consideraciones generales para el diseño de riego por goteo

8/3/2019 Consideraciones Generales para el Diseo de Riego por Goteo

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1 Procesode diseoEste documento presenta paso por paso las etapas por lo cual pasa el proceso detdiseo de unpequefio proyecto de i ego por aspersin:

La primera etapa es el estudio de la pre-factibitidad. En esta etapa se tiene quedeterminar si las condiciones fisicas (disponibilidad de agua, topografia) y socioeoonmicas (acuerdo sobre uso de la fuente de agua, predisposicin para tecnificar elriego, condiciones agronmicas), indican la viabilidad de un proyecto de riego poraspersin.Levantamiento topogrficoy catastral de la zona de riego y determinacin de lascaractersticas del suelo y del padrn de cultivos a regar.Calculo de la demanda de agua de los cultivos previstosCalculo del area neta regable con el agua disponible, y determinacin del area a regarpor cada beneficiario, en base al plano topograficolcatastral.Calculo de la lmina de riego, del intervalo de riego, de la intensidad de riego, yseleccin de aspersores y su distanciamientoSeleccin de los sectores de nego en funcin de la topografia, distribucin parcelaria yarea a regar por usuario. De all sigue la ubicacin de los reservorioslcmaras de cargapara cada sectorUbicacin de los hidrantes para cada sector de riego, en base al equipo de riego mvilseleccionado (manguera con aspersores) y la topografa de cada parcelaDiseo de la red de distribucin, de conduccin, obras de arte, y lneas fijas (enterradas)de parcela, en base a un diagrama de caudales y presionesElaboracin del presupuesto

10. Clculo de la relacin costo beneficio en base al presupuesto global, padrn de cultivos yfichas de rendimiento para cada cultivo seleccionadoEl diseo es un proceso cclico, en que se va varias veces "de abajo hacia arriba" y "de arriba hacia abajonentre el nivel parcela y el sistema, y requierede mucha interaccinentreel tcnico y los (futuros) beneficiarios en cada etapa aqui descrito, antes de llegar a undiseo final satisfactorio para todos los interesados, incluyendo una relacin favorable de loscostos por hectrea.


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Figura 1: Componentes de un sistema tpico de r i e g ~ resurizado por gravedad.


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2 El sistema de riego con sus componentesIniciaremos con la aclaracin de algunos trminos:Qu es un sistema de riego?. El sistema tiene trescomponentes: Lainfraestructura, a organizacin para su operacin y mantenimiento, y el sistema deproduccin agropecuario bajo riego. Esta gua trata los tres componentes en conjunto paraque los proyectos sean sistemas de riego coherentes, es decir, cuyas partes forman unconjunto funcional.Qu entendemos con pequeos sistemas de riego? El proceso de diseo aqudescrito fue hecho teniendo en mente un rango de tamao de sistemas de entre X ha a 50has. Para sistemas menores el proceso es demasiado engorroso: Bastara en realidad tomaruna manguera y un aspersor y ya se puede regar un rea muy pequea sin mayor estudio.Por encima de los 50 has consideramos que los mtodos de evaluacin (tcnica yeconmica) presentados son insuficientes. Posiblemente se tendrn que incluir algunas

etapas de estudio y de concertacin que no se prevn aqu.El aprovechamiento de la ladera para lograr la presurizacion por desnivelestopogrficos es el factor clave que nos permite disear en zonas montaosas sistemas deriego por aspersin a un costo bajo. Utilizamos la altura de las fuentes naturales de agua ytuberas para obtener la presin necesaria para los aspersores.Otro elemento clave del concepto de diseo expuesto aqui es la distribucinproporcional, es decir en flujos continuos, de los caudales de las fuentes de aguadisponibles para el riego, entre usuarios individuales o pequeos grupos de 2 a 4 regantes.Con esta reparticin del agua logramos que los gastos de cada regante sean limitados,porque los caudales repartidas son por lo general muy pequeas y pueden aprovecharsecon equipos de riego muy sencillos. Adems se reducen los costos de las lneas de

conducciny distribucin porque desde el primer regante en el sistema los caudales se vandisminuyendo y se reducen los diametros de tuberas. Ventaja adicional es la facilidad de laoperacindelsistema que requiere de ningn rnanipuleo de caudales a nivel de ladistribucin.Revisaremos brevemente los componentes de un sistema tpico (ver figura 1).

