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Tecnología de Tierras y Aguas I - Riego Localizado

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TEMA 14

RIEGO LOCALIZADO

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RIEGO POR GOTEO I. INTRODUCCION Es el método de riego más avanzado de que se dispone actualmente para la aplicación eficiente de agua a los cultivos, y consiste fundamentalmente en aplicar el agua en la zona radicular de los cultivos en forma de gotas, mediante un sistema de tuberías, piezas específicas y emisores. Ventajas

1.- Ahorro de agua obtenida, principalmente, por la conducción en tuberías hasta el pie de la planta, la eficiente aplicación y sobre todo, porque se eliminan las pérdidas por infiltración profunda y evaporación directa. 2.- Se puede usar en cualquier tipo de clima, suelo y casi todos los cultivos en hilera, aunque es preferible utilizarse en explotaciones altamente redituables como frutales y hortalizas. 3.- Permite la aplicación de los fertilizantes a través del agua de riego, los que son depositados únicamente en el área radicular por lo que se logra su total aprovechamiento. 4.- Permite aprovechar aguas con alto contenido de sales solubles, debido a la baja tensión a la que se encuentra retenida el agua en el suelo y a que las sales son desplazadas a las orillas del bulbo de humedad. 5.- Se pueden utilizar en terrenos con topografía accidentada, que no pueden ser irrigadas por riego tradicional. 6.- Ahorro de mano de obra por su fácil operación y la poca incidencia de malas hierbas (dependiendo del cultivo), las que se limitan únicamente al círculo superficial humedecido por el goteo. 7.- No entorpece las labores de cultivo, control de plagas y enfermedades y cosecha, debido a que aún estando regando, se puede transitar fácilmente por el terreno. 8.- Adelanta la época de producción, tanto en cultivos anuales, como en los perennes, permitiendo con esto obtener mejores precios en el mercado. 9.- Mantiene el contenido de humedad del suelo a capacidad de campo o muy cerca de ese estado, por lo que la planta tiene que ejercer un mínimo de esfuerzo (energía) para absorber el agua y los nutrientes. 10.- Aumento de la producción en cantidad y calidad, debido a que con este método las plantas tienen mayor capacidad de energía disponible para producir, así como también extraen del suelo mayor cantidad de nutrientes por absorber más cantidad de agua.




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Desventajas 1.- Desconocimiento del método. Cuando los principios básicos del método de riego por goteo se ignoran, no se maneja adecuadamente un sistema y se obtiene un riego deficiente que origina que no se obtengan los rendimientos esperados. 2.- Alto costo inicial. 3.- El método requiere una eficiente operación y una conservación adecuada para lograr que el equipo trabaje con la eficiencia del diseño. 4.- Problemas con los materiales de las cañerías. 5.- El uso continuado de este método determina la acumulación salina en profundidad, con probable deterioro de las condiciones físicas y la fertilidad del suelo.

Principios básicos del riego por goteo 1.- Aplicar el agua en la zona radicular de tal manera que por lo menos una parte del suelo se encuentre en condiciones de saturación (condición potencial). En estas condiciones, la planta ejerce un esfuerzo mínimo para absorber el agua y los nutrientes, ya que la saturación del agua es retenida a una tensión igual a cero atmósferas. 2.- El intervalo de riego debe de ser lo más corto posible (diario, o 2 veces por semana). El lapso del intervalo de riego lo determina la clase de cultivo, el tipo de suelo, el clima, el diseño hidráulico y las condiciones físicas y prácticas de la aplicación misma. 3.- El volumen del agua por aplicar será el necesario para reponer el uso consuntivo de los cultivos en el intervalo de riego transcurrido, con el fin de mantener el suelo a capacidad de campo o muy cerca de ese estado. 4.- De ser posible, debe regarse únicamente en el día. Todas las plantas realizan la fotosíntesis durante las horas de luz; al realizar esta función y por transformación de energía lumínica en calorífica las plantas elevan considerablemente su temperatura, y para enfriar su organismo, absorben agua principalmente a través de sus raíces. Por la noche no se realiza la fotosíntesis y por lo tanto las plantas no extraen prácticamente agua en ese período. Hay condiciones en que la condición de la fuente de agua, el poco gasto de que se disponga y el diseño hidráulico específico de un sistema se hace necesario regar de noche. 5.- Los fertilizantes deberán ser aplicados en el agua de riego. Esto permite proporcionarlos en forma dosificada y en la zona radicular de las plantas, con lo que se evita su desperdicio y se reduce el costo de aplicación. 6.- Los goteros deben colocarse superficialmente en el terreno, ya que al enterrarlos se obstruyen al penetrarles las raíces por el fenómeno de hidrotropismo, además de que es difícil detectar los goteros tapados cuando no están a la vista.




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Justificación Bajo este título se pretende tratar un aspecto fundamental que puede redundar en el éxito o fracaso del sistema. Es básico establecer previamente la necesidad o las razones por las que se pretende establecer un equipo de riego por goteo, ya que si éstas no existen, no se le dedica al equipo de riego las atenciones debidas en su operación y mantenimiento y en estas condiciones el sistema fracasa. Las razones pueden ser variadas, pero las más frecuentes pueden ser:

a) Falta de agua. b) Problemas con la topografía del suelo. c) Aumento de la producción. d) Aumento en la superficie de cultivo. e) Mala calidad del agua. f) Adelanto en la maduración delos frutos. g) Ahorro en mano de obra.

También es importante, cuando la instalación se va a efectuar en un ejido, hacer participar en todo lo que se pueda a los usuarios y capacitarlos para que ellos operen íntegra y técnica-mente el equipo, así como concientizar a la fuente de crédito de que el equipo de riego necesita mantenimiento y por lo tanto, dinero. II. PARTES ESENCIALES DE UN EQUIPO DE RIEGO POR GOTEO

1. Fuente de abastecimiento de agua: la fuente, puede ser un pozo, canal, río, manantial, etc. 2. Bomba (carga hidráulica): cuando la topografía se dispone de la carga requerida, se puede utilizar esta carga de posición para proporcionar la presión que el sistema requiere, pero esto no es frecuente por lo que normalmente se requiere de una motobomba que nos de una presión de trabajo de aproximadamente 3.54 kg/cm2 para poder operar el sistema. 3. Manómetros: su función es indicar la presión con la que el agua es conducida en los puntos claves del sistema. 4. Tanque fertilizador: es el aditamento mediante el cual podemos introducir la solución de fertilizantes o ácidos al sistema, para esto, se aprovecha la presión de la bomba del equipo de riego por goteo estableciendo un gradiente de presiones, o también se puede utilizar una pequeña motobomba adicional que dé más presión que con la que está trabajando el sistema. 5. Filtros: en todo equipo de riego por goteo es indispensable un equipo de filtros, lo más adecuado posible a la pureza del agua, con el fin de eliminar todos los sólidos que puedan obstruir el flujo de agua en los goteros, ya que el problema principal en un equipo, es la obstrucción parcial o total de los emisores causada generalmente por la incrustación de materiales de naturaleza orgánica o inorgánica.




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El número, tamaño y tipo de los filtros depende de la calidad del agua (en cuanto a impureza) y del gasto del agua por filtrar. Actualmente, en el mercado existen varios tipos de filtros a saber:

a) De mallas que contienen en su interior uno o dos cilindros con orificios, forrados con malla que pueden variar de 100 a 300 mallas por pulgada cuadrada. b) El ciclónico, en el cual se aprovecha la fuerza centrífuga del agua para sedimentar los materiales sólidos que se encuentran suspendidos en el agua. c) El de grava graduada, que consiste en un recipiente en el cual se encuentran acomodadas capas de gravas de diferente diámetros hasta llegar a arenas; el agua se filtra al pasar por dicho conglomerado.

6. Medidor volumétrico y gasto: Aditamento que sirve para conocer el gasto en un momento determinado, así como acumular el volumen aplicado. 7. Tuberías: son parte esencial de un equipo de riego por goteo y son el medio de conducción del agua de la fuente de abastecimiento a los emisores; dependiendo del tamaño del sistema podemos encontrar líneas principales, laterales, sublaterales, etc. En el mercado existen tuberías de diversos materiales como son acero, PVC, asbesto y polietileno. Las substancias corrosivas como ácidos y fertilizantes que en riego por goteo se aplican en el agua de riego, afectan principalmente a las tuberías de acero y en menor grado a las de asbestos, ni el polietileno ni el PVC son afectados por dichos materiales por lo que se refieren al riego por goteo. El PVC tiene las siguientes ventajas sobre el polietileno:

a) Se encuentra disponible en todos los diámetros (de 1" a 12"). b) Salvo en diámetros pequeños es más barato que el polietileno. c) Es de fácil instalación, sobre todo si es con campana, además de que se evitan las fugas y se reduce el costo de la mano de obra. d) No es atacado por los roedores, como es el caso del polietileno. e) Las áreas de conducción del PVC son mayores que las del polietileno, asbesto o acero.

