales ....................................................................... 213 Cuadro 9.11. Relación área vs caudal en tanques de filtración ...................................... 215 Cuadro 9.12 Modelos y especificaciones de modelos comerciales de hidrociclones...... 216 Cuadro 10.1 Comparación de Sistemas de fertilización ................................................ 233 Cuadro 10.2 Influencia de la temperatura sobre la solubilidad de algunos fertilizantes (gramos de fertilizante en 1 litro de agua destilada) ....................................................... 242 Cuadro 10.3 pH y CE de algunos fertilizantes a una concentración de 1 gl-1 de agua destilada ........................................................................................................................ 245

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Cuadro 10.4 Tasa de inyección a través de un tanque fertilizante en función del gradiente de presión y del diámetro de los tubos de entrada y de salida ....................................... 248 Cuadro 10.5 Especificaciones técnicas de inyectores comerciales ............................... 249 Cuadro 10.6 Especificaciones técnicas de bombas inyectoras hidráulicas.................... 251

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ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1.1 Componentes principales en una obra de toma ............................................... 4 Figura 1.2 Casos de obras de toma y bombeo .................................................................. 5 Figura 1.3. Esquema de estación de bombeo ................................................................... 6 Figura 1.4. Equipos de bomba centrifuga horizontal y turbina vertical ................................ 7 Figura 1.5. Tren de descarga, con sus elementos de control y protección ......................... 8 Figura 1.6. Tuberías y accesorios de sistemas de riego .................................................. 10 Figura 1.7. Hidrante de aluminio ...................................................................................... 11 Figura 1.8. Codo de arranque y tee para conectar la tubería con compuertas ................. 11 Figura 1.9. Tubería con compuertas de PVC y lona ......................................................... 12 Figura 1.10. Diferentes tipos de goteros .......................................................................... 12 Figura 1.11. Diferentes modelos de microaspersores ...................................................... 13 Figura 1.12. Aspersores de impacto ................................................................................ 13 Figura 1.13. Aspersor gigante o cañón ............................................................................ 14 Figura 1.14. Avance frontal y pivote central ..................................................................... 14 Figura 2.1 Principales partes del aspersor ...................................................................... 22 Figura 2.2 Esquema del emisor de descarga .................................................................. 25 Figura 2.3. Material a utilizar para determinar la curva caudal – carga............................. 27 Figura 2.4 Aspersor Rain Bird ......................................................................................... 28 Figura 2.5 Calibrador de aspersores ................................................................................ 28 Figura 2.6 Esquema ilustrativo de manómetro y válvula de paso .................................... 29 Figura 2.7. Recipiente esquemático para la medición de la descarga. ............................. 29 Figura 2.8. Recta ajustada a los datos experimentales del aspersor Rain Bird TNT-30 ... 32 Figura 2.9. Recta ajustada a los datos experimentales del aspersor Rain Bird TNT-30 ... 33 Figura 2.10. Recta ajustada a los datos experimentales del aspersor Rain Bird TNT-30 . 34 Figura 2.11. Recta ajustada a los datos experimentales .................................................. 35 Figura 3.1 Componentes del sistema de aspersión portátil ............................................. 39 Figura 3.2 Distribución de los aspersores ....................................................................... 43 Figura 3.3. Material a utilizar en la evaluación de aspersión portátil................................. 45 Figura 3.4 Esquema ilustrativo de la distribución del sistema ........................................ 47 Figura 3.5 Distribución de los vasos pluviométricos para captar el agua ......................... 48 Figura 3.6 Toma de lecturas de volúmenes recogidos por los recipientes pluviométricos 48 Figura 3.7. Representación de la pluviométrica recolectada mediante curvas ................. 57

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Figura 3.8. Representación tridimensional del patrón de mojado del aspersor durante la prueba ............................................................................................................................. 57 Figura 3.9. Comparativa de la uniformidad para el caso de uno y cuatro aspersores de acuerdo a los diferentes coeficientes ............................................................................... 62 Figura 4.1. Cañón de brazo oscilante............................................................................... 65 Figura 4.2 Cañón de turbina ........................................................................................... 65 Figura 4.3 Disposición típica de una parcela regada con un cañón viajero ..................... 66 Figura 4.4 Mecanismo de propulsión de fuelle hidráulico ................................................ 67 Figura 4.5 Mecanismo de propulsión con turbina: flujo parcial y flujo total ...................... 67 Figura 4.6 Ejemplo de mecanismo guía para enrollamiento de la manguera .................. 68 Figura 4.7 Lista de materiales utilizados en la prueba ..................................................... 71 Figura 4.8 Esquema ilustrativo de colocación de pluviómetros ....................................... 73 Figura 4.9 Medición de la descarga ................................................................................ 74 Figura 4.10 Manómetro empotrado antes de la salida del cañón .................................... 74 Figura 5.1 Elementos en una instalación de pivote central.............................................. 86 Figura 5.2 Patrón de aplicación de agua para diferentes tipos de emisores .................... 87 Figura 5.3 Material necesario para la evaluación del pivote central ................................ 92 Figura 5.4. Emisores del equipo de pivote central durante la evaluación ......................... 93 Figura 5.5 Ubicación de pluviómetros en campo ............................................................. 94 Figura 5.6 Ubicación de pluviómetros en campo ............................................................. 95 Figura 5.7 Disposición de pluviómetros........................................................................... 95 Figura 5.8 Equipo de pivote central en funcionamiento ................................................... 96 Figura 5.9. Gasto medido de los emisores instalados en el pivote central ..................... 102 Figura 5.10. Lamina de riego aplicada durante la prueba de uniformidad para una velocidad de operación del 100% del pivote central ....................................................... 105 Figura 6.1 Sistema de riego Avance frontal................................................................... 111 Figura 6.2. Material necesario para la evaluación del pivote central .............................. 114 Figura 6.3 Esquema ilustrativo de ubicación de pluviómetros en la zona dominada por el avance frontal ................................................................................................................ 115 Figura 6.4. Láminas captadas en la fila 1 ....................................................................... 122 Figura 6.5. Láminas captadas en la fila 2 ....................................................................... 122 Figura 6.6. Caudales descargados por los emisores ...................................................... 123 Figura 7.1. Gotero microtubo ......................................................................................... 130 Figura 7.2. Gotero helicoidal .......................................................................................... 130

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Figura 7.3 Gotero tipo laberinto..................................................................................... 130 Figura 7.4. Gotero sobrelinea pinchado ......................................................................... 131 Figura 7.5 Gotero tipo vortex ........................................................................................ 131 Figura 7.6 Gotero autocompensante ............................................................................. 132 Figura 7.7. Gotero autocompensante - autolimpiante..................................................... 132 Figura 7.8. Cinta de exudación ...................................................................................... 133 Figura 7.9. Manguera de doble pared. Bi-Wall ............................................................... 133 Figura 7.10. Manguera perforada. T-Tape ..................................................................... 133 Figura 7.11. a) Microaspersor b) Difusor ....................................................................... 134 Figura 7.12. Variación de caudal en función de la presión ............................................. 135 Figura 7.13. Escala logarítmica en función de la carga y caudal .................................... 136 Figura 7.14. Relación caudal presión de emisores según régimen ................................ 138 Figura 7.15 Distribución normal del caudal del emisor .................................................. 142 Figura 7.16 Intervalo de presión de trabajo ................................................................... 149 Figura 7.17. Relación carga - caudal del gotero Supertif ................................................ 157 Figura 7.18.Relación carga - caudal de la cintilla Hydrogol emisor uno.......................... 159 Figura 7.19. Relación carga - caudal de la cintilla Hydrogol emisor dos ......................... 159 Figura 7.20. Relación carga - caudal de la cintilla Hydrogol emisor tres......................... 159 Figura 7.21. Relación carga - caudal de la cintilla Hydrogol emisor cuatro..................... 160 Figura 7.22. Relación carga - caudal de la cintilla Hydrogol emisor cinco ...................... 160 Figura 7.23. Relación carga - caudal de la cintilla Hydrolite emisor uno ......................... 162 Figura 7.24. Relación carga - caudal de la cintilla Hydrolite emisor dos ......................... 162 Figura 7.25. Relación carga - caudal de la cintilla Hydrolite emisor tres ......................... 162 Figura 7.26. Relación carga - caudal de la cintilla Hydrolite emisor cuatro ..................... 163 Figura 7.27. Relación carga - caudal de la cintilla Hydrolite emisor cinco ...................... 163 Figura 7.28. Relación carga - caudal del microaspersor uno.......................................... 165 Figura 7.29. Relación carga - caudal del microaspersor dos .......................................... 165 Figura 8.1 Esquema ilustrativo de un sistema de riego localizado ................................ 169 Figura 8.2 Esquema ilustrativo para la selección de goteros de la unidad de riego ....... 173 Figura 8.3 Cintas de riego por goteo instaladas en campo ........................................... 175 Figura 8.4 Esquema ilustrativo para la selección de laterales ....................................... 176 Figura 8.5 Medición de la descarga de microaspersor con probeta graduada ............... 176 Figura 8.6 Medición de la presión mediante manómetro ............................................... 177 Figura 8.7. Relación presión-caudal de NaaNDrip Thin-Wall dripline ............................. 181

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Figura 9.1. Diagrama de fases del agua ........................................................................ 190 Figura 9.2 Esquema ilustrativo del hidrociclón .............................................................. 197 Figura 9.3 Esquema de funcionamiento del hidrociclón ................................................ 198 Figura 9.4. Pérdida de carga en función del caudal y diámetro del hidrociclon .............. 198 Figura 9.5 Esquema ilustrativo de los filtros de arena ................................................... 199 Figura 9.6. Granulometría .............................................................................................. 200 Figura 9.7.Pérdida de carga en función de caudal del filtro de arena ............................. 202 Figura 9.8. Gasto para limpieza para un m2 de lecho filtrante en función del diámetro efectivo de arena ........................................................................................................... 203 Figura 9.9 Esquema ilustrativo de filtro de mallas ........................................................ 204 Figura 9.10 Esquema ilustrativo de un filtro de anillos .................................................. 206 Figura 9.11 Esquema ilustrativo de un anillo ................................................................. 206 Figura 9.12 Proceso de filtrado de un filtro de anillos .................................................... 207 Figura 9.13 Proceso de lavado de un filtro de anillos .................................................... 207 Figura 9.14. Pérdida de carga en función de caudal del filtro de anillos ......................... 208 Figura 9.15. Esquema de relación de medidas en hidrociclones comerciales ............... 212 Figura 9.16. Pérdida de carga en relación al caudal de filtración de hidroclones Yamit Eli ...................................................................................................................................... 213 Figura 9.17. Color del anillo de disco y pérdida de carga en función del caudal............. 216 Figura 10.1 Esquema de funcionamiento de inyectora eléctrica.................................... 225 Figura 10.2 Esquema instalación de inyectora eléctrica ................................................ 226 Figura 10.3 Inyección en aspiración de la bomba principal ........................................... 226 Figura 10.4 Esquema genérico de funcionamiento de una inyectora hidráulica ............ 227 Figura 10.5 Esquema de instalación de una inyectora hidráulica .................................. 227 Figura 10.6 Esquema de instalación y funcionamiento de un tanque de inyección ....... 228 Figura 10.7. Evolución de la concentración en un tanque de 200 l................................. 229 Figura 10.8 Esquema de inyector Venturi ..................................................................... 230 Figura 10.9 Esquema básico de instalación de un inyector Venturi ............................... 231 Figura 10.10 Instalaciones típicas de inyectores Venturi ............................................... 231 Figura 10.11 Esquema de Venturis en paralelo ............................................................ 232 Figura 10.12 Bombas inyectoras hidráulicas ................................................................. 251 Figura 10.13. Gráficos de pérdida de carga para las bombas inyectoras TF- 10** ......... 252 Figura 10.14. Gráficos de pérdida de carga para las bombas inyectoras TF- 25** ......... 252

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MANUAL DE PRÁCTICAS DE INGENIERÍA DE RIEGO A PRESIÓN

H. García-Martínez1*; S. S. Montesinos-López1*; V. Ángeles-Montiel2; R. Martínez –Elizondo3; Fco. R. Hernández-Saucedo4; F. Ríos-Cruz5; J. A. Aguirre-Rojo6

RESUMEN En México, la superficie con infraestructura de riego es de 6.3 millones de hectáreas. El 54% de esta superficie corresponde a 82 Distritos de Riego, y el 46% restante a obras de riego pequeñas operadas, conservadas y mantenidas por los propios productores, las cuales se llaman Unidades de Riego. En el presente trabajo se desarrolla la metodología para la evaluación del riego presurizado en sus diferentes sistemas y componentes, se procede con la determinación de los coeficientes de uniformidad y la uniformidad de distribución. Se desarrollan diez prácticas para la evaluación de los principales sistemas y componentes del riego presurizado, en los cuales se calculan los principales parámetros que influyen en la distribución del agua, con lo cual se evalúa el manejo y la aplicación adecuada.

Palabras clave: Coeficiente de uniformidad, .uniformidad de distribución, eficiencia de aplicación.

1

.Pasante de la carrera Ingeniero en Irrigación. Departamento de Irrigación. Universidad Autónoma Chapingo. . Profesor del Departamento de Irrigación. Universidad Autónoma Chapingo. Chapingo, México.

2, 3, 4

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ENGINEERING MANUAL OF PRACTICAL IRRIGATION PRESSURE H. García-Martínez1*; S. S. Montesinos-López1*; V. Ángeles-Montiel2; R. Martínez –Elizondo3; Fco. R. Hernández-Saucedo4; F. Ríos-Cruz5; J. A. Aguirre-Rojo6

SUMARY In Mexico, the area equipped for irrigation is 6.3 million hectares. 54% of this area corresponds to 82 irrigation districts, and 46% remaining small irrigation works operated, preserved and maintained by the producers themselves, which are called Irrigation Units. In this work we develop the methodology for the evaluation of pressurized irrigation in its various systems and components, we proceed with the determination of the coefficients of uniformity and distribution uniformity. Ten practices are developed for the evaluation of major systems and components of the pressurized irrigation, in which calculated the main parameters that influence the distribution of water, which assesses the proper handling and application.

Keywords: Uniformity coefficient. Uniformity of distribution, application efficiency.

1

. Under graduate of Irrigation Engineering, Irrigation Dept. Universidad Autónoma Chapingo, México. Research Profesor Irrigation Dept. Universidad Autónoma Chapingo, México.

2, 3, 4,

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INTRODUCCIÓN En el departamento de irrigación se imparte la materia de ingeniería de riego a presión, cuyo objetivo es mostrar a los alumnos los principales sistemas de riego a presión que se manejan hoy en día, tanto en el país como en el mundo, para el desarrollo de las prácticas de la materia se cuenta con un laboratorio

de

Ingeniería de Riego de la sección de Riego y Drenaje del Departamento de Irrigación, ubicado en Tlapeaxco, teniendo una función de apoyo a los programas teóricos impartidos en el departamento. Por tal motivo se realizó el presente manual en el cual se plasma la metodología de evaluación de los diferentes sistemas de riego. Actualmente no se cuenta con un manual de prácticas correspondiente a la materia; sin embargo, resulta conveniente tener uno, con las mejoras y avances que se han tenido en el ramo. El contenido que se presenta en el trabajo es una herramienta de apoyo a las prácticas de la materia de ingeniería de riego a presión, algunas de estas prácticas se han venido impartiendo en cursos anteriores. También lo aquí presentado puede ser de utilidad para revisar los sistemas de riego en el campo y definir si funcionan bien, regular o mal. A continuación se describe, cada una de las diez prácticas consideradas, las cuales son: principales componentes de un sistema de riego, curva caudal-carga de un aspersor, evaluación de un sistema de riego por aspersión portátil, evaluación de un sistema por aspersión de cañón viajero, evaluación de un sistema por aspersión de pivote central, evaluación de sistemas de riego por aspersión de avance frontal, curva carga-gasto de un emisor de riego localizado, evaluación de un sistema de riego localizado, equipos de filtración y equipos de fertilización; en primer lugar se da una breve descripción del método de riego, posteriormente se ejemplifica con datos de campo y cálculos de gabinete, tomados en el Laboratorio de Ingeniería de Riego del Departamento de Irrigación.

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PRINCIPALES COMPONENTES DE UN SISTEMA DE RIEGO PRESURIZADO

1.

PRINCIPALES COMPONENTES DE UN SISTEMA DE RIEGO PRESURIZADO

1.1.

OBJETIVO

Conocer que es un sistema de riego presurizado a nivel parcela, qué variantes presenta y cuáles son sus principales componentes. 1.2.

ASPECTOS TEÓRICOS

1.2.1. Obra de toma Esta obra permite tomar el agua de la fuente (canal, río, pozo, manantial etc.) de abastecimiento para conducirla hasta el cárcamo de bombeo. Las partes de la obra de toma son: el acceso, la estructura de entrada, las rejillas, el mecanismo de control y el conducto. La obra de toma se caracteriza porque la longitud del conducto a la descarga debe ser la mínima posible en el que no resulten grandes volúmenes de excavación, en un tramo lo más recto posible y alejado de curvas, con pendiente suave y lo más uniforme posible, evitando lugares cercanos a caídas y rápidas. En caso de canales de tierra, el tramo debe ser lo suficientemente resistente para desplantar la obra, evitando cauces inestables. En la figura 1.1 se presentan las partes de la obra de toma.

Figura 1.1 Componentes principales en una obra de toma

Canal de acceso. Se construye para comunicar, en forma gradual, la fuente con la toma y también se aprovecha el paso del agua por ésta estructura, para sedimentar materias en suspensión que lleva el agua.

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Estructura de entrada. Constituye la entrada del agua sirviendo de apoyo a las rejillas. Aloja los mecanismos o sistemas de control para el paso del agua, así como lo necesario para facilitar su inspección y limpieza cada vez que lo requiera. En ocasiones cerca de ella se antepone un muro para retener y desviar peces. Rejillas. Adquiere formas y tamaños diversos que dependen de la naturaleza de los cuerpos que va a retener, gastos y características del equipo de bombeo, la manera de apoyarlas, así como de su accesibilidad para lograr su limpieza y restitución.

Figura 1.2 Casos de obras de toma y bombeo

Partes de la obra de toma La obra de toma consta de la obra civil construida para la extracción del agua de la fuente de abastecimiento. Esta puede ser de diferentes formas dependiendo del tipo

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de fuente de abastecimiento: pozo profundo, río, bordo, manantial, etc (figura 1.2). En el caso de un pozo profundo, éste puede considerarse en sí como la obra de toma. En el caso de una fuente de abastecimiento superficial, la obra de toma puede variar desde un cárcamo de bombeo simple, integrado por un depósito con una bomba centrífuga, hasta un cárcamo complejo equipado con varias turbinas verticales y un canal de llamada. 1.2.2. Estación de bombeo 1.2.2.1.

Cárcamo

El pozo de succión o cárcamo es la estructura vertical en donde descarga el conducto de la toma y se instalan las bombas para elevar el agua al nivel deseado (figura 1.3). Consiste generalmente en un depósito enterrado construido de concreto o mampostería cuyas dimensiones están en función de la magnitud del equipo que se vaya a instalar y del procedimiento empleado en su construcción. Además en su diseño se toma en cuenta la facilidad que se debe tener para su inspección y limpieza periódicas.

Figura 1.3. Esquema de estación de bombeo

1.2.2.2.

Equipo de bombeo

Lo constituyen todas las unidades (bomba y motor) de bombeo instalado para proporcionar el gasto requerido, así como los accesorios de control y protección (válvulas) antes de iniciarse la descarga común y los dispositivos de arranque y

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parada. En la figura 1.4 se muestra equipos de bombeo centrifuga horizontal y turbina vertical.

Figura 1.4. Equipos de bomba centrifuga horizontal y turbina vertical

1.2.2.3.

Descarga

Puede decirse que la descarga de una planta de bombeo comprende todos los elementos e instalaciones que se requieren para conducir el agua, desde la salida de la bomba hasta donde se inicia su distribución (figura 1.5). Se componen de equipo de control como medidores de gasto, dispositivos reguladores de presión, válvulas de control y de seguridad, y manómetros; también cuentan con dosificadores de agroquímicos, filtros y accesorios (SARH, 1980). 1.2.2.4.

Subestación eléctrica

En los casos en que es empleada la energía eléctrica para mover las bombas, es necesario instalar una subestación eléctrica, la cual tiene por objeto cambiar las características de la energía aprovechada (generalmente de alto a bajo voltaje) y suministrar la requerida por el equipo de bombeo (SARH, 1980). Esencialmente una instalación de este tipo consta de las siguientes partes: 

Transformador. Mediante estos aparatos se cambia el voltaje de la corriente, obteniéndose el deseado.



Cuchillas fusibles. Se emplea para proteger la instalación contra fallas debidas a sobrecorriente causada por un corto circuito.

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

Interruptor con carga.

Sirven para proteger la instalación contra-

sobrecorrientes por fallas en la línea de alimentación y además desconectar con carga al transformador, a fin de darle a éste servicio de mantenimiento. 

Apartarrayos.

Protege

la

subestación

contra

las

descargas

atmosféricas. 

Equipo de Medición. Registra la cantidad de energía consumida.

La magnitud de la subestación dependerá principalmente de la potencia de cada motor y del total en la instalación.

Figura 1.5. Tren de descarga, con sus elementos de control y protección

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1.2.2.5.