2.1 Captacin (ver figura +A)Podemos captar agua de manantiales (caudales de 0,2 litroslsegundo o mayores),quebradas, o canales de riego. En el ltimo caso se debe asegurar que existe aceptacinpor parte del comit de regantes de asignar un caudal continuo al sector de riego apresurizarse, y el proyecto de riego por aspersin debe ubicarse en la parte del canal ms

cerca de su bocatoma para asegurar un caudal (semi) permanente al mdulo de riego poraspersin.Las captaciones de manantiales o quebradas pueden ser construidas de lamisma manera que captaciones de agua potable. Captaciones de canales de riego tienenque ser equipados con un repartidor de agua (ver prrafo 8.4) para la separacin y medic i~ndel caudal permanente asignado al sistema de riego.


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2.2 Linea de conduccih (figura 7 - 4Es el tramo de canal entre la captacin y el primer tanque de reparticin. Puede ser

ejecutado como canal abierto (de tierra o concreto) o entubado. La ltima opcin esgeneralmente preferible para evitar que el sistema trae sedimento a los sectores de riego2.3 Tanques de repa/ficin (figura 1-C)

Son obras de arte que distribuyen el caudal de sistema en varios caudales continuosen forma proporcional, de acuerdo a las supetficies de las reas a regar de cada sectorservido por estos tanques. Para la reparticin proporcional de caudales se utilizanvertederos (caudales mayores) o orificios (caudales menores)2.4 Red de distrfbucin (figura I-D)

Son los canales (abiertos o entubados) que distribuyen el caudal de sistema a losdiferentes sectores de riego. Podemos utilizar en sistemas entubadas obras adicionalescomo sifones, vlvulas de limpia de y de desfogue, cmaras de rompe presin, etc. Lacapacidad de los canales o tuberas disminuye conforme se divide el caudal del sistema alos sectores.2.5 Secfures de rrego (figura 7-E)

Son las unidades de riego que reciben un caudal continuo para regar. Al interior delos sectores de riego el caudal es aplicado mediante una linea de aspersores que es rotadapara regar toda su superficie en forma intermitente. El sector de riego puede ser constituidade una o varias parcelas. En el ltimo caso la distribucin del agua entre parcelas es porturnos. El caudal permanente de un sector de riego es recibido en un reservoriolcamara decarga que se encuentra en la parte ms alta del sector, donde se produce la presinnecesaria para regar.2.6 Resemrio /cmara de carga (figura 7-F)

El reservorio / cmara de carga cumple la doble funcin de cmara de carga, dondese produce una presin constante para el sistema de riego presurizado del sector, yproporcionar el caudal "pedido" por los aspersores que se tiene funcionando en el sector.Cualquier desequilibrio que puede ocurrir entre el caudal fijo que recibe el sector de riego desu tanque de reparticin, y el caudal pedido por los aspersores es absorbido por elreservo io.

