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MINISTERIO DE AGRICULTURA OFICINA DE ESTUDIOS Y POLÍTICAS' AGAARfAS

INSTITUTO DE INVESTIGAClONES AGROPECUARIAS

PRovecro PRoMM ~- .v· REGIÓN CARTILLA DIVULGATIVA Nº 9

1997

[§] INIA INTIHUASI

Autorizada su reproducción total o parcial, con la obligación de citar la fuente y el autor.

El Centro Regional de Investigación INTIHUASI del Instituto de Investigaciones Agropecuarias, IN/A, presenta esta publicación correspondiente a una serie de documentos de este tipo realizados con financiamiento del Proyecto PROMM IV Región.

Autor

Editor de Forma

Alfonso Osario U/loa, Ingeniero Agrónomo, M.Sc. Departamento de Recursos Naturales y Medio Ambiente.

Roberto Salinas Yasuda, Ingeniero Agrónomo. Unidad de Comunicaciones.

Dibujo Portada: Casona IN/A lntihuasi. Patricia Soto Avendaño. Diseño y Diagramación: Promaster Imprenta.

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El riego por aspersión consiste en la aplicación de agua en forma de lluvia o llovizna, producida mediante el paso de agua a presión a través de tube­rías expulsadas por orificios que constituyen el punto de emisión de los aspersores ( Fotografía 1).

En este método de riego el agua se distribuye por el aire, con diámetros {círculos) de majamiento superiores a los 3 metros y hasta 150 metros, dependiendo de la instalación.

Fotografía 1: Riego por aspersión (Pivote Central)

1.1.- PRINCIPALES VENTAJAS DEL RIEGO POR ASPERSIÓN

- La diferencia de este sistema es alta (70 a 85%), en consecuencia, se re­quiere menor cantidad de agua por unidad de superficie - al compararlo con sistemas tradicionales de riego - y es posible ap!ícar!a de acuerdo a las ne -cesidades de las plantas. Esto es· importante cuando el factor límite para una agricultura intensiva es el agua.

- Permite una distribución uniforme y controlada de Jos caudales aplicados, aún en terrenos de topografía irregular, ondulados y de fuerte pendiente. La conducción del agua por tuberías resuelve los inconvenientes del trazado de terrenos en trazados irregulares, no produce pérdidas de agua y ocupa menos terrenos productivos. - Puede usarse en cualquier tipo de suelo con limitaciones para el uso de

[§] Pág.1.- Riego por aspersión. INIA

Cartilla divulgativa Nº 9 - Año 199 7 INTIHUASI

metodos tradicionales de riego. En sistemas bien diseñados, su uso no representa riesgos de erosión ni necesidad de corregir el microrelieve.

·Es posible regar eficientemente suelos pesados (arcillosos) y suelos con alta velocidad de infiltración (arenosos), especialmente cuando se trata de cultivos de alta densidad, como cereales y empastadas.

· Tiene efecto sobre el control de heladas a través de la llovizna, pudién­dose usar este equipo como un sistema de emergencia cuando fas tem­peraturas descienden bajo el nivel tolerado por el cultivo. Lo anterior es practicable cuando las heladas son de corta duración, en caso contrario es posible que se presenten problemas por exceso de agua.

·Permite aplicar fertílizantes y pesticidas a través del agua de riego, pro­duciéndose un ahorro de mano de obra en esas labores, además de una distribución más pareja de los productos.

· El riego por aspersión ofrece ventajas en predios que tengan dotaciones de agua por turnos y donde resulte insuficiente el tiempo de riego asigna­do. En este caso, el método se complementa favorablemente con otras obras de riego como embalses de acumulación nocturna, donde el caudal puede regularse y ser entregado en forma controlada a través de una llu­via prolongada durante el día.

· El sistema de riego por aspersión permite aprovechar el agua de riego de día y de noche, sin necesidad de supervisión continua.

asparsor

e:evador

Figura 1. - Esquema de un sistema de riego por aspersión

~ INIA. Riego por aspersión.- Pág.2. INTIHUASI Cartilla Divulgativa Nº 9 - Año 199 7

1.2.- PRINCIPALES LIMITANTES EN EL USO DEL RIEGO POR ASPERSIÓN.

· La principal limitante para implementar un sistema de riego por aspersión es su alto costo de inversión, debido al requerimiento de tuberías, asperso­res, accesorios y equipos de bombeo. Esto se debe, en parte, a que se ne­cesita abastecimiento de agua a presión, sin embargo, en algunos casos ros equipos de bombeo no son necesarios, cuando existen caídas de agua o canales en Jugares mucho más altos al terreno a regar, como es el caso de los valles del Norte Chico.

· Aunque el riego por aspersión puede usarse en una amplia gama de sue­los, desniveles de terreno y cultivos, deben considerarse factores climáti­cos como el viento y altas temperaturas para determinar Ja verdadera uti­lidad de este sistema, especialmente cuando se riega cultivos anuales o frutales sobre la copa de los árboles, donde puede producir manchado de frutos y generar condiciones adecuadas para enfermedades.

· El riego por aspersión no es un sistema apropiado para zonas con vien­tos fuertes o persistentes, debido a que se distorsiona el modelo de riego proyectado, disminuyendo su efectividad. En general, velocidades de viento superiores a 9 km/hora limitan el riego por aspersión y velocidades entre 3,6 y 9 km/hora ya Jo hacen poco recomendable. Asimismo, las pérdidas de agua por evaporación dependen principalmente- de Ja tempe­ratura ambiente y de la velocidad del viento (Figura 2).

· Por ejemplo, bajo condicion~s de viento de 7 km/hora y temperatura de 25°C, se origina una pérdida de agua cercana al 10% del volumen aplica­do. Por lo tanto, no es recomendable usar Jos equipos de riego por asper­sión durante las horas del día más calurosa y en que haya viento.

·La humedad que produce este sistema puede resultar desventajosa en determinadas condiciones, puesto que propicia un ambiente óptimo para el desarrollo de enfermedades en las plantas.

,., .. 3 ·R. ., [§] . rag . . - 1ego por asperston. INIA

Cartilla Divulgativa Nº 9 -Año 1997 INTIHUASI

· Es necesaria una mayor coordinación ·(que otros sistemas) para fijar los perfodos de riego y los de fumigaciones.

· El riego por aspersión tienen menor precisión en la entrega de agua que otros métodos de riego presurizado, como goteo, cinta, microjet o microas­persión, por consiguiente presenta un mayor gasto de agua. Además, debi­do al majamiento en círculo de este sistema, se producen pérdidas de agua en los deslindes de los predios, mojando los caminos y predios vecinos, es­pecialmente cuando son parcelas angostas.

• La aspersión requiere mayor presión de funcionamiento que otros sistemas presurizados (goteo, cintas, microaspersión, microjetl, lo que trae consigo más consumo de energfa por metro cúbico de agua aplicada.

Figura 2: Patrón de majamiento según la dirección y velocidad del viento.

Los componentes de un equipo de 1iego por aspersión (Figura 1) son:

Unidad de bombeo, que aspira e impulsa. el agua a una presión determinada.

Tubañas o rsd de distribuci6n, formada por tuberías de diversos materiales y diámetros acorde a los caudales que deben conducir.

Aspersores que distribuyen el agua al suelo.

BI Riego por aspersión.- Pág.4. iNnlll1.As1 Cartilla Divulgativa Nº 9 - Año 1997

2.1. UNIDAD DE BOMBEO. '• • ~ • • • • • ). • • •5 + • + > • • T • • +• > • < > • +"T ,~, •r • • L • • r > ••••>•J.~.·. r > • +• .... < ), r > • J • • • r > • • • • • • • • • • • • •5" •. ~ • "•"• +"• • < • + .... > • ~ • • > • • • • • •'• •' • •'• <'•'• <'• .~. :>r •,,,, •, ,'\:, ,-.•. •'~ > p < >'< T•,·,~~·· + > •, •, •, •, ~, ~,,,, • l

la motobomba es el equipo responsable de aspirar el agua desde la fuente -ya sea un estanque, cauce, o pozo profundo-, distribuyéndola hacia las tuberías de conducción del equipo de riego. Consta de un motor que pue­de ser eléctrico, Diesel, o bien a gasolina, responsable del accionamiento de la bomba, que es Ja encargada de aspirar e impulsar el agua hacia las tuberías con una determinada presión y caudal (cantidad de agua).

El caudal de la bomba deberá satisfacer las necesidades de riego para el mes más crítico, asimismo, es necesaria una presión suficiente para com­pensar las pérdidas por fricción, diferencias de elevación topográfica y los requerimientos del aspersor dados por su presión de trabajo. ·

Es importante destacar que para una motobomba determinada, existe una relación entre presión y caudal, puesto que es posible un aumento de cau­dal con una disminución de la presión.

Aumentar la presión o el caudal requiere de una mayor potencia. En gene­ral, Jos equipos de bombeo tienen un amplio rango de trabajo, aón cuando exista una alteración en Ja eficiencia de trabajo de Ja bomba, cuando la operación se aleja de las condiciones específicas para las que fue diseña­do el equipo.

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Figura 3: Esquema de tres tipos de estaciones de bombeo.

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2-2. RED DE DISTRIBUCIÓN. t:·. r •• ~ •• •,+ ..... ~.~.+$$· > :.,$· 523 . )" ·?. ·.~. $· .. ~, .. +.+ ·~ S·~·.+ ....... +? ¿ s + & . ., • "( )" ., . ·.~+·,+,·,·····~ ........ + .... ~~ .... ·~·. s· . ·.~. ,.~+· .... +·.~.·~··+··~~~··T ·~··T··~··S· ..... r "+" ••• ·.~+·.~.·.·.·~· ~.·.•~+,•,+,+.~~· ........... ·~· 5 ..... T.·~····)· ··S ...... i

La red de distribución generalmente se compone de tuberías rígidas, aún cuando en determinados casos se usan mangueras flexibles. Existen tube­rías metálicas (aluminio, acero galvanizado, acero, cobre), de materiales plásticos fpo/ietileno, PVC y otros) y asbesto - cemento, dentro de las más comunes.

los materiales de fabricación son importantes ya que sus características varían desde el punto de vista hidraulico (por ejemplo la rugosidad o resis· tencia al paso del agua, debido a un mayor roce con las paredes). Es asf que para conducir un mismo caudal de agua, las pérdidas de presión por fricción aumentan en la medida que el material es más rugoso y tienden a disminuir cada vez que se aumenta el diámetro de la tubería, En el Cuadro 1 se registran algunos valores de pérdida de presión, según el diámetro y material de la tubería.

Cuadro 1: Pérdidas ds presión (sn kg/cm2) para conducir 41 litros por se­gundo en tuberías de distinto diámetro y material.

------3.5 0.73 0.78 4 0.41 0.44 0.52 0.775 1.502 5 0.15 0.16 0.19 0.266 0.492 6 0.06 0.07 0.08 0.112 0.205 8 0,02 0.02 0.02 0.029 0.053 10 0.01 0.01 0.01 0.010 0.018 12 .0.03 0.03 0.04 0.004 0,007

Nota: PVC C-100, soporta presiones internas de 100 metros columna de agua {m.c.a.J

Como se señaló anteriormente, por las tuberías fluye un determinado cau­dal de agua que es impulsado a una presión definida por las condiciones de operación del equipo, por lo tanto, la red de tuberías deberá estar construi­da de forma que las máximas presiones logradas en cada punto no destru­_van esta red. Además del diámetro, la resistencia del material para sopor­tar Ja presión, es otra característica que puede influir en las pérdidas de pre­sión en la red. Producto de ello es que se fabrican tuberías de un mismo material pero de diferentes cualidades, como se indica en el Cuadro 1 para el caso del PVC.

~ Riego por aspersión.- Pág.6. MrrnÜASI Cartilla Divulgativa Nº 9 -Año 1997

La red de tuberías de un equipo de riego por aspersión incluye conexiones diversas, cuyos diseños y finalidades· son muy diferentes.

Una de las características más relevantes de las tuberías usadas en siste­mas móviles de riego por aspersión, debe ser su bajo peso y la facilidad de conexión. Hoy en dla se encuentra una gran variedad de tipos de tube~ rlas para este tipo de sistemas. Muchas de ellas logran un sellado hermé­tico una vez que el agua fluye a presión por su interior; acomp1Jña a esto el desague automático de las tuberías al detener el equipo y as/ liberar el hermetismo de la unión.

2.3. EL ASPERSOR. f • • • > • • • •T • ~ • • + • • +1 • rr • • r • ~ • r • • + • • • • +T • + • < • T • + • • ~~ + • < ~ > • + • + • • ~~ • + p ~~ • ~+ p • ~ p • ~ • ~:+ ~~ • ~~ • ~:• • • + ~ p • ~ p • ~ p • • • ~ + p • + p • p • + • +? + • + • • + • • ~~ < ~ • • + • > • • +~ < ~ > < + • • • T • • • ~ • r • • T • • • r • r • r > • ~ • • • • j

Es el componente más importante en este método de riego, llegando a determinar la efectividad y la eficiencia de todo el sistema.

El aspersor funciona con agua a presión que sale a través de una boquilla. El chorro de agua se descompone en pequeñas gotas, que una vez lanza­das al aire caen sobre la superficie del suelo en forma de lluvia. El asper­sor rota en torno a su eje vertical gracias al impacto del chorro de agua contra el brazo móvil. Este es impulsado hacia atrás para que así, en el instante siguiente, la tensión del resorte lo fuerce a regresar a su posición inicial golpeando contra la boquilla fija del aspersor, Jo que permite un gi­ro permanente y fraccionado.

Normalmente las caracterlsticas que aparecen en los catálogos respecto a los aspersores son las siguientes:

Tipo de aspersor Diámetro de tuberías o boquillas Presión en la tobera Caudal del aspersor Alcance del chorro Distancia entre los aspersores

. Densidád o intensidad dé riego

= 8 60 (Marca Bauer, por ej.) = 6,0mm = a;o atmósferas = 2,35 m3/h = 17,5 metros = 18 x 18 metros = 7,2 mm/h

Pág,7.-Riego por aspersión. I Cartilla Divulgativa Nº 9 - Año 1997 INTIWASt

Brazo del ·;·:·:<

martillo ~~~:;,1ión 1 Figura 4: Detalle de las partes que componen un aspersor.

El área mojada por un aspersor corresponde a un círculo, con una cantidad de agua aplicada que disminuye gradualmente en la medida que la distancia al aspersor es mayor; por esta razón es necesario ubicar los aspersores con una cierta separación, para que se produzca un traslape de la precipitación y se logre un majamiento uniforme del terreno. Un esquema de esto se muestra en la Figura 5.

t 1 ', r • 1 e o t

1 1 1----t+I 1 1 1 1

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Figura 5: Esquema del área mofada por aspersor.

Riego por aspersión.- Pág.8. Cartilla Divulgativa Nº 9 -Año 1997

El aspersor no siempre puede acoplarse directamente a la tubería del late­ral, debiendo ubicarse a una altura determinada desde el suelo. Con este fin se utilizan accesorios como Jos que aparecen en Ja Figura 6.

Figura 6: Detalle de accesorios para liego por aspersión.

Es común que el uso de sistemas móviles obligue a la instalación de tube­rías sobre vías de circulación, con el consiguiente riesgo de destrucción; una alternativa que evita problemas de esta naturaleza es instalar junto a los tubos tablones de madera {Figura 6).

El diseño de una unidad de riego por aspersión debe considerar los siguien­tes antecedentes:

•Determinar los requerimientos de riego, esto es la lámina (o cantidad) de agua a. aplicar (Hn y HbJ.

•Determinar Ja demanda de agua del cultivo (Etc). •Definir la frecuencia de riego, es decir, cada cuanto tiempo se tiene que volver a regar un sector del campo o parcela fFRJ.

•Tiempo de riego diario del aspersor {Tra) e intensidad de riego (ppa). •Espaciamiento u ordenamiento de aspersores (EJ. •Número de cambios o movimientos de lineas de aspersores o tuberías la­terales móviles, posibles de efectuar en el día (Ncdla).

•Número total de posiciones o cambios del lateral en el área total a regar. (NC lat).

• Cantidad de lineas de aspersores que deben operarse en paralelo (NL pa­ralelo).

Pág.9.-Ríego por aspersión. ~ Cartilla Divulgativa Nº 9 - Año 1997 INTIHUASI

0 Número de días de riego efectivos por ciclo (ND ciclo). ° Caudal total de aspersores que operan simultáneamente (QTJ.

A continuación se detalla el procedimiento de cálculo para cada uno de es­tos factores y en el próximo capítulo se desarrollará un ejemplo completo.

3. 1.~ LÁMINA DE AGUA A APLICAR O REQUERIMIENTOS DE RfEGO. ,h.,.,f

La determinación de este antecedente va a depender de la capacidad de al­macenamiento de agua que tenga un suelo, de la profundidad de arraiga­miento (profundidad a la que crecen las raíces} del cultivo y del nivel de a­gotamiento del agua al que se quiera llegar.

Esta capacidad de almacenamiento de agua en el suelo está frecuentemen­te influida por las características físicas del suelo, especialmente textura y densidad aparente. En el Cuadro 2 se han incluido valores promedios de agua disponible para las plantas, según profundidad de arraigamiento y pa­ra tres tipos de texturas del suelo. En las tres ultimas columnas se indica, para cada caso, la lámina de agua a aplicar según diferentes porcentajes de agua consumida (33%, 50% y 67%).

Esta lámina a aplicar corresponde a la lámina tnJeta {Mn) y es necesario afec­tarla por la eficienda del sistema de riego, de tal forma de calcular la lámina bmta (HbJ; que corresponde realmente al agua que hay que aplicar.

C;JJiMlro 2: Cantidad de agua a reponer (en milímetros) según Ja textura del suelo y la profundidad de arraígamíento del cultivo.

60

90 120

25,0

50,0

75,0

100,0

[§] R. ., n' 10 INIA 1ego por asperswn. - rau. . INTIHU.A.SI Cartilla Divulgativa Nº 9 - Año 1997

8,2

16,5

25,0

33,0

12,5 16,8

25,0 33,5

37,5 50,0

50,0 67,0

30 42,0 14,0 21,0 28,0 60 84,5 27,9 42,2 56,6 90 126,7 41,9 63,3 84,8

120 169,0 56,0 84,5 113;0

30 60,0 19,8 30,0 40,2 60 119,5 39,0 59,8 80,0 90 179,0 79,0 89,5 119,9

120 239,0 179,0 119,8 160,5

El cálculo del agua disponible para las plantas se efectuó tomando como base las constantes hfdricas para cada textura del suelo, de acuerdo a la siguiente relación (Ver Cartillia Nº 2)

H disponible = ___ rc_._c1i_e_c_._-_P._M_'P_~ __ x Db x z

donde:

H disponible C. de C. PMP Db z

100

= Agua disponible en el perfil de suelo (mm) = Capacidad de Campo(%) = Porcentaje de Marchitez Permanente (%)

= Densidad Aparente (gr/ce} = profundidad de arraigamiento del cultivo (mm)

Si el suelo de su predio es de textura franca y el cultivo establecido tiene una profundidad de arraigamiento de 60 cm; el agua disponible para las plantas será de 84, 50 mm. Ahora bien, si Ud. desea regar cuando las plantas hayan consumido el 50% del agua disponible, deberá reponer una lámina neta de 42,2 mm(Hn).

La situación es un poco más compleja cuando el suelo presenta 2 o más estratas o capas de distintas texturas. En ese caso el cálculo hay que rea­lizarlo en forma independiente por cada estrata.

Pág. 11.-Riego por aspersión. ~ Cartilla Divulgativa Nº 9 ·Año 1997 INTIHUASI

3.2.~ DEMANDA DE AGUA DEL CULTIVO f••~••~••~••S S T> •• •~••~•r•••S•r(•• • ~•• J.r l .. • ) i. i) ¿ • > '' •+••T•+> •< >••+••&•• >•+••+l •r••+••+••+J\:•T•• L••~T•• >••T•• ••• L•+• •• >•• •••< .. •• ••+••L•r~• •• >•T •S 'J

La capacidad de almacenamiento de agua del suelo se agotará con mayor o menor rapidez, dependiendo de Ja mayor demanda de agua que manifies­ten los cultivos. Al respecto, en la Cartilla Divulgativa Nº 2, de esta misma serie, se explica en detalle el procedimiento para su cálculo.

Tal procedimiento está basado en la determinación de la Evaporación da Bandeja (EBJ. Este valor (ES) debe multiplicarse por el Coeficiente de ban~ deja (Kp) y por el Coeficiente de Cultivo (Kc); dando forma a Ja siguiente ·expresión.

ETe == EB x Kp x Kc

donde:

ETc = Evapotranspiraci6n del cultivo o demanda de agua del cultivo (mm).

EB = Evaporación de bandeja (mm/día o mm/mes}. Kp = Coeficiente de la bandeja (variable según posición de la bandeja,

viento y humedad relativa).

Kc = Coeficiente del cultivo (variable según su estado de desarrollo).

Debe tenerse presente que este cálculo debe realizarse para aquel mes de mayor consumo de agua del cultivo, para fines de diseño del sistema.

(Sugerencia: Consulte Cartilla Divulgativa Nº 2, de esta misma serie).

3 .. 3 .. - FRECUENCIA DE RIEGO [. • + • < + • • + • • • • • • ~ ~ • < + • • • &• • T • • • • • • • • • ~ • , , • • , + , , < , < > • + > • • > • r • • r • • • • • • • , ~ • • + , , + > < > , < ~ • < T • • • • r • • • T • r • • • • • • • • • • • ~ • • ~ • • ~ > ~ • • + • • < • < < ~ • < • • • T • • • • • • • r • • • • • • • • ~ • • • • • ~ • • ~ • ~ • ~ ~ • ~ • • ~ • • • • "C ~ «• • 4

AJ estar definida la cantidad neta o lámina neta de. agua a aplicar (Hn) ,y las demandas máximas del cultivo en el mes de máximo consumo; la Frecuen­cia de Riego · (FR) queda definida por:

FR = __ H_n_fm_m_~ __ =(días)

'Etc (mm/dla)

:X Riego por aspersión. - Pág. 12. 1~111tüASi Cartilla Divulgativa Nº 9 - Año 1997

Esto nos indica que, para las condiciones de máxima demanda, un deter­minado sector deberá volverse a regar según Jos días que se obtengan de la relación anterior.

3.4.- TIEMPO DE RIEGO E INTENSIDAD DE RIEGO , .. '·'·'· •• ~.. ••• • • • ••••••••• '•T ••• • •••• +· ••••• , ••• ~. ··~ ••••••••••••••••••• ~. ~ ••••••••••••••••••••••• •• ~. +" •••••• +.; •••••• r• •••• ( •••••••••••••••••••• T ••••••••••• T ••• T'• r •• r. ~· ••••••••••••••• ,.,,

Son conceptos estrechamente ligados, dado que para poder aplicarla lá­mina bruta calculada, se podrán utilizar distintos tiempos de riego, depen­diendo de la intensidad del riego o velocidad de aplicación de agua del as­persor. Ahora bien, la intensidad de ríego debe tener como requisito que sea inferior a la velocidad de infiltración básica del agua en el suelo, con el fin. de evitar el escurrimiento superficial y el empozamiento.

Se entiende por velocidad de infiltración básica, aquella velocidad de infil­tración que refleja un ingreso constante de agua en el suelo, al mantener una lámina de agua sobre éste. Como criterio general, el sistema se diseña para una aplicación máxima de agua igual a O, 9 veces la velocidad de in­filtración básica, obteniendo así la máxima intensidad de lluvia del asper­sor. Esto constituye un criterio de selección del aspersor.

En el Cuadro 3, se muestra la capacidad o velocidad de inf11tración de agua y la intensidad de lluvia máxima permitida para tres tipos de suelo.

Cuadro 3. Capacidad de infiltración de agua en el suelo e intensidad de lluvia máxima permitida para riego por aspersión.

Nota: Los valores d,_el cuadro son aproximados, debiéndose recurrir a información de terreno para mejorar fa estimación. ·

Plg.13.-Riego por aspersión. ~I Cartilla Divulgativa Nº 9 -Aflo 1997 TÑTiHU'As1

Los valores del Cuadro 3 deben corregirse según sea la pendiente del terre­no, utilizándo~e como referencia la información del Cuadro 4, que muestra la reducción de Ja intensidad de lluvia en relación a la pendiente del terreno.

Cuadro 4: Porcentaje en los que debe reducirse la intensidad de lluvia, se­gún la pendiente del terreno.

0-5 o 6-8 20

9 - 12 40

13- 20 60

más de 20 75

Nota: 1 % de pendiente significa un desnivel de 1 metro de altura en 100 metros de largo.

Al quedar definida la intensidad de riego (ppa) o tasa de aplicación de agua del aspersor seleccionado,,. se puede determinar el Tiempo de Riego fTRa), utilizando la siguiente expresión:

Tra = _ __,,__H_b_fi_m_m_~ ____ = (hor~s) ppa (mm/hr)

3.5.- ESPACIAMIENTO U ORDENAMIENTO DEASPERSORES

En la selección y diseño del equipo de riego por aspersión, debe darse es­pecial cuidado a Ja uniformidad en el humedecimiento del suelo, puesto que la cantidad de agua aplicada disminuye al aumentar Ja distancia, siendo ne­cesario un traslape obligado de las áreas mojadas entre un aspersor y otro (Figura 5). La magnitud del traslape estará dada también por las condicio­nes de viento de Ja zona; de gran importancia en la uniformidad del riego. (Figura 2).

[§J INIA. Riego por aspersión.- Pág.14. INTIHUASI Cartilla Divulgativa Nº 9 - Añp 1997

Considerando tales antecedentes, el espaciamiento, ordena.miento o dis­posición de los aspersores en el terreno tiene que considerar ciertos cri­terios para lograr una buena uniformidad de majamiento.

Al girar un aspersor moja el terreno en una s,uperficie circular; de tal ma­nera que, para cubrir un área con círculos de humedad se requiere una determinada superposición de los mismos. Así se logra regar eficiente­mente una superficÍe cuadrada o hexagonal, según se adopte una dispo~ sición de Jos regadores en cuadrado o triangular.

Midiendo Ja precipitación con pluviómetros (pequeños recipientes de 500 cm 3) dispuestos en un reticulado bajo el área de influencia de un regador, es posible obtener un cuadro de Ja distribución de la /luvia. El trazado de las isolíneas (líneas de igual precipitación). y de dos perfiles típicos, uno longitudinal y otro transversal (Fig. 2 y 5) señala claramente el comporta­miento del aspersor. Dichos perfiles muestran una común disminución de Ja precipitación desde el centro a la periferia. la forma del perfil, sin em­bargo, no es uniforme y depende del tipo de regador, de la presión de ejercicio y velocidad de giro del mismo y del efecto del viento.

En base a ensayos es posible representar diferentes perfiles típicos de precipitación de aspersores, considerando distintos espaciamientos entre ellosl obteniéndose un coeficiente, denominado Coeficiente de Uniformi­dad (Cu), el cual permite evaluar el grado de uniformidad del riego, y que se expresa en la ecuación siguiente:

¡ Cu = 1, º. -(L.: x ) 100 . d·n.

Donde x representa los desvíos de cada una de las observaciones con res­pecto a la mediad y n es el número de observaciones.

Teniendo claro los perfiles de majamiento del aspersor, es posible resolver la distancia o espaciamiento más adecuado entre una y otra posición del lateral o ubicación entre aspersores sobre la laterall para determinado va­lor de Cu.

Pág. 15.-Riego por aspersión. ~ Cartilla Divulgativa Nº 9 -Año 1997 INTIHUASl

El ordenamiento de los aspersores se refiere a la forma en que se deben distribuir los aspersores en el terreno a regar, de modo que el sistema pue­da operar en forma eficiente y económica.Para establecer este ordenamien­to es fundamental conocer la forma y dimensiones del predio a regar y tam­bién el tipo de sistema de riego por aspersión más conveniente de utilizar.

De este modo, conociendo el ancho y longitud del predio a regar, se puede elegir la disposición de tuberías laterales y de Jos aspersores en ellas. Este ordenamiento de aspersores puede diseñarse formando cuadros, rectángu­los o triángulos. La disposición cuadrangular, en que las posiciones de as­persores forman rectángulos o cuadrados, es la más conveniente para sis­temas móviles o semifijos (mejor implantación en terreno y facilidad de traslados). La disposición triangular, formando triángulos equiláteros o isós­celes, es la más conveniente para sistemas fijos (mejor distribución de la precipitación).

Con el objeto de evitar diferencias de presión debido a cambios de eleva­ción del terreno, se colocan generalmente los laterales en forma paralela a las curvas de nivel del terreno y la tubería principal se coloca en el sentido de la mayor pendiente.

Además, para lograr una mejor distribución del agua cuando los vientos son fuertes, se recomienda colocar los laterales de manera de formar un ángulo de entre 45° a 90° con respecto a los vientos predominantes.

Las distancias entre tuberías laterales (di) y entre aspersores (da) son nor­malmente múltiplos del largo estándar de la tubería de acoplamiento rápi­do, o sea 6 m. De esta manera, para sistemas semifijos, se usan las si­guientes distancias (da/di): 6/6, 6112, 12112, 12118, 18/18, 18124, 24124, 24130, 30/30 y mayores, hasta 66/66.

Con. el objeto de mantener una alta urdormidad del riego (Cu), debe existir un traslape de majamiento entre aspersores, por Jo que el distanciamiento entre aspersores, tanto sobre el lateral como entre laterales, será función del diámetro de majamiento y de la velocidad del viento.

~ Riego por aspersión.- Pág.16. TmlituASI Cartilla Divulgativa Nº 9 ~Año 1997

En. el Cuadro 5 se presentan espaciamientos recomendados en (unción del diámetro o ancho fD) de majamiento y pata dff13rr::11tes condiciones de ve­locidad del viento:

Cuadro 5: Espaciamiento de aspersores, para diferentes velocidades de viento.

sin viento 2,0 3,5

mayor de 3,5

65%D 60%D 50%D 30%D

75% D 70%D 60% D 30%D

Nota: D: Diámetro de majamiento del aspersor.

Otra forma de determinar el espaciamiento u ordenamiento de los asper­sores, considerando el viento del Jugar, es definir el porcentaje de trasla­pe que debe darse para las diferentes situaciones, como se indica en el Cuadro 6.

Cuadro 6: Porcentaje de traslape de aspersores para diferentes condicio~ nes de viento y disposiciqn de ellos.

Nota: L = Traslape sobre el lateral; S= Traslape ent1e laterales

Algunos fabricantes también señalan algunos criterios respecto al espa­ciamiento de aspersores y laterales, en función del viento y del alcance del chorro de cada aspersor, como se indica en el Cuadro 7, Jo cual resul­ta bastante útil al momento de diseñar el sistema.

[§] Pág.17.~Riego por aspersión. INIA

Cartilla Divulgativa Nº 9 -Año 1997 INTIHÚASi

Cuadro 7: Distancias máximas entre aspersores de acuerdo con el alcance del chorro (m).

alcance x 1,25 alcance x 0,95 alcance x O, 85 alcance x O, 63

alcance x 1,25 alcance x 0,95 alcance x 0,95 alcance x 0,95

Habiendo elegido la distancia entre_ tuberlas laterales flfneas de aspersoresJ y la distancia entre aspersores en ellas, es posible determinar el número de posiciones de //neas de aspersores y la cantidad de aspersores que. operarán en cada linea. En general, se consideran aspersores para regar clrculos com­pletos faspersores en circulo), pero en Jos extremos de los laterales se pue­den instalar -aspersores qµe riegan 112 circulo, a fin de no mojar Jos pre­dios o caminos vecinos, especialmente cuando se trata de parcelas angostas.

3 .. 6.- NÚMERO DE CAMBIOS O MOVIMIENTOS DE LINEAS DE ASPERSO· RES O TUBER/AS LATERALES MÓVILES POSIBLES A EFECTUARSE AL DIA.

• ~~ P • ~ ~ • ~ + 1 ~~-+•8'*8• • + • • ~ • • • • • • • • 4 ~ • • r • •r • • •~ • • ~ • • • • • • • + • • • • + • • Sf~S• • {• ~· • ~ • • • 1~1 •~A•+ p ~+~~ ~~ ~ • ~~ • +~ • • • ~~ • ~~ • ~~ • ~• • •~ r~ • r • rr • • ~ • ++ P • ~ • + • • ~~ 1 ~~ P ~~ • • • • •~ • ~ • • • r• p r • • • • • + • ++ j

El número de movimientos a efectuar en el dla va a depender del número máximo de horas laborales disponibles al dla fTRmhtJ, en relación al tiem­po de riego calculado para los aspersores (TRaJ, de acuerdo a la siguiente expresión:

NCdla = TRmáx --------Tra

Riego por aspersión. - Pág .. 18~ Cartilla Divulgativa Nº 9 ~Afio 1997

3 .. 7 .. - NUMERO TOTAL DE POSICIONES O CAMBIOS DEL LATERAL EN EL AREA TOTAL A REGAR. k • • $+ • • ~~ • +~ P ~+ • + P ++ T $• < > • • + • + •~ • ~ • $• • • • • • • • • r • • ~ r • • r • )" • r • »" • • • ~ • • ~ • ~~ • ++ • < + • • r • • ~ • • ~~ ~ $• ~ • + > • • • • r • :.,,• • • ~ • ~~ • + • < T¿ < <.,. < • "( ~ +r • • •' • "( < ~ < r • • T • • T • + • • + p •S• + • ~~ > • ~ • ~~ • • • • ~ • ~¡

Siendo el área efectiva que cubre el lateral, en una posición, igual al largo (LJ por el espaciamiento ·entre lineas lEJ, y considerando que A, es el área de la parcela que se desea regar con un· lateral, el número de cambios de posición del lateral estará dado por:

Nclat = A LxE

3 .. 8.- CANTIDAD DE LINEAS DE ASPERSORES O LATERALES O.UE DE­BEN OPERARSE EN PARALELO.

Cpn una sola linea lateral resulta quizás imposible regar toda la parcela entre turnos de riego, haciéndose necesario disponer de 2 o más laterales para cumplir tal requisito. En estas circunstancias, el número de laterales, que deben operar en paralelo o simultáneamente (NLparalalo), se puede calcular a través de la siguiente expresión:

donde:

NClat Nlparalelo = -------

NCdíaxFR.

NC lat = Número total de posiciones del lateral

NC día = Número de posiciones o cambios al día de las laterales. FR = Frecuencia de riego (días)

Pág. 19.-Riego por aspersión. ~ Cartilla Divulgativa Nº 9 - Año 1997 MnH'1.1As1

3.s ... NUMERO DE DIAS EFECTIVOS DE OPERACIÓN DE LOS ASPERSORES POR CICLO.

[,+ ••• ~-O O•& ... +. 1 + •• ~O O·} O •• :.:.:+ •• + •• + ••• ~ •• r•& O O & 1 •• :.: •• :.:4:{.: ... :+:.:.: .. :.:.: .... :+O.~. 3~. O r. W C O W & O•&. & O ... 1 •• :+:. {· +. + 1 +. 1 T. r O 1 & O O 1 O && p ~p •• : ..... : ... +: •• :.: •• +.+:. o~+. +TO O & • O O & OO. r ·} && O O&•& O•& O && • & •• & • & O O rl

Considerando los ajustes que se realizan para tener un mJmero determinado de laterales y los dlas de descanso y los tiempos utilizados en los cambios de posición y traslado de las tuberías, los días efectivos de operación de los aspersores (ND ciclo) puede calcularse de la siguiente manera:

NClat ND ciclo = ---.. -------------------------------

NC día x NL paralelo.

3.10.- CAUDAL TOTAL DE OPERACIÓN DEL SISTEMA.

Finalmente, conocido el caudal de cada aspersor, el número de aspersores por lateral y el número de laterales que operan simultáneamente, debe calcularse el caudal requerido por el sistema (QTJ, para definir el grupo de bombeo necesario. El caudal total se calcula con la siguiente expresión:

ar = qa X Nº aspersores )( NL paralelo = (m3/hora)

donde:

QT

qa

= Caudal total de todos Jos aspersores que operan simultá­neamente en m3 por hora.

= Caudal del aspersor en m3 por hora.

Nº aspersores. = Número de aspersores por línea o tubería lateral.

NL paralelo = Número de laterales que operan simultáneamente.

~ Riego por aspersión.- Pág.20. INTIHÜASi Cartilla Divulgativa N °. 9 - Año 199 7

4. • EL EJEMPLO ESPERADO • ~ • ~ • ~~ • ~ • ~ • • • ~ ~r • • r • • • ~ • • • ~~ • • ~ • • ~~ • •~ ~ ~ ~ p • • • • + P • • P ~+ • < +~ •}~ • • •~ ~r • • • • • r • • r~~ • r~ • ~ • ~• • ~~ • • • • ~~ ~~ • ~-§ • • &• p ~ • • + • • • + • +T •' • • • ~~ • ~~~'' ~ ·~' ~' •}' ~ •'' ~ • r • • • •~•~'~~'A''+'+•• ¡

Suponga Ud. que desea regar 5 ha de empastada de alfalfa en una área del Proyecto PROMM La Placa (Oval/e} o Buzata (Jllapel}. El terreno tiene una forma rectangular (500m x 100m}, presenta una topografía pla­na y Jos vientos alcanzan velocidades de hasta 3,5 mis. Se dispone de tranque acumulador de agua en cota superior del predio, con capacidad para 2.000 m 3 aproximadamente, recibiéndose el turno de riego cada 7. oportunidad en la cual el tranque se llena completamente de agua.

El suelo presenta las siguientes características:

Textura Capacidad de Campo

Porcentaje de Marchitez Permanente Densidad Aparen'te Tasa de Infiltración Básica Umbral de riego o% de Agua a reponer Profundidad de arraigamiento del cultivo

= arcillosa = 28%

= 15% = 1,25 gr/ce = 7,5 mm/hr. = 50 % = 60cm.

En relación al clima, en el área existe una bandeja de evaporación cuyos registros indican que el mes de máxima demanda es enero con 290 mm/ mss de evaporación. Por su parte .. el cultivo está en pleno desarrollo pre" sentando un Kc= 1,0~ De esta forma_, la demanda del cultivo en ese mes será la siguiente, asumiendo un coeficiente de la bandeja Kp=0,75:

ETc = EB x Kp x Kc = 290 X 0,75 X 1,0 = 217,50 mm/mes = 7,02 mm/día

Con estos antecedentes podemos calcular varios factores para nuestro di­seño y disposición de riego por aspersión, considerando que tendrá un 75% de eficiencia de aplicación:

Pág.21.-Riego por aspersión. B Cartilla Divulgativa Nº 9 -Año 1997 INTIHVMI

Humedad disponible para las plantas (H) = 97,50 mm Agua a aplicar o lámina neta (Hn) = 48,75 mm Lámina bruta de riego (Hb) = 65, 00 mm Frecuencia de riego (FR) = 7 días Tiempo de riego (TRa) = 6, 75 horas (Se consideró un

Disposición de los aspersores

Aspersor seleccionado Alcance del chorro Distancia entre aspersores Número de aspersores por lateral Traslape de majamiento Horas laborales al día fTRmáx) Número de movimientos al día (NC día) Superficie a regar (AJ Longitud del lateral (l) Número total mov. lateral ( NC lat)

90% de Ja tasa de infiltración).

= En cuadrado = Bauer 60 (ver punto 2.3) = 17,50 metros (ver cuadro 2.3) = 18,00 metros (ver cuadro 2.3) = 6 = 50% aproximadamente = 14 horas =2 = 50.000m2 = 100 metros = 28

Número de laterales paralelas (NL para/} = 2 Número días operación (ND ciclo) = 7 Caudal Total requerido (QT) = 1-6, 10 m3/h

Como se puede apreciar, ha resultado muy ajustado para las condiciones máximas de demanda de agua de las plantas. En los meses de menor de­manda, el tiempo de riego utilizado será menor.

Sí Ud. quiere tener más holgura en el manejo del riego, podría considerar las siguientes posibilidades:

* Aumentar a 4 líneas laterales que funcionen en forma simultánea, lo cual hace aumentar el caudal requerido y la potencia del grupo motobomba, pe~ ro disminuye a la mitad el ciclo de riego, o sea a 3,5 días, en el periodo de máximo consumo. Es decir gran parte del año el equipo estaría ocioso.

·li" Adquirir tuberías para 4 líneas laterales, de tal modo de que_ mientras estén operando 2 de ellas, _ las otras 2 se estén trasladando e instalando para la siguiente posición. Con ello se disminuye el tiempo muerto sin operación.

[§] INIA Riego por aspersión.- Pág.22. INTIHUASI Cartilla Divulgativa Nº 9 - Año 199 7

Al efectuar los cálculos hidráuíicos, considerando la presión de operación del aspersor, la diferencia de cota entre el punto de captación y entrega de agua, las pérdidas por fricción en las tuberías (pérdida de carga) y las pérdidas por singularidades, se obtiene que Ja presión requerida alcanza a 48 m.c.a. (el cálculo considera caudal que se conduce, diámetro y longi­tud de las tuberías que se utilicen, pérdidas de carga permisibles, etc.).

Finalmente, entonces, se tienen dos datos muy importantes para definir el grupo motobomba que proveerá del caudal y presión requeridos (ver Car­tilla Divulgativa Nº 4).

Consultando catálogos de bombas nacionales, el equipo apropiado para esta situación sería el siguiente:

Bomba Vogt

Diámetro de rodete

Potencia motor

Energía eléctrica

Diámetro aspiración

Diámetro impulsión

;::: Modelo N 62

= 200mm

= 10hp

= Trifásica

= 2".

= 1 112 "

En plano de diseño del sistema deben aparecer indicadas las característi­cas de las tuberías y acoples especiales.

Para mayor información consulte al Extensíonísta del área !!!

[§] Pág.23.-Riego por aspersión. INIA

Cartilla Divulgativa Nº 9 -Año 1997 !NTIHUASI

o DÍA 1

DÍA 2

500 m

DÍA 7

Aspersor y Perímetro Mojado

> PRIMERA POSTURA

> SEGUNDA POSTURA

> PRIMERA POSTURA

> SEGUNDA POSTU!iA

> PRIMERA POSTURA

> SEGUNDA POSTUR/:..

Figura 7: Disposición de tuberfas y aspersores para un ciclo de riego de 7 días1 según el ejemplo presentado.

~ 'JIA !TIHUASI

Pág.24.- Riego por aspersión. Cartilla divulgativa Nº 9 - Año 1997