ELEMENTOS BSICOS DE RIEGO PRESURIZADO

PARA PRODUCTORES:

Khalidou M. BCarlos Daz Delgado

Vicente Angeles MontielVctor Hugo Fernndez Carrillo

MICROIRRIGACIN

PRLOGO El agua es un elemento indispensable para la vida en nuestro planeta Tierra. Por ello, y de acuerdo con la informacin histrica, se tienen registros de que las grandes civilizaciones se desarrollaron principalmente a lo largo de las riveras de importantes ros. Una de las principales razones del asentamiento de estas comunidades es que no slo se dispona de agua, sino tambin que se podan cultivar las tierras para obtener el alimento necesario para toda la poblacin. La falta o la inapropiada distribucin espacio - temporal de la lluvia hace necesario el riego. Esta actividad tiene como objetivo dotar la cantidad de agua requerida por los cultivos en sus diferentes etapas de crecimiento, de forma tal que no se produzcan reducciones en la produccin de alimentos. El riego es necesario, e incluso imprescindible para la produccin en las zonas semiridas y ridas. Por otro lado, el riego produce efectos ambientales que favorecen el crecimiento apropiado de los cultivos pues genera un microclima que disminuye la temperatura en las pocas clidas y la aumenta en las fras, reduce los riesgos de golpe de calor y de heladas. Sin embargo, es importante mencionar que el aporte de agua debe realizarse con la mxima eficiencia a fin de evitar efectos no deseados (erosin, salinizacin, etc.) que reduzcan, o incluso imposibiliten, la produccin. As pues, la irrigacin es una prctica agrcola de abastecimiento de agua a los cultivos, donde y cuando el abastecimiento natural, no es suficiente para cubrir las necesidades hdricas de las plantas. Hoy en da, el riego constituye una actividad imprescindible para la rentabilidad de la agricultura prcticamente en cualquier regin del planeta. De acuerdo con la forma del suministro del agua a las plantas, la irrigacin puede ser clasificada en dos categoras: irrigacin por gravedad e irrigacin presurizada. La irrigacin por gravedad presenta ventajas en el ahorro de energa pero su empleo se limita a zonas topogrficamente favorables y con la desventaja de presentar un gran derroche de agua. La irrigacin presurizada necesita menos mano de obra, presenta una mayor uniformidad de distribucin del agua sobre el terreno, un menor consumo de agua y sus sistemas se adaptan fcilmente a los diversos tipos de suelo, cultivo, clima y topografa del terreno. Como consecuencia de lo anterior, en las ltimas dcadas los sistemas de irrigacin presurizada han tenido mayor auge, sobretodo en regiones donde se requiere mayor productividad agrcola y donde el volumen de agua disponible es un factor crtico. El presente manual aborda los elementos bsicos de riego presurizado, particularmente de la microirrigacin, las metodologas de dimensionamiento de las instalaciones hidrulicas requeridas, sus criterios de operacin y mantenimiento y gua al productor paso a paso a travs de un proyecto tipo de microirrigacin. La elaboracin de esta obra ha sido posible gracias al financiamiento otorgado a travs del Fideicomiso Fondo Alianza para el Campo del Estado de Mxico (FACEM), del apartado Investigacin y Transferencia de Tecnologa y ha sido autorizado por el H. Consejo de Administracin del Instituto de Investigacin y Capacitacin Agropecuaria, Acucola y Forestal del Estado de Mxico (ICAMEX), mediante convenio signado entre la Universidad

Autnoma del Estado de Mxico a travs del Centro Interamericano de Recursos del Agua (CIRA- Facultad de Ingeniera). De igual manera, la elaboracin del presente libro ha fortalecido los lazos de amistad y colaboracin entre el Centro Interamericano de Recursos del Agua (CIRA-UAEM) y la Universidad Autnoma de Chapingo (UACH), particularmente con el Departamento de Irrigacin. Esperamos que el esfuerzo invertido en la elaboracin del presente libro, pueda proporcionar las herramientas necesarias y suficientes para orientar al productor en su proyecto de produccin agrcola bajo el empleo del riego por microirrigacin y contribuya al logro de un incremento de produccin y fomente un uso eficiente del agua.