Otras partes

Caseta de controles Se construye para alojar los controles eléctricos que operan a las bombas, como son arrancadores, estación de botones, etc. Se localiza de tal manera que el acceso a ella sea rápido y fácil. Generalmente se procura que esté cerca de la subestación para acortar la longitud de los cables que conducen la energía de bajo voltaje. Sus dimensiones dependerán de los artefactos que aloja, dotándosele de una buena ventilación. Almacenamiento de combustible En el caso de tener motores de combustión ya sea de gasolina, diesel, etc, será necesario disponer de un depósito para almacenar el combustible empleado y asegurarse de él para evitar interrupciones del servicio por ese elemento. La capacidad deberá estar de acuerdo con el consumo de los motores y considerando el tiempo que se necesita para proveerse de él nuevamente. Se ubicará en un lugar poco alejado de los motores y no expuesto a chispas o flamas, procurando que un vehículo tenga acceso fácil a él para su llenado. Protección de las instalaciones Se deben proteger los elementos de una planta de bombeo expuestos a animales, personas ociosas y del agua de lluvia (SARH, 1980). Para lo primero se construyen cercas de alambre, bardas de tabique, mampostería o muros de celosía, en los lugares que se crean necesarios, procurando que con esto queden integradas todas las partes de la planta. Cuando los motores no sean del tipo intemperie, se protegerán del agua de lluvia mediante una caseta. 1.2.3. Red de conducción y distribución La red de conducción y de distribución constituye el conjunto de tuberías que llevan el agua desde la fuente de abastecimiento o unidad de bombeo, hasta la entrada de las secciones o laterales, en su caso. La red está compuesta por tuberías

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generalmente de PVC o aluminio con sus diferentes accesorios tales como conectores, válvulas de control, válvulas de admisión y expulsión de aire, válvulas de alivio de presión, válvulas de desfogue (figura 1.6). Las tuberías que comúnmente se utilizan para la construcción de líneas de conducción son: acero, fierro galvanizado, fierro fundido, asbesto-cemento, PVC, polietileno de alta densidad y cobre.

Figura 1.6. Tuberías y accesorios de sistemas de riego

1.2.4. Líneas de riego y emisores A. Baja presión y tubería con compuertas Hidrantes. Son las válvulas de riego por donde se deriva o se entrega el agua a la parcela, se conectan a la tubería con compuertas mediante la inserción de un codo de arranque; los diámetros más comunes en el mercado son de 6, 8 y 10 pulgadas, en material de aluminio. También se utiliza en sistemas de riego por aspersión, en diámetros menores (figura 1.7).

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Figura 1.7. Hidrante de aluminio

Codo de arranque. Es un dispositivo portátil que permite la conexión entre el hidrante y la tubería con compuertas, su función principal es de apertura y cierre del hidrante, y de direccionar el flujo de agua (figura 1.8).

Figura 1.8. Codo de arranque y tee para conectar la tubería con compuertas

Tubería con compuertas. Las tuberías con compuertas representan la innovación tecnológica más reciente en la aplicación del riego parcelario por gravedad y tiene características muy importantes para el aforo, control y manejo del riego por gravedad. Al igual que en los hidrantes, los diámetros comerciales más comunes son 6, 8 y 10 pulgadas, con separación entre compuertas de acuerdo con la separación entre surcos (0.70, 0.80, 1.0 m). El material de las tuberías con compuertas normalmente es PVC; sin embargo, para sistemas operados con carga hidráulica natural, se puede utilizar manguera de plástico enrollable (figura 1.9).

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Figura 1.9. Tubería con compuertas de PVC y lona

B. Riego localizado En los sistemas de riego localizado los emisores se colocan en líneas de riego que normalmente son tubos de polietileno de baja densidad y en forma equidistante. A los tubos con los emisores (goteros o microaspersores) se les conoce como líneas regantes. Los goteros pueden ser colocados en la línea regante durante la instalación del sistema o puede escogerse tubería con goteros ya insertados en fábrica; se les conoce como sistemas integrados. En la figura 1.10 se presentan goteros integrados a la línea regante, y los diferentes tipos de goteros.

Figura 1.10. Diferentes tipos de goteros

En la figura 1.11 se presentan diferentes modelos de microaspersores, el cual está compuesto por el tubo (tubín) que surte de agua de riego desde la línea regante, la bayoneta o estaca, y propiamente el microaspersor.

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PRINCIPALES COMPONENTES DE UN SISTEMA DE RIEGO PRESURIZADO

Figura 1.11. Diferentes modelos de microaspersores

C. Aspersión Los principales componentes de un sistema de riego por aspersión son los aspersores y los tubos elevadores. Los aspersores están provistos de una o dos boquillas montadas sobre un cuerpo central por las que sale el agua en ambos sentidos.

Figura 1.12. Aspersores de impacto

Existen diferentes tipos de aspersores, los más utilizados en la agricultura son los de impacto, generalmente son de círculo completo y tipo sectoriales, los cuales riegan sólo en un cierto ángulo de trabajo preestablecido (figura 1.12). Por su presión de funcionamiento existen aspersores de baja, media y alta presión. Los de baja presión son aquellos cuya presión de operación es hasta 2 kgcm-2. Los aspersores de presión de operación media son aquellos que operan entre 2 y 4 kgcm-2. Suministran caudales entre 0.2 y 1.5 ls-1 (Comisión Nacional del Agua, 2002). Los aspersores de alta presión son comúnmente llamados aspersores gigantes o cañones (figura 1.13). Su presión de operación es mayor de 4 kgcm-2. Suelen ser de

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gran tamaño y pueden constar de una, dos o tres boquillas. El caudal varía entre 5 y 30 ls-1 y su radio de mojado es de 25 a 60 m.

Figura 1.13. Aspersor gigante o cañón

Los sistemas de aspersión propulsados presentan desplazamiento en ramales de riego como es el caso de los pivotes central y avance frontal estos constan de torres con separación entre ellas de 25 a 75 m y longitudes de laterales desde 60 a 800 m, cuentan con motores eléctricos para su movimiento pudiendo regular su velocidad de avance y un sistema de alineamiento como seguridad del lateral y del mismo equipo (Tarjuelo, 1992). Los emisores pueden ser aspersores de brazo oscilante, aspersores o difusores y cañones de extremo.

Figura 1.14. Avance frontal y pivote central

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1.3.

PROYECTO DE UN SISTEMA DE RIEGO PRESURIZADO

Un proyecto de riego está constituido por diversos elementos de ingeniería que interactúan para lograr el propósito común de aplicar el agua a los cultivos, a esta interacción se denomina sistema de riego (SARH, 1980). Para que un sistema de riego desarrolle su máximo potencial, tanto el diseñador como el instalador o constructor y el usuario, deben cumplir ciertos requisitos durante las etapas de planeación, diseño, instalación, operación y mantenimiento. Si todas estas actividades se realizan correctamente, el sistema se desempeñará eficazmente, lo cual repercutirá en una elevada eficiencia de aplicación del agua a los cultivos, un aumento de la producción, el ahorro de agua y reducción de costos por concepto de energía eléctrica. El proyecto debe incluir las características básicas del sistema de riego, entre otras: la superficie, el gasto disponible, el gasto de diseño, el tipo de sistema de riego además se deben tener estudios y datos básicos como: 1) Información básica: caracterización del sitio, estadística del clima, tipo de suelo, muestras de agua, padrón de cultivos, fuente de abastecimiento, padrón de usuarios y plano con la tenencia de la tierra. 2) Estudios preliminares: levantamiento topográfico con curvas de nivel con la separación adecuada que se requiera para conseguir alta precisión en el diseño del sistema, uso actual del suelo para planear la reconversión de cultivos, estudio socioeconómico del área del proyecto para conocer la capacidad financiera de los usuarios, análisis de calidad del agua para riego, estudio agroclimatológico y caracterización del suelo. 3) Estudios de factibilidad: generalmente el desarrollo de proyectos presupone la existencia de estudios de factibilidad que fundamentan la ejecución; sin embargo, cuando no existan, éstos deberán elaborarse. 4) Pruebas y ensayos: cuando el sistema de riego proyectado se conecta a la descarga de una o varias bombas existentes, es necesario realizar una prueba electromecánica para determinar su funcionamiento real; esta prueba permite conocer las relaciones gasto-carga y gasto-eficiencia de cada equipo. Si el proyecto incluye las pruebas y puesta en operación del sistema, éstas

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deberán realizarse bajo el procedimiento establecido en un manual de operación. 5) Diseño agronómico: este proceso consiste en dimensionar la superficie máxima de cada unidad, así como su tiempo de riego a partir de la lámina de diseño, el gasto disponible y de diseño, el tiempo de operación, el gasto del emisor y otras variables. 6) Diseño de la red hidráulica: esta etapa consiste en calcular, bajo un criterio de optimización, el diámetro de las tuberías regantes, distribuidoras y de conducción; así como la pérdida de energía de la red. El diseño de la red parcelaria debe considerar al menos dos criterios básicos: que las secciones operen con una uniformidad de emisión alrededor del 90%, y que la velocidad en las tuberías de la red parcelaria no sea mayor de 2.0 ms -1. La red de conducción se debe diseñar manteniendo un equilibrio entre la inversión inicial y el costo de operación por consumo de energía eléctrica, pues a mayor inversión inicial por aumento del diámetro de las tuberías, se presentará un menor costo por concepto de energía eléctrica y viceversa. 7) Diseño de la unidad de control general y equipo de bombeo: en esta etapa se seleccionan los elementos de la unidad de bombeo de acuerdo con las necesidades de filtrado y de inyección del sistema de riego; la unidad de bombeo se selecciona para satisfacer la carga dinámica total necesaria para operar el sistema de riego, incluido el sistema de inyección de agroquímicos. 8) Diseño de la obra civil: en esta etapa se diseña el cárcamo de bombeo y en algunos casos también la obra de toma, el canal de llamada, las instalaciones eléctricas, la caseta de controles, los atraques y otros elementos adicionales. El cárcamo de bombeo es la obra civil más importante, ya que es esencial para la correcta operación del sistema de impulsión; el cárcamo de bombeo y el resto de las obras se diseñan para satisfacer la demanda de agua del sistema de riego y las solicitaciones a las que estarán expuestas. 9) Reglas básicas de operación: la operación del sistema depende de los aspectos agronómico e hidráulico; cuando el proyecto ha integrado ambos aspectos, resultan unidades de riego con áreas de la misma magnitud, aunque

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tengan diferente forma. Este hecho simplifica la operación del sistema, ya que genera iguales tiempos de riego, para todas las unidades. Las reglas básicas de operación deben especificar el tiempo de riego necesario para satisfacer la demanda evapotranspirativa del cultivo en su etapa crítica. Además, según el tamaño de la unidad y el número de secciones de riego, se debe especificar claramente la ubicación de las secciones que pueden operar individual o simultáneamente. 10) Evaluación económica: la evaluación económica consiste en obtener los indicadores económicos básicos para establecer la rentabilidad del proyecto. Estos indicadores económicos se deben obtener una vez que se hayan definido las condiciones de operación y los parámetros de evaluación, como son: la tasa de descuento, el periodo de evaluación que estará en función de la vida útil del proyecto, el monto de la inversión inicial del sistema de riego y las reinversiones, el costo de producción, el rendimiento esperado, el volumen de producción y el precio medio del producto. En este análisis se deben identificar todos los beneficios generados por el sistema de riego que pagará la inversión realizada. 1.4.

ADQUISICIÓN DE INFORMACIÓN

La compilación de información es el primer paso en el proyecto de un sistema de riego. La calidad de la información disponible es determinante para la realización de un diseño económico y funcional. Existen varias decisiones a considerar durante el diseño de un sistema de riego, por lo que la disponibilidad de información con oportunidad y confiabilidad es indispensable para la selección de la mejor alternativa viable para las condiciones técnicas, económicas y sociales del proyecto, en los apartados siguientes se muestran algunos formularios básicos de llenado de información.

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1.4.1. Datos del proyecto Fecha:

__________________________

Cinta de riego

Cañón fijo

Multicompuertas

Micro aspersión

Cañón portátil

Jardín

Subfoliar

Aspersión semi-portátil

Otro:

1.4.2. Datos de cultivo(s) Cuadro 1.1 Datos de cultivo Lote

Cultivo

Dist/hilera (m)

Dist/plantas (m)

Superficie (ha)

N° plantas

Marco de plantación

Sistema de riego

1.4.3. Datos del Terreno Superficie: ___________ ha. Tipo de Terreno: Tipo de suelo:

Superficie a futuro: ___________________ ha.

Plano Arenoso

Pedregoso

Accidentado

Muy accidentado

Franco

Arcilloso

si

no

Capacidad de campo: ___________________________________ Punto de marchitamiento permanente: _____________________ Profundidad del nivel freático: __________________________________________ 1.4.4. Datos de la fuente de abastecimiento Cuadro 1.2 Datos de la fuente de abastecimiento Nivel (m) Tipo de fuente Estático Dinámico

Tipo: Pozo (P)

Noria (N)

Desnivel del agua a la descarga

Disponibilidad Tiempo Días Caudal (ls-1) (h/día) (día/mes)

Rió o Arroyo (A)

Canal (C)

Caudal a utilizar (ls-1)

Pila/embalse (E)

Calidad del agua: _____________________________________________________

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1.4.5. Datos de equipo de bombeo Cuadro.1.3 Datos de equipo de bombeo Transformador Bomba

Motor Marca Mod.

Pot. # de Volt. (Hp) fases

Capacidad (Kva)

Marca Mod. Tipo

Descarga Caudal -1 Presión Diámetro (ls ) -2 (kgcm ) (pulg o mm)

Combustión interna (RPM de operación): ______________________________ Tipo de bomba:

Vertical (V)

Horizontal (H)

Presión de descarga: _______________________________________________ 1.4.6. Datos de tubería Cuadro 1.4 Datos de tubería Norma de No. de línea Tipo de fabricación o (referenciada a) material denominación comercial

Diámetro (mm) Exterior

Interior

¿Año en que se instaló?

¿Se utilizará en proyecto?

1.4.7. Croquis o plano Ubicar la fuente de abastecimiento hidráulica y eléctrica, todos los obstáculos como ríos, canales, drenes, caminos, carreteras, vías FFCC, barrancas, construcciones, etc. 1.5.

BIBLIOGRAFÍA

Comisión Nacional del Agua, (2002). Manual para la elaboración y revisión de proyectos ejecutivos de sistemas de riego parcelario. México. SARH, Dirección General de Obras Hidráulicas y de Ingeniería Agrícola para el Desarrollo Rural (1980). Proyectos de plantas de bombeo modelo México. D.F. México.

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2. CURVA CAUDAL-CARGA DE UN ASPERSOR 2.1. OBJETIVO Conocer los componentes de un aspersor y observar su funcionamiento para así realizar su calibración mediante la relación de presiones de operación con sus respectivos gastos. 2.2. ASPECTOS TEÓRICOS Para el diseño de equipos de riego por aspersión es necesaria la determinación de las características de todas las partes que constituyen el equipo, de tal forma que permitan la aplicación del agua con alta eficiencia y al mínimo costo posible. 2.2.1. Normas aplicadas a aspersores La norma mexicana

NMX-O-166-SCFI-1999 ASPERSORES GIRATORIOS POR IMPACTO PARA

SISTEMAS DE RIEGO POR ASPERSIÓN

–

ESPECIFICACIONES Y MÉTODOS DE PRUEBA,

establece

los requisitos de calidad aplicables a los aspersores giratorios por impacto para sistemas de riego por aspersión, que garanticen el uso eficiente del agua en el riego agrícola. Además, incluye información sobre los diferentes modelos de aspersores para las presiones y gastos de trabajo recomendados por los fabricantes. También se incluye información sobre las características de las boquillas de los aspersores, su funcionamiento hidráulico relacionado con el área humedecida del terreno y sus diferentes modelos de distribución del agua aplicada al suelo. Otras normas aplicables a nivel internacional son:

UNE 68072 1986 MATERIALES DE RIEGO. ASPERSORES

ROTATIVOS. REQUISITOS GENERALES Y MÉTODOS DE ENSAYO, ASAE S330.

Procedimiento de

ensayos en aspersión con fines de investigación, ISO 7749-1: 1995 Equipo de riego agrícola -- Aspersores rotativos -- Parte 1: Diseño y requisito de operación, ISO 15886-3:2004

Equipo de riego agrícola -- Aspersores rotativos -- Parte 3: Diseño y

requisito de operación, ISO 15886-4 (en realización en ISO/TC23/SC18). Equipo de riego agrícola -- Aspersores rotativos -- Parte 4: Diseño y requisito de operación.

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2.2.2. Clasificación de aspersores De acuerdo a su funcionamiento existen diferentes tipos de aspersores, dentro de los cuales destacan los aspersores fijos y aspersores giratorios por reacción y por impacto. A. Clasificación de los aspersores por su mecanismo de giro Aunque todos los aspersores giratorios tienen el mismo principio de movimiento debido al

impacto del chorro de agua sobre un accesorio instalado en un

mecanismo, éstos se clasifican de la manera siguiente (Tarjuelo, 1992): a) Aspersores de martillo: Son aquellos donde el mecanismo de acción del giro es un martillo sujeto a un eje sobre el cuerpo del aspersor, accionado por una muelle (resorte trabajando a torsión); este martillo produce un golpe intermitente sobre el aspersor produciendo giros pausados. b) Aspersores de balancín: Son aquellos donde el mecanismo de acción del giro es a través de un balancín accionado por su propio peso, el cual se interpone intermitentemente al chorro de agua ocasionando un giro pausado del aspersor. B. Clasificación de los aspersores por su presión a) Aspersores de presión baja y media: Son aquellos que operan con presiones entre 100 kPa y 200 kPa (1 kgcm-2 y 2 kgcm-2) y entre 200 kPa y 400 kPa (2 kgcm-2 y 4 kgcm-2), respectivamente. Su mecanismo de giro corresponde al tipo martillo. b) Aspersores de presión alta: Se les conoce comúnmente como aspersores de cañón y operan con presiones de 400 kPa a 700 kPa (4 kgcm-2 a 7 kgcm-2). Su mecanismo de giro es a través de balancín. C. Clasificación de los aspersores por su número de boquillas a) Aspersores de una boquilla. b) Aspersores de dos o más boquillas. D. Clasificación de aspersores por el ángulo de salida del chorro a) Ángulo bajo: Corresponde a ángulos menores o iguales a 20 grados b) Ángulo alto: Correspondiente a ángulos mayores a 20 grados.

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2.2.3. Componentes de un aspersor de martillo En la figura 2.1 se muestra las principales partes de un aspersor de martillo.

Figura 2.1 Principales partes del aspersor

A. Cuerpo y extensión Es la parte central del aspersor que realiza la función hidráulica de conducir el agua desde la tubería de acceso (del elevador o de la línea lateral) hasta la sección de descarga (boquilla), y sirve de apoyo opcional en algunos aspersores donde el cuerpo se fabrica de una sola pieza; generalmente la extensión se utiliza para dar mejor acabado en el sitio donde se instala el soporte y el giro del aspersor. Los materiales que se utilizan en la fabricación del cuerpo son básicamente: bronce, plástico, aluminio, latón y acero inoxidable. En el caso de un cuerpo fundido en bronce se le hace una extensión de un material más fácil de tornear y que resista la fricción como es el latón; las otras extensiones generalmente son del mismo material del cuerpo del aspersor. B. Conexión del aspersor Es la parte donde se apoya y gira el aspersor, uniéndose al elevador de la tubería. La presentación exterior que debe tener la conexión del aspersor es de un tornillo con rosca de 12,7 mm (1/2‖), 19,1 mm (3/4‖) y 25,4 mm (1‖), hembra o macho, para roscarlo en el elevador; por su parte interior debe ser hueca para que se pueda ajustar a la extensión del cuerpo del aspersor. Los materiales que se utilizan para su fabricación pueden ser latón y plástico, principalmente. En el caso de los aspersores

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de cañón, las conexiones tienen las mismas funciones antes señaladas; sin embargo, cambia su presentación por bujes y baleros que soportan los empujes del aspersor. Los diámetros utilizados en este último tipo de aspersores son 38,1 mm (1 1/4) o 50,8 cm (2‖). C. Boquilla La boquilla es el elemento por donde se descarga el agua del aspersor. Su funcionamiento hidráulico es como el de un orificio sujeto a una carga de presión tal que produce una emisión de un chorro de agua de alta velocidad; según el tipo de aspersor, éste puede contar con una o más boquillas. D. Mecanismo de giro Tiene como función producir el giro del aspersor con respecto a su eje y se relaciona con el número de vueltas por minuto que da el aspersor (desde el punto de vista hidráulico, mientras mayor sea el número de vueltas menor es la pluviometría instantánea de riego del aspersor, útil para terrenos de baja permeabilidad y cultivos delicados). Su funcionamiento se inicia con la acción del chorro de agua emitido por la boquilla sobre la paleta colocada en el martillo o balancín, que produce el giro del aspersor. Las partes que componen el mecanismo de acción del giro de un aspersor de martillo, son las siguientes: 

Martillo



Muelle



Perno



Cojinetes

Aunque su principal función es de evitar las fugas de agua por las articulaciones entre el cuerpo y el soporte del aspersor, también actúa como freno al giro. De este mecanismo también depende el número de vueltas por minuto que da el aspersor. Las partes que componen el mecanismo de reacción al giro para un aspersor de martillo, son las siguientes: 

Empaque de hule



Resorte



Rondanas planas de fierro o plástico.

