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Riego por superficie
- Costo de operación alto
- Requiere adecuadas de nivelación
- El manejo determina el éxito de un sistema
- La profundidad del agua depende:
a) El tipo de suelo
b) Profundidad radicular
c) nivel de abatimiento
- Topografía
Nivelación cajetas, bancales
Pendiente surcos y melgas
Riego de Cajetas
Área rectangular encerrada entre diques
El tamaño depende:
Tipo de suelo
Caudal disponible
Prof. de riego
Tamaño de campo a regarse
Topografía
El tipo de suelo Factores muy importantes
El caudal disponible Para determinar el área
La lámina de riego de cada unidad de riego.
Ecuaciones de diseño:
1. El volumen del agua aplicada a una unidad, avanza desde
el inicio al final de la parcela.
2. El volumen del agua infiltrada más el agua almacenada en
la superficie duran el mismo período.
Se deben conocer:
Las características de infiltración del suelo
El coeficiente de manning (n) según el cultivo
La profundidad neta de aplicación
Tiempo de oportunidad
Tn = (Fn-c)/a]1/b
Fn = aplicación neta (mm)
Tn = tiempo neto de oportunidad (min)
Tiempo de avance
El tiempo requerido de avance para cualquier eficiencia de
aplicación es determinado por la multiplicación del tiempo de
oportunidad Tn por la relación de la eficiencia de avance R.
(tabla 13.2)
Tt R * Tn
TABLE 13.2 EFICIENCIA
COMO UNA FUNCION
DE LA RELACION DE LA
EFICIENCIA DE
AVANCE
Eficiencia
Relación de la
eficiencia de
avance
% R (R = Tt/Tn)
95 0.16
90 0.28
85 0.40
80 0.58
75 0.80
70 1.08
65 1.45
60 1.90
55 2.45
50 3.20
Donde la eficiencia de aplicación:
Fn
E.A. = ----- * 100%
Fg
Fn = lámina neta de riego
Fg = lámina bruta de riego
Longitud de la cajeta
6 x 104 * Qu * Tt
L = --------------------------------
a Tt b
----- + 7.0 + 1798 n 3/8 * Qu9/16
* Tt3/16
1 + b
Dónde:
L = longitud de la cajeta (m)
Qu = caudal unitario m²/s
Tt = Tiempo de avance requerido (min)
n = coeficiente de manning.
Tiempo de aplicación
Tiempo requerido para aplicar la lámina bruta de riego:
Fn * L
Ta = -------------- = min
600 * Qu * E
Dónde:
Fn = lámina neta (mm)
L = Longitud de la cajeta (m)
Qu = caudal unitario (m²/s)
E = eficiencia de riego (%)
Profundidad máxima del flujo
d = 2250 * n3/8 * Qu9/16 * Ta3/16
si Tt > Ta usar Tt en la ecuación
Aplicación 1:
Calcular:
- Tiempo de oportunidad (Tn)
- Longitud de la cajeta (L)
- El tiempo de aplicación (Ta)
- La profundidad máxima de flujo (d)
Datos:
Suelo: Familia 0.8
Eficiencia de avance: 95%
Caudal unitario: 0.005 m²/s
Lámina neta de aplicación: 120 mm
Coeficiente de manning: 0.15 (alfalfa)
Eficiencia de aplicación: 80%
Aplicación 2:
Datos:
Área de riego: 120 m x 210 m
Caudal disponible: 58 l/s ó 0.058 m3/s
Suelo: Familia 0.1 (pesado)
Prof. radicular: 1.20 m
Eficiencia de avance: 80%
Coeficiente de manning: 0.10 (cebada)
Uso consuntivo: 6.4 mm/día
Capacidad de retención de humedad del suelo = 160 mm/m
Abatimiento del 50% del agua disponible en el suelo.
Calcular:
a) Fn
b) L
c) Qu
d) Ta
e) d
f) Intervalo de riegos
RIEGO POR SUPERFICIE
Riego por melgas
- Riego muy similar a las cajetas
- Área dividida por pequeños bordos de tierra
- Pendiente uniforme en dirección del flujo de agua
- Nivelación en sentido transversal al flujo
Método aplicable a:
Cultivos: Legumbres, granos menores, frutales
Suelos: Moderadamente bajo y moderadamente alto en
Infiltración.
Pendiente: Menores al 0.5% (Ideal)
2% cuando no existen cultivos densos
4% cuando el cultivo es denso
El peligro creado por la escorrentía, debe ser considerado en
la determinación de la pendiente permisible.
Ventajas:
- buena eficiencia de aplicación
- costo bajo de operación
- ancho de melga en función de la maquinaria
- reducción de superficie de drenaje
Diseño:
Balancear el avance de agua y la curva de receso, para
determinar el tiempo de oportunidad para garantizar la
infiltración en cualquier punto de la melga.
En lugares ideales para riego por melgas las curvas de
avance y de receso serán razonablemente bien balanceadas
cuando cumplan:
Cuando el volumen suministrado a la melga es adecuado y cubre un promedio de profundidad igual a la profundidad
bruta de riego (Fg).
El tiempo de oportunidad en la parte superior de la
melga es igual o mayor al tiempo que el suelo necesita
para absorber la lámina neta de riego deseada.