Los hidrantes son los puntos de conexin de una linea de riego mvil en las parcelasa regar. Son equipados con una vlvula y un acople rpido para una manguera. Desde unhidrante se pueden servir varias partes de la parcela, si son ubicados en lugaresestratgicos. Los hidrantes son conectados entre ellos y con la cmara de carga contuberas enterradas.2.8 Lnea de riego qo, nterrado (Plgra I-H)

La linea de riego fijo distribuye el agua por todo el sector de riego, entregando elcaudal de riego mediante los hidrantesa las lneas de riego mviles en forma presurizada.Consiste de tuberas de PVC enterradas cuyos dimetros con calclados de tal manera queen cada hidrante existe la presin suficiente para los aspersores. En algunos casos setendrn que instalar cmaras de rompe presion.2.9 Lnea de riegomvi/ (Plgura 1-0

La linea de riego mvil consiste de una manguera con aspersores montados sobreella. Es conectada a los hidrantes para regar,en forma rotativa, todo el sector de riego. Si elsector de riego consiste de varias propiedades la lnea de riego mvil es compartida entrelos usuarios del sector.


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3 Algunas consideraciones sobre tcnicas de riego presurizadoEn el riego presu rizado se pueden distinguir muchas diferentes modalidades, siendolas tres m s relevantes pa ra la Sierra: riego por goteo, riego po r micro aspersin, y riego poraspersibn. La aplicacin de cada una de las tres est sujeta a criterios distintos, porque cadauno tiene caractersticas tecnicas diferentes, aplicaciones distintas, y costos por hectreadiferentes.Hasta hace algunos aos atrs las experiencias con riego presu rizado en la Sierradel Per eran principalmente con aspersin, y recientemente el INlA est desarrollando unaexperiencia interesante con riego por goteo. Pocas experiencias son evaluadas ydocumentadas. Se puede afirmar que hay una fuerte urgencia de evaluaciones tcnicas,agronmicas, econm icas y sociales de estos tipos de riego en e l medio que nos interesaaqui. Provisoriamente se p resentarn aqui algunas consideraciones para orientar la eleccinentre los diferentes mtodos de riego.Seleccionar una de las tres depende de una gam a de factores entre los cualessealamos como mas importantes:

Tipos de c ultivoCostos de inversin por hectreaCosto real del aguaPresiones disponibles

3.7 Tipos de cultivoEn general, por ser sistemas fijos o semi-fijos (es decir, fijos durante una cam paaagrcola), riego por goteo y micro aspersin son adecuados para cultivos permanentes ysemi-permanentes, en lo cual se requiere una aplicacin de agua localizada en la zonaradicular de las plantas. Se puede pensar en a rboricultura, vias, viveros, invernaderos, etc.Tam bin hay experiencias en cultivos de papa y hortalizas (INIA) pero por ser fijo porlo menos durante la cam paa del cultivo hay que tener toda el rea cubierta con losdispositivos de riego lo que hace que la inversin sea m ayor que en sistemas mviles con

aspersores . En cultivos intensivos y rentables, por ejemplo hortalizas en zonas temp ladas oclidas, se puede justificar e l riego po r goteo o micro aspersi6n.En los cultivos ms intensivos, una ven taja adicional del riego po r goteo es su aptitudpara ap licaciones de fertilizantes.Riego por aspe rsin es aplicable en la m ayora de los cultivos anuales, y tambinpara pastos cultivados puede ser recomendable en casos d onde el agua es escaso y dondelas tcnicas de riego supe rficiales resultaran insatisfactorias por las condicionestopogrficos, del suelo, cauda l de riego, etc.Para los cultivos suscep tibles a h ongos tenemos que tener en cuenta las ventajascomparativas que el goteo presenta en comparacin con un riego por encima de las hojas.Como una primera orientacin, presentamos en el Cuad ro 1 algunas indicacionessobre tecnicas de riego y su aplicacin en diferentes cultivos.


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Cuadro 1:Tcnicas de riego ms indicadas para algunos cultivosCULTIVO 1 GOTEO 1 MICRO-ASPERSION 1 ASPERSIONArboles frutales [ XViveros

PastosZanahoriaBetarraga

3.2 Costos de inverddnpor hec th a

xXXX 1 XX

XX

IRocotoVi Aaslnvemaderos

Como sistemas por goteo y por micro aspersin son fijos, estos requieren unacobertura completa del rea a regar. La distancia entre lneas y entre emisores dependemucho del tipo de cultivo y de las distancias entre sus plantas. En rboles frutales eldistanciamiento entre lneas y entre emisores puede subir hasta 8 o 9 m, mientras que enhorticultura puede haber tan sblo 0,2 m entre emisores y 0,75rnentre lneas. Se dejaentender entonces que el tipo de cultivo influye mucho en la inversin por hectrea de estossistemas, mientras que en sistemas mviles con aspersores la variacin en espaciamientosno influye mucho en los costos del sistema.

1XXXX

Alve aPapaRnnolln

Como consecuencia de muchos factores, los costos por hectdreade cada tipo desistema pueden variar considerablemente. Sin embargo, la tendencia de sistemaspresurizados es la siguiente ranking de costos por hectrea:

XXXXX X

lMicro aspersibn ] Mediano - altoCuadro 2: Ranking de costos por hectrea de sistemas de riego presurizadosTipo de sistemaRiego por aspersibn

3.3 Costo rea/ de/ agua

Ranking de: bajo costo alto costolhaBajo - mediano

Goteo

Una indicacin de eficiencias que se logran con tos diferentes tipos de riego es:Riego por aspersin y microaspersin: 65%-75%; riego por goteo: 85016-90016.

Bajo- alto (bajo d l o en cultivos permanentesde distanciamiento alto)

Unfactor que influye en la seleccin es por lo tanto, el valor productivo por m3 deagua, que depende factores: Et valor de la produccin agrcola por cada m3 de aguaconsumido por el cultivo, y la escasez del agua.Estas apreciaciones nos conducen a tener una indicacin inicial para el uso de lastcnicas en la Sierra: goteo en zonas m& clidas donde las fuentes de agua son masescasas con caudales limitados, y donde las oportunidades de producciones de aito valor

sean mejores (diversificacin, mercado); el riego por aspersion tendria mejores condicionesde aplicabilidad en zonas de altura, para el riego de pastos, forrajes y cultivos tradicionales.Mimo aspersin sera especialmente apropiado para el riego de viveros, huertos,invernaderos, etc.


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3.4 Presiones DisponiblesConforme la forma d e administrar e i agua, los sistemas de riego por goteo pued enfuncionar con presiones mnimas, m ientras que e l riego por aspersin requiere presionesrelativamente elevadas. Micro-aspersin ocupa una p osicin intermedia.En sistemas po r goteo, existen ahora em isores que autoregulan la presin, que seautolimpian etc., y por lo tanto las descargas no cam bian en un rango largo de presiones.

En rnicro asperso res y aspersores las desca rgas varian bastante entre las presionesmnimas y mximas permisibles. La presin m nima con que trabajan aspersores dependeentre otras cosas del material de confeccin: m as ligera que sea n (plstico), m eno s presinque se requiere para que funcione n satisfactoriamente. En sistemas presurizadas porgravedad generalmente es recomendable implementar aspersores ligeras, ya que muchasveces no contam os con las presiones de 2 a 2 ,5 Bar que son normales en sistemas deaspersin.3.5 Sntesis

Co mo resum en, el cuadro siguiente da algunas caractersticas d e los 3 t ipos de riegopresurizado.Cuadro 3: Caractersticas de sistemas de riego presurizados

GOTEOPresiones entre 4m 35mSistemas fijosDescarga por emisor entre0,7 y 4,5 lhVida til de cintas : 2 aosSe presta para zonas mascalidas para poder producircon facilidad diferentescultivos.Apropiado para sistemasmuy intensivos deproduccin, en zonas msclidas, aplicandofertilizantes a travs de losemisores .Mas adecuado parainvernaderos, arboriculturay cultivos permanentes.Costo: $850 a $30001ha(sistemas INIA).

MlCRO ASPERSIONPresiones entre 7m y 30Distanciamiento entreaspersores 1 3 5 m.Sistemas fijos (por logeneral).Area mojada por aspersor:Entre 0,5 y 25 m2Descargas por aspersorentre: 33 y 333 WPrecipitacidn alta(> 15 mmlhora)Se presta para viveros entodos los pisos altitudinalesy para cultivos en zonasms clidas, donde sepuede producir con facilidaduna variedad de cultivos.Adecuado parainvernaderos grandes.Costo I $30001ha hasta +$55001ha (viverosforestales).

ASPERSIONPresiones entre 12m yDistancia entre lneas yaspersores: De acuerdo altipo de aspersor (7-20m).Area mojada por aspersor:entre 50 y 200m2.Descarga por aspersor:entre 0,0625 y 0,9 11s (225 a3240 Vh)Precipitaciones altas ybajas (hasta 3 mmlhora)Sistemas mviles.Se presta para pastos ycultivos en todos los pisosaltitudinales.El viento puede bajarconsiderablemente laeficiencia.Costo: $850 a $175Olha.

3.6 Conversin a riego por aspersion en canales de riego por gravedadEn m uchos casos, el agua que s e pretende emplear para riego por aspersinproviene de canales de riego, con un turnado establecido. En estos casos la propuesta d ediseo generalm ente es, almacenar el turno de riego en u n reservorio pa ra utilizar elvolumen a lmacen ado mediante aspersion. Esta opcin conlleva inevitablem ente al costo

adicional de una estructura de almacenamiento (salvo e n casos que y a existe), ycompromete fuertemente la relacin beneficiolcosto. U n ejemplo p ued e i lustrar esto:


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~emp/o:E/ Caudal de/ cana/ es: 15YsE/ turno de riego es: 4 horas cada 9 diasE/caudal continuo equivdente es: f5 *4 = 0,278 /S9 *a4Area regabe con estemuda/ cuandoelmodulo de nego es 0,46 dha (ejemp/opr.3.4): 0,278 = O,6 ha

a46Vo/umen de almacenamiento =3600 *4 * (75 - 0,278) 2 71997 if (272m3)E/costo de un reseworlo de272d ,utihzando geomembrana, estimamos en$800,entoncese/a/macenamiento aumenta el costo de /a in versi& por ha con:$800 = $7333 / h a

0,6E/ costopor hectrea de la inversiun en riego por aspeisidn se duplicaEste ejemplo demuestra que la opcin de utilizar turnos de canales con riego

tecnificado, utilizando reseworios para almacenar el turno de riego, incrementa fuertementelos costodha y por eso no se recomienda esta alternativa salvo en casos excepcionales (porejemplo donde ya existen reservarios de suficiente volumen o cuando pueden construirse amuy bajo costo).Al no existir estas circunstancias, quedan dos posibilidades:a) Realizar mdulos presurizados en sectores del sistema que pueden contar con uncaudal permanente o casi permanente, derivado de un tramo inicial del canal. Podemostomar como criterio que por lo menos durante 75% del tiempo haya agua en el punto decaptacin para los sectores presurizados.b) Modificar la distribucin del agua en todo el sistema de un el turnado del agua enun sistema de flujos continuos a sectores de riego presurizado.Ambas soluciones por lo general encuentran con resistencia de ciertos grupos de

usuarios y por lo tanto podemos concluir que la conversin del riego en sistemas de riegopor gravedad existentes es un ejercicio complejo que requiere de una reflexin profundaentre regantesy profesionales de apoyo. De ah nuestra recomendacin de iniciar encualquier mbito de intervencin la tecnificacin del riego con las fuentes de agua menores,de 0,5 a 10 litlseg, ya que estas fuentes aprovechadas con sistemas de riego por gravedadnormalmente presentan serias dificultades, por un lado, y por otro involucran a menosregantes. Conforme la poblacin de la zona comprueba las ventajas del riego tecnificado,puede adoptar decisiones para la conversin de sistemas mayores.

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