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2.2.4. Curvas características de aspersores Son las curvas que representan la relación entre el caudal que descarga el aspersor y la presión existente a la entrada del mismo, ajustándose a una ecuación del tipo:

q  Kh n

(2.1)

dónde: q, caudal del aspersor, normalmente en ls -1; K, coeficiente de descarga característico del aspersor (representa el caudal bajo carga unitaria); h, carga hidráulica a la entrada del aspersor, normalmente en kgcm-2; n, exponente de descarga del emisor, que depende del tipo de flujo que se establezca en el mismo y de su grado de autocompensación. El exponente n varía entre 0 y 1, tomando el valor de n = 1 para flujo laminar y n = 0 en emisores autocompensantes, lo que implicaría que q=K, en el caso de los aspersores el valor n estará alrededor de 0.5. 2.2.5. Deducción de la relación gasto- carga en emisores. La carga de presión (p1/γ) de que dispone el agua en el interior de la tubería, se transforma en carga de velocidad (v22/2g) en la salida del emisor con una eficiencia dada por el coeficiente de velocidad CV , figura 2.2 (Ángeles, 1999) . Si se aplica el teorema de Bernoulli entre la entrada al emisor (punto 1) y la sección contraída del chorro de agua a la salida de éste (punto 2), se tiene que: (2.2) donde he es la pérdida de carga en el emisor. En la teoría hidráulica se define la carga de un orificio h, figura 2.2, como: (2.3) Sustituyendo la ecuación 2.3 en la ecuación 2.2 y considerando que tanto z1 como z2 son iguales dado que el nivel de referencia está a la misma distancia del eje central del emisor se tiene que: (2.4)

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Figura 2.2 Esquema del emisor de descarga

La pérdida de carga en el emisor he, evaluada en función de la velocidad real en la sección contraída del chorro v2 está dada por la ecuación 2.5. (2.5) Sustituyendo la ecuación 2.5 en la ecuación 2.4 y realizando algunas operaciones algebraicas, se obtiene la ecuación 2.6 para la velocidad en la sección contraída del chorro. √

(2.6)

donde Cv es un coeficiente de reducción de velocidad, siempre menor que la unidad. Por otra parte, el caudal real qe, que circula a través de la sección contraída en el punto 2 es: (2.7) donde A2 es el área de la sección transversal en la sección contraída del chorro. Ahora bien, el área de la sección transversal A 2 se relaciona con el área de la sección transversal del emisor Ae a través de la ecuación 2.8. (2.8) donde Cc es un coeficiente de contracción menor o igual a la unidad. Sustituyendo la ecuación 2.8 y la ecuación 2.6 en la ecuación 2.7 se tiene que: √ Universidad Autónoma Chapingo

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Si se llama Cd al producto de los coeficientes de velocidad Cv y contracción Cc y como

, la ecuación 2.9 queda finalmente como:

√

(2.10)

La ecuación 2.10 también se puede expresar como:

√

√

(2.11)

dónde: qe, caudal del emisor, en m-3 s-1; Cd, coeficiente de descarga del emisor, adim.; De, diámetro interior del emisor, en m; h, carga de presión de funcionamiento del emisor, en m. Si en la ecuación 2.11 se hacen las siguientes consideraciones: 

Si como se sabe, la raíz cuadrada de h se puede expresar como h1/2 o lo que es lo mismo como h0.5, entonces si se hace n = 0.5, se tiene que la raíz cuadrada de h se puede expresar como hn



Si además se hace: (2.12)

√

Entonces, bajo el punto de vista del funcionamiento hidráulico, la relación Gasto Carga de los emisores de riego, puede expresarse en forma genérica, mediante la ecuación 2.13. (2.13) dónde: qe, caudal del emisor, normalmente en ls -1; h, carga de presión o presión de operación del emisor, habitualmente en kgcm-2; K, constante propia del emisor, que depende de la forma y tamaño de la sección transversal del emisor; n, exponente de la carga de presión, que depende del tipo de escurrimiento del agua que se presente en el emisor.

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2.3. DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS, MATERIALES Y METODOLOGÍA Los materiales y equipos utilizados se muestran en la figura 2.3. 

Aspersor utilizado en práctica (ejemplo): Rain bird de 2 boquillas (3/16 30 °, 3/32 7°)



Calibrador de aspersores



Manómetro de caratula



Cronómetro



Formato para anotar la información obtenida



Recipiente de volumen conocido



Equipo de bombeo

Figura 2.3. Material a utilizar para determinar la curva caudal – carga

2.3.1. Trabajo de laboratorio A. Características del aspersor Existen diferentes aspersores de diferentes características por lo que es conveniente realizar una descripción detallada del aspersor con el cual se está trabajando (figura 2.4) anotando el número de boquillas con el que cuenta, la marca, modelo, diámetro de boquillas así como las observaciones que puedan influir en el buen funcionamiento del mismo también es conveniente tomar datos de la instalación como potencia y presión del equipo de bombeo. Universidad Autónoma Chapingo

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Figura 2.4 Aspersor Rain Bird

B. Dispositivo de medición La práctica se desarrolló en equipos y dispositivos exprofesos instalados en el laboratorio de hidráulica (figura 2.5), mismo que se podrán replicar en otros sitios (campo o laboratorio).

Figura 2.5 Calibrador de aspersores

C. Metodología Una vez instalado el aspersor se realiza la medición del gasto a diferentes presiones de operación, las cuales pueden llegar a variar de 0 a 7 kgcm-2 dependiendo del tipo de aspersor mediante un manómetro (figura 2.6). En función de la presión de trabajo del aspersor esta se puede dividir en varios intervalos, por ejemplo, si la presión de funcionamiento fuera del orden de 4 kgcm-2, se podría tomar intervalos a cada 0.5 kgcm-2 de presión. Para la medición de la presión se debe tener instalado un manómetro, el cual va conectado a la tubería que alimenta al aspersor, además, de contar con una válvula con la cual se pueda variar el gasto y la presión de la tubería de alimentación, con

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estos mecanismos se podrá evaluar el funcionamiento a diferentes presiones aforando sus correspondientes gastos (figura 2.6).

Figura 2.6 Esquema ilustrativo de manómetro y válvula de paso

Con la instalación funcionando se aguarda determinado tiempo para que el flujo del agua y la presión a la que se desea hacer la medición se estabilicen, se procede a conocer el gasto del aspersor funcionando a cierta presión mediante el aforo con un recipiente de volumen conocido (figura 2.7), tomando el tiempo de llenado mediante un cronómetro. Se obtiene el gasto a través de la expresión: Q

V T

(2.14)

donde: Q, gasto descargado por el aspersor, en ls-1; V, volumen del recipiente mediante el cual se realizó el aforo, en l; T, tiempo en el cual se llena el recipiente, en s.

Figura 2.7. Recipiente esquemático para la medición de la descarga.

Variando la presión a diferentes intervalos y aforando el gasto en cada presión se conocen puntos de la curva de funcionamiento del aspersor por lo cual se puede graficar y se ajusta a un modelo de tipo potencial.

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2.4.

ADQUISICIÓN DE INFORMACIÓN

2.4.1. Aspersores La información obtenida del catálogo del fabricante es: Marca y modelo: Rain bird TNT-30 Diámetro boquilla grande: 3/16 30 °

Diámetro boquilla pequeña: 3/32 7°

2.4.2. Potencia de la instalación Para el desarrollo de la presente practica se utilizó una bomba con las siguientes características: Presión de salida del bombeo (kgcm-2): 4 Potencia instalada (HP): 16 2.4.3. Obtención de curva gasto-carga del aspersor Una vez funcionando el equipo se registró la carga de operación así como el tiempo de llenado del recipiente, los datos se presentan en el cuadro 2.1 . Hora de inicio: 9:00 am Hora de finalización: 10:30 am Volumen del recipiente: 24.25 litros Universidad Autónoma Chapingo

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Cuadro 2.1 Datos registrados en laboratorio del aspersor Rain Bird TNT-30 h (kgcm-2) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

T1 (s) 97 72.65 61.17 51.75 46.34 42.92 39.17 37.18

T2 (s) 96.63 74 61.17 51.45 46.27 42.92 39.11 37.7

T3 (s) 96.7 ----------------------51 47.7 42.8 39.3 33.71

T4 (s) ---------------------------------52.19 -----------43.1 39.05 38

Volumen (l) 24.25 24.25 24.25 24.25 24.25 24.25 24.25 24.25

h (kgcm-2): presión indicada en el manómetro T1 (s): tiempo transcurrido en llenar el recipiente VOLUMEN (l): volumen del recipiente utilizado para la lectura

2.5.

PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN

Partiendo de los datos de laboratorio y aplicando la ecuación 2.14 se elabora el cuadro 2.2. Cuadro 2.2. Resultados de laboratorio procesados del aspersor Rain Bird TNT-30 No. observación 1 2 3 4 5 6 7 8

h (kgcm-2) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Volumen (l) 24.25 24.25 24.25 24.25 24.25 24.25 24.25 24.25

Tiempo (s) 96.78 73.33 61.17 51.60 46.77 42.94 39.16 36.65

Gasto (ls-1) 0.2506 0.3307 0.3964 0.4700 0.5185 0.5648 0.6193 0.6617

h (kgcm-2): presión indicada en el manómetro VOLUMEN (l): volumen del recipiente utilizado para la lectura. Tiempo(s): tiempo promedio de las observaciones tomadas

2.5.1. Cálculo del modelo potencial del aspersor Se tiene el modelo siguiente:

q  Kh n implementando logaritmos a la ecuación:

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log10 q  log10 K  n log10 h y al ajustar a un modelo lineal y= a + bx, donde:

log10 q  y

log10 K  a log 10 h  x nb Con la ayuda de una hoja de cálculo se obtiene los siguientes resultados: Cuadro 2.3 Cuadro de gasto y presión del aspersor del aspersor Rain BirD TNT-30 No. Observación 1 2 3 4 5 6 7 8

h (kgcm-2) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Gasto (ls-1) 0.2505 0.3307 0.3964 0.4699 0.5184 0.5648 0.6192 0.6617

Log10(h) -0.3010 0 0.1760 0.3010 0.3979 0.4771 0.5440 0.6020

Log10(q) -0.6010 -0.4805 -0.4018 -0.3279 -0.2852 -0.2481 -0.2081 -0.1793

0.0

Gasto (l/S)

-0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 -0.6

-0.7 -0.40

-0.20

0.00

0.20

y = 0.4727x - 0.4714 R² = 0.9964 0.40 0.60

0.80

Carga (kg/cm2)

Figura 2.8. Recta ajustada a los datos experimentales del aspersor Rain Bird TNT-30

De la regresión se obtiene. b = 0.4727 K = 10-0.4714 =0.33775 por lo tanto:

q  0.33775h 0.4727 dónde: Universidad Autónoma Chapingo

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q: en ls-1 h: en kgcm-2. Procediendo de igual manera pero para q en m3h-1 y h en m.c.a. se obtiene: Cuadro 2.4 Carga y presión del aspersor Rain Bird TNT-30 No. Observación

Gasto (m3/h)

1 2 3 4 5 6 7 8

h (m.c.a) 5 10 15 20 25 30 35 40

Gasto (m3h-1) 0.9021 1.1906 1.4272 1.6919 1.8666 2.0333 2.2295 2.3822

0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 -0.05 -0.10

Log10(h) 0.699 1.000 1.176 1.301 1.398 1.477 1.544 1.602

Log10(q) -0.045 0.076 0.154 0.228 0.271 0.308 0.348 0.377

y = 0.4727x - 0.3878 R² = 0.9964

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

Carga (m.c.a)

Figura 2.9. Recta ajustada a los datos experimentales del aspersor Rain Bird TNT-30

b = 0.4727 K = 10-0.3878 = 0.4094 por lo tanto:

q  0.4094h 0.4727 dónde:

q: en m3h-1 h: en m.c.a.

Para el caso de q en gpm y h en psi se obtiene: Universidad Autónoma Chapingo

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Cuadro 2.5 Gasto y presión del aspersor Rain Bird TNT-30 No. Observación 1 2 3 4 5 6 7 8

h (psi) 7.112 14.223 21.335 28.446 35.558 42.669 49.781 56.892

Gasto (gpm) 3.971 5.242 6.283 7.449 8.218 8.952 9.816 10.488

Log10(h) 0.851 1.152 1.329 1.454 1.550 1.630 1.697 1.755

Log10(Q) 0.598 0.719 0.798 0.872 0.914 0.951 0.991 1.020

Figura 2.10. Recta ajustada a los datos experimentales del aspersor Rain Bird TNT-30

b = 0.4727 K = 100.1836 = 1.5261 por lo tanto:

q  1.5261h 0.4727 dónde: q: en gpm h: en psi

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A partir de datos del catálogo de la marca del aspersor Rain Bird TNT-30 se obtuvo lo siguiente: Cuadro 2.6 Gasto y carga del aspersor Rain Bird TNT-30 (catálogo) No. Observación 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

h (psi) 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

Gasto (gpm) 7.41 8.14 8.83 9.48 10.10 10.60 11.10 11.60 12.00 12.40 12.80 13.20

LOG10(h) 1.39794 1.47712 1.54407 1.60206 1.65321 1.69897 1.74036 1.77815 1.81291 1.84510 1.87506 1.90309

LOG10(q) 0.86982 0.91062 0.94596 0.97681 1.00432 1.02531 1.04532 1.06446 1.07918 1.09342 1.10721 1.12057

Figura 2.11. Recta ajustada a los datos experimentales

de donde: b = 0.4958 K = 100.1804 = 1.5149 por lo tanto:

q  1.5149h 0.4958 dónde: q: en gpm h: en psi

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2.6.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

A partir de los modelos obtenidos tanto de laboratorio, como del catálogo del fabricante y a partir de la carga h en psi se obtiene el caudal y se calcula la diferencia en porciento. Cuadro 2.7 Comparación entre modelo de catálogo contra modelo de laboratorio del aspersor Rain Bird TNT-30 Carga (psi) 25 30 35 40 50 60 70 80

MODELO LABORATORIO 7.47 7.56 8.13 8.66 9.63 10.49 11.29 12.02

MODELO CATALOGO 6.99 8.24 8.89 9.50 10.62 11.62 12.54 13.40

DIFERENCIA PORCENTUAL (%) -6.93 8.23 8.56 8.84 9.31 9.69 10.01 10.29

Q  1.5149h 0.4958 Modelo de catálogo Q  1.5261h 0.4727 Modelo de laboratorio El cuadro 2.7 se muestra una comparación entre el modelo obtenido en laboratorio y el de catálogo en la cual se presenta una diferencia porcentual menor del 10 %, esta diferencia puede presentarse debido al desgaste de los componentes del aspersor. Se obtuvo el modelo del aspersor en diferentes sistemas de unidades de donde se observa un comportamiento similar variando en dichos modelos el coeficiente de descarga y sin variación el exponente n que depende del tipo de flujo. Debido al trabajo del aspersor y al mismo desgaste de los componentes del aspersor con el paso del tiempo estos van presentando un deterioro lo que se ve reflejado en el funcionamiento de la misma forma

la presión afecta directamente el

funcionamiento

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2.7.

CONCLUSIONES

La curva de catalogó de fabricante obtenida en laboratorio es ligeramente diferente (10%). El modelo potencial se ajusta adecuadamente para obtener la relación caudal- carga del aspersor ya que se obtuvo un coeficiente de correlación del R 2 = 0.99. Los equipos y dispositivos de laboratorio se pueden utilizar en cualquier parte ya que son elementos sencillos y controlados. 2.8.

CUESTIONARIO

1) Existe buena correlación entre los datos de presión y caudal del aspersor analizado. 2) Comparar los modelos de laboratorio y catálogo, explicar las posibles variaciones encontradas 3) Obtener los parámetros del modelo potencial en unidades diferentes a las utilizadas sin emplear regresión lineal. 2.9.

BIBLIOGRAFÍA.

Ángeles M. V., (1999). Fundamentos de hidráulica para diseño y revisión de riego presurizado. México: Universidad Autónoma Chapingo. Tarjuelo, J. M y Benito M., (1999). El riego por aspersión y su tecnología. 2ª Edición. Mundi-Prensa Zúñiga M. E., (2004). Diseño y evaluación del riego a presión.1ª edición. Editorial de la universidad de costa rica. San José, Costa Rica.

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3. EVALUACIÓN DE UN SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSIÓN PORTÁTIL 3.1. 

OBJETIVOS Analizar los principales factores que intervienen sobre la distribución del agua en sistemas de riego por aspersión portátil.



Conocer y comprobar los diferentes componentes de la instalación y verificar si su funcionamiento es el recomendado.



Evaluar la uniformidad de aplicación de los aspersores

3.2.

ASPECTOS TEÓRICOS

Los sistemas de aspersión pueden ser clasificados de muy diferentes formas, pero la clasificación de acuerdo con su portabilidad es especialmente útil (Fry y Gray, 1971). Un sistema completamente portátil emplea líneas de conducción principales, líneas laterales y aspersores que son portátiles. Los sistemas semipermanentes emplean líneas de conducción principales estacionarias. Los sistemas permanentes son aquellos que permanecen en una sola posición en el campo durante toda la estación de cultivo. Otra clasificación de los sistemas es de acuerdo con la naturaleza de sus movimientos (intermitente y continuo: pivote central, movimiento frontal y cañones viajeros). En el riego por aspersión el agua se aplica en forma de lluvia, utilizando para ello una red de riego que permite conducir el agua con la presión necesaria hasta los aspersores, que son los dispositivos encargados de aplicarla. En la aspersión semifija, el sistema de bombeo y las tuberías principales enterradas permanecen fijos, mientras que las tuberías secundarias y líneas laterales son portátiles con el fin de mantenerlas instaladas durante el ciclo del cultivo y levantarlas para preparar el terreno o para cambiarlas de sitio. En los sistemas de aspersión portátil todos los elementos que componen el sistema son móviles y pueden desacoplarse rápidamente para los cambios de riego (figura 3.1).

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Figura 3.1 Componentes del sistema de aspersión portátil

3.2.1. Coeficiente de Uniformidad de Christiansen El Coeficiente de Uniformidad (CU) fue desarrollado por Christiansen (1942). Es una representación estadística de la uniformidad, utilizado principalmente en los sistemas de aspersión; es el parámetro de uniformidad de uso más generalizado. En sistemas de riego por aspersión estacionario se recomiendan valores de CU mayores al 80 % aunque depende de la velocidad del viento (Tarjuelo, 1999). Se expresa en % mediante la expresión siguiente: *

∑

̅|

| ̅

+

(3.1)

dónde: Vi, volumen de agua recogido por cada pluviómetro, en ml; ̅ , volumen medio de agua recogido en el total de los pluviómetros, en ml; N, número total de pluviómetros que intervienen en la evaluación. Cuadro 3.1. Valor de la uniformidad de distribución

Fuente: Junta de Andalucía 3.2.2. Coeficiente de Uniformidad de Hart Hart (1961) empezó el desarrollo de un nuevo coeficiente de uniformidad, el cual fue concluido por el mismo Hart y Reynolds (1965). Este coeficiente de uniformidad asume que la precipitación del común de los aspersores en uso, cuando son

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operados bajo condiciones estándar es normalmente distribuida y, por tanto, la distribución puede ser descrita mediante una distribución normal (García C. I. y Briones S. G, 1997). Si la distribución del agua sigue una función estadística normal, entonces el valor absoluto de la media de las desviaciones del valor promedio, ∑

̅

, es igual a √

(Velazco, 1978). Así, el coeficiente de uniformidad de Hart

es: *

+

(3.2)

dónde: CUH, coeficiente de Hart; S, desviación Estándar de Vi; , media del volumen captado, en ml. El área bajo la curva normal de ̅

hasta ± ∞ es aproximadamente el 79%

del área total bajo la curva (Hart y Heerman, 1976); CUH es el límite inferior de (Vi) en esta fracción de área. Así, el 79% del área irrigada recibirá como mínimo una aplicación de agua igual a CUH. 3.2.3. Coeficiente de Uniformidad de USDA El departamento de Agricultura de Estados Unidos USDA (1965), con el objeto de evaluar los patrones de aspersión sugirió el siguiente parámetro (Curso Internacional de los Sistemas de Riego, 1999, capitulo 5). ̅̅̅̅

*̅ +

(3.3)

dónde: UD uniformidad de distribución, en %; ̅ , promedio general de las cantidades de agua captadas en toda el área de la prueba; ̅̅̅̅ promedio del cuarto inferior (promedio obtenido con el 25 % de las cantidades de agua captadas más bajas)

̅̅̅̅ dónde: pequeños;

∑

(3.4)

suma del 25 % de las cantidades de agua captadas con los valores más numero de cantidades de agua captadas utilizadas en calcular

La uniformidad de distribución se evalúa en el campo considerando los volúmenes de agua recogidos por pluviómetros o recipientes pequeños, colocados en una

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cuadricula cubriendo el área mojada por los aspersores, donde cada uno representa un área igual de riego. 3.2.4. Coeficiente de Uniformidad de Benami-Hore El coeficiente para determinar la uniformidad de distribución del agua, propuesto por Benami y Hore (1964), se basa en considerar las desviaciones de las medidas de los grupos de observaciones por arriba y por abajo (excesos y déficits en la aplicación) de la media general, dicho coeficiente se expresa de la siguiente manera: * + dónde:

∑|

∑|

en la que:

(3.5) |

(3.6)

|

(3.7)

es un coeficiente de Benami y Hore; Ma y Mb, medida de los grupos

de observaciones por arriba y por debajo de la media general respectivamente; Va y Vb, suma de las desviaciones absolutas con respecto a Ma y Mb. 3.2.5. Índice de grosor de la gota La distribución de los tamaños de gotas en los que dispersa el chorro de agua descargado por el aspersor es la base de la explicación de muchos procesos relacionados con la distribución del agua (Montero, 2000). El grosor de las gotas se determina por el índice de grosor (Tarjuelo, 1999) (IG).

H 1.3 IG  12.85  D

(3.8)

donde: IG, índice de grosor de la gota; H, presión del aspersor, en kgcm-2; D, diámetro de la boquilla, en mm. Valores menores que 7 indican gotas demasiado gruesas, y valores mayores que 17 indican gotas demasiado finas. La distribución del agua puede verse afectada negativamente con tamaños de gota extremos. Sólo se justifican valores de IG menores de 7 en condiciones de vientos fuertes (más de 4.5 ms-1 ó 16 kmh-1).

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Cuadro 3.2 Índice de grosor de la gota IG17 IG 7 a 17

ÍNDICE DE GROSOR Gotas gruesas Gotas finas Grosor de gotas recomendable

3.2.6. Pérdidas por evaporación y arrastre del viento Las pérdidas por evaporación en el aire dependen principalmente de: la humedad ambiental, la temperatura del aire y del agua, la altura del emisor, el tamaño de las gotas y la velocidad del viento. Las pérdidas por arrastre dependen de la velocidad del viento, del tamaño de las gotas y de la distancia que tengan que recorrer hasta llegar al suelo (Tarjuelo, 1999). En las pérdidas por evaporación y arrastre del viento tiene gran importancia el tamaño de las gotas de agua que dan los aspersores y serán mayores cuanto más pequeños sean las gotas y mayor sea el viento y la temperatura. Las pérdidas por evaporación y arrastre del viento (Pe) se calculan como la diferencia entre la lámina de agua aplicada por los aspersores (La) y

la lámina de agua

recogida en los pluviómetros (Lp):

*

+

(3.9)

donde: Pe, son las pérdidas por evaporación y arrastre del viento, en %; La, lámina de agua aplicada por los aspersores, en mm; Lp,: lámina de agua recogida en los pluviómetros, en mm. La lámina aplicada por un aspersor es la cantidad de volumen de agua que pasa por la boquilla del aspersor por unidad de superficie:

La 

q s  60

T

(3.10)

donde: La, lámina de agua aplicada por los aspersores, en mm; q, gasto del aspersor, en lh-1; S, superficie de la zona evaluada, en m2; T, tiempo de la evaluación, en min. El caudal del aspersor, en litros por hora, se calcula mediante la fórmula:

q 

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V  3600 T

(3.11)

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donde: q, gasto del aspersor, en lh-1; V, volumen recogido, en l; T, tiempo de llenado, en s. Alternativamente se puede emplear la función potencial del aspersor obtenida en la práctica 2. El caudal aplicado sobre la zona evaluada se calculara teniendo en cuenta que si se toman 4 aspersores, la cuarta parte del agua de los aspersores cae sobre la zona evaluada como se muestra en la figura 3.2.

. Figura 3.2 Distribución de los aspersores

La lámina de agua recogida en los pluviómetros se calcula mediante la fórmula: Lp 

V  10 A

(3.12)

donde: Lp, lámina media de agua recogida en los pluviómetros, en mm; V, volumen medio recogido, en cm3; A, área de la embocadura de los vasos, en cm2. Siendo el área de los vasos calculada mediante la siguiente expresión:

A  0.785 * D2

(3.13)

donde: D, es el diámetro del vaso, en cm. 3.2.7. Eficiencia de aplicación Es la relación entre la cantidad de agua necesaria durante un ciclo de cultivo para mantener la humedad del suelo al nivel requerido indeseable de stress en las plantas y la proporcionada a la parcela de riego (López, 1997). La eficiencia de aplicación es el porcentaje de agua de riego que es realmente utilizada por el cultivo con respecto al total de agua aplicada, considerando las pérdidas de agua originadas por evaporación y arrastre del viento.

Ea  100  P  D  Pe

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(3.14)

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donde: Ea, eficiencia de aplicación, en %; Pe, evaporación y arrastre; P, percolación; D, déficit. Percolación (P) Este término se define como la proporción de lámina infiltrada más allá de la profundidad de raíces, que no utilizan los cultivos; esto no sólo se considera como pérdida de agua, sino también como fuente de contaminación del acuífero por la lixiviación de fertilizantes. Lo anterior se expresa como un porcentaje de la cantidad total del agua aplicada por el riego sobre el campo. Anyoji y Wu (1994) proponen la siguiente ecuación: –

(3.15)

Donde Ea es la eficiencia de aplicación Déficit (D) Se denomina déficit cuando la profundidad de raíces no es irrigada por completo, y corresponde al porcentaje de déficit (en por ciento) con respecto a la cantidad total requerida. Para su estimación se usa la siguiente ecuación (Anyoji y Wu, 1994): –

(3.16)

donde: Er es la eficiencia de requerimientos Eficiencia de almacenamiento o requerimiento (Er) Hansen, citado por Luna (1988) indica que esta eficiencia cuantifica los excesos (percolación) o deficiencias (déficit) del agua aplicada en el riego con relación a la cantidad de agua requerida por la profundidad de raíces; para su evaluación dicho parámetro se calcula con la siguiente ecuación: * +

(3.17)

Donde Za es la lámina de agua promedio almacenada en la zona de raíces por efecto del riego en mm, Zr es la lámina de agua requerida en la zona de raíces también en mm.

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3.3.

DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS Y MATERIALES

3.3.1. Equipo utilizado en evaluación completa  Un manómetro con tubo de pitot  Un cronómetro  Un recipiente de volumen conocido  Pluviómetros o recipientes  Probetas para determinar el volumen de agua colectado en los pluviómetros  Un barreno para tomar muestras de suelo  Una cinta métrica  Catálogo del fabricante de los aspersores  Vernier  Anemómetro

Figura 3.3. Material a utilizar en la evaluación de aspersión portátil

3.3.2. Componentes de la instalación Se realizará una inspección de los componentes del sistema, desde tuberías, juntas, elementos de control, piezas especiales, etc. En primer lugar se comprobará si los aspersores son idénticos en marca, modelo, tipo y diámetro de boquillas y altura, lo que es fundamental para el correcto desarrollo de los riegos.

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Se comprobará la existencia de fugas en las juntas entre tubos de aspersión y cualquier elemento de la instalación, principalmente en las conexiones a las tomas o bocas de riego. También deberá anotarse la existencia o no de elementos de medida y control de agua, la cantidad que existe de cada uno, su ubicación y su estado general: manómetros o tomas manométricas, reguladores de presión, contadores, etc. 3.3.3. Ubicación de los pluviómetros en campo A. Prueba de un solo aspersor  Para un aspersor simple. Esta prueba consiste en operar un solo aspersor y obtener la distribución de la precipitación en los colectores que sirva de base de datos para la obtención de los espaciamientos entre aspersores.  Verifique el diámetro de las tuberías, el tamaño y estado de las boquillas.  Establezca la red de pluviómetros en el campo, el modelo puede ser una

cuadricula máxima de 3 x 3 m, colocados en forma tal que el aspersor se encuentre en el centro de la cuadricula y que puedan recolectar el agua. El volumen de agua colectada se puede medir en una probeta graduada y debe ser identificado dentro de una cuadricula en el campo y con respecto al aspersor en estudio. Es conveniente asegurarse de que los recipientes estén libres de agua o cualquier otra sustancia entes de iniciar la prueba. Sin embargo, antes de iniciar la prueba, detenga el aspersor hasta que se estabilice la salida de agua, desviando el chorro de agua fuera de los pluviómetros, regule la presión en la bomba a la presión de diseño del equipo. Una vez logrado esto, permita que el aspersor rote para que los recipientes inicien la recolección del agua.  Se miden las condiciones climáticas cada 10 ò 15 min.  Durante la operación del sistema determine la presión del aspersor en el lateral. Comparar con las especificaciones del catálogo.  Determine la evaporación ocurrida durante la prueba mediante uno de los recipientes utilizados como pluviómetro, donde se agrega un volumen de agua conocida y luego se vuelve a medir al final del ensayo.  Anote la velocidad del viento y su dirección. Universidad Autónoma Chapingo

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 Colecte el agua por lo menos 1 hora, e ideal cuando se hayan recogido al menos unos 5 cm de altura de agua en los recipientes.  Para utilizar la expresión de Christiansen se suman los datos en su posición de traslape con el fin de obtener los valores de los volúmenes recolectados. B. Prueba de cuatro aspersores Para la prueba, escoja una colocación del lateral de riego que sea típica o la más representativa de lo usual en el predio figura 3.5.

Figura 3.4 Esquema ilustrativo de la distribución del sistema  Establezca la red de pluviómetros en el campo según se muestra en la figura

3.6 el modelo puede ser una cuadricula máxima de 3 x 3 m, colocados en forma tal que puedan recolectar el agua de dos áreas de traslape en cuatro aspersores a lo largo del lateral. El volumen de agua colectada se puede medir en una probeta graduada y debe ser identificado dentro de una cuadricula en el campo y con respecto a los aspersores en estudio. Es conveniente asegurarse de que los recipientes estén libres de agua o cualquier otra sustancia entes de iniciar la prueba. Sin embargo, antes de iniciar la prueba, detenga los aspersores hasta que se estabilice la salida de agua, desviando el chorro de agua fuera de los pluviómetros, regule la presión en la bomba a la presión de diseño del equipo. Una vez logrado esto, permita que los aspersores roten para que los recipientes inicien la recolección del agua.  Se miden las condiciones climáticas cada 10 ò 15 min.

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Figura 3.5 Distribución de los vasos pluviométricos para captar el agua

 Se colocan varios pluviómetros fuera de la zona de ensayo con la cantidad de agua que aproximadamente recogerá la red de pluviómetros para estimar el volumen de agua perdido por evaporación.  Se miden los volúmenes recogidos en los pluviómetros anotando las posibles anormalidades en la verticalidad.

Figura 3.6 Toma de lecturas de volúmenes recogidos por los recipientes pluviométricos

 Durante la operación de sistema determine las presiones de los aspersores en el lateral. Comparar con las especificaciones del catálogo.  Determine la evaporación ocurrida durante la prueba mediante uno de los recipientes utilizados como pluviómetro, donde se agrega un volumen de agua conocida y luego se vuelve a medir al final del ensayo.  Anote la velocidad del viento y su dirección  Verifique el diámetro de las tuberías, el tamaño y estado de las boquillas. La distancia entre aspersores por laterales, el estado de los elevadores de los aspersores y que todas sus alturas sean iguales.  Colecte el agua por lo menos 1 hora, e ideal cuando se hayan recogido al menos unos 5 cm de altura de agua en los recipientes.

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3.3.4. Traslape de los volúmenes recogidos mediante el programa TRASLAPE El programa TRASLAPE es un software desarrollado en el Departamento de Irrigación, el cual permite el cálculo de los coeficientes de uniformidad de Christiansen, Benami-Hore, Hart y USDA, y permite simular patrones de traslape a diferentes arreglos de aspersores. Los datos se analizan con el programa traslape de la manera siguiente: 1)

Se abre el programa, mostrando la pantalla siguiente:

2)

Se introducen los datos generales de la práctica de riego, en la pestaña

―DATOS -> DATOS GENERALES DE LA PRUEBA‖, como se muestra a continuación:

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3)

Se introducen las lecturas de los puntos muestreados:

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4)

Una vez ingresada toda la información se procede a ir a la pestaña,

RESULTADOS en la cual se muestra la opción, COEFICIENTES OBTENIDOS, mostrando estos de la siguiente forma:

5)

Finalmente se muestra la pantalla principal con la tecla ―ESC‖ para de esta

forma ir a la pestaña ―RESULTADOS‖ en la opción ―PATRÓN TRASLAPADO‖, mostrándonos el patrón traslapado a una distancia de 12x12.

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3.4.

EJEMPLO DE PRUEBA REALIZADA EN ASPERSIÓN PORTÁTIL

3.5.1. Datos generales Propietario/a: Universidad Autónoma Chapingo, Departamento de Irrigación Parcela: Montecillos Nombre del cultivo: Alfalfa Fecha: Octubre de 2008 3.5.2. Descripción y evaluación de los componentes de la instalación A. Aspersores A partir de los aspersores instalados en campo se procede a obtener la información siguiente: Marca y modelo: Rain Bird TNT-30 Diámetro boquilla grande: 3/16 30 ° Diámetro boquilla pequeña: 3/32 7° Altura del aspersor: 1.2 m B. Lateral portaspersores Para el caso de los portaspersores instalados en la zona de evaluación se obtuvo la siguiente información: Espaciamiento entre ramales: 12 m Espaciamiento entre aspersores: 12 m Material: Aluminio Longitud: 36 m Diámetro: 4 pulg Pendiente: 5 % Nº aspersores: 4 C. Potencia de la instalación El sistema cuenta con una bomba de combustión interna, la cual proporciona una carga y una potencia de: Presión de salida del bombeo (kgcm-2): 4 Potencia instalada (HP): 58 Marca: Valsi Universidad Autónoma Chapingo

Modelo: 13X3BMD58JEG 52

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D. Uniformidad de la instalación Una vez puesta en marcha la bomba y propiamente el sistema se procedió a recolectar la lámina precipitada en los recipientes previamente colocados en la posición indicada en la metodología obteniéndose los siguientes valores: Espaciamiento entre vasos pluviométricos: 3 m Hora de inicio: 9:00 am Hora de finalización: 10:00 am Volumen del recipiente: 1 l Cuadro 3.3. Para llenado de datos de un aspersor

ARREGLO DE 12X12 PLUVIOMETROS (1 SOLO ASPERSOR) 0

0

0

0

0

0

0

1

3

8

0

0

0

0

0

0

5

4

1

0

0

0

1

9

15

20

21

20

13

5

2

0

0

1

8

15

22

33

34

39

22

15

7

0

0

4

14

21

29

33

41

49

41.5

24

12

2.5

0

14

24

29

31

46

48

48

30

15

4.2

0

6

15

23

28

29

42

42

45.5

29

15

4

0

4

12

18.5

25

32

30

43

32.5

22.5

13.5

2.5

0

1

10

14

19

25

34

28

23

16.8

10

0

0

0

3

9

13

16

22

17

16

10

2

0

0

0

0

4

5

7

11

11

5

2

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

TUBERIA PRINCIPAL

0

6

0 9

ARREGLO DE 4X4 PLUVIOMETROS (4 ASPERSORES) 96 96 82 82

Universidad Autónoma Chapingo

53

113 120 114 94

114 120 106 77

115 109 80 71

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E. Medidas de presiones y caudales Se utiliza la curva caudal-presión del aspersor calibrado en laboratorio, cuyo modelo resultante es el siguiente:

q  0.33775h 0.4727 dónde:

q: en ls-1 h: en kgcm-2.

3.5.3. Pérdidas por evaporación y arrastre del viento A. Condiciones de viento Si

se requiere investigar la velocidad media del viento (V, en kmh-1) entre dos

tiempos (t1 y t2), para los cuales se tienen sus recorridos respectivos (k1 y k2) , se aplica la siguiente formula (Romo y Arteaga, 1989): (3.18) Cuadro 3.4 Lecturas registradas en el anemómetro Lectura Inicial Lectura Final Tiempo prueba (min)

242818.00 242880.00 48

B. Evaporación Cuadro 3.5 Evaporación registrada durante la prueba Recipientes

Volumen (ml) inicial

Final

Diferencia

Recipiente 1

500.00

492.00

8.00

Recipiente 2

500.00

490.00

10.00

Evaporación promedio (ml)

9.00

Promedio de pérdida por evaporación 9.00 Diámetro del bote: 0.1016

m

Área del bote:

m2

Universidad Autónoma Chapingo

0.008107

54

ml

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3.6.

PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN

3.6.1. Evaluación de la uniformidad del riego A. Para un aspersor El procesamiento de datos se realizó con el programa traslape. En el cuadro 3.6 se muestran los volúmenes procesados, posteriormente se ordenan descendentemente y se calculan los valores medios y la desviación estándar. Cuadro 3.6 Datos registrados por los pluviómetros para un aspersor

No. Volumen Orden (Vi) ml 1 104

No. Volumen ̅| | Orden (Vi) ml 5 121 11.68

Via

Vib

Via-Ma

121

6.63

2

102

12

118

8.68

118

3.63

3 4 5 6

98 108 121 111

9 14 13 11

115 113 113 113

5.68 3.68 3.68 3.68

115 113 113 113

0.63 1.38 1.38 1.38

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

107 106 115 108 113 118 113 113 111 101

15 6 10 4 7 8 1 2 16 3 Total

111 111 108 108 107 106 104 102 101 98 1749

1.68 1.68 1.31 1.31 2.31 3.31 5.31 7.31 8.31 11.31 81

111 111

3.38 3.38

108 108 107 106 104 102 101 98 114.38 104.25

21.75

VibMb

3.75 3.75 2.75 1.75 0.25 2.25 3.25 6.25 24.00

Volumen promedio: 109.31 ml Desviación estándar: 6.269 Volumen medio del cuarto inferior: 101.25 ml 

Coeficiente de Christiansen

De acuerdo al cuadro 3.6 se tiene que: n



 Vi  V

 81ml

i 1

La suma de todos los volúmenes recogidos por los pluviómetros da un total de 1749 mm. Procedemos a calcular mediante la expresión siguiente: Universidad Autónoma Chapingo

55

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81   CU  1  100  95.37% 1749   

Coeficiente de Hart

De acuerdo a los datos presentados en el cuadro 3.6 se tiene que: Volumen promedio: 109.31 ml Desviación estándar: 6.269 Sustituyendo valores en la expresión del coeficiente de Hart se tiene que: *



+

*

+

Coeficiente de USDA

A partir de los datos del cuadro 3.6 se tiene que: La media del volumen del cuarto inferior es: 101.25 ml Volumen medio de los datos obtenidos con los pluviómetros es: 109.31 ml ̅̅̅̅ [ ] ̅ 

[

]

Coeficiente de Benami-Hore

Del cuadro de datos recogidos por los pluviómetros se obtiene: Media de valores después del término medio Mb: 104.25 Valores del término medio hacia el inferior Xb: 24 Numero de valores que forman la región Nb: 8 Media de valores antes del término medio Ma: 114.38 Valores del término medio hacia la parte superior Xa: 21.75 Numero de valores que forman la región Na: 8 Sustituyendo:

[

Universidad Autónoma Chapingo

56

]

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En las figuras 3.7 y 3.8 se representa el patrón de mojado del aspersor mediante curvas y en un modelo tridimensional respectivamente, el cual se obtuvo a partir la la posición y pluviometría de cada bote instalado en campo. 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Figura 3.7. Representación de la pluviométrica recolectada mediante curvas

Figura 3.8. Representación tridimensional del patrón de mojado del aspersor durante la prueba Universidad Autónoma Chapingo

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B. Para cuatro aspersores En el cuadro 3.7 se muestran los volúmenes de cada bote,

así como su

ordenamiento descendentemente y se calculan los valores medios y la desviación estándar. Cuadro 3.7 Datos registrados por los pluviómetros para cuatro aspersores No. Volumen Orden (Vi) ml 1 96

No. Volumen Orden (Vi) ml 6 120

|

̅|

Via

Vib

Via-Ma Vib-Mb

20.69

120

6.13 6.13 1.13 0.13 0.13

2

96

10

120

20.69

120

3 4 5

82 82 113

13 7 9

115 114 114

15.69 14.69 14.69

115 114 114

6

120

5

113

13.69

113

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

114 94 114 120 106 77 115 109 80 71

14 11 1 2 8 3 4 15 12 16 Total

109 106 96 96 94 82 82 80 77 71 1589

9.69 6.69 3.31 3.31 5.31 17.31 17.31 19.31 22.31 28.31 233

109 106

0.88 4.88 7.88

96 96 94 82 82 80 77 71 113.88 84.75

27.25

11.25 11.25 9.25 2.75 2.75 4.75 7.75 13.75 63.50

Volumen promedio: 99.31 ml Desviación estándar: 16.696 Volumen medio del cuarto inferior: 77.5 ml 

Coeficiente de Christiansen

De acuerdo al cuadro 3.7 se tiene que: n



 Vi  V  233ml i 1

La suma de todos los volúmenes recogidos por los pluviómetros da un total de 1589 mm. Se procede a calcular CU mediante la expresión siguiente:

233   CU  1    85.34%  1589  Universidad Autónoma Chapingo

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

Coeficiente de Hart

De acuerdo a los datos presentados en el cuadro 3.7 se tiene que: Volumen promedio: 99.31 ml Desviación estándar: 16.696 Sustituyendo valores en la expresión se tiene que:

*



+

*

+

Coeficiente de USDA

A partir de los datos del cuadro 3.7 se tiene que: La media del volumen del cuarto inferior es: 77.5 ml Volumen medio de los datos obtenidos con los pluviómetros es: 99.31 ml ̅̅̅̅

*̅ + 

*

+

Coeficiente de Benami-Hore

Del cuadro de datos recogidos por los pluviómetros se obtiene: Media de valores después del término medio Mb: 84.75 Valores del término medio hacia el inferior Xb: 63.5 Numero de valores que forman la región Nb: 8 Media de valores antes del término medio Ma: 113.88 Valores del término medio hacia la parte superior Xa: 27.25 Numero de valores que forman la región Na: 8 Sustituyendo:

[

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]

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3.6.2. Evaluación del índice de grosor de la gota Teniendo la presión a la que está funcionando el aspersor y conociendo el diámetro de boquilla del mismo se procede a calcular el índice de grosor de la gota: Presión: 3.5 kg/cm2 Diámetro de boquilla: 4.76 mm y 2.38 mm Cuadro 3.8 Índices de grosor de gota a diferentes presiones y diámetro de boquillas Presión kg/cm2 1 2 3 4 5 6

Diámetro de boquilla en mm 15 20 25 0.86 0.64 0.51 2.11 1.58 1.27 3.57 2.68 2.14 5.19 3.90 3.12 6.94 5.21 4.17 8.80 6.60 5.28

10 1.29 3.16 5.36 7.79 10.41 13.20

30 0.43 1.05 1.79 2.60 3.47 4.40

De acuerdo al cuadro 3.8, o en su defecto haciendo los cálculos respectivos se obtiene que el índice de grosor de la gota es:

De acuerdo a los resultados se tiene que para el caso de la boquilla de mayor tamaño se encuentra en valores aceptables y lo que corresponde a la boquilla pequeña se tiene que las gotas son finas. 3.6.3. Evaluación de las pérdidas por evaporación y arrastre del viento Las pérdidas por evaporación y arrastre del viento (Pe) se calculan como la diferencia entre la lámina de agua aplicada por el aspersor (La) y la lámina de agua recogida en los pluviómetros (Lp). El caudal del aspersor, en litros por hora, es:

q  0.33775h 0.4727 q  0.33775 * 3.50.4727  0.61l / s  2198l / h El caudal aplicado sobre la zona evaluada (lh -1) se calculará: (

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)

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La lámina de agua recogida por los pluviómetros Lp se calculará: Diámetro del bote: 10 cm Área del bote: 78.54 cm2 = 0.007854 m2 

Se calcula el área de la embocadura de los vasos (cm2):



La lámina de agua recogida en los vasos se calculará como:

Para este valor puede haber influido la velocidad del viento y la evaporación de la misma, el valor es relativamente bajo. Considerando la percolación (P) y el déficit (D) como valor nulo, la eficiencia de aplicación sería del orden de:

Ea  100  8.8  91.2% 3.7.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

De acuerdo a los resultados obtenidos en base al coeficiente de uniformidad y cómo podemos observar en la tabla comparativa, tenemos que, para el caso de traslape de 4 aspersores el menor coeficiente de uniformidad para los mismos datos se presenta en el de Benami – Hore y el mayor en las mismas condiciones es el de Hart, esto puede justificarse a que el primero toma en cuenta la desviación de los valores por arriba del promedio entre la desviación por debajo de los valores obtenidos, en el segundo toma en cuenta la desviación estándar general de los datos entre la media del volumen captado asumiendo que estos volúmenes siguen una distribución normal. Haciendo una comparación entre las uniformidades de 4 aspersores y 1 aspersor podemos observar que para el caso de un solo aspersor la uniformidad es mucho mayor que para el segundo caso, esto se puede observar en el cuadro 3.9 y en la figura 3.9.

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Cuadro 3.9 Coeficientes de uniformidad obtenidas en la evaluación Coeficiente Christiansen: Hart: USDA: Benami - Hore:

4 aspersores 85.34 86.58 78.04 69.53

1 aspersor 95.37 95.42 92.62 90.68

Figura 3.9. Comparativa de la uniformidad para el caso de uno y cuatro aspersores de acuerdo a los diferentes coeficientes

Analizando las diferencias entre los coeficientes de uniformidad obtenidos con cuatro y un aspersor respectivamente, de acuerdo a la desviación estándar de los datos observamos que para el caso de cuatro aspersores es de 16.696 y en un aspersor es de 6.269, lo cual nos dice que hay mayor variación en los datos obtenidos en la evaluación de cuatro aspersores lo cual explica la diferencia porcentual obtenida entre ambos ensayos, ahora bien, observando las desviaciones de los valores, puede ser provocada debido a los efectos del viento sobre las gotas y la evaporación de las mismas.

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3.8.

CONCLUSIONES

Se encontró que el la uniformidad del riego y la aplicación del mismo se encuentra de valores aceptables a buenos mediante esta prueba. De acuerdo a la tendencia y la tecnología, esta evaluación nos da una idea aproximada de cómo se comporta el agua incorporada a un parcela con cultivo, pero finalmente intervienen muchas variables que varían en una sola parcela como la textura del suelo, la topografía, y las necesidades de agua del cultivo por citar algunos,

que finalmente el mejor

indicador se traduciría al cultivo. Las pérdidas por evaporación y arrastre son significativas por lo que se debe de tomar en cuenta al hacer el diseño de este sistema o realizar medidas que contribuyan a la disminución de la misma. El programa TRASLAPE sirve para probar diferentes espaciamientos y patrones de traslape de aspersores por lo que es una herramienta útil, para definir la mejor separación entre aspersores y laterales. 3.9. CUESTIONARIO 1. En un riego por aspersión ¿Cuál es el coeficiente de uniformidad aceptable? 2. En su opinión que expresión recomienda de las cuatro utilizados para determinar el coeficiente de uniformidad. 3. ¿Son buenos los coeficientes de uniformidad obtenidos en la práctica? 4. ¿Cuáles factores de campo pudieron haber afectado los coeficientes de uniformidad obtenido? 5. ¿Qué hacer para mejorar el coeficiente de uniformidad ? 6. ¿Cuál es la lámina de Riego Aplicada? 7. Compare los valores de evaporación y arrastre estimados y medidos durante la práctica, ¿Si hay diferencias? ¿Cuáles son las posibles causas?

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3.10.BIBLIOGRAFÍA Anyoji, H. and I. P. Wu. (1994). Normal Distribution Water Application for Drip Irrigation Schedules. Transactions of the ASAE. Christiansen, H. E. (1942). Irrigation by Sprinkling. Vol. 670 Berkeley, California. EUA. University of California. Fry, A. W. y Alfred S. Grey, (1971). Sprinkler Irrigation Handbook, Rain Bird Sprinkler Mabufacturing Corporation, Glendora, California. García C. I. y Briones S. G. (1997). Sistemas de riego por aspersión y goteo. Trillas. México. Hart W., (1972). ―Subsurface distribution of nonuniformity applied surface waters.‖ Transactions of the ASAE 15(4). Luna D., E. (1988). Aplicación de un modelo lineal para la evaluación de riego por superficie. Informe de Investigación INIFAP- CENID-RASPA Merriam, J. L. and J. Keller. (1978). Farm irrigation system evaluation: a guide for Management. Agric. Irrig. Eng. Dept. Logan, Utah State University Montero M. J., (2000). Análisis de la distribución de agua en sistemas de riego por aspersión estacionario: desarrollo del modelo de simulación, SIRIAS. Universidad de Castilla. La Mancha, España. Romo González, J. & I.Arteaga Ramirez, R. (1989). Meteorología agrícola. Chapingo, Méx.: UACH. Departamento de Irrigación. Tarjuelo M. B. J., (1999). El riego por aspersión y su tecnología. Mundi-Prensa. Madrid, España. Velazco L. J., (1978). Evaluación de la distribución de agua aplicada por medio de aspersores. Perú: Universidad Nacional Agraria "La Molina".

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4.

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4.1. OBJETIVOS 

Analizar los principales factores que intervienen sobre la distribución de agua con sistemas de riego por aspersión cañón viajero.



Aforar el gasto del cañón en condiciones de funcionamiento y compararlo con los datos del catálogo.



Obtener el coeficiente de uniformidad de aplicación del equipo.

4.2. ASPECTOS TEÓRICOS 4.2.1. Los cañones Son grandes aspersores giratorios, de construcción robusta para resistir los esfuerzos que originan el elevado caudal descargado y la presión de trabajo, pudiendo ser de brazo oscilante o de turbina (véase figuras 4.1 y 4.2) (Tarjuelo, 1999). Una disposición típica de un cañón viajero o enrollador en campo se muestra en la figura 4.3.

Figura 4.1. Cañón de brazo oscilante

Figura 4.2 Cañón de turbina

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Figura 4.3 Disposición típica de una parcela regada con un cañón viajero

4.2.2. Boquillas Las boquillas son cónicas (de plástico o metálicas) o de anillos. Los diámetros de boquilla varían normalmente entre 12 y 40 mm, los ángulos de descarga del chorro entre 15º y 32º, aunque los más recomendables suelen ser entre 21º y 25º. Los ángulos menores tienen poco alcance, y los mayores son más afectados por el viento( Tarjuelo, 1999). Existen también cañones de riego con ángulo variable entre 15º y 45º. 4.2.3. Mecanismos de propulsión Los cañones de riego pueden moverse propulsados por un motor de explosión o por la toma de fuerza del tractor, pero lo más frecuente es que lleven un motor hidráulico accionado por la propia corriente de agua, existiendo dos variantes: de pistón o fuelle y de turbina. A. Mecanismos de fuelle hidráulico Los mecanismos de pistón han sido abandonados por su rápido deterioro cuando el agua lleva arena, siendo sustituidos por los de fuelle. El fuelle se expande por acción de la presión del agua en su interior y se contrae por la acción de un muelle exterior que lo comprime al conectar la cámara interna con la atmósfera. El movimiento alternativo origina el giro del tambor a través de un mecanismo de trinquete (figura 4.4).

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Figura 4.4 Mecanismo de propulsión de fuelle hidráulico

B. Mecanismos de turbina Son los mecanismos más frecuentes en los enrolladores (Tarjuelo, 1999). Éstos no consumen agua, pero producen una pérdida de carga en el flujo principal de unos 5 a 10 m.c.a. La turbina es alimentada por una parte de caudal principal o por todo él (figura 4.5), y transmite el giro al tambor de enrollamiento a través de una caja de engranajes o un sistema de poleas.

Figura 4.5 Mecanismo de propulsión con turbina: flujo parcial y flujo total

4.2.4. Mecanismos de funcionamiento, control y seguridad Los mecanismos de guía de la manguera para su enrollamiento en el tambor constan de: una horquilla, que guía el tubo y se mueve en traslación alternado a la derecha e izquierda sobre un tornillo con roscas o tornillo sinfin cruzadas. El tornillo gira de forma continua por estar unido al tambor a través de un mecanismo de engranaje y cadena (figura 4.6).

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Figura 4.6 Ejemplo de mecanismo guía para enrollamiento de la manguera

4.2.5. Las mangueras Las mangueras son diseñadas para soportar altas presiones y las fuerzas de tracción que se provocan por el arrastre sobre el suelo, las longitudes varían entre 120 y 500 m, los diámetros oscilan entre 50 y 125 mm, teniendo una vida útil de 6 a 8 años. 4.2.6. Importancia de una evaluación La evaluación de un sistema de riego por aspersión es un proceso por el que se puede saber si la instalación y el manejo que se hace de ella reúnen las condiciones necesarias para aplicar los riego adecuadamente, esto es, cubriendo las necesidades de los cultivos para la obtención de máximas producciones y al mismo tiempo minimizando las pérdidas de agua. 4.2.7. Cuando realizar una evaluación Se debe realizar una evaluación del riego: 

Recién finalizada la instalación. Se comprobará que las presiones en cuanto a la capacidad de aportar una cantidad de agua con una determinada uniformidad coinciden con lo proyectado.



Al principio de cada temporada de riegos. Permitirá conocer la cantidad de agua que aplica el sistema por unidad de tiempo y su uniformidad, lo que será necesario para decidir el tiempo de riego.

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

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Cuando existan motivos para sospechar la existencia de cambios en la uniformidad o en la lámina de agua aplicada.

4.2.8. Déficit de humedad permisible Indica la sequedad del suelo en la zona radicular en el momento de realizar la medida. Puede expresarse en mm de altura de lámina de agua y coincide con la cantidad de agua que debe ser aplicada con el riego en condiciones normales de manejo (sin fracción de lavado para sales). 4.2.9. Uniformidad de distribución Se obtiene a partir de los datos de campo resultantes de la evaluación y es un indicador de la uniformidad de altura de agua infiltrada en el conjunto de la parcela. (4.1)

Se utiliza como indicador de la magnitud de los problemas en el proceso de aplicación de agua. Merrian y Keller (1978), mencionan un valor típico de 71 %. 4.2.11. Pérdidas por evaporación y arrastre del viento En riego por aspersión existen dos factores que afectan negativamente a la aplicación de agua sobre el suelo: la evaporación de las gotas de agua que producen los aspersores y el arrastre de dichas gotas por efecto del viento. En las pérdidas por evaporación y arrastre del viento tiene gran importancia el tamaño de las gotas de agua que dan los aspersores y serán mayores cuanto más pequeñas sean las gotas y mayor sea el viento y la temperatura. *

+

(4.2)

Las pérdidas por evaporación y arrastre del viento (Pe) se calculan como la diferencia entre la lámina de agua aplicada por el cañón (La) y la lámina de agua recogida en los pluviómetros (Lp):

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(4.3) La lámina de agua media recogida por los vasos (Lp) es la relación entre el volumen medio recogido en cm3 y el área de la embocadura de los vasos en cm2. 4.2.12. Intensidad de aplicación promedio La intensidad de aplicación se calcula mediante la siguiente expresión: (4.4) donde: Ia, intensidad de aplicación, en mmh-1; q, gasto del aspersor, en lmim-1; r, radio de mojado del aspersor o cañón, en m;

, ángulo del circulo de mojado, en

grados; k, factor de conversión de unidades (60 unidades métricas). 4.2.13. Lámina aplicada promedio Para el cálculo de la lámina aplicada promedio en milímetros se procede con la siguiente expresión: (4.5) donde: La, lámina de riego, en mm; q, capacidad del sistema, en lmin-1; W, espaciamiento entre líneas de riego del cañón, en m; S, velocidad de la unidad de movimiento, en mmin-1; K, factor de unidades, 1 para unidades métricas. 4.2.14. Índice de grosor de la gota El tamaño de las gotas de agua que dan los aspersores influye directamente sobre la distribución del agua aplicada y afectan en las pérdidas por arrastre del viento y evaporación. El grosor de las gotas se evalúa con el Índice de grosor (IG). Para calcular IG se medirá la presión (p) en kgcm-2 en el aspersor seleccionado para la evaluación y el diámetro (d) de las boquillas en mm:

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(4.6) Es recomendable que el índice de grosor esté entre 7 y 17. Valores menores que 7 indican gotas demasiado gruesas, y valores mayores que 17 indican gotas demasiado finas. La distribución del agua puede verse afectada negativamente con tamaños de gota extremos. Sólo se justifican valores de IG menores de 7 en condiciones de vientos fuertes (más de 4.5 ms-1 ó 16 kmh-1). 4.3. DESCRIPCION DE EQUIPOS Y MATERIALES Los materiales que han de utilizar en el desarrollo de la evaluación son los siguientes:  Cañón modelo Twin 101 de 20 mm de diámetro  Un manómetro  Carrete de manguera  Un cronómetro  Botes a manera de pluviómetro  Probetas graduadas  Una cinta métrica  Anemómetro para conocer la velocidad del viento  Recipiente de volumen conocido Los cuales son mostrados en la figura 4.7.

Probeta graduada

Carrete de manguera

Cronometro

Anemómetro Cañón Manómetro

Botes

Recipiente de volumen conocido

Cinta métrica

Figura 4.7 Lista de materiales utilizados en la prueba

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4.3.1. Evaluación de los componentes de la instalación  Se realizará una inspección de los componentes del sistema, desde tuberías, juntas, elementos de control, piezas especiales, etc.  En primer lugar se comprobará las características del aspersor en marca, modelo, tipo y diámetro de boquillas y altura, lo que es fundamental para el correcto desarrollo de los riegos.  Se comprobará la existencia de fugas y cualquier elemento de la instalación, principalmente en las conexiones.  También deberá anotarse la existencia o no de elementos de medida y control de agua, la cantidad que existe de cada uno, su ubicación y su estado general: manómetros o toma manométrica, reguladores de presión, etc. 4.3.2. Evaluación de la uniformidad del riego A. Procedimiento para medir el riego  Antes de comenzar el riego, se colocará una red de vasos pluviométricos de iguales características, de tal forma, que el agua no salpique fuera y la evaporación se reduzca a un mínimo. Los vasos se instalarán sobre el suelo o soportados mediante estacas de 60 cm de altura, se alinean perpendicularmente al sentido del riego y se nivelan, cuando el cultivo no altere la lluvia de los aspersores, y justo sobre el cultivo en caso contrario (figura 4.8).  Se colocan pluviómetros colgados a unos clavos que previamente se habían clavado a las estacas, los pluviómetros deben estar pintados de blanco para evitar el calentamiento por los rayos del sol para aminorar la evaporación.  El equipo se coloca a una distancia ligeramente mayor al radio de mojado del cañón antes de la red de pluviómetros en el sentido del riego.  Se hace avanzar el equipo hasta que cruce totalmente la red de pluviómetros  Se procede a la recolección de datos y se hacen los cálculos respectivos.

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Figura 4.8 Esquema ilustrativo de colocación de pluviómetros

B. Procedimiento para medir el clima  La velocidad del viento durante la prueba deberá ser medida con el anemómetro o con otro dispositivo de igual o mejor exactitud.  La dirección del viento deberá ser medida con una veleta de viento con 8 puntos de base de su compás.  El equipo de medición del viento deberá ser localizado lo más cerca del área de la prueba y a una altura de 4 m.  Se toma la lectura inicial en el anemómetro así como la final y el tiempo de duración de la prueba para así obtener la velocidad del viento.  Determine la evaporación ocurrida durante la prueba mediante uno de los recipientes utilizados como pluviómetro, donde se agrega un volumen de agua conocida y luego se vuelve a medir al final del ensayo.

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C. Medición volumétrica de la descarga La medición volumétrica de la descarga puede hacerse colocando una manguera y depositando el agua en un recipiente (bote) calibrado y tomar el tiempo con cronómetro hasta que se llene perfectamente (figura 4.9), con esto se tendrá el valor de q.

Figura 4.9 Medición de la descarga

Se sabe que el modelo de funcionamiento del aspersor que está definido por:

q  Kh n

(4.7)

donde: q, gasto, en Is-1; h, carga, en m; K y n, parámetros de funcionamiento (adimensionales), x, generalmente tiende a 0.5

por la naturaleza del flujo y K se

puede estimar si se conoce h (figura 4.10).

Figura 4.10 Manómetro empotrado antes de la salida del cañón

Por lo cual es posible conocer el gasto del aspersor al medir únicamente la presión con un manómetro, la presión en el manómetro se obtiene en kgcm-2, con esto es posible conocer la carga h (en m) y sustituyendo en la anterior ecuación, se conoce el gasto; extrapolando se puede determinar el gasto que un sistema está entregando en campo midiendo únicamente la presión (figura 4.10).

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D. Duración de la prueba y registro de información  Una vez que se ponga a funcionar el cañón se deja que se riegue desde que entra la primera gota a los pluviómetros hasta que deja de caer agua a los mismos.  Medir la presión de entrada antes del mecanismo de giro y la respectiva presión antes de la salida del cañón.  Se mide la lámina captada y se registran las mediciones; para hacerla más exacta se hace en una probeta graduada al mililitro.  Se colocan 3 estacas a cada 10 m en la dirección de movimiento del cañón para cuantificar en campo la velocidad de avance del mismo.  Con los datos obtenidos se procede a conocer la uniformidad de aplicación.

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4.4. EJEMPLO DE PRUEBA REALIZADA EN CAÑÓN VIAJERO 4.4.1. Datos generales Localización: Campo Montecillos Parcela: ―LA CERONA‖ Cultivo: Alfalfa Profundidad de raíces: 80 cm, Suelo: 

Textura: Arcilloso

CC: 40%

PMP: 24%

4.4.2 Descripción de los componentes de la instalación Componentes del equipo. Marca y modelo del cañón viajero: Twin 101 Radio de mojado: 31.5 m Angulo de riego: 290°

Boquilla:  Tamaño: 20 mm  Presión de operación : 2 kgcm-2 Manguera:  Largo : 280 m Diámetro de la manguera: 63 mm Diámetro interior: 55 mm  Presión de entrada: 7.3 kgcm-2 Presión de salida: 1.9 kgcm-2  Perdida de presión por turbina: 0.9 kgcm-2  Perdida de presión por manguera: 4.5 kgcm-2  Propulsión Tipo: Turbina

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4.4.4. Evaluación de las pérdidas por evaporación y arrastre del viento A. Condiciones de viento Cuadro 4.1 Lecturas registradas en el anemómetro Lectura Inicial Lectura Final Tiempo prueba (min)

242818.00 242880.00 48

La velocidad del viento se procede a calcular mediante la ecuación 3.18:

B. Espaciamiento entre líneas: Los espaciamientos entre posiciones de riego más adecuados, en función de la velocidad del viento, suelen ser los del cuadro 4.5. Cuadro 4.2 Valores recomendados del espaciamiento en función de la velocidad del viento 0-1 80

Espaciamiento (% del diámetro de mojado) Fuente: Tarjuelo, 1999.

Velocidad del viento (ms-1) 1-2,5 2.5-5 >5 75-70 65-60 55-50

donde: E, espaciamiento, en m; P, factor de ajuste, %; r, radio de mojado, en m. Ajustando los espaciamientos a longitudes comerciales de tuberías se obtiene:

C. Evaporación Al inicio de la evaluación se colocó un recipiente al cual se le agrego un volumen de 500 ml los datos registrados se presentan en el cuadro 4.3. Cuadro 4.3 Evaporación registrada durante la prueba Recipientes

Volumen (ml) Inicial

Final

Diferencia

Recipiente 1

500.00

492.00

8.00

Recipiente 2

500.00

490.00

10.00

Evaporación (ml) promedio

9.00

Promedio de pérdida por evaporación: 9.00 ml Diámetro del bote: 0.10 m

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4.4.3 Evaluación de la uniformidad de la instalación A. Volumen recogido en los pluviómetros En el cuadro 4.4 se presentan los volúmenes recolectados por los recipientes, de acuerdo al radio de mojado de 31.5 m y para una velocidad de viento de 4.65 km/h se obtiene un espaciamiento de 42 m por lo que al colocar los recipientes en campo a una distancia de 3 m se obtiene un máximo de 15 pluviómetros a cada lado. Cuadro 4.4. Volumen recogido en los recipientes instalados en campo Volumen captado por los recipientes Lado izquierdo de la línea Lado derecho de la línea No. Pluv Volumen (ml) No. Pluv Volumen (ml) 1 235 15 2 250 14 3 270 13 4 260 12 5 240 11 7 6 225 10 160 7 215 9 215 8 170 8 295 9 120 7 280 10 55 6 265 11 5 300 12 4 305 13 3 275 14 2 225 15 1 220

B. Medidas de presiones, velocidades y caudales Presiones 

En el cañón: 1.8 kgcm-2



En el carrito: 7 kgcm-2

Caudales 

Volumen del recipiente: 200.00 litros ó 0.20 m3



Tiempo:

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Cuadro 4.5 Lecturas de tiempo en la medición de la descarga en cañón Twin 101 Aforo 1



Lectura 1 (s) 32.2

Lectura 2 (s) 30.3

Lectura 3 (s) 31.25

Lectura 4 (s) --------

Promedio (s) 31.25

Caudal:

Velocidad del cañón 

Distancia: 10 m



Tiempo: Cuadro 4.6 Lecturas de tiempo de avance en el cañón Twin 101 Observación Distancia, en m Tiempo, en min/10 m



Lectura 1 (min) 10 47.17

Lectura 2 (min) 20 47.15

Lectura 3 (min) 30 47.16

Lectura 4 (min)

Promedio (min)

--------

47.16

Velocidad:

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4.5 PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN 4.5.1. Uniformidad de distribución Para utilizar la expresión de Christiansen se suman los datos de la parte izquierda con los de la parte derecha en su posición de traslape con el fin de obtener los valores de los volúmenes recolectados. Por ejemplo, 1+15, 2+14, 3+13, ..., etc Cuadro 4.7 Volúmenes recogidos en los pluviómetros instalados en campo y procesamiento de los mismos Volumen captado por los recipientes Separación entre Pluviómetro 42 40.5 37.5 34.5 31.5 28.5 25.5 22.5 19.5 16.5 13.5 10.5 7.5 4.5 1.5

Lado izquierdo de la línea Lado derecho de la línea No. Pluv. Volumen (ml) No. Pluv. Volumen (ml) 1 235 15 2 250 14 3 270 13 4 260 12 5 240 11 7 6 225 10 160 7 215 9 215 8 170 8 295 9 120 7 280 10 55 6 265 11 5 300 12 4 305 13 3 275 14 2 225 15 1 220 SUMA DEL CUARTO INFERIOR : SUMA TOTAL: PROMEDIO DEL CUARTO INFERIOR : PROMEDIO GENERAL:

Contenido total de los lados ml 235 250 270 260 247 385 430 465 400 320 300 305 275 225 220

Volumen promedio de los traslapados = 374.5 ml Área del recipiente= 7.85 x10-3

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Ordenado de mayor a menor ml 465 430 400 385 320 305 300 275 270 260 250 247 235 225 220 927 4587 231.75 305.8

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La uniformidad de riego se obtiene mediante la relación que existe entre el promedio de lámina captada en el ¼ inferior y el promedio de lámina general:

4.5.2. Intensidad de aplicación promedio La intensidad de aplicación se calcula mediante la siguiente expresión:

La intensidad de aplicación puede ser comparada con la infiltración del suelo que en este caso es arcilloso teniendo una infiltración media de 11.5 mmh-1 (Abnal, 2000) y de acuerdo a valor de intensidad de 9.17 mmh -1 tenemos que es inferior por lo que no se provoca encharcamiento. 4.5.3. Lámina aplicada promedio Para el cálculo de la lámina aplicada promedio en milímetros se procede con la siguiente expresión:

A partir del espaciamiento del cañón, del gasto descargado y de la velocidad del mismo se tiene que la lámina aplicada promedio es de 50.304 mm. 4.5.4. Evaluación de las pérdidas por evaporación y arrastre del viento Las pérdidas por evaporación y arrastre del viento (Pe) se calculan como la diferencia entre la lámina de agua aplicada por el cañón (La) y la lámina de agua recogida en los pluviómetros (Lp).

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*

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+

Tenemos una perdida por evaporación y arrastre del 5.33 % de lo cual se puede deducir que es mínima la perdida, lo cual es aceptable. Considerando la percolación (P) y el déficit (D) como valor nulo, la eficiencia de aplicación sería del orden de:

Ea  100  5.33  94.67% 4.5.5. Evaluación del índice de grosor de la gota Teniendo la presión a la que está funcionando el cañón y conociendo el diámetro de boquilla del mismo se procede a calcular el índice de grosor de la gota: Presión: 2 kgcm-2. Diámetro de boquilla: 20 mm Cuadro 4.8 Índices de grosor de gota a diferentes presiones y diámetro de boquillas Presión Diámetro de boquilla en mm kgcm-2 10 15 20 25 30 1 1.29 0.86 0.64 0.51 0.43 2 3.16 2.11 1.58 1.27 1.05 3 5.36 3.57 2.68 2.14 1.79 4 7.79 5.19 3.90 3.12 2.60 5 10.41 6.94 5.21 4.17 3.47 6 13.20 8.80 6.60 5.28 4.40 7 16.13 10.75 8.06 6.45 5.38 8 19.18 12.79 9.59 7.67 6.39 8.4 20.44 13.63 10.22 8.18 6.81 9 22.36 14.90 11.18 8.94 7.45 10 25.64 17.09 12.82 10.26 8.55

De acuerdo al cuadro 4.9, o en su defecto haciendo los cálculos respectivos tenemos que el índice de grosor de gota seria:

De acuerdo al resultado , se observa que de acuerdo a la clasificación del grosor de gotas se encuentra en gotas gruesas lo que es característica de este sistema.

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4.6. DISCUSIÓN DE RESULTADOS De acuerdo a las pérdidas por evaporación y arrastre del viento (Pe) representan el 5.4 %, es decir, de 100 milímetros de agua por aplicar en riego 5.4 milímetros se perderán por arrastre del viento y evaporación,

la velocidad el viento que se

presentó durante el desarrollo de la evaluación en promedio fue de 4.65 kmh -1 y una evaporación de 9 ml. La intensidad de aplicación muestra la lámina de agua aplicada en el sector durante el tiempo transcurrido de la evaluación obteniéndose un valor de 9.17 mmh-1. La lámina aplicada promedio es de 50.3 milímetros, esta lámina de aplicación esta en estrecha relación con el tiempo de riego y la velocidad de avance del cañón. La uniformidad de distribución obtenida en la evaluación para este sistema resulto ser de 75.78 % la cual es buena. 4.7. CONCLUSIONES A partir de la evaluación del cañón viajero es posible afirmar que en términos generales la uniformidad de distribución de acuerdo a Merrian y Keller (1978) es aceptable. La relación entre las láminas precipitadas y la velocidad de infiltración son compatibles en función del tipo de suelo y la capacidad de acumulación para láminas hasta de 12 mm por evento de riego. 4.8. CUESTIONARIO 1) ¿Bajo qué condiciones es recomendable el uso de cañón viajero? 2) ¿Cuáles son los factores que afectan la uniformidad de aplicación en el cañón viajero evaluado y cuáles serían las posibles recomendaciones para disminuir tales efectos? 3) ¿Qué recomendaría para disminuir las pérdidas de carga de presión en la manguera y en la turbina cuando empieza a avanzar el cañón? 4) ¿Cómo seleccionaría la boquilla para el cañón analizado? 5) ¿Cómo se establece en campo el ángulo de mojado?

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4.9. BIBLIOGRAFÍA Abnal M.C. y Domínguez G. C., (2000). Diseño y evaluación de un sistema de aspersión mecanizado cañón viajero (caso campo experimental la cerona). Tesis.

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de

Irrigación.

Universidad

Autónoma

Chapingo.

Chapingo, Méx. Merrian J. L. y Keller J. (1978). Farm irrigation system evaluation: A guide for management. Utah State Univ. Press, Logan, Utah. Montero M. J., (2000). Análisis de la distribución de agua en sistemas de riego por aspersión estacionario: desarrollo del modelo de simulación de riego por aspersión, SIRIAS/ Jesús Montero Martínez. Tesis doctoral. Ediciones de la universidad de castilla – La Mancha, España. Tarjuelo J.M. - Benito M., (1999). ―El riego por aspersión y su tecnología‖. 2ª Edición. Mundi-Prensa.

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5. 5.1. 

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EVALUACIÓN DE UN SISTEMA POR ASPERSIÓN DE PIVOTE CENTRAL OBJETIVOS Comprobar el estado de los diferentes componentes de la instalación y si el mantenimiento es adecuado.



Determinar la uniformidad de distribución del agua de riego.



Detectar los problemas de funcionamiento del equipo y plantear soluciones sencillas y económicas para resolverlos.

5.2.

ASPECTOS TEÓRICOS

5.2.1. Descripción del equipo El riego con pivote central es uno de los sistemas de aspersión de movimiento continuo que rocía el agua a través de una tubería lateral que va montada sobre torres con ruedas que se mueven por medio de energía eléctrica o mecánica, controladas por un sistema de alineamiento. La tubería o lateral esta fija en uno de sus extremos mientras que el otro

se

desplaza en movimiento circular (figura 5.1). El extremo central llamado punto de pivote, está conectado a la fuente de suministro de agua, la longitud de estos equipos va de los 67 a los 900 m. La tubería está equipada con una red de aspersores de impacto o con cabezas de rociadores, instalados en bastones bajantes que asperjan el agua sobre el campo. La autopropulsión de los sistemas de pivote central es una de sus principales ventajas; y hay algunos modelos que se pueden remolcar para instalarse en otros sitios. Para ampliar el área a regar se instala un aspersor de cañón en el extremo y si se desean cubrir las esquinas de una superficie cuadrada se monta el cañón en un brazo móvil.

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Figura 5.1 Elementos en una instalación de pivote central

Los principales factores que deben considerar en el diseño de un sistema de riego por pivote central son los siguientes: 

El rango máximo de uso de agua para el área de diseño.



La capacidad del sistema.



Las características de infiltración del suelo.



La configuración de las boquillas de los aspersores.



El sistema de suministro de agua y energía.

Los pivotes son recomendables para cultivos de cobertura total incluyendo los de talla alta, siempre y cuando no rebasen el cuerpo del equipo, se adaptan bien a suelos con un alto rango de infiltración (figura 5.2), de textura media, para terrenos de topografía uniforme, también se puede adaptar a terrenos irregulares y ondulados en donde la pendiente en general no sea mayor del 15 %. No se recomienda para suelos de textura arcillosa, para zonas donde le viento rebase los 15 kmh-1.

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Figura 5.2 Patrón de aplicación de agua para diferentes tipos de emisores

5.2.2. Uniformidad del riego La uniformidad de aplicación se refiere a que tan homogénea es aplicada el agua en todo el campo. En campos no humedecidos uniformemente, algunas partes serán regadas con la lámina deseada, mientras que otras partes podrán estar, ya sea sobreirrigadas o subirrigadas. Esta falta de uniformidad genera variaciones en el rendimiento a través del área de riego, resultando en diferencias en el retorno económico para diferentes porciones del campo (Foley y Raine, 2001; Nelson, 2004). Los factores que contribuyen a una falta de uniformidad (Ascencio, 2009) son: 

El espaciamiento entre emisores, la presión de operación de la boquilla y la configuración de los emisores.



El tamaño de la boquilla en relación con su ubicación relativa a lo largo del brazo.



Altura de la boquilla, ángulo y desgaste.



Movimiento de la máquina, que considera su velocidad y ciclicidad.



Oscilación del gasto a causa de variaciones en el equipo de bombeo.



Escurrimientos a consecuencia de una alta intensidad de aplicación.

Una pobre uniformidad alrededor de las torres donde se ubican las ruedas es un problema común causado por que los productores y distribuidores de los equipos con frecuencia emplean técnicas inapropiadas para reducir el atascamiento de las Universidad Autónoma Chapingo

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ruedas, como es el de disminuir la tasa de aplicación del agua (figura 5.2) en las proximidades de las torres, lo que se refleja en una menor uniformidad de aplicación (Ascencio, 2009). La uniformidad de distribución (UD) es un índice y se puede definir mediante la siguiente expresión: *

̅ ̅

+

(5.1)

donde: UD, uniformidad de distribución, en %; V25%, volumen medioa en el 25% de las observaciones más bajas; V , volumen medio de todas las observaciones. En el caso de los equipos de pivote central, para calcular la UD, la lámina media colectada en los pluviómetros es ponderada respecto a la superficie que representan, y es equivalente a una ponderación respecto a sus posiciones. El Coeficiente de Uniformidad (CU), fue propuesto inicialmente por Christiansen (1942) y es una representación estadística de la uniformidad, utilizado principalmente en los sistemas de aspersión; es el parámetro de uniformidad de uso más generalizado y está dado por la siguiente expresión: ∑

*

̅|

|

+

̅

(5.2)

donde: Vi, volumen recogida por cada pluviómetro; V , volumen medio de agua recogida en el total de los pluviómetros; n, número total de pluviómetros que intervienen en la evaluación. Posteriormente, Heermann y Hein (1968) propusieron una medida de la uniformidad de aplicación que puede ser usada especialmente para un pivote central: [

∑

| ∑

̅|

]

(5.3)

donde XS es la lámina de agua aplicada en un colector a una distancia Ss del punto pivote. X es la lámina media aplicada en todos los colectores, y SS es la distancia radial a la que están dispuestos los colectores. En este coeficiente, las láminas aplicadas son ponderadas de acuerdo a su posición radial a lo largo del brazo del equipo, lo que permite representar el área anular de cada colector.

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5.2.3. Tasa de aplicación promedio La tasa de aplicación (TAP), se define como la lámina media que se aplica en la superficie de riego por unidad de tiempo y se obtiene al dividir el gasto total de los emisores del sistema entre el área de la superficie de suelo de la franja humedecida a lo largo del sistema. La TAP normalmente se reporta en milímetros de agua aplicada por hora, lo que permite una comparación directa con la tasa de infiltración del suelo. La TAP se altera cuando el área de humedecimiento o el gasto del aspersor cambian. El área de humedecimiento se afecta por la altura del aspersor, el viento o el cambio del plato de los aspersores (Foley y Raine, 2001). La TAP puede ser calculada con la expresión: (5.4) -1

donde: Q, gasto total de los emisores del sistema, en lh ; W, ancho del patrón de humedecimiento del aspersor, en m; L, longitud total del lateral, en m. En los equipos de pivote central, la TAP será siempre más alta en el extremo exterior del pivote, dado que el gasto de los emisores individuales aumenta a consecuencia de que tienen que regar una superficie mayor (Nelson, 2004). Para el caso del equipo de pivote central la TAP puede ser calculada mediante la ecuación: (5.5) -1

donde: TAPj, TAP al radio r en el punto j, en mm h ; rj, radio en el punto j, en m; Q, -1

gasto total de los emisores del equipo, en l s ; Wj, ancho del patrón de humedecimiento del aspersor en el punto j, en m; L, longitud del equipo (radio del circulo básico), en m; K, 7200.6 para unidades métricas de ls

-1

y m. La lámina

promedio aplicada ―d‖ por revolución está dada por: (5.6) -1

donde: Q, gasto total de los emisores del equipo, en l h ; hr, horas por revolución, en h; L, longitud total del equipo, en m.

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5.2.4. Eficiencia de riego La eficiencia, en una acepción general, expresa la relación entre la cantidad de recursos necesarios y los realmente utilizados en un proceso o actividad. Así, la eficiencia de riego se refiere al porcentaje del agua suministrada a un cultivo que sirve efectivamente para satisfacer sus necesidades hídricas. Así, se tienen dos conceptos de eficiencia de riego (Smajastra, et al.,1996): a) La eficiencia de riego expresada como la relación entre el volumen de agua utilizada o disponible para ser aprovechado por un cultivo y el volumen de agua bombeado o entregado para su uso, y b) La eficiencia de riego expresada como la relación entre el rendimiento de un cultivo o el incremento en su rendimiento con relación a la producción obtenida sin riego y el volumen de agua de riego utilizada. No es posible la aplicación de la cantidad exacta de agua de riego requerida con una uniformidad perfecta debido a las variaciones en las propiedades del suelo, diferencias en los componentes de los sistemas de riego, pérdidas de presión en los sistemas debido a fricción, cambios en la elevación, o por otras causas como sobrerriego, evaporación, arrastre por el viento, escurrimiento superficial y subsuperficial, percolación profunda, etc. El caudal del sistema puede ser estimado en un medidor de flujo a la entrada. Esto es hecho por una primera estimación de la lámina bruta aplicada, sumando la lámina media captada y la evaporación estimada. El flujo en gpm, el cual fue distribuido a través de los aspersores, pueden ser estimados por:

Gasto Distribuid o (gpm) 

[450] [área (acres)] [lámina bruta (pulg/rev)] tiempo por revolución (h)

(5.7)

5.2.5. Pluviometría máxima en el extremo Uno de los factores más críticos en el diseño de un pivote es la pluviometría máxima en el extremo (Pmax), zona donde se puede tener mayor riesgo de escorrentía (Tarjuelo, 1999). Para determinar el parámetro anterior se calculará como paso

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previo la pluviometría media en el extremo (Pm), la cual hace referencia al valor de la intensidad de agua media que cae sobre el suelo en el extremo del pivote. Se obtendrá a partir de la fórmula siguiente: (5.8) donde: Pm, Pluviometría media en el extremo, en mmh-1; Lp, lamina media de agua recogida, en mm; V, velocidad de avance de la torre exterior, en mh-1; ra, radio mojado por el emisor en el extremo del pivote, en m. Teniendo en cuenta que el reparto de agua de un pivote sigue un modelo elíptico, la pluviometría máxima en el extremo (Pmax) podrá determinarse con la relación: * +

(5.9)

donde: Pm, pluviometría media en el extremo, en mmh-1; Pmax, pluviometría máxima en el extremo, en mmh-1. La pluviometría máxima en el extremo puede ser un indicador del riesgo de escorrentía en un determinado suelo, sobre todo cuando ésta es mayor que la infiltración del agua en el suelo y no hay una buena capacidad de almacenamiento superficial del suelo. Si existe este problema puede evitarse con un manejo adecuado. La comparación entre la Pmax y la capacidad de infiltración del terreno nos permitirá decidir la conveniencia o no de emplear el pivote. Podrá utilizarse en suelos de poca velocidad de infiltración incrementando la velocidad de avance de manera que pase por un punto antes de que se supere el valor de la infiltración admisible más el posible almacenaje superficial del suelo. Esto implicará el aporte de dosis más pequeñas y frecuentes, no debiendo ser menores de 7 -10 mm para no aumentar mucho las pérdidas por evaporación. Cuando la escorrentía sea un problema que no pueda solucionarse aumentando la velocidad de avance, se podrá disminuir la pluviometría del extremo aumentando la anchura mojada por el emisor. Este objetivo podrá alcanzarse bien cambiando el tipo de emisor o bien localizando los existentes en unos pequeños tubos horizontales dispuestos perpendicularmente al pivote.

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5.3.

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DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS Y MATERIALES

5.3.1. Equipo requerido 

Anemómetro para determinar las condiciones de viento.



Un cronómetro o reloj con segundero fácilmente visible.



Botes, pueden usarse botes de aceite de un litro, o cartones de plástico.



Una probeta graduada para medir el volumen de agua captada en los botes.



Una cinta para medir la distancia a la que se colocarán los botes; así como para calcular la velocidad de la máquina.



Una pala para emparejar áreas, colocar los botes y revisar los perfiles de suelo, raíz y penetración del agua.



Recipiente de volumen conocido para determinar la descarga.



Especificaciones del catálogo del fabricante: de boquillas, gastos, presión y las instrucciones sobre las velocidades de la máquina.

Figura 5.3 Material necesario para la evaluación del pivote central

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5.3.2. Componentes de la instalación 

Se realizará una inspección de los componentes del sistema, desde tuberías, juntas, elementos de control, piezas especiales, etc.



En primer lugar se comprobará si los emisores están instalados a la misma altura. Los distintos tipos de emisores y la separación entre ellos son criterios prefijados por el diseñador. Si la evaluación de uniformidad no es aceptable habrá que estudiarlos y pensar en alguna modificación.



Se deberá anotar el modelo de los emisores y sus características (nº de boquillas, reguladores de presión, etc.), la existencia o no de elementos de medida y control del agua, la cantidad que existe de cada uno, su ubicación y su estado general.

Figura 5.4. Emisores del equipo de pivote central durante la evaluación



También se comprobará visualmente si a lo largo del equipo hay posibles fugas, los posibles emisores que estén obstruidos y cualquier otra anomalía que pueda apreciarse.

5.3.3. Tasa de aplicación promedio Para obtener la TAP en los equipos pivote central se sigue el procedimiento de aforar cada una de los emisores a todo lo largo del equipo; midiendo el tiempo o duración en emitir cada aspersor un volumen conocido. Posteriormente conociendo el tiempo en obtener el volumen de referencia se calculó el gasto por unidad de tiempo en cada uno de los emisores, mediante la división del volumen de agua entre el tiempo de llenado.

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La tasa de aplicación promedio ―TAP‖ no solo es útil a lo hora de considerar la elección del juego de aspersores del equipo, sino también es de especial atención en la definición de las láminas de riego y un indicador de comparación directa con la tasa de infiltración. 5.3.4. Uniformidad del riego Para evaluar la uniformidad de un sistema de riego por pivote, el primer paso será elegir la zona a evaluar. Ésta deberá ser aquella zona en la que el equipo esté en una posición con el mínimo de diferencias de cota. En parcelas con topografía ondulada, también conviene evaluar el pivote en la zona más desfavorable para el riego, aquella con mayores diferencias de cota. A. Metodología En primer lugar y antes de comenzar el riego, se medirá la separación entre torres a través de sus huellas en el terreno y la longitud del alero final. De esta forma, se conocerá cual es la longitud del pivote hasta la última torre y la superficie regada. También se comprobará si el alero lleva un cañón final para aumentar la superficie mojada.

Figura 5.5 Ubicación de pluviómetros en campo

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A continuación, se dispondrán los pluviómetros siguiendo la dirección de norte, sur, este y oeste (figura 5.6). Los pluviómetros se dispondrán a tresbolillo (norte, sur, este y oeste )comenzando desde el centro pivote. La separación entre los pluviómetros en cada radio será de 5 metros cuando los emisores sean aspersores y de 3 metros cuando se utilicen difusores.

Figura 5.6 Ubicación de pluviómetros en campo

Los vasos se instalarán sobre el suelo cuando el cultivo no altere la lluvia de los emisores del pivote, y justo sobre el cultivo en caso contrario (figura 5.7). Puede aprovecharse el camino de acceso al centro del pivote para colocarlos.

Figura 5.7 Disposición de pluviómetros

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Se asignará un número de orden a la localización de cada pluviómetro empezando por el centro pivote, numerando también los pluviómetros que se han dejado sin poner (20 % de la longitud del pivote). Los pluviómetros se enterrarán ligeramente para evitar que se vuelquen, en caso de no utilizar estacas para sostener los botes, dejándolos en posición vertical. Los pluviómetros se colocarán lo suficientemente lejos del pivote para que cuando el frente mojado llegue a los pluviómetros el pivote esté funcionando en su régimen normal (figura 5.8). Los pluviómetros deberán quedar lo más distante posible de las huellas de las ruedas, separándolos en caso de ser necesario para que no les afecte el posible goteo continuo que se produce en las torres.

Figura 5.8 Equipo de pivote central en funcionamiento

Una vez iniciado el riego, será necesario medir: 

La velocidad media de desplazamiento de la última torre. En el momento de pararse la torre, se medirán 10 m o más, siguiendo la huella de la rueda y se cronometrará el tiempo que tarda en recorrerlos, comenzando en el momento en que se ponga en marcha.



El tiempo de aplicación de agua en un punto del extremo.



La presión en el grupo de bombeo, en el punto pivote si lleva manómetro, en los emisores próximos a la primera y última torre y en una torre intermedia o

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en varias si la longitud del pivote es mayor de 350 m. Las presiones se controlarán varias veces para asegurarse de que no varían durante la evaluación. 

El radio efectivo regado, que coincidirá normalmente con la longitud del equipo si no tiene ―pistola o cañón‖ final. Podrá ser difícil conocer exactamente este radio, ya que el viento lo incrementa y lo reduce con facilidad. No obstante, se puede establecer un criterio razonable que podría ser llegar hasta el pluviómetro que recoja un valor próximo a la media cuando no hay viento.



El volumen de agua recogido en los pluviómetros tan pronto como sea posible, comenzando por los situados junto al borde de la parcela que serán por los que primero pasará el equipo.