Ecuaciones de diseño
Caudal unitario Qu
0.00167 Fn L
Qu = -----------------
( Tn - TL ) E
Qu = caudal unitario m2/s
Fn = aplicación neta (mm)
Tn = tiempo de oportunidad (min)
TL = tiempo de receso (min)
E = Eficiencia de aplicación (%)
El tiempo de receso está en función del Qu.
No es posible una directa solución, a no ser que la pendiente
exceda el 0.4% y el TL se vuelva insignificante.
Pruebas de tanteo cuando la pendiente es < 0.4
Tiempo de receso - Pendiente > 0.4%
Qu02 * n1.2
TL = --------------
120 * So1.6
TL puede ser ignorado en la determinación de Qu cuando la
pendiente del terreno excede el 0.4%.
Tiempo de receso - Pendientes 0.4%
TL = n1.2 * Qu0.2
120 [So + (0.0094 * n * Qu0.175 )]1.6
Tn0.88 * So0.5
TL es significante en So 0.4%
Ecuación desarrollada por análisis computacionales de curvas
de remanso, utilizando valores incrementados de Qu, n, y
profundidad de aplicación Fn
Referencia: Tabla 13.5
TABLA 13.5 TIEMPOS DE RECESO, TL (min), PARA MELGAS CON PENDIENTES MINIMAS
Tiempo de
Pendiente de la melga, So (m/m)
0.0005
0.001 0.002 0.004
Oportunidad
(Tn) Caudal unitario, Qu (m²/s)
Caudal unitario, Qu (m²/s) Caudal unitario, Qu (m²/s) Caudal unitario, Qu (m²/s)
(min) 0.0001 0.001 0.01 0.02
0.0001 0.001 0.01 0.02 0.0001 0.001 0.01 0.02 0.0001 0.001 0.01 0.02
Manning n = 0.04
10 1.9 2.2 2.3 2.3
1.1 1.5 1.9 2
1.1 1.1
25 3.1 4 4.8 5.1
1.4 2 2.8 3.1
1.2 1.4 Nota:
50 3.9 5.4 7.1 7.7
1.6 2.3 3.4 3.8
1.3 1.5 Tiempos de receso menores
100 4.4 6.5 9.2 10.1
1.6 2.5 3.8 4.3
1.4 1.6 a un minutos son omitido
200 4.8 7.3 10.8 12.1
1.7 2.6 4.1 4.6
1.4 1.6
500 5.1 7.9 12.1 13.7
1.7 2.7 4.2 4.9
1.4 1.6
1000 5.2 8.1 12.6 14.4
1.7 2.7 4.3 4.9
1.4 1.7
2000 5.2 8.2 12.9 14.8
1.7 2.8 4.4 5
1.4 1.7
Manning n = 0.15
10 2.5 2.4 2.2 2.1
2.5 2.7 2.7 2.7 1.6 2.1 2.5 2.6
1.1 1.5 1.6
25 6.1 6.3 6.3 6.2
4.4 2.4 6.2 6.4 2.2 3 4.1 4.4
1.3 1.9 2.1
50 10.1 11.6 12.5 12.7
5.7 7.7 9.8 10.4 2.4 3.6 5.1 5.7
1.4 2.1 2.3
100 14.5 18.4 21.9 22.7
6.8 9.7 13.4 14.6 2.6 3.9 5.9 6.6
1.4 2.2 2.5
200 18.4 25.3 32.9 35.2
7.5 11.2 16.3 18.1 2.7 4.2 6.4 7.3
1.4 2.3 2.6
500 22.1 32.5 46.3 51.2
8.1 12.4 18.9 21.4 2.8 4.3 6.8 7.7
1.5 2.3 2.6
1000 23.7 36 53.6 60.2
8.3 12.9 20 22.8 2.8 4.4 6.9 7.9
1.5 2.3 2.7
2000 24.7 38.2 58.4 66.2
8.4 13.2 20.7 23.6 2.8 4.4 7 8
1.5 2.3 2.7
Manning n = 0.25
10 2.4 2.2 1.9 1.8
2.8 2.8 2.7 2.6 2.2 2.7 2.9 3 1.2 1.7 2.1 2.3
25 6.5 6.4 6 5.8
5.8 6.6 7 7.1 3.4 4.4 5.6 6 1.5 2.4 3 3.4
50 12.3 13 13.1 12.9
8.5 10.6 12.5 12.9 4.1 5.8 7.9 8.5 1.6 2.4 3.5 4
100 19.9 23.3 25.6 26
10.9 14.9 19.1 20.4 4.5 6.7 9.7 10.8 1.6 2.5 3.9 4.4
200 28.1 36 43.5 45.5
12.8 18.5 25.6 28.1 4.8 7.4 11.1 12.4 1.7 2.6 4.1 4.6
500 36.9 52.1 70.5 76.5
14.3 21.7 32.2 36 5 7.8 12.1 13.8 1.7 2.7 4.2 4.8
1000 41.3 61.2 88 97.5
15 23.1 35.3 19.9 5.1 8 12.5 14.3 1.7 2.7 4.3 4.9
2000 44.1 67.3 100.7 113.3
15.3 24 37.2 42.4 5.2 8.1 12.8 14.6 1.7 2.7 4.3 4.9
Tiempo de aplicación (Ta)
Ta = Tn - TL
Tn = tiempo de oportunidad (min)
TL = tiempo de receso (min)
Diseño de eficiencia de aplicación
El nivel de manejo y las condiciones del área tienen un
significante efecto sobre la eficiencia en el riego por
melgas.