8. Tuberías regantes: son las que alojan a los goteros y generalmente se fabrican en diámetros interiores de 10 y 13 milímetros; deben ser tubos flexibles de polietileno de densidad media que resista una presión aproximada de 15 metros de carga y que soporte el efecto del medio ambiente (intemperismo). 9. Emisores o goteros: estos dispositivos son en los que se disipa la presión del agua y permiten salir un gasto constante en forma de gotas. Actualmente existen en el mercado una gran variedad de tipos, formas y tamaños de goteros que en general se pueden agrupar en 3 tipos a saber:

a) Goteros de microtubos: en este grupo están comprendidos todos los emisores cuyo cuerpo principal son tubos de poliducto de densidad media, de diámetro pequeño (entre 1 y 3 milímetros) conocidos bajo el nombre genérico de




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"spaguetti". Estos goteros se insertan por un extremo en la tubería regante y por el otro sale el agua; la longitud del microtubo está en función de la carga hidráulica disponible y del gasto que se desea obtener. b) Goteros regulables: Estos emisores tienen como característica principal, poder en cualquier momento dado modificar el gasto de descarga por el accionamiento de un mecanismo que obtura un orificio; el problema de estos goteros es que, prácticamente es imposible regularlos cuando las líneas son largas y el número de emisores numerosos, además de que ocupan gran cantidad de mano de obra. c) Goteros de descarga constante (automáticos): Son aquellos que son diseñados para dar un gasto constante a una carga hidráulica también constante, este tipo de goteros son los más confiables para las plantaciones comerciales ya que debido a sus características de diseño y a que su coeficiente de variación es muy pequeño, permiten obtener un riego uniforme y prácticamente no requieren de mano de obra.

III. TRABAJOS PREVIOS Antes de proceder a diseñar y calcular un sistema de riego por goteo, es necesario recabar una serie de datos agronómicos y topográficos que son la base para la elaboración de un estudio de esta naturaleza.

a) Poligonal El levantamiento topográfico nos indica la forma y superficie del terreno por instalar, así como la ubicación de las construcciones, caminos y obras en general.

b) Topografía Con la topografía del terreno se establece, en cada punto, la pérdida o

ganancia de carga por posición. c) Aforo de la fuente de abastecimiento Definitivamente sin conocer la cantidad de

agua disponible, no se puede calcular el sistema. d) Análisis físico y químico del agua y suelo. Conociendo la calidad y composición del

agua y del suelo de que se dispone, se puede establecer el tipo de cultivos y las labores de operación, conservación y mantenimiento de estos recursos, así como el propio equipo de riego por goteo.

e) Velocidad de infiltración Conociendo la velocidad de infiltración de un suelo, se

puede determinar el espaciamiento, tipo y gasto del gotero que se requiere con el fin de lograr un bulbo de mojado adecuado, así como evitar escurrimiento s superficiales de agua.

4.- Descripción base del dispositivo del sistema Vemos por la exposición anterior, que la descripción base del dispositivo de un sistema de riego por goteo es la siguiente: a) Del punto de captación o suministro del agua necesaria, se deriva una tubería que podemos denominar madre o abastecedora del sistema de goteo. De esta tubería o conducción derivan las




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que podemos denominar alas de suministro o líneas de riego propias del s sistema, donde van instalados los emisores o goteadores encargados del suministro del agua. La tubería madre o abastecedora de la unidad puede derivar de un punto único de suministro o abastecimiento del agua. Figura 6. Punto de suministro que puede ser pozo, manantial, toma en canal o acequia y toma en tubería de conducción forzada. Esta conducción madre es la AB de la Figura 6, con ramales de goteo derivados de ella BC ... AD. Asimismo, el ramal de conducción o tubería abastecedora, puede derivar de una conducción de suministro principal, AB de la Figura 7, siendo CD, EF y GH los denominados ramales madres o abastecedores, de los que derivan los de goteo IJ ... KL. En ambos casos la esencia del sistema de riego de goteo, en relación con el diseño del suministro del agua, es un ramal madre o abastecedor de que derivan los de goteo encargados de proporcionar el agua al terreno. La diferencia está o radica en el fraccionamiento de unidades como las descritas, en que es preciso fraccionar un riego de goteo, en base de la magnitud de la superficie que atiende y por tanto del caudal a suministrar para mantener las condiciones de trabajo siguientes:

1º.- Que en los ramales de riego o goteo, no exista entre sus extremos una diferencia de caudal que difiera en -+ 10 % del caudal de suministro nominal del goteador o longitud de tramo de riego en suministro continuo.

2º.- Que entre los dos ramales extremos de riego o goteo, que derivan de una

conducción madre o abastecedora, no exista en cabeza del mismo diferencia de presión que exceda -+ 10 % la nominal de trabajo necesaria en cabeza de ramal. Esta normativa variable con los dispositivos de regulación de presión o caudal que pueden instalarse, que permiten variar los márgenes anteriores sin incidir en las condiciones nominales de trabajo en relación con presión y caudal que deben mantenerse con arreglo al goteador o emisor elegido. b) Es por lo expuesto base del sistema de goteo las líneas o alas de riego, donde van instalados los emisores, goteadores o dispositivos de suministro de agua, líneas AB ... CD de la Figura 6 y líneas IJ ... KL de la Figura 7. Cada una de estas líneas está caracterizada por un caudal total de suministro en cabeza, que debe ser distribuido uniformemente a lo largo de la línea, en la forma siguiente:

1º.- Suministro para marco de plantación con separación en longitud muy pequeña, que exige una aportación de agua prácticamente continua a lo largo de la línea por la pequeña separación entre salidas y caudal de suministro unitario por ellas. Caso de empleo de tubos o líneas de riego, de material ligero con gran flexibilidad y doble pared. El caudal base del ramal se establece por unidad de longitud, según diámetro y este caudal debe ser uniforme a lo largo de toda la longitud o línea de riego. El caudal total de esta línea es el producto de su suministro en unidad de longitud por la total de ésta. El croquis de la Figura 8 refleja esta modalidad. El riego o suministro de agua la terreno con esta modalidad, es prácticamente uniforme en profundidad h, a lo largo de toda la línea o ala de riego, humedeciendo un ancho de 1 mts., inferior al ancho 1 mts. de plantación, como indicamos anteriormente. 2º.- Suministro a intervalos regulares que corresponden a las superficies de acción de la zona radicular del cultivo, por emisores o goteadores, que suministran un caudal




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determinado y tienen una zona de acción de humedecimiento. Por tanto, por planta pueden existir una o varios emisores o goteadores, y llevar la línea o ala de riego tantos de estos conjuntos como plantas lleva la longitud de plantación que atiende la línea o ala de riego.

El caudal base del ramal se establece por emisor o goteador, según sus características acordes con el cultivo y clase del terreno y este caudal no es continuo en su suministro a lo largo de la longitud o línea de riego, sino en los intervalos donde va instalado el emisor o goteador, así como grupo de ellos, si éste es superior a uno por la superficie de la zona de acción radicular del cultivo. El caudal total de la línea es el producto del suministro de un emisor o goteador por el número de ellos que precise la línea. El croquis de la Figura 9 refleja la modalidad de esta disposición. En longitud humedece L'1 < L1 separación de plantas u en ancho L'2 < L2 separación de plantas. 6.- Elementos que integran un riego por goteo Con ello, en base de lo expuesto y a la vista de una instalación de goteo con todos los dispositivos o elementos necesarios colocados en cabeza de suministro, como muestra la Figura 40, y teniendo presente las normas expuestas que rigen el diseño de las líneas de goteo o ramales de riego, unido a la exigencia de reguladores de presión y moduladores de caudal, caso de sobrepasarlas en el funcionamiento del sistema, pasamos a la descripción de los elementos que integran en su totalidad o parcialmente un sistema de riego por goteo, por el orden siguiente: Emisores o goteadores. Mangueras poli-goteadoras. Filtros. Dispositivos de regulación de presión y modulación de caudal. Medidores y contadores de caudal. Tanques de fertilización. 6.1.- Emisores o goteadores. Son múltiples los tipos de goteadores existentes en el mercado, así como la base de su funcionamiento en relación con el tipo de cultivo a que deben atender con el riego y las condiciones de suministro que imponen las texturales del terreno, así como su topografía. Tipos de emisores o goteadores que recientemente se han incrementado con las denominadas mangueras poli-goteadoras y mangueras de doble pared, que prácticamente proporcionan un suministro casi continuo a lo largo de ella. Es esta la razón de haber separado la descripción de los tipos generales de suministro anteriores, centrando la descripción de este epígrafe en los primeros. Todos los emisores o goteadores centran su fabricación y diseño de funcionamiento en las premisas siguientes:

a) Que el material que entra en su constitución, sea resistente al empleo de aguas salinas, suelos alcalinos, calor y frío. Por tanto, la premisa base de su constitución es en base de materiales polímeros de plástico negro, o co-polímeros de propileno con moldeo de precisión, que al mismo tiempo evitarán el crecimiento de algas y proporcionaran un rendimiento elevado de utilización. b) Que estos emisores o goteadores permitan según tipo y tamaño, caudales de suministro que oscilen normalmente de 2 a 7 lt/hora, con presiones de trabajo alrededor de 1 kg/cm² en base del goteador.




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c) Que dentro del margen de trabajo para el que están diseñados, permitan oscilaciones en su caudal de suministro que no superen en -+ 10 % de su valor nominal. d) Que permitan una fácil adaptación a las tubería o conducciones que las sustentan, como asimismo su fácil reposición y adaptación a las condiciones que impone el punto donde deben efectuar la aportación del agua para uniformar el humedecimiento de la zona de acción de la superficie radicular del cultivo. e) Que en lo posible, presenten mínima incidencia a su obturación por impurezas o residuos que puede transportar el agua, así como facilidad para su limpieza y eliminación. f) Que puedan compensar problemas de diferencias de presión en la red, por la longitud de tendido de la línea de goteadores excesiva o irregularidades topográficas del terreno, sin afectar al caudal nominal de suministro.

En base de las premisas anteriores, pasemos a describir los tipos de goteadores que existen actualmente. Comenzaremos con los que muestra la Figura 11. El A es un tipo de goteador de Israel, construido en plástico de forma alargada y 5 cm. de longitud para colocar intercalado en la misma línea de goteo. El agua de la conducción pasa a través de una pequeña ranura a su interior y recorre un conducto en espiral. La ranura y el recorrido en espiral rompen la presión del agua en la entrada de la ranura y proporciona un caudal próximo a 2 lt/hora. El tipo de goteador anterior se construye en base de un funcionamiento similar, pero de forma que su instalación en la conducción de goteo, evite cortar ésta para su instalación y solo realizar un pequeño orificio, donde se introduce un pequeño pitón para la entrada de agua de la conducción al goteador. El B de la figura es un goteador que está compuesto de tres partes, la central es un cilindro de 2-3 cm de algo, que en su parte superior lleva atornillado dentro de él un pequeño corazón. Entre el espacio de estas dos partes existe una espiral formando parte del cilindro. Este goteador presenta un recorrido en espiral más reducido y con ello los caudales de suministro son más elevados de 7 a 10 lt/hora. El C de la figura es un goteador que está compuesto de dos partes, la central que es un cilindro de 1,5 cm, desprovisto de espiral como la que tiene el tipo anterior, que lleva atornillado un pequeño corazón para regular la dirección del caudal de suministro, como en el caso anterior. Con ello, prácticamente el corazón está enlazado directamente a la línea o conducción de goteo, lo que no ocurre en el tipo B. Estos tipos de emisores o goteadores, han sido base de todos los modelos que con características similares se encuentran en el mercado, pero perfeccionados o mejorados en las líneas siguientes:

a) Que la acción o incidencia de impurezas o residuos que el agua pueda llevar en su funcionamiento sea mínima. b) Que la limpieza o eliminación de las impurezas sea fácil, sin paralizar o dificultar el funcionamiento de la instalación. c) Que su colocación o instalación en los ramales de goteo, no presente dificultades y permita una fácil adaptación a las condiciones que en relación con su punto de vertido, marca un humedecimiento uniforme de la superficie de acción radicular del cultivo.




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d) Que tengan una constancia en el caudal de suministro, por oscilaciones anormales de presión o permitan variar sus caudales de suministro, unido a la conducción anterior, sin incidencia en él de las irregularidades topográficas a lo largo de la línea de goteo.

En base de estas líneas de mejora y perfeccionamiento, la Figura 12 muestra un emisor o goteador, provisto de espiral y similar al modelo B de la figura anterior, pero que presenta las innovaciones siguientes: Las dos partes que componen el emisor o goteador 1 y 2, tienen un desplazamiento longitudinal que, por un lado permite una limpieza fácil de elementos extraños o impurezas que se puedan depositar en el conducción en espiral 3, por un mayor paso de caudal, y poder aumentar en ocasiones determinadas un mayor suministro de agua. La espiral permite por su longitud y forma, atenuar compensar una mayor amplitud de oscilaciones de presión superior a la normal y ampliar los caudales de suministro. En 4 está la entrada del agua al conducto en espiral 3 y en 5 la salida. La movilidad en 6 de la espiral 3 y su construcción 7 a la entrada, permite eliminar impurezas y mantener un caudal constante en un margen de variación sobre la nominal de trabajo. La Figura 13 muestra este emisor o goteador y un croquis de su instalación en una línea de goteo a lo largo de una plantación frutal.



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