La distancia entre torres para todos los tramos, que servirá de comprobación para la localización de los pluviómetros y para una posterior identificación y localización de posibles problemas.



La evaporación ocurrida durante la prueba mediante uno de los recipientes utilizados como pluviómetro, donde se agrega un volumen de agua conocida y luego se vuelve a medir al final del ensayo.

Durante todo el tiempo de evaluación, se tendrá un control de las condiciones climáticas, midiendo en tres momentos la velocidad y dirección del viento, al inicio de la prueba, durante y al final. Una prueba dejará de ser válida cuando la velocidad del viento supere los 12 kmh-1. B. Uniformidad del sistema Cuando finalice la evaluación, se dejará de regar y se terminará de medir los volúmenes recogidos en los pluviómetros con ayuda de una probeta graduada. Para cada sector (norte, sur, este y oeste) de pluviómetros se obtendrá un valor de UD. La Uniformidad de Distribución del sistema (UD) será la media aritmética de las uniformidades de cada sector. De esta forma se obtendrá una excelente estimación de la Uniformidad de Distribución del conjunto del sistema, que, en ningún caso, deberá ser inferior al 75%.

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5.4.

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EJEMPLO DE PRUEBA REALIZADA EN EQUIPO DE PIVOTE CENTRAL

5.4.1. Datos generales Propietario/a: UACH Parcela: Montecillos Nombre del cultivo: Alfalfa Fecha: 14 de noviembre de 2009 Superficie: 3.5 ha Textura del suelo: Arcillo arenoso Evaluadores: G. M. H. y M. L. S. S. 5.4.2. Descripción de la instalación Marca y modelo: Valley Longitud: 99.05 m Radio efectivo regado: 105.43 m Longitud del alero final: 5 m Diámetro de la tubería: 6 5/8‖ A. Longitud de cada tramo del pivote. En el cuadro 5.1 se presentan las longitudes de la torres del equipo de pivote central. Cuadro 5.1. Longitud de tramos del pivote central Tramo 0-1 1-2

Longitud (m) 48.46 50.59

Número de torres: 2 Ángulo del sector circular que se riega: 360° B. Diámetros de la tubería de distribución (mm) En el cuadro 5.2 se presentan los diámetros del pivote central medidos a partir de la torres.

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Cuadro 5.2 Diámetros de la tubería de distribución del pivote central Tramos

0-1

Diámetros 6 5/8”

1-2 6 5/8”

C. Datos de funcionamiento Velocidad del equipo en el riego (%): 100 Velocidad de desplazamiento de la última torre (mh -1): 173.88 mh-1=2.898 mmin-1 Tiempo de aplicación de agua en un punto del extremo (min): 3.63 min 5.4.3. Condiciones de viento Las lecturas tomadas en campo en lo que respecta al viento se presentan en el cuadro 5.3 observando que se presentó con una dirección sureste. Cuadro 5.3 Condiciones de viento durante la realización de la evaluación del pivote central Velocidad (kmh-1) Al inicio Durante Al final de la prueba

4.752 4.752 4.752

Dirección del viento respecto al pivote. sureste sureste sureste

5.4.4. Descarga de los aspersores En el cuadro 5.4 se muestran la descarga de los emisores instalados en el equipo de pivote central, los volúmenes se aforaron con un recipiente de 21 litros y se tomó su tiempo de llenado con lo cual se calcula el gasto descargado por cada emisor con respecto a su ubicación a lo largo del equipo.

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Cuadro 5.4 Separación y descarga de emisores del equipo de pivote central SEPARACIÓN ENTRE ASPERSORES Aspersores Separación(m)

# Aspersor

Gasto (ls-1)

Gasto catalogo (ls-1)

PP---1

4.63

1

0.56

0.22

1---2

5.59

2

0.38

0.36

2---3

5.76

3

0.58

0.54

3---4

5.48

4

0.35

0.71

4---5

5.47

5

0.98

0.94

5---6

5.64

6

0.80

0.78

6---7

2.81

7

0.69

0.63

7---8

2.91

8

0.70

0.63

8---9

2.72

9

0.80

0.71

9---10

2.72

10

0.88

0.78

10---11

2.76

11

1.15

0.78

11---12

3.5

12

1.00

0.88

12---13

2.82

13

1.10

0.88

13---14

2.78

14

1.01

0.97

14---15

2.61

15

0.97

0.97

15---16

3

16

1.11

1.05

16---17

2.85

17

1.25

1.05

17---18

2.68

18

1.18

1.14

18---19

2.82

19

1.18

1.14

19---20

2.73

20

0.43

1.24

20---21

2.71

21

1.27

1.24

21---22

2.68

22

1.25

1.33

22---23

2.72

23

1.21

1.33

23---24

2.9

24

0.85

0.76

1.41

24---25

2.82

25

0.93

0.83

1.45

25---26

2.84

26

0.85

0.82

1.53

26---27

2.76

27

0.64

0.86

1.53

27---28

2.72

28

0.76

0.86

1.60

28---29 Distancia Total

3.1

29

0.89

0.87

2.23

97.53

Q total =

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100

30.760

30.0

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5.4.5. Evaluación de la uniformidad 5.4.5.1. Distribución de presiones

Presión en bombeo: 4 kg cm-2 En el punto pivote: 3.87 kg cm-2 En la primera torre: 3.87kg cm-2 5.4.5.2. Volumen recogido en los pluviómetros

Espaciamiento entre vasos pluviométricos: 5 m Diámetro del vaso pluviométrico: 10 cm Distancia al centro del primer pluviómetro: 5 m En el cuadro 5.5 se presentan los volúmenes captados por los pluviómetros colocados en el campo para realizar la evaluación del pivote central en el cual se indica el número de bote su ubicación y su respectivo volumen y lamina captada. Cuadro 5.5 Volúmenes recogidos en los pluviómetros del pivote central # Bote Fila 1 Ubicación 1 5 2 10 3 15 4 20 5 25 6 30 7 35 8 40 9 45 10 50 11 55 12 60 13 65 14 70 15 75 16 80 17 85 18 90 19 95 20 100

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Volumen (ml) Lamina (mm) 82 10.44 95 12.10 83 10.57 97 12.35 100 12.73 66 8.40 55 7.00 64 8.15 64 8.15 62 7.89 93 11.84 80 10.19 74 9.42 66 8.40 66 8.40 77 9.80 79 10.06 80 10.19 78 9.93 30 3.82

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5.5.

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PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN

5.5.1. Descarga de los emisores Se procedió en primer término a medir el gasto que aportaba cada emisor individual instalado en la lateral del pivote, y con la suma de todos los gastos se obtuvo el caudal total del equipo, en el cuadro 5.4 se muestra las descargas para cada emisor. En la figura 5.9 se observa una tendencia lineal del gasto de los emisores incrementándose con la distancia radial en la que se localiza.

Figura 5.9. Gasto medido de los emisores instalados en el pivote central

5.5.2. Evaluación de la uniformidad del riego 

Cálculos preliminares

En el cuadro 5.6 se presenta los volúmenes recolectados por los pluviómetros ponderados por el número de posición y ordenados de mayor a menor, así como, el total de volúmenes ponderados y las sumas de las posiciones totales y del cuarto inferior, se descartó el bote 20 por ser un valor muy bajo puesto que se encuentra en el extremo del pivote .

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Cuadro 5.6 Procesamiento de volúmenes obtenidos en los pluviómetros de acuerdo a su número de posición en la evaluación del pivote central VOLUMENES RECOLECTADOS POR LOS PLUVIOMETROS

DATOS ORDENADOS DE MAYOR A MENOR

VOLUMENES PONDERADOS

# Bote

Volumen Volumen (ml) ponderado 100 500

# Bote

Ubicación

Volumen (ml)

1

5

82

82

5

2

10

95

190

4

97

388

3

15

83

249

2

95

190

4

20

97

388

11

93

1023

5

25

100

500

3

83

249

6

30

66

396

1

82

82

7

35

55

385

12

80

960

8

40

64

512

18

80

1440

9

45

64

576

17

79

1343

10

50

62

620

19

78

1482

11

55

93

1023

16

77

1232

12

60

80

960

13

74

962

13

65

74

962

6

66

396

14

70

66

924

14

66

924

15

75

66

990

15**

66

990*

16

80

77

1232

8**

64

512*

17

85

79

1343

9**

64

576*

18

90

80

1440

10**

62

620*

19

95

78

1482

7**

55

385*

Suma del total de volúmenes : Suma del total de volúmenes ponderados : Suma de volúmenes del cuarto inferior ponderados (*) : Suma del total de números de posición: Suma de los numero de posición del cuarto inferior (**):

1461 14254 3083 190 49

En el cuadro 5.7 se presentan los volúmenes ponderados de acuerdo al área como factor de ponderación, en el cual, a partir del radio se calculó el área de cada bote comenzando en el uno y para el dos se calculó el área de acuerdo a su radio descontando el área del primer bote, así sucesivamente hasta el último recipiente, finalmente el área calculada se utilizó para ponderar el volumen multiplicándolo por el área resultante.

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Cuadro 5.7.Volumenes ponderados al emplear el área como factor de ponderación en la evaluación del pivote central No. De posición 1 2 3

Radio (m) 5 10 15

Área (m2) 157.08 314.16 471.24

4

20

5 25 6 30 7 35 8 40 9 45 10 50 11 55 12 60 13 65 14 70 15 75 16 80 17 85 18 90 19 95 Suma de volúmenes Media Área total Área del 1/4 inferior



82 95 83

Volumen ponderado 12880.53 29845.13 39112.83

628.32

97

60946.90

785.40 942.48 1099.56 1256.64 1413.72 1570.80 1727.88 1884.96 2042.04 2199.11 2356.19 2513.27 2670.35 2827.43 2984.51 1461 77 29845.13 7696.90

100 66 55 64 64 62 93 80 74 66 66 77 79 80 78 Suma del 25% inferior (*): Media del cuarto inferior: Media general Suma total

78539.82 62203.53 60475.66* 80424.77* 90477.87* 97389.37* 160692.46 150796.45 151110.61 145141.58 155508.84* 193522.11 210957.95 226194.67 232792.02 484276.51 96855.30 117842.79 2239013.08

Volumen captado (ml)

Tiempo de revolución

La figura 5.10 se muestra la lámina captada por los pluviómetros de acuerdo a su posición, se observa que aproximadamente a los 21 m hay un decremento de la misma, el promedio obtenido es de 9.8 mm.

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Figura 5.10. Lamina de riego aplicada durante la prueba de uniformidad para una velocidad de operación del 100% del pivote central



Coeficiente de uniformidad del cuarto inferior

Para el volumen medio ponderado mínimo, puede ser usado un número desconocido de colectores que representan el cuarto inferior del área irrigada. El cuarto inferior es seleccionado escogiendo progresivamente los volúmenes mínimos (sin ponderar) y permaneciendo un recorrido total de los números asociados hasta que el subtotal se aproxime a ¼ de la suma de la posición de todos los colectores. La media ponderada del ¼ inferior se encuentra dividiendo la suma de los volúmenes ponderados del cuarto inferior entre la suma de los números de posición asociados al cuarto inferior. Los indicadores evaluados corresponde a la uniformidad de distribución ―UD‖ propuesto por Merrian y Keller (1978), y que en este caso para su cálculo se utilizó la expresión que pondera las láminas con la posición que representan: Del Sistema 

Del 1

4

inf erior 

Suma de todos

los volúmenes captados ponderados  14254 ml   75.02ml Suma de todos los números de posición 190

Suma de todos los volúmenes captados

[

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

ponderados del 1 Inferior 3083ml 4   62.92ml Suma de los números de posiciónde l / 4 inf erior 49

105

]

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De acuerdo al cuadro 5.8 el área total es de 29845.13 m2 y la suma total de los volúmenes ponderados es de 2239013.08 por lo que el volumen medio ponderado del sistema es:

[



]

Coeficiente de Uniformidad de Heerman- Hein

Otra representación estadística de la uniformidad de aplicación del agua que se refiere al coeficiente de uniformidad de Heerman y Hein (1968) modificada: Cuadro 5.8 Calculo de la uniformidad de Heerman y Hein (1968) para el equipo de pivote central con una velocidad de avance del 100% # Bote Fila 1 1

Ubicación

Volumen (cm-3)

Ss|Xs- ̅ |

Xs*Ss

5

82

25.53

410

2

10

95

181.05

950

3

15

83

91.58

1245

4

20

97

402.11

1940

5

25

100

577.63

2500

6

30

66

326.84

1980

7

35

55

766.32

1925

8

40

64

515.79

2560

9

45

64

580.26

2880

10

50

62

744.74

3100

11

55

93

885.79

5115

12

60

80

186.32

4800

13

65

74

188.16

4810

14

70

66

762.63

4620

15

75

66

817.11

4950

16

80

77

8.42

6160

17

85

79

178.95

6715

18

90

80

279.47

7200

19

95

78

105

7410

Media :

77

Suma :

7623.68

71270

[

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5.5.3. Evaluación de la pluviometría máxima en el extremo La altura media de agua recogida en los pluviómetros es por lo tanto:

Teniendo en cuenta que el reparto de agua de un pivote sigue un modelo elíptico, la pluviometría máxima en el extremo (Pmax) podrá determinarse con la relación siguiente:

La pluviometría es un indicador comparable con la velocidad de infiltración del suelo pues ya que si el suelo tiene poca velocidad de infiltración, este presentara encharcamiento y puede disminuirse aumentando la velocidad de avance el equipo. 5.6.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

El equipo de riego de pivote central fue evaluado con los principales indicadores que caracterizan la uniformidad de aplicación, la evaluación fue realizada para la velocidad de operación de 100%. Para esto, se colocaron vasos pluviométricos a una distancia de 5 m distribuidos a lo largo del equipo. La lámina de riego medida en cada punto de muestreo para la velocidad de operación del 100% se presenta en la figura 5.10 donde se observan variaciones significativas principalmente a la mitad del pivote tomando de referencia el centro pivote, estas diferencias pueden ser causadas por el uso y desgaste de las boquillas de los aspersores o por la calidad del agua provocando obstrucciones en los mismos o en dicho caso se tendría que analizar si la boquilla es adecuada para entregar el caudal necesario en la zona. Para el cálculo de la descarga de los emisores, se procedió en primer término a medir el gasto que aportaba cada emisor individual instalado en la lateral del pivote, y con la suma de todos los gastos se obtuvo el caudal total del equipo, el cual se

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muestra en la figura 5.9 se puede observar que con forme se aleja uno del centro pivote los aspersores emiten más gasto. Otro de los indicadores evaluados corresponde a la uniformidad de distribución ―UD‖ propuesto por Merrian y Keller (1978), y que en este caso para su cálculo se utilizó la expresión que pondera las láminas con la superficie que representan y la ponderación por su número de posición. Para la velocidad de operación de 100%, la ―UD‖ fue de 83.87 %, el cual de acuerdo a los mismos autores es aceptable. Finalmente se calculó otra representación estadística de la uniformidad de aplicación del agua que se refiere al coeficiente de uniformidad de Heerman y Hein (1968) modificada ―CUh‖, el cual resultó ser de 89.3%, valor que resulta ser aceptable según los propios Heerman y Hein (1968) por ser superior a 80 %. 5.7.

CONCLUSIONES

A partir de la evaluación del pivote central es posible afirmar que en términos generales la uniformidad de distribución es aceptable. El coeficiente de uniformidad de Heerman-Hein (1968) es aceptable, comparándola con la de Merrian y Keller (1978) se presenta más holgada. La relación entre las láminas precipitadas y la velocidad de infiltración son compatibles en función del tipo de suelo. 5.8.

CUESTIONARIO 1) ¿Cómo influye el gasto de cada uno de los emisores a lo largo de la tubería del pivote en la lámina aplicada al suelo? 2) Justifique analíticamente que los volúmenes ponderados por numero posición proporcionan el mismo valor que una ponderación por área de influencia. 3) En su opinión a qué velocidad recomienda operar el equipo para no producir escurrimiento en función del tipo de textura del suelo. 4) Realizar una corrida de las boquillas necesarias para el equipo evaluado y compararlas con las que se tienen instaladas.

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5.9.

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BIBLIOGRAFÍA.

Ascencio H. R., (2009). Diseño, instalación y evaluación de un laboratorio de riego en el campus montecillo del colegio de postgraduados. Montecillos, Mexico. Foley J. P. y Raine S. R., (2001). ―Centre Pivot and Lateral Move Machine in the Australian cotton industry.‖ National Centre for engineering in agriculture publications. 1000176/1, USQ. Toowoomba. Hermann D. F. y Hein, P. R., (1968). ―Performance Characteristics of self-propelled center pivot sprinkler Irrigation system." Transactions of the ASAE. Jordan R. W., Duke H. R. y Heermann D. F., (1998). ―Spatial variability of water application from center pivot irrigation systems and precipitation.‖ In: Proceedings of the fourth international conference on precision agriculture, St. Paul. MN, USA. Nelson, (2004). ―Water application solutions for Center pivot irrigation.‖ Nelson Irrigation Corporation. USA. Keller J., (1970). ―Diseño de sistemas de riego de pivote central.‖ Venezuela: Centro Interamericano de Desarrollo Integral de Aguas y Tierras. Tarjuelo M. B. J., (1999). El riego por aspersión y su tecnología. Mundi-Prensa. Madrid, España.

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6. 6.1.

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EVALUACIÓN DE SISTEMAS DE RIEGO POR ASPERSIÓN DE AVANCE FRONTAL OBJETIVOS  Comprobar el estado de los diferentes componentes de la instalación y si el mantenimiento es adecuado.  Determinar la uniformidad de distribución del agua de riego.  Detectar los problemas de funcionamiento del equipo y plantear soluciones sencillas y económicas para resolverlos.

6.2.

ASPECTOS TEÓRICOS

6.2.1 Descripción del equipo En 1971, la sociedad Wade Rain diseñó una máquina denominada Square-Matic, derivada de las rampas giratorias (pivote central), que no regaban en círculos sino en zonas rectangulares, pero solo pocos ejemplares se pusieron en venta. Fue hacia 1977, cuando en los Estados

Unidos comenzaron a producirse rampas de

desplazamiento frontal continuo durante el riego, que avanzan siguiendo una dirección perpendicular al tubo sobre el que van montados los aspersores; el alineamiento se consigue con el mismo procedimiento que en las rampas giratorias (Slack , 2004). El lateral de avance frontal puede ser considerado como una adaptación del pivote central en el cual el sistema de riego se mueve linealmente sobre el campo (figura 6.1). La estructura es similar a la del pivote, con la diferencia que la torre de mando se mueve con el resto del equipo. También pueden ser dotados de cañones de riego en los extremos del lateral. La superficie de riego es rectangular e idealmente el recorrido del equipo debe ser dos o tres veces la longitud del lateral, puesto que de ser menores, los costos por unidad de superficie aumentan. Por otra parte, sólo se recomiendan superficies más largas si se usan dos o más cultivos con diferente período crítico de humedad. Estos equipos de riego se abastecen de agua a lo largo de todo su recorrido (Mariscal Z. y Currie, 2005).

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Figura 6.1 Sistema de riego Avance frontal

El sistema de avance frontal es un equipo de aspersión de movimiento, muy semejante al pivote central (Ascencio 2009). Las principales diferencias son que no se mueve en círculos sino que avanza en línea recta y no se ancla en un extremo. En el avance frontal, la tubería regante está conectada a un tractor con motobomba que se desplaza en forma perpendicular a los límites del terreno. Para mantener el movimiento lineal está relacionado con un sistema de guías, los más utilizados son de cuatro tipos: una zanja guía; una serie de postes que son percibidos por los sensores del lateral; un alambre enterrado que emite una señal eléctrica que es interceptada por las antenas del lateral y un cable colocado en ángulo recto con respecto al lateral que va montado en una serie de postes. El abastecimiento de agua se puede hacer de dos maneras: a través de un canal o de un hidrante al que se conecta una tubería flexible que permite al sistema desplazarse cierta distancia. El lateral puede tener una longitud de hasta 800 m y desplazarse 1600 m o más instalándose al final de la tubería en algunos casos un cañón para regar el extremo de la superficie. La tubería está equipada con bastones y una serie de aspersores que rocían el agua en forma de lluvia, el rango de aplicación de agua está determinado por el tamaño de las boquillas, la presión del agua y el espaciamiento entre los aspersores, en cambio la lámina de agua está en función del gasto de entrada y la velocidad de traslado del avance frontal. Las condiciones recomendables para el avance frontal son: cultivos de cobertura total, cuya altura no rebase el cuerpo del equipo; agua con bajo contenido en sales y carbonatos para evitar que se formen costras en las boquillas; suelos de textura Universidad Autónoma Chapingo

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media a ligera, con infiltración básica mayor de tres centímetros por hora, no recomendado para suelos arcillosos; para terrenos lo más planos posibles; climas áridos y semiáridos; para vientos ideales menores a 10 kmh -1 y no mayores a 15 kmh-1. 6.2.2. Uniformidad de distribución de la fila La uniformidad de distribución (UD) se puede definir mediante la expresión: *

+

(5.1)

donde: Vm, media de los volúmenes medidos en cada uno de los vasos, en ml; V25 %, media de los volúmenes medidos en la cuarta parte de los vasos que han recogido menos agua, en ml. Cuadro 6.1. Valor de la uniformidad de distribución

Fuente: Junta Andalucía

6.2.3. Uniformidad de distribución del sistema La Uniformidad de Distribución del sistema (UD) será la media aritmética de los coeficientes de cada repetición. ∑

(5.2)

donde: Para cada fila de pluviómetros se obtendrá un valor UD (fila). 6.2.4. Pluviometría máxima Uno de los factores más críticos en el diseño de un lateral de desplazamiento frontal es la pluviometría máxima (Pmax), valor que nos puede servir para analizar el riesgo de escorrentía. Para calcular el parámetro anterior se calculará como paso previo la pluviometría media (Pm), la cual hace referencia al valor de la intensidad de agua

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media que cae en el suelo cuando se está regando. Se obtendrá a partir de la siguiente fórmula: (5.3) donde: Lp, es la altura media de agua recogida, en mm; V, es la velocidad de avance, en mh-1; ra, es el radio de mojado de los emisores, en m. Teniendo en cuenta que el reparto de agua en un lateral sigue un modelo elíptico, la Pmax del equipo podrá determinarse con la relación: (5.4) La pluviometría máxima puede ser un indicador del riesgo de escorrentía en un determinado suelo, sobre todo cuando ésta es mayor que la infiltración del agua en el suelo y no hay una buena capacidad de almacenamiento superficial del suelo. La comparación entre la Pmax y la capacidad de infiltración del terreno nos permitirá decidir la conveniencia o no de utilizar un lateral. 6.3.

DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS Y MATERIALES

6.3.2. Material necesario para la evaluación 

Anemómetro para determinar las condiciones de viento.



Un cronómetro o reloj con segundero fácilmente visible.



Botes, pueden usarse botes de aceite de un litro, o cartones de plástico.



Una probeta graduada para medir el volumen de agua captada en los botes.



Una cinta para medir la distancia a la que se colocarán los botes; así como para calcular la velocidad de la máquina.



Una pala para emparejar áreas, colocar los botes y revisar los perfiles de suelo, raíz y penetración del agua.



Recipiente de volumen conocido para determinar la descarga.



Especificaciones del catálogo del fabricante: de boquillas, gastos, presión y las instrucciones sobre las velocidades de la máquina.

Los materiales se muestran en la figura 6.2.

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Figura 6.2. Material necesario para la evaluación del pivote central

6.3.3. Evaluación de los componentes de la instalación 

Se realizará una inspección de los componentes del sistema, desde tuberías, juntas, elementos de control, piezas especiales, etc.



Comprobar si los emisores son idénticos en marca, y altura.



Si la evaluación de uniformidad no es aceptable habrá que estudiarlos y pensar en alguna modificación.



Se deberá anotar el modelo de los emisores y sus características (nº de boquillas, reguladores de presión, etc), la existencia o no de elementos de medida y control del agua, la cantidad que existe de cada uno, su ubicación y su estado general.



Comprobar visualmente si a lo largo del equipo hay posibles fugas, los posibles emisores que estén obstruidos y cualquier otra anomalía que pueda apreciarse.



Si es por manguera a partir de hidrantes, se vigilarán las gomas periódicamente y durante el funcionamiento de la máquina. Si la alimentación es por canal y con motobomba habrá que llevar a cabo el mantenimiento específico de cada uno de estos componentes.



Se mantendrá en un buen estado de conservación el sistema de alineamiento que utilice la máquina, sobre todo si utiliza el sistema de surco en el suelo. En este caso ha de mantenerse siempre el surco limpio y recto.

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6.3.4. Evaluación de la uniformidad del riego  Elegir la zona a evaluar. Ésta deberá ser aquella zona en la que el equipo esté en una posición con el mínimo de diferencias de cota. En parcelas con topografía ondulada, también conviene evaluar el lateral en la zona más desfavorable para el riego, aquella con mayores diferencias de cota.  Se medirá la separación entre torres a través de sus huellas en el terreno y la longitud del alero final. También se comprobará si el alero lleva un cañón final, para aumentar la superficie mojada y se determinará la longitud del recorrido a regar y la superficie regada.  Se dispondrán los pluviómetros siguiendo dos líneas (filas) paralelas al lateral y con una distancia entre ellas de 50 m (figura 6.3). Los pluviómetros se dispondrán a tresbolillo comenzando desde el punto de alimentación del lateral. La separación entre los pluviómetros en cada fila será de 5 m cuando los emisores sean aspersores y de 3 m cuando se utilicen difusores.

Figura 6.3 Esquema ilustrativo de ubicación de pluviómetros en la zona dominada por el avance frontal

 Los vasos se instalarán sobre el suelo cuando el cultivo no altere la lluvia de los emisores del lateral y justo sobre el cultivo en caso contrario.  Los pluviómetros se colocarán lo suficientemente lejos del lateral para que cuando el frente mojado llegue a los pluviómetros el equipo esté funcionando en su régimen normal. Los pluviómetros deberán quedar lo más distante posible de las huellas de las ruedas, separándolos en caso de ser necesario para que no les afecte el posible goteo continuo que se produce en las torres. Universidad Autónoma Chapingo

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Una vez iniciado el riego, será necesario medir: 

La velocidad media de desplazamiento de una de las torres, se mide la velocidad y se correlaciona con el porcentaje de trabajo, para lo cual,

se

medirán 10 m o más, siguiendo la huella de la rueda y se cronometrará el tiempo que tarda en recorrerlos, comenzando en el momento en que se ponga en marcha. 

El tiempo de aplicación de agua en un punto fijo al paso del lateral.



La presión en el grupo de bombeo, en la cabecera del lateral si lleva manómetro, en los emisores próximos a la primera y última torre y en una torre intermedia o en varias si la longitud del lateral es mayor de 350 m. Las presiones se controlarán varias veces para asegurarse de que no varían durante la evaluación.



La longitud efectiva regada, que coincidirá normalmente con la longitud del equipo si no tiene ―pistola o cañón‖ final. Podrá ser difícil conocer exactamente esta longitud, ya que el viento la incrementa y reduce con facilidad. No obstante, se puede establecer un criterio razonable que podría ser llegar hasta el pluviómetro que recoja un valor próximo a la media cuando no hay viento.



El volumen de agua recogido en los pluviómetros tan pronto como sea posible, comenzando por la primera fila de pluviómetros por la que pasará el equipo.



La distancia entre torres para todos los tramos, que servirá de comprobación para la localización de los pluviómetros y para una posterior identificación y localización de posibles problemas.

Durante todo el tiempo de evaluación, se tendrá un control de las condiciones climáticas, midiendo en tres momentos la velocidad y dirección del viento, al inicio de la prueba, durante y al final. Determine la evaporación ocurrida durante la prueba mediante uno de los recipientes utilizados como pluviómetro, donde se agrega un volumen de agua conocida y luego se vuelve a medir al final del ensayo. Una prueba dejará de ser válida cuando la velocidad del viento supere los 12 kmh -1.

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6.3.5. Uniformidad del sistema Cuando finalice la evaluación, se dejará de regar y se medirá el volumen recogido en cada vaso con ayuda de una probeta graduada en unidades de cm3. Con los volúmenes recogidos en cada una de las filas de pluviómetros se calculará la Uniformidad de Distribución de la fila UD (fila). Para cada fila de pluviómetros se obtendrá un valor UD (fila). La Uniformidad de Distribución del sistema (UD) será la media aritmética de los coeficientes de cada fila. De esta forma se obtendrá una excelente estimación de la Uniformidad de Distribución del conjunto del sistema, que, en ningún caso, deberá ser inferior al 75 %. 6.4.

EJEMPLO DE PRUEBA REALIZADA EN EQUIPO DE AVANCE FRONTAL

6.4.2. Datos generales Propietario/a: UACh Parcela: M4 Nombre del cultivo: Alfalfa Fecha: 24 de Noviembre de 2009 Superficie: 05-79-35 Textura del suelo: Franco arcillosa 6.4.3. Descripción de los componentes del lateral Marca y modelo: Valley linear Endfreed 8000 machine summary Longitud del equipo: 193.94 m Longitud de recorrido: 294.32 m Longitud del alero final: 5.52 m Distancia entre emisores: 2.57 m 

Longitud de cada tramo del lateral: Número de torres: 4



Características de los emisores: Tipo (aspersor, difusor, difusor rotativo,...): Difusor Marca: Senninger Directional Modelo: Super Spray

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Los emisores instalados en el equipo varían desde el tamaño 15, 15.5, 16, 16.5 y 17, en el cuadro 6.2 se muestra las características del emisor. Cuadro 6.2. Especificaciones técnicas para el emisor Super Spray de Senninger



Datos de funcionamiento Velocidad del equipo en el riego (%): 100 Velocidad de desplazamiento (mh-1): 202.58 (3.37 m/min ) Tiempo de aplicación de agua en un punto (min): 0:02:56

6.4.4. Condiciones de viento Velocidad del viento: 3.6 kmh-1. Evaporación: 1.5 mm 6.4.5. Evaluación de la uniformidad Hora de inicio: 11:38 am Hora de finalización: 12:05 pm A. Distribución de presiones Presión en bombeo: 4.2 kgcm-2 En cabecera: 3.2 kgcm-2 En la primera torre: 3.2 kgcm-2 En torres intermedias: 3.2 kgcm-2 Universidad Autónoma Chapingo

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B. Volumen recogido en los pluviómetros Espaciamiento entre vasos pluviométricos: 5 m Diámetro del vaso pluviométrico: 10 cm Tipo de emisor (aspersor o difusor): Difusor Distancia entre primera torre y primer pluviómetro: 17 m En el cuadro 6.3 se presentan los volúmenes recolectados por los pluviómetros instalados en campo para la fila 1 y 2. Cuadro 6.3 Volúmenes obtenidos mediante los pluviómetros instalados en campo durante la evaluación de avance frontal N° BOTE 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

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Volumen (ml) fila 1 18 22.5 21 22 23 22 22 19 24 22 22 18.6 18 22 20 18 18.3 19 23 22 22 20 21 22.5 22 22.5 22 22 23.5 21 18 21 20 20

119

Volumen (ml) fila 2 18 19.5 21.5 19 19 23 23 20 22 20 20 20 18 23 20 18.5 18.5 17.5 17.5 19 18 18 18.5 18 17.5 18 18 19.5 20 18 18 18 18 18

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C. Volumen descargado por los difusores En el cuadro 6.4 se muestran los valores de caudales aforados en los difusores mediante un recipiente y el tiempo de llenado del mismo, finalmente en la columna 5 se muestra el gasto de catálogo para la presión de la torre, el gasto del equipo aforado fue de 26.037 y el gasto proyectado 30 ls -1. Cuadro 6.4 Descarga de los emisores del equipo de avance frontal Vol. rec. (l)

21.9

21

21.05

21.05

N° de aspersor 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

Tiempo prom. (s) 62 64.90 61.55 62.95 54.75 54.40 52.15 51.10 47.15 50.45 50.75 52.15 54.45 53.25 51.55 50.65 49.91 50.95 45.43 45.77 49.77 49.64 49.70 49.72 53.54 51.84 50.03 49.84 48.51 49.52 52.54 51.47

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Q (ls-1) 0.353 0.337 0.356 0.348 0.400 0.403 0.420 0.429 0.445 0.416 0.414 0.403 0.386 0.394 0.407 0.415 0.422 0.413 0.463 0.460 0.423 0.424 0.423 0.423 0.393 0.406 0.421 0.422 0.434 0.425 0.401 0.409 120

Q cat. (ls-1) 0.47 0.47 0.50 0.47 0.50 0.50 0.53 0.53 0.56 0.56 0.59 0.56 0.56 0.53 0.53 0.53 0.56 0.56 0.56 0.56 0.59 0.59 0.56 0.56 0.56 0.56 0.53 0.53 0.53 0.56 0.59 0.56

Vol. rec. (l)

21.05

20.25

21

21.12

N° de aspersor 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 Total

Tiempo prom. (s) 53.25 53.27 54.43 49.74 50.99 49.70 47.29 45.14 50.07 49.72 51.83 47.20 50.20 51.69 53.05 52.64 48.22 49.35 49.00 51.10 51.80 51.80 52.30 51.60 47.30 47.76 47.25 47.17 49.10 47.51 49.08

Q cat. (ls-1) 0.395 0.56 0.395 0.56 0.387 0.53 0.423 0.53 0.413 0.53 0.424 0.56 0.445 0.56 0.466 0.56 0.404 0.59 0.407 0.59 0.391 0.56 0.429 0.56 0.403 0.56 0.392 0.59 0.382 0.56 0.385 0.53 0.435 0.53 0.426 0.53 0.429 0.56 0.411 0.56 0.405 0.56 0.405 0.56 0.402 0.56 0.407 0.53 0.447 0.53 0.442 0.53 0.447 0.56 0.448 0.56 0.430 0.59 0.445 0.56 0.430 0.56 26.037 30.02 Q (ls-1)

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6.5.

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PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN

6.5.2. Uniformidad de distribución del sistema Con los datos obtenidos en campo durante el desarrollo de la evaluación se procede a obtener la uniformidad del sistema. En el cuadro 6.5 se ordenan los datos de mayor a menor y se procede a calcular los parámetros descriptivos de los datos, la información en forma gráfica de los volúmenes vs distancia del lateral, se lleva a cabo para observar si hay datos con variación considerable que influya en la uniformidad (figuras 6.4 y 6.5). Cuadro 6.5 Valores ordenados y sus respectivos parámetros obtenidos en los pluviómetros instalados durante la evaluación del equipo de avance frontal N° BOTE 9 29 5 19 2 24 26 4 6 7 10 11 14 20 21 25 27 28 3 23 30 32 15 22 33 34 8 18 12 17 1 13

Volumen (ml) fila 1 24 23.5 23 23 22.5 22.5 22.5 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 21 21 21 21 20 20 20 20 19 19 18.6 18.3 18 18

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N° BOTE 6 7 14 9 3 8 10 11 12 15 29 2 28 4 5 20 16 17 23 1 13 21 22 24 26 27 30 31 32 33 34 18

Volumen (ml) fila 2 23 23 23 22 21.5 20 20 20 20 20 20 19.5 19.5 19 19 19 18.5 18.5 18.5 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 17.5

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Manual de prácticas de ingeniería de riego a presión EVALUACIÓN DE UN SISTEMA POR ASPERSION DE AVANCE FRONTAL

16 31 SUMA MEDIA MEDIA 25%

18 18 713.9 21.00 18.54

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19 25 SUMA MEDIA MEDIA 25%

17.5 17.5 652.5 19.19 17.83

Con los datos del cuadro 6.5 se estima la uniformidad de la fila 1 aplicando la ecuación 5.1:

Lamina captada [mm]

PRUEBA DE UNIFORMIDAD FILA 1 4.0 3.0 2.0 1.0

0.0 0

50

100

150

200

Distancia al extremo de alimentacion [m]

Figura 6.4. Láminas captadas en la fila 1

Con los datos del cuadro 6.5 se estima la uniformidad de la fila 2, aplicando la ecuación 5.1:

Lamina captada [mm]

PRUEBA DE UNIFORMIDAD FILA 2 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0

50

100

150

200

Distancia al extremo de alimentacion [m]

Figura 6.5. Láminas captadas en la fila 2 Universidad Autónoma Chapingo

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Por lo que la uniformidad de distribución del sistema es:

De acuerdo al cuadro 6.1 tenemos que es una uniformidad excelente. Con respecto a la descarga de cada boquilla tenemos que el gasto del sistema es de 26.037 ls -1 que es la suma de todas las descargas de las boquillas y una media de 0.413 ls-1 como se puede observar en la figura 6.6.

Figura 6.6. Caudales descargados por los emisores

6.5.3. Pluviometría máxima Para la estimación de la pluviometría se parte de la velocidad de avance del equipo, la altura media de agua recogida y el radio de mojado de los emisores. En el cuadro 6.6 y tomando los datos del cuadro 6.3 se procede a calcular la láminas de aguas captadas por los pluviómetros como una relación entre el volumen recolectado por los mismos y el área del pluviómetro en turno, el área del pluviómetro se mide mediante un vernier o una regla.

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Cuadro 6.6. Láminas captadas (mm) en los vasos pluviométricos para las pruebas de uniformidad de aplicación longitudinal en el avance frontal N° BOTE Distancia, en m Lamina fila 1, en mm 1 17 2.3 2 22 2.9 3 27 2.7 4 32 2.8 5 37 2.9 6 42 2.8 7 47 2.8 8 52 2.8 9 57 3.1 10 62 2.8 11 67 2.8 12 72 2.4 13 77 2.3 14 82 2.8 15 87 2.5 16 92 2.3 17 97 2.3 18 102 2.4 19 107 2.9 20 112 2.8 21 117 2.8 22 122 2.5 23 127 2.7 24 132 2.9 25 137 2.8 26 142 2.9 27 147 2.8 28 152 2.8 29 157 3.0 30 162 2.7 31 167 2.3 32 172 2.7 33 177 2.5 34 182 2.5 Lámina media captada por los pluviómetros

Lamina fila 2, en mm 2.3 2.5 2.7 2.4 2.4 2.9 2.9 2.5 2.8 2.5 2.5 2.5 2.3 2.9 2.5 2.4 2.4 2.2 2.2 2.4 2.3 2.3 2.4 2.3 2.2 2.3 2.3 2.5 2.5 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.56

Por lo que para una velocidad de 202.58 mh-1 para una velocidad de avance del 100 %, una altura media de agua recogida de 2.56 mm y un radio de mojado de los emisores de 4.25 m, tenemos una pluviometría media de:

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Teniendo en cuenta que el reparto de agua en el tiempo de un lateral sigue un modelo elíptico, por lo tanto la pluviometría máxima es de:

El valor corresponde a la intensidad de agua media que cae en el suelo cuando se está regando. 6.6.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

La uniformidad de distribución fue evaluada para el avance frontal a 100% de velocidad de operación del equipo. Para esto se colocaron vasos pluviométricos a una distancia de 5 m distribuidos en dos líneas separadas a 50 m entre sí, a lo largo del equipo. En las figuras 6.4 y 6.5, se muestran de manera gráfica las láminas de agua colectadas en cada uno de los vasos pluviométricos colocados para una velocidad de avance del 100 %, se observa una buena distribución en las mismas. Otro de los indicadores evaluados corresponde a la uniformidad de distribución ―UD‖ , que en este caso fue de 88.32 % para la fila 1 y 92.92 % para la fila 2 resultando una UD del sistema de 90.62 %, el cual de acuerdo a los mismos autores es aceptable. La pluviometría máxima es un indicador del riesgo de escorrentía en el suelo cuando esta es mayor que la infiltración del suelo y no hay buena capacidad de almacenamiento superficial del suelo. La pluviometría máxima obtenida es de 77.68 mmh-1 y tenemos que para un suelo franco-arcilloso la infiltración es de 11 mmh-1 por lo que el escurrimiento dependerá de la capacidad de almacenamiento del suelo. El gasto de la evaluación resulto ser diferente al proyectado debido a que el equipo originalmente consta de 73 emisores e instalados actualmente son 63. En el cuadro 6.3 se comparan los gastos descargados y los de catálogo se observa una variación pudiendo ser debido a la presión en la línea de distribución del equipo.

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6.7.

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CONCLUSIONES

La uniformidad de distribución del equipo resulto ser excelente pues ya que fue alta. El equipo no presenta encharcamiento de acuerdo a la lámina distribuida por el mismo. El juego de emisores con los que se cuenta son adecuados y no se presentaron

fugas y las presiones de funcionamiento fueron adecuadas a las

proyectadas. La velocidad del viento presentada fue muy baja por lo que la evaporación registrada fue mínima lo que contribuyó a una buena uniformidad. 6.8.

CUESTIONARIO 1) ¿Cuáles son las condiciones que favorecen la instalación de un equipo por aspersión avance frontal? 2) ¿De qué depende la lámina de aplicación en equipo de avance frontal? 3) Son aceptables los coeficientes de uniformidad encontrados en la prueba: si o no y por qué. 4) A que velocidad de avance recomienda operar el equipo para la textura del suelo del predio en donde se localiza el equipo. 6.9.

BIBLIOGRAFÍA

Ascencio H. R., (2009). Diseño, instalación y evaluación de un laboratorio de riego en el campus montecillo del colegio de postgraduados. Montecillos, Mexico. Mariscal F. J., Zunino E. F. y Currie H. M., (2005). ―Determinación de la eficiencia de aplicación en equipos de riego mecanizado en el área de influencia de finca Tolloche, Salta.‖ Universidad Nacional del Nordeste. Argentina. Slack D., (2004). X Curso internacional de sistemas de riego. Volumen II. Departamento de Irrigación, Universidad Autónoma Chapingo, Chapingo, México. Tarjuelo M. B. J., (1999). El riego por aspersión y su tecnología. Mundi-Prensa. Madrid, España.

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Manual de prácticas de ingeniería de riego a presión CURVA CARGA-GASTO DE UN EMISOR DE RIEGO LOCALIZADO

7. 7.1. 

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CURVA CARGA-GASTO DE UN EMISOR DE RIEGO LOCALIZADO OBJETIVOS Obtener la curva de funcionamiento y el modelo caudal-carga de presión de diferentes tipos de emisores.



Comparar las curvas y modelos obtenidos en campo o laboratorio con los catálogos del fabricante.

7.2.

ASPECTOS TEÓRICOS

7.2.1. Emisores Son los dispositivos que controlan la salida del agua, desde las tuberías laterales, en puntos discretos o continuos. Los emisores, son uno de los elementos fundamentales de las instalaciones de riego localizado, y controlan la salida de agua, desde las tuberías laterales, con caudales inferiores a 16 lh-1 para goteros y de 16 a 200 lh -1 para microaspersores. López (1997) menciona que en el riego localizado las características fundamentales que se deben tener presentes al seleccionar un emisor son: 

Caudal uniforme y constante, poco sensible a las variaciones de presión.



Poca sensibilidad a las obturaciones.



Elevada uniformidad de fabricación.



Resistencia a la agresividad química y ambiental, así como a las operaciones agrícolas.



Bajo costo.



Estabilidad de la relación caudal-presión a lo largo del tiempo.



Poca sensibilidad a los cambios de temperatura.



Reducida pérdida de carga en los sistemas de conexión.



Resistencia al ataque de insectos y/o roedores.

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A. Clasificación de emisores Los emisores utilizados en el riego localizado pueden ser los siguientes: a) Microaspersores y/o difusores b) Cintas o tuberías perforadas c) Goteros B. Características y clasificación de goteros Los goteros, son dispositivos diseñados para distribuir el agua sobre el suelo descargándola, gota a gota o con flujo continuo, en la proximidad de la zona radicular del cultivo. Son emisores con caudales inferiores a 16 lh-1. Ellos producen una disipación de energía por lo que el agua sale gota a gota. Según Martínez, (1991) se pueden agrupar en apartados de acuerdo a diferentes criterios: Según el coeficiente de variación de fabricación (CV) de los goteros CV