Alta eficiencia en pendientes mínimas y en suelos con
infiltración entre moderada y moderadamente alta.
Baja eficiencia pendientes máximas y suelos con
infiltración baja o extremadamente alta.
Referencia: TABLA 13.6
TABLE 13.6 EFICIENCIAS DE APLICACION PROPUESTAS
(PORCENTAJE) PARA MELGAS CON PENDIENTE Y
FAMILIA DE INFILTRACION
Pendiente
Familias
de
infiltración
So 0.3 0.5 1 1.5 2
(m/m) Fn(mm) Fn(mm) Fn(mm) Fn(mm) Fn(mm)
25 50 75 100 25 50 75 100 125 25 50 75 100 125 25 50 75 100 125 25 50 75 100 125
0.0005 65 65 70 70 65 65 70 70 70 75 75 80 80 80 75 75 80 80 80 75 75 80 80 80
0.0010 60 60 65 65 65 65 70 70 70 70 70 75 75 75 75 75 80 80 80 75 75 80 80 80
0.0020 60 60 55 50 65 65 70 70 70 65 65 70 70 70 70 70 75 75 75 70 70 75 75 75
0.0030 55 55 50 60 60 65 65 65 65 65 70 70 70 65 65 70 70 70 65 65 70 70 70
0.0040 55 50 60 60 65 60 55 60 60 65 65 65 65 65 70 70 70 65 65 70 70 70
0.0050 50 60 60 60 55 50 60 60 65 65 65 65 65 70 70 70 65 65 70 70 70
0.0075 55 55 50 60 60 65 65 65 60 60 65 65 65 65 65 70 70 70
0.0100 55 55 60 60 65 65 65 60 60 65 65 65 60 60 65 65 65
0.0150 55 55 55 60 606 60 60 60 65 65 65 60 60 65 65 65
0.0200 50 55 55 60 55 50 60 60 65 65 65 60 60 65 65 65
0.0250 55 55 55 50 60 60 65 65 65 60 60 65 65 65
0.0300 55 55 50 55 55 60 60 60 55 55 60 60 60
0.0400 50 50 55 55 60 60 55 55 60 60 60
0.0500 55 55 60 55 50 55 60 60 60
0.0600 50 50 55 50 55 55 55
* Fn es la lámina neta de aplicación
Limitaciones de Diseño
Qu, dn, So y L no deben exceder establecidos límites de
diseño.
Caudal unitario máximo (Qumax)
- Caudal no erosivo
Qumax = (1.765 x 10-4)So-0.75 (cultivos no densos)
Qumax = (3.53 x 10-4)So-0.75 (cultivos densos bien
establecidos)
Referencia: Tabla 13.7
TABLE 13.7 RELACION DEL FLUJO
MAXIMO, Qu PARA CULTIVOS DENSOS
Y NO DENSOS
Pendiente
So
Cultivo
No denso
Cultivo
denso
(m/m)
10 m²/s 10 m²/s
0.0005 52.80 106.00
0.001 31.40 62.80
0.002 18.70 37.30
0.003 13.80 27.50
0.004 11.10 22.20
0.005 9.39 18.80
0.0075 6.93 13.90
0.010 5.58 11.20
0.015 4.12 8.24
0.020 3.32 6.64
0.025 2.81 5.62
0.030 2.45 4.90
0.040 1.97 3.95
0.050 1.67 3.34
0.060 1.46 2.91
Máxima profundidad de flujo
dnmax No debe exceder el borde en la parte final de la melga
(25% de borde libre)
Generalmente el dnmax no debe exceder los 150 mm.