Toluca, Estado de Mxico, 2002

Los autores

Contenido Captulo 1 INTRODUCCIN 1 1.1. Caractersticas generales de la microirrigacin 1

1.1.1. Descripcin General 1 1.1.2. Ventajas 4 1.1.3. Limitaciones 5

1.2. Descripcin de los diferentes tipos de Microirrigacin 6 1.2.1. Goteros 7 1.2.2. Cinta de riego 8 1.2.3. Microaspersores 10

1.3. Sistemas de Riego por Goteo 11 1.3.1. Goteo Puntual 11

1.3.1.1. Adaptabilidad 12 1.3.1.2. Ventajas 13 1.3.1.3. Limitaciones 14

1.3.2. Cinta Regante 14 1.3.2.1. Adaptabilidad 15 1.3.2.2. Ventajas 15 1.3.2.3. Limitaciones 16

1.4. Sistemas de riego por microaspersin 16 1.4.1. Adaptabilidad 17 1.4.2. Ventajas 17 1.4.3. Limitaciones 18

Captulo 2 INFORMACIN PARA ELABORAR PROYECTOS DE

RIEGO POR MICROAPERSIN 21

2.1. Informacin meteorolgica 21 2.2. Levantamiento topogrfico de terrenos 24 2.3. Fuente de Agua 24 2.4. Caracterizacin del suelo con fines de riego 26 2.5. Cultivo 29 2.6. Sistema de Riego 33 Captulo 3 PROYECTO DE SISTEMAS DE RIEGO POR

MICROASPERSIN 35 3.1. Diseo agronmico 35

3.1.1. Esquema de clculo de la necesidad total de agua de riego

i

de los cultivos 36 3.1.2. Mtodo del Tanque Evapormetro tipo A 37 3.1.3. Mtodo de Blanney- Criddle 43 3.1.4. Mtodo de Penman-Monteith 47 3.1.5. Coeficiente de Cultivo 48 3.1.6. Adecuaciones de ETc para microirrigacin 61 3.1.7. Ejemplo 65

3.2. Diseo geomtrico 78 3.3. Diseo hidrulico 81

3.3.1. Hidrulica de emisores 81 3.3.2. Lnea regante o lateral 89 3.3.3. Bloque de riego 93 3.3.4. Diseo de lneas laterales 96 3.3.5. Diseo de tuberas terciarias 104 3.3.6. Vlvulas de seccionamiento 107 3.3.7. Diseo de tubera principal 115 3.3.8. Vlvulas de admisin expulsin de aire 119 3.3.9. Filtracin 128

3.4. Lista de materiales 153 Captulo 4 INSTALACIN, OPERACIN Y MANTENIMIENTO

DE SISTEMAS DE MICROIRRIGACIN 173 4.1. Instalacin del sistema de riego 173 4.2. Operacin y mantenimiento del sistema de riego 194 BIBLIOGRAFA 210

ii

ndice de figuras Fig 1.1a. Elementos de un Sistema de Riego por Microirrigacin 2 Fig 1.1b. Componentes de un Sistema de Riego por Microirrigacin 3 Fig 1.1c. Cabezal de control 3 Fig. 1.2. Tipos de goteros 7 Fig. 1.3. Cinta de riego 8 Fig. 1.4. Micraspersor, microjet y accesorios para su instalacin 10 Fig. 1.5. Sistema de riego con goteo puntual 12 Fig. 1.6. Cultivos regados con goteo puntual 12 Fig. 1.7. Sistema de riego con cinta 14 Fig. 1.8. Sistema de riego por microaspersin 16 Fig. 2.1. Elementos del clima 21 Fig. 2.2. Estacin meteorolgica 21 Fig. 2.3. Balance hdrico en una localidad 23 Fig. 2.4. Topografa del terreno 24 Fig. 2.5. Agua subterrnea 25 Fig. 2.6. Pozo profundo como fuente de agua 25 Fig. 2.7. Proporcin ideal de partculas slidas en la textura de un suelo 26 Fig. 2.8. Tringulo de texturas 27 Fig. 2.9. Contenidos caractersticos de humedad del suelo 27 Fig. 2.10. Clases de agua en el suelo 28 Fig. 2.11. Mximo porcentaje de humedad aprovechable por el cultivo 29 Fig. 2.12. Profundidad radicular del cultivo 31 Fig. 2.13. Eficiencia de aplicacin 29 Fig. 3.1. Determinacin de las necesidades totales de agua de riego de

los cultivos 36 Fig. 3.2. Efecto de los elementos del clima sobre un cultivo de referencia

y sobre el Tanque tipo A 37 Fig. 3.3. Casos de instalacin del tanque de evaporacin tipo A 39 Fig. 3.4. Especificaciones del Tanque tipo A 42 Fig. 3.5. Coeficiente de cultivo y etapas de desarrollo 49 Fig. 3.6. Pantalla de captura de informacin de clima 68 Fig. 3.7. Pantalla de captura de informacin de cultivo 69 Fig. 3.8. Pantalla de resultados de requerimientos de agua del cultivo 70 Fig. 3.9. Determinacin de las Propiedades Hidrulicas del suelo 73 Fig. 3.10. Modelos para estimar dimetro de humedecimientos de goteros 75 Fig. 3.11. Una lnea lateral por hilera de plantas, con cinta y con goteo puntual 79 Fig. 3.12. Disposicin de emisores en cultivos arbreos 79 Fig. 3.13. Nmeros de emisores por rbol 79 Fig. 3.14. Configuraciones de sistemas de riego por microaspersin 80 Fig. 3.15. Prdidas de carga en tubera con salidas mltiples 91 Fig. 3.16. Longitud equivalente para conexiones de emisores 92

iii

Fig. 3.17. Distribucin de presiones en un bloque de riego 94 Fig. 3.18. Esquema de lneas laterales pareadas 96 Fig. 3.19. Esquema de una lnea lateral simple 97 Fig. 3.20. Esquema de laterales horizontales y con pendiente positiva 99 Fig. 3.21. Esquema de laterales con pendiente negativa dbil en relacin

a la prdida de carga unitaria 99 Fig. 3.22. Esquema de laterales con pendiente negativa fuerte en

relacin a la prdida de carga unitaria 101 Fig. 3.23. Lnea piezomtrica en la tubera terciaria 105 Fig. 3.24. Vlvulas de seccionamiento 108 Fig. 3.25. Prdida de carga en vlvulas de ngulo 109 Fig. 3.26. Vlvula de mariposa 110 Fig. 3.27. Funcionamiento bsico de una vlvula hidrulica. 111 Fig. 3.28. Cuatro casos de funcionamiento de la vlvula hidrulica como

reguladora de presin 111 Fig. 3.29. Prdida de carga en vlvulas hidrulicas, modelo 75 113 Fig. 3.30. Prdida de carga en vlvulas hidrulicas, modelos 95 y 96 114 Fig. 3.31. Prdida de carga en vlvulas hidrulicas, varios tamaos 114 Fig. 3.32. Especificaciones para excavaciones 120 Fig. 3.33. Ubicacin de vlvulas de aire en un bloque de riego 119 Fig. 3.34. Funcionamiento de la vlvula de aire cintica 120 Fig. 3.35. Vlvula cintica, imagen, diagrama de partes y curvas

de funcionamiento 121 Fig. 3.36. Vlvula automtica, imagen, diagrama de partes y curvas de

funcionamiento 121 Fig. 3.37. Vlvula de doble efecto, imagen, diagrama de partes y curvas

de funcionamiento 122 Fig. 3.38. Velocidad crtica para varios dimetros con distintas pendientes 124 Fig. 3.39. Nmero de vlvulas barak 2 (ARI) necesarias para el llenado

de tuberas, dependiendo de la velocidad de llenado (0.6 kg/cm2 de diferencial de presin) 125

Fig. 3.40. Hidrocicln 130 Fig. 3.41. Curvas de funcionamiento de hidrocilones 131 Fig. 3.42. Filtro de arena 132 Fig. 3.43. Elementos filtrantes 133 Fig. 3.44. Curvas de funcionamiento de filtros de arena 134 Fig. 3.45. Retrolavado de filtros de grava 136 Fig. 3.46. Filtro de malla 137 Fig. 3.47. Grfica de funcionamiento de los filtros de malla Rex 139 Fig. 3.48. Funcionamiento de los filtros de mallas Yamit 140 Fig. 3.49. Filtro de discos de limpieza manual 141 Fig. 3.50. Filtro de discos de limpieza automtica 141 Fig. 3.51. Curvas de funcionamiento de filtros de disco 142 Fig. 3.52. Filtros combinados 143 Fig. 3.53. Filtros automticos 144 Fig. 3.54. Filtro automtico ELI 146