Profundidad de flujo - Pendientes > 0.4%
dn = 1000 * Qu0.6 * n0.6 * So-03
Referencia: tabla 13.8 TABLA 13.8 PROFUNDIDAD NORMAL DE FLUJO SOBRE
LA ALTURA AL FINAL DE LA MELGA
Profundidad de flujo, dn
Pendiente Caudal Manning n
unitario,
So Qu 0.04
0.15
0.25
(m/m) (m²/s)
0.005 0.0005
16.4
22.3
0.001
24.9
33.8
0.01 44.8
99.1
134.6
0.02 67.9
150.2
204
0.0075 0.0005
14.5
19.8
0.001
22.0
29.9
0.01 39.7
87.7
119.2
0.02 60.2
133.0
180.7
0.001 0.0005
13.3
18.1
0.001
20.2
27.5
0.01 36.4
80.5
109.3
0.02 55.2
122.0
165.7
0.015 0.0005
11.8
16.0
0.001
17.9
24.3
0.01 32.2
71.3
96.8
0.02 48.9
108.0
146.7
0.02 0.0005
14.7
0.001
36.4
22.3
0.01 29.6
65.4
88.8
0.02 44.8
99.1
134.6
0.025 0.0005
13.8
0.001
15.4
20.9
0.01 27.7
61.1
83.1
0.02 41.9
92.7
125.7
0.03 0.0005
13.0
0.001
14.5
19.7
0.01 26.2
57.9
78.6
0.02 39.7
87.7
119.2
0.04 0.0005
12.0
0.001
13.3
18.1
0.01 24.0
53.1
72.1
0.02 36.4
80.5
109.3
0.05 0.0005
0.001
12.5
16.9
0.01 22.5
49.7
67.5
0.02 34.1
75.3
102.3
0.06 0.0005
0.001
11.8
16.0
0.01 21.3
47.0
63.0
0.02 32.2
71.3
96.8
Profundidad de flujo - Pendiente 0.4%
d = 2435 * TL3/16 * Qu9/16 * n3/8
Referencia: Tabla 13.9
TABLA 13.9 PROFUNDIDAD DE FLUJO, d(mm), PARA MELGAS DE PENDIENTES MINIMAS
Pendiente, So (m/m)
Tiempo de 0.0005 0.001 0.002 0.004
oportunidad, Tn Caudal unityario, Qu (m²/s) Caudal unitario, Qu (m²/s) Caudal unitario, Qu (m²/s) Caudal unitrio, Qu (m²/s)
(min) 0.0001 0.001 0.01 0.02 0.0001 0.001 0.01 0.02 0.0001 0.001 0.01 0.02 0.0001 0.001 0.01 0.02
Manning n =
0.04
10 4.7 17.4 64.4 95.3 4.2 16.3 62 92.5 3.6 14.2 55.2 83.1 3 11.8 46.7 70.6
25 5.1 19.5 74 110.1 4.4 17.2 66.9 100.6 3.7 14.5 57.2 86.3 3 11.9 47.4 71.7
50 5.3 20.7 79.5 119 4.5 17.7 69.3 104.5 3.7 14.6 58 87.7 3 12 47.6 72.4
100 5.5 21.4 83.4 125.4 4.5 17.9 70.7 106.9 3.7 14.7 58.4 88.5 3 12 47.8 72.4
200 5.5 21.9 85.9 129.5 4.6 18.1 71.6 108.3 3.7 14.8 58.7 88.9 3 12 47.8 72.5
500 5.6 22.2 87.5 132.8 4.6 18.2 72.2 109.3 3.7 14.8 58.9 89.2 3 12 47.9 72.6
1000 5.6 22.3 88.5 134 4.6 18.2 72.4 109.7 3.7 14.8 58.9 89.3 3 12 47.9 72.6
2000 5.6 22.4 88.9 134.7 4.6 18.2 72.5 109.9 3.7 14.8 59 89.4 3 12 47.9 72.6
Manning n = 0.15
10 8 29.1 104.3 153 8 29.8 109.1 161 7.4 28.3 107.1 159.4 6.4 25.1 97.3 146.1
25 9.5 35 127.5 187.8 8.9 33.9 127.2 189 7.8 30.4 117.5 176.2 6.6 25.9 101.7 153.3
50 10.4 39.2 145.1 214.7 9.4 36.3 138.5 206.8 8 31.4 122.7 184.7 6.6 26.2 103.6 156.5
100 11.2 42.7 161.1 239.6 9.7 37.9 146.9 220.4 8.1 32 126 190.1 6.6 26.4 104.6 158.3
200 11.7 45.3 173.9 260.2 9.9 38.9 152.5 229.7 8.2 32.3 127.9 193.4 6.7 26.5 105.2 159.3
500 12.1 47.5 185.4 279 10 39.7 156.7 236.8 8.2 32.6 129.3 195.7 6.7 26.6 105.6 160
1000 12.3 48.4 190.6 287.6 10.1 40 158.4 239.7 8.2 32.7 129.8 196.6 6.7 26.6 105.7 160.2
2000 12.4 49 193.7 292.8 10.1 40.1 159.4 241.3 8.2 32.7 130.1 197.1 6.7 26.6 105.8 160.4
Manning n = 0.25
10 9.7 34.6 123.3 180.7 9.9 36.4 131.7 193.7 9.5 36 133.8 198.3 8.5 32.9 126.3 188.8
25 11.7 42.4 153 224.8 11.4 42.6 157.6 233.1 10.3 39.7 151.3 225.9 8.8 34.5 134.8 202.8
50 13.1 48.5 177.1 261.2 12.3 46.7 175.6 261 10.7 41.6 161 241.5 8.9 35.2 138.6 209.2
100 14.4 54.1 200.9 297.5 12.8 49.7 190.3 284.4 10.9 42.8 167.6 252.4 9 35.6 140.9 213.3
200 15.3 58.7 222 330.6 13.2 51.8 201 301.9 11 43.6 171.7 259.2 9 35.9 142.3 215.3
500 16.1 62.9 243 364.3 13.5 53.3 209.7 316.4 11.1 44.1 174.6 264.2 9.1 36 143.2 216.9
1000 16.5 64.8 253.3 381.3 13.6 54 213.4 122.6 11.1 44.3 175.8 266.2 9.1 36.1 143.5 217.4
2000 16.7 66 259.8 392.2 13.7 54.3 215.5 325.1 11.2 44.4 176.4 267.2 9.1 36.1 141.7 217.8
Caudal unitario mínimo (Qumin)
Qumin = (5.95 X 10-6 * L * So0.5)/n
Qu suficientemente alto es requerido para una distribución
uniforme sobre toda la melga.
Referencia: tabla 13.10
TABLE 13.10 VALORES MINIMOS DE Qu/L
PARA VARIAS PENDIENTES (So), Y COEFICIENTES DE
MANNING (n)
Melga
pendiente, So Coeficiente de Manning (n)
(m/m) 0.04 0.15 0.25
10-5 m²/s 10-5 m²/s 10-5 m²/s
0.0005 0.3324 0.0886 0.0532
0.001 0.4701 0.1254 0.0752
0.002 0.6649 0.1773 0.1064
0.003 0.8143 0.2171 0.1303
0.004 0.9403 0.2507 0.1504
0.005 1.0512 0.2803 0.1682
0.0075 1.2875 0.3433 0.2060
0.01 1.4867 0.3964 0.2379
0.015 1.8208 0.4855 0.2913
0.02 2.1025 0.5607 0.3364
0.025 2.3506 0.6268 0.3761
0.03 2.5750 0.6867 0.4130
0.04 2.9734 0.7929 0.4757
0.05 3.3243 0.8865 0.5319
0.06 3.642 0.9711 0.5827
Pendiente máxima
En función de la profundidad neta de aplicación (Fn) y la
eficiencia (E)
n * Fn
Somax = (--------- ----)2
0.0117 *E * Tn
So al 4% peligro de erosión
Referencia: Tabla 13.11 (posibilidad teórica de uso de
melgas con So pronunciadas).
TABLE 13.11 PENDIENTES MAXIMAS, PARA RIEGO POR MELGAS
COMO LIMITE PARA EL REQUERIMIENTO DE LA PROFUNDIDAD MINIMA DE FLUJO REQUERIDO
PARA LONGITUDES MINIMAS DE MELGAS DE 30 METROS
Lámina Manning (n)
Neta de 0.04 0.15
0.25
Aplicación Porcentaje de aplicación, E (%)
Familia
de Fn 50 55 60 65 70 75 50 55 60 65 70 75
50 55 60 65 70 75
infiltración (mm) Porcentaje Porcentaje
Porcentaje
0.3 25 0.22 0.18 0.15 0.13
1.12 0.93 0.78 0.66
3.11 2.57 2.16 1.84
50 0.00 0.00 0.00 0.00
0.40 0.33 0.28 0.24
1.11 0.92 0.77 0.66
75 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.25 0.21 0.18 0.15 0.13
0.70 0.58 0.49 0.42 0.36
100 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.19 0.16 0.13 0.11 0.10
0.52 0.43 0.36 0.31 0.27
0.5 25 0.22 0.18 0.15 0.13
3.08 2.54 2.14 1.82
8.55 7.06 5.94 5.06
50 0.09 0.07 0.06 0.05
1.23 1.02 0.85 0.73
3.42 2.83 2.37 2.02
75 0.06 0.05 0.00 0.00
0.82 0.68 0.57 0.49 0.42
2.29 1.89 1.59 1.35 1.17
100 0.00 0.00 0.00 0.00
0.64 0.53 0.44 0.38 0.33
1.78 1.47 1.23 1.05 0.91
125 0.00 0.00 0.00 0.00 0.53 0.44 0.37 0.32 0.27
1.48 1.22 1.05 1.03 0.76
1.0 25 0.80 0.66 0.56 0.48 0.41 0.36 6.91 7.81 7.84 6.69 5.76 5.02
6.91 7.81 8.71 9.71 10.71 11.81
50 0.35 0.29 0.24 0.21 0.79 0.56 4.92 4.07 3.42 2.91 2.51 2.18
11.91 11.30 9.49 8.09 6.97 6.08
75 0.24 0.20 0.17 0.14 0.12 0.11 3.45 2.85 2.39 2.04 1.76 1.53
9.57 7.91 6.65 5.66 4.88 4.25
100 0.20 0.16 0.14 0.12 0.10 0.09 2.76 2.28 1.92 1.63 1.41 1.23
7.66 6.33 5.32 4.54 3.91 3.41
125 0.17 0.14 0.12 0.10 0.09 0.07 2.35 1.94 1.63 1.39 1.20 1.04
6.53 5.40 4.53 3.86 3.33 2.90
1.5 25 1.66 1.37 1.15 0.98 0.85 0.74 4.21 4.81 5.41 6.01 6.61 7.21
4.21 4.81 5.41 6.01 6.61 7.21
50 0.75 0.62 0.52 0.44 0.38 0.33 7.11 8.11 7.34 6.26 5.41 4.71
7.11 8.11 9.11 10.11 11.21 12.31
75 0.54 0.44 0.37 0.32 0.27 0.24 7.56 6.25 5.25 4.47 3.86 3.36
8.91 10.11 11.41 12.42 10.71 9.33
100 0.43 0.36 0.30 0.26 0.22 0.19 6.14 5.07 4.26 3.63 3.13 2.73
10.31 11.61 11.83 10.09 8.70 7.58
125 0.38 0.31 0.26 0.22 0.19 0.17 5.28 4.37 3.67 3.13 2.70 2.35
11.31 12.13 10.19 8.69 7.49 6.52
2.0 25 2.80 2.31 1.94 1.65 1.43 1.24 3.01 3.41 3.81 4.21 4.71 5.11
3.01 3.41 3.81 4.21 4.71 5.11
50 1.30 1.07 0.90 7.60 6.60 5.80 5.01 5.61 6.31 7.01 7.81 8.11
5.01 5.61 6.31 7.01 7.81 8.51
75 0.94 0.78 0.65 0.56 0.48 0.42 6.21 7.01 7.91 7.81 6.74 5.87
6.21 7.01 7.91 8.71 9.61 10.60
100 0.77 0.64 0.54 0.46 0.39 0.34 7.01 8.01 7.51 6.40 5.52 4.81
7.01 8.01 8.91 10.01 11.01 12.01
125 0.67 0.56 0.46 0.39 0.34 0.30 7.71 7.75 6.51 5.55 4.78 4.17
7.71 8.71 9.81 10.91 12.01 11.57
3.0 25 1.81 2.71 2.31 2.61
1.81 2.11 2.31 2.61
1.81 2.11 2.31 2.60
50 2.77 2.29 1.92 1.64
3.01 3.41 3.81 4.21
3.01 3.41 3.81 4.20
75 2.02 1.67 1.41 1.20 1.03
3.71 4.21 4.71 5.21 5.81
3.71 4.21 4.71 5.20 5.80
100 1.67 1.38 1.16 0.99 0.85
4.21 4.71 5.31 5.91 6.51
4.21 4.71 5.31 5.90 6.50
125 1.46 1.20 1.01 0.86 0.74 4.61 5.21 5.81 6.51 7.11
4.61 5.21 5.81 6.50 7.10
4.0 25 1.31 1.51 1.61 1.81
1.31 1.51 1.61 1.81
1.31 1.51 1.61 1.81
50 2.11 2.41 2.71 2.83
2.11 2.41 2.71 3.01
2.11 2.41 2.71 3.01
75 2.61 2.87 2.41 2.06 1.77
2.61 2.91 3.31 3.61 4.01
2.61 2.91 3.31 1.61 4.01
100 2.89 2.39 2.00 1.71 1.47
2.21 3.31 3.71 4.11 4.51
2.91 3.31 3.71 4.11 4.51
125 2.53 2.09 1.76 1.50 1.29 3.21 3.61 4.01 4.51 5.01
3.21 3.61 4.01 4.51 5.01
Longitud máxima de melga (Lmax)
Lmax para melgas abiertas en el extremo inferior está
limitado por el Qu máximo, existe el peligro de erosión en So
pronunciadas.
Qu * E * (Tn-TL)
Lmax = - --------------
0.00167 * Fn
Diseño de melga sin escorrentía
- Melgas cerradas en el extremo inferior
- reducción de Qu
- ó alargando la melga (L)
Extensión de la melga (Le)
1) Le = Fn/(1000 * So) cuando dnmax = 150 mm
2) Le = (1-E/100)*ri*rn*L Longitud que puede ser
irrigada con el volumen de escorrentía desde la parte final
de la melga.
donde:
ri y rn son factores que expresan el efecto de infiltración y
rugosidad sobre las escorrentías. Tabla 13.12 (valores
empíricos).
TABLE 13.12 FACTORES DE INFILTRACION Y RUGOCIDAD
PARA ESTIMAR EL ESCURRIMIENTO POTENCIAL
Familia de
infiltración
Factor de
infiltración, ri
Coeficiente de
Manning, n
Factor de
rugosidad, rn
(adimensional) (adimensional)
0.3 0.90 0.10 0.80
0.5 0.80 0.15 0.75
1.0 0.70 0.20 0.70
1.5 0.65 0.25 0.65
2.0 0.60
3.0 0.50
4.0 0.40
Melgas sin posibilidad de extensión
En melgas donde la L es fija, cerrando el extremo inferior y
eliminando la escorrentía, permite la reducción de Qu.
Qu
Que = ---------------
1+ri*rn*(1-E/100)
Que = caudal unitario (m²/s) para melga cerrada
Qu = caudal unitario (m²/s) para melga abierta.
Aplicación 3
Diseñar el riego por melga de acuerdo a los siguientes datos:
Suelo: Familia 0.5
Prof. neta de aplicación (Fn):100 mm
Pendiente So : 0.001 m/m
Eficiencia de aplicación: 70%
Prof. max permitida de flujo: 120 mm
Longitud de la melga: 250 m
Cultivo: alfalfa
Calcular:
Tiempo de oportunidad (Tn)
Tiempo de receso (TL)
Caudal unitario (Qu)
Tiempo de Aplicación (Ta)
Reducción de Qu en melgas cerradas (Que)
Max. caudal unitario (Qumax)
Min. caudal unitario (Qumin)
Max. profundidad de flujo (dmax)
Pendiente máxima (So max)
Longitud máxima (Lmax) melgas cerradas
Incremento de long. de la melga (cerrada) basado en
escorrentía.
RIEGO POR SUPERFICIE
Riego por Surcos:
Inundación parcial de la superficie del suelo.
El agua de riego es aplicada hasta que la penetración
lateral es obtenida.
Ampliamente adaptada a muchos cultivos de hilera, suelos
y labores culturales.
El tamaño y forma están determinados por el caudal de
manejo, el tipo de suelo y el cultivo.
Caudales usuales se encuentran entre 0.2 y 3 l/s.
El método de riego por surco es aplicable:
En suelos de textura media a moderadamente fina.
Suelos de capacidad de retención de humedad
relativamente alta.
Suelos con conductividad que permita el movimiento de
agua horizontal y vertical.
La pendiente de los surcos debe ser limitada, para que las
pérdidas por erosión hídrica estén dentro los límites
tolerables.
Generalmente: 1% o menos
3% en zonas áridas sin peligro de erosión
por precipitaciones
0.3 % en zonas húmedas 0.5 % aceptable cuando la longitud es
suficiente corta.
En zonas húmedas y sub húmedas con 0.03 a 0.05% de pendientes
se debe asegurar un adecuado sistema de drenaje superficial.
La máxima pendiente para suelos erosionables puede estimarse
con la siguiente ecuación:
Smax = 67/(P30)1.3
donde:
P30 = minutos de precipitación (mm) en una frecuencia de
2 años.
Smax = pendiente máxima (%)
Ventajas del método
- Eficiencia de aplicación moderada a alta con buen manejo
de riego.
- Capital de inversión relativamente bajo
Ecuaciones de Diseño
- El agua de infiltración por unidad de longitud de surco
está directamente relacionado a la superficie de suelo en
contacto con el agua (Perímetro mojado).
- La penetración del agua infiltrada en el surco es en
ambas direcciones (Horizontal y Vertical) en contraste con
otros métodos de riego (aspersión) donde la infiltración es
vertical.
Ajuste del perímetro mojado
P = 0.265 (Q*n/S0.5)0.425 + 0.227
P = ajuste del Perímetro Mojado en (m)
n = coeficiente de Manning (suelo)
Nota: P no puede ser a la distancia entre surco y surco.
Tiempo de avance (TT)
x
TT = --- e
f
= g*x/Q*s1/2
x = distancia de punto a punto
observado x max = L
f , g = Coeficiente de avance e
infiltración según la familia
Tabla 13.1
TABLA 13.1 FAMILIAS DE INFILTRACION
Y COEFICIENTES DE AVANCE EN SURCOS
Familia textura a b c f g
0.05 very heavy
clay 0.533 0.618 7.0 7.16 1,088 x 10
-4
0.10 heavy clay 0.620 0.661 7.0 7.25 1,251 x 10-4
0.15 moderately
heavy clay 0.711 0.683 7.0 7.34 1,414 x 10
-4
0.20 very heavy
clay-loam 0.777 0.699 7.0 7.43 1,578 x 10
-4
0.25 heavy clay-
loam 0.853 0.711 7.0 7.52 1,741 x 10
-4
0.30 moderately
heavy/light
clay-loam
0.925 0.720 7.0 7.61 1,904 x 10-4
0.35 light clay-
loam 0.996 0.729 7.0 7.70 2,067 x 10
-4
0.40 very light
clay-loam 1.064 0.736 7.0 7.79 2,230 x 10
-4
0.45 very fine
silty-loam 1.130 0.742 7.0 7.88 2,393 x 10
-4
0.50 fine silty-
loam 1.196 0.748 7.0 7.97 2,556 x 10
-4
0.60 moderately
fine-coarse
silty-loam
1.321 0.757 7.0 8.15 2,883 x 10-4
0.70 coarse
silty-loam 1.443 0.766 7.0 8.33 3,209 x 10
-4
0.80 very coarse
silty-loam 1.560 0.773 7.0 8.50 3,535 x 10
-4
0.90 fine sandy
loam 1.674 0.779 7.0 8.68 3,862 x 10
-4
1.00 coarse
sandy loam 1.786 0.785 7.0 8.86 4,188 x 10
-4
1.50 fine sand 2.284 0.799 7.0 9.76 5,819 x 10-4
2.00 coarse sand 2.753 0.808 7.0 10.56 7,451 x 10-4
(USDA, 1979)
Tiempo de oportunidad - surcos con pendiente
To = T1-TT+Tr
To = Tiempo de oportunidad en un punto x
T1 = Tiempo de aplicación (constante
para un riego específico)
TT = Tiempo de avance, aumenta en los
sucesivos puntos x.
Tr = tiempo de receso
Tr = 0 para surcos abiertos en su extremo inferior y el flujo
de aplicación es constante.
x
To = T1 - -- e
f
Promedio del tiempo de oportunidad (T(o-x)
Integración entre límites de 0 y x = L
0.0929
T(0-x) = T1 - --------------- (-1)e + 1
0.305
fx-------2 x
Aplicación bruta de riego (Fg)
60 * Q * T1
Fg = ----------- W = distancia entre surcos
W * L
Infiltración acumulada (F(o-x))
F(0-x)=(a T(0-x)b+ C) * P/W = (mm)
Tiempo de oportunidad (tn)
W
Tn = (Fn - - c)/a1/b (min) P
Escurrimiento superficial (Ro)
Ro = Fg - F(0-L) (mm)
Percolación profunda (DP)
DP = F(0-L) - Fn (mm) (en toda la distancia L)
x
DP = (F(0-x) - Fn) - (mm) (en un punto x)
L
Eficiencia de aplicación (AE)
Fn
AE = -- x 100 (%) en la distancia L
Fg
(F(0-x)-DP)
AE = ----------- x 100 en un punto x
Fg
Aplicación 4
Diseñar riego por surcos con los siguientes datos
Suelo: Familia 0.3
Longitud de surco: 275 m
Pendiente: 0.004 m/m
Espaciamiento entre surcos: 0.75 m
Coef. de Manning: 0.040
Profundidad neta de aplicación: 75 mm (Fn)
Caudal surco: 0.6 l/s
Diseñar:
Tiempo de aplicación (T1) requerido
Escurrimiento superficial (RO)
Percolación profunda (DP)
Eficiencia de aplicación (AE)
RIEGO POR SUPERFICIE
Riego por surco - Corte de flujo
El volumen de escurrimiento superficial de riego con un
caudal constante de entrada puede ser reducido, y la
eficiencia de aplicación (AE) significativamente mejorada.
- Reduciendo el caudal de entrada para una parte del
tiempo total de aplicación, especialmente en suelos con
infiltración menores a la Familia 1.0.
Reducción del caudal
y
Tiempo en el que es reducido
a criterio del
Diseñador
Reducción del caudal a 1/2 del tiempo de avance
Tiempo de avance (TT).
x
TT = --- e
f
usando el caudal inicial
Perímetro mojado ajustado (P1)
P1 = 0.265 *(Q*n/2*S0.5)
0.425 + 0.227 Usando Q/2
Tiempo de oportunidad
W
Tn = (fn - - c)/a1/b
P
en base a una determinada Fn en una long. de L
Luego sustituirá P1 por P para la otra mitad del surco.
W
Tn = (Fn - - c)/a1/b
P1
Tiempo de aplicación
T1 = TT + Tn
Tiempo de oportunidad promedio durante el tiempo de avance
0.0929
Toavg = ------------ (-1)e + 1]
0.305
F*L-------]2 L
Promedio de infiltración bajo condiciones de corte de flujo
P1 (P-P1)
F(O-L) = a(T1-Toavg)b + C] -- + (a*toavg)
b + C]----
W W
Aplicación bruta - corte de flujo
60 Q
Fg = --- (Q*TT + -- Tn)
W*L 2
RO, DP y AE
Igual que para surco sin corte de flujo
Riego por surcos nivelados
La escorrentía superficial es eliminada con la
construcción de dique en el final del surco.
Agua aplicada en cualquiera de los extremos finales del
surco.
Agua es almacenada hasta su infiltración
El caudal debe ser lo suficientemente grande para que
avance al final, en un tiempo no más grande de 1.5 veces en
el tiempo de oportunidad requerida para el diseño de
aplicación.
Diseño para surcos nivelados
* Condiciones:
- El volumen de agua conducida dentro del surco es igual
al promedio de infiltración sobre la longitud del surco.
- El tiempo de infiltración en el último punto cubierto,
es igual al tiempo requerido para que la aplicación neta
penetre en el suelo.
- El "largo" tiempo de oportunidad en cualquier punto, a
lo largo del surco, es de tal manera que percolación profunda
no exista.
- Surcos cerrados en el extremo final provienen escapes
durante el riego.
Profundidad de entrada (Ecuación empírica)
Prof. entrada = 0.0875 * Q0.342
Promedio del gradiente hidráulico
1
S = ----- (0.0875 * Q0.342)
L
Perímetro mojado
P = 0.265 (Q*n/S0.5)0.425 + 0.227
Tiempo neto de oportunidad
Tn = [(Fn W - C)/a]1/b
P
Promedio del tiempo de oportunidad
Toavg = Tn + 0.0929 [( - 1)e + 1]
0.305
fL [-------]2
L
Tiempo de aplicación
P*L
T1 = ---- [a*Toavgb + C]
60*Q
Profundidad bruta de aplicación
60 * Q*T1
Fg = ----------
W*L
Percolación profunda Eficiencia de Aplicación
Fn
DP = Fg - Fn AE = ---- * 100%
Fg
Aplicación 5
Objetivo: Calcular la infiltración en un surco.
Datos: Datos obtenidos de una prueba en surco en un suelo
limo-arenoso
CAUDAL
L/min
DISTANCIA
M
TIEMPO DE
AVANCE
Min.
PERIMETRO
MOJADO
cm
SECCION TRANSVERSAL DEL SURCO
AREA QUE CORRESPONDE A LA PROF.
DEL FLUJO
cm2
92 20
40
60
80
100
110
1.75
5.75
10.91
17.83
23.67
27.75
25.39
25.82
26.39
26.70
27.11
27.42
60.00
98.00
103.00
108.40
111.65
112.28
Solución Práctica 5
CAUDA
L
l/min
DIST.
m
Tiempo
de
avance
min
Perime
tro
mojado
cm
Área
Transve
rsal
surco
cm2
Q Salida
l/min
Pmoj X
cm
I
cm/h
I
correg
cm/h
92
20
40
60
80
100
110
1.75
5.75
10.91
17.83
23.67
27.75
25.39
25.82
26.39
26.70
27.11
27.42
60
93
103
108.4
111.65
112.28
68.5
56.6
64.7
48.6
47.1
44.5
Q
23.5
27.3
35.4
43.4
44.9
47.5
25.6
26.11
26.55
26.91
27.27
10.07
5.85
5.06
4.65
3.84
3.70
3.65
2.14
1.89
1.76
1.47
1.44
Qinf = Qent - Qsal = (lt/seg)
Qinf * 360
I = ---------- cm/h
W * L
I corregida = I * P/w
Si W = 0.70 cm (espaciamiento entre surcos)
Qo Qf1 Qf2 Qf3 Qf4 Qf5 Qf6
92 l/min 68.5 64.7 56.6 48.6 47.1 44.5