iv

Fig. 3.55. Grfica de funcionamiento de filtros automticos 147 Fig. 3.56. Diagrama de funcionamiento del filtro automtico 148 Fig. 3.57. Esquema de conexin del filtro automtico 149 Fig. 3.58. Filtro modelo AF-200 trabajando con aguas residuales en Tel Aviv 149 Fig. 3.59. Grfico de prdidas de carga funcionando con agua limpia 150 Fig. 3.60. Diagrama de conexin del filtro AF-200 151 Fig. 3.61. Kc de manzana segn criterio de FAO 153 Fig. 3.62. Plano topogrfico del terreno a disear 153 Fig. 3.63. Clasificacin del agua de riego 155 Fig. 3.64. Consumo mximo de agua (mm/da) 156 Fig. 3.65. Determinacin de las propiedades hidrulicas del suelo 157 Fig. 3.66. Dimetro de cobertura del microaspersor 159 Fig. 3.67. Curva de funcionamiento del microaspersor propuesto 159 Fig. 3.68. Diagrama de presiones en un bloque de riego 161 Fig. 3.69. Distribucin de hf en el bloque de riego 162 Fig. 3.70. Clculo de secundaria con pendiente a favor 164 Fig. 3.71. Clculo de secundaria con pendiente en contra 165 Fig. 3.72. Tuberas secundarias dimensionadas 166 Fig. 3.73. Dimetros propuestos y presiones obtenidas en los nodos de la red 168 Fig. 4.1. Equipo sugerido para la instalacin 173 Fig. 4.2. Trazo de los ejes de las tuberas 174 Fig. 4.3. Instalacin del equipo de bombeo 175 Fig. 4.4. Instalacin de filtracin 176 Fig. 4. 5. Dimensiones de zanja segn dimetro de tubera 176 Fig. 4.6. Excavacin de zanja 177 Fig. 4.7. Tendido en instalacin de tubera de PVC 178 Fig. 4.8. Corte de tubera 179 Fig. 4.9. Rebabeo del tubo 179 Fig. 4.10. Limpieza de conexiones 179 Fig. 4.11. Aplicacin del cemento 179 Fig. 4.12. Unin de tubo y conexin 180 Fig. 4.13. Remocin de cemento excedente 180 Fig. 4.14. Limpieza de campana espiga 180 Fig. 4.15. Acomodo de anillo 180 Fig. 4.16. Aplicacin de lubricante 181 Fig. 4.17. Insercin de tubera 181 Fig. 4.18. Instalacin de tubera hasta 16 181 Fig. 4.19. Instalacin de tubera mayor de 16 181 Fig. 4.20. Forma de colocar los atraques en conexiones de tubera 184 Fig. 4.21. Elementos necesarios para la construccin de atraques 185 Fig. 4.22. Dimensiones recomendadas de atraques 187 Fig. 4.23. Instalacin de cabezales secundarios 188 Fig. 4.24. Prueba de presin y hermeticidad 188 Fig. 4.25. Tapado de zanjas 189 Fig. 4.26. Instalacin de laterales en el campo 191

v

Fig. 4.27. Limpieza y pruebas hidrulicas del sistema 192 Fig. 4.28. Filtracin de arena con retrolavado automtico 195 Fig. 4.29. Controlador de funciones de riego 196 Fig. 4.30. Lavado de elemento filtrante de malla 196 Fig. 4.31. Limpieza de filtro de discos 197 Fig. 4.32. Inyector venturi 198 Fig. 4.33. Revisiones de presiones de funcionamiento 199 Fig. 4.34. Elementos para aforar los emisores 200 Fig. 4.35. Vlvula hidrulica y de aire 201 Fig. 4.36. Lavado de regantes 202

vi

ndice de cuadros Cuadro 2.1. Estacin meteorolgica Cazadero, Zacatecas 22 Cuadro 2.2. Estimacin de la Evapotranspiracin del cultivo de referencia 23 Cuadro 2.3. Estacin meteorolgica de Hermosillo, Sonora, informacin de

evapotranspiracin potencial (ETP) y precipitacin observada (Pr), en mm 23

Cuadro 2.4. Informacin de un anlisis qumico de agua, realizado en un laboratorio 26

Cuadro 2.5. Valores de las propiedades fsicas del suelo relacionadas con el riego 29

Cuadro 2.6. Mximo agotamiento de humedad aprovechable en el suelo segn el cultivo, expresado como tensin de humedad 30

Cuadro 2.7. Mximo agotamiento de humedad aprovechable en el suelo segn el cultivo y profundidad de raz, en porcentaje 30

Cuadro 2.8. Profundidad efectiva de races donde se concentra el 80% de la actividad de races, en un suelo profundo, uniforme y bin drenado, en m. 32 Cuadro 2.9. Eficiencia de aplicacin en microirrigacin, en decimal 33 Cuadro 3.1. Valores de la presin de vapor a saturacin segn temperatura

en kPa 40 Cuadro 3.2. Coeficiente de Tanque, Ktan 41 Cuadro 3.3. Coeficiente global de uso consultivo (kg) para las especies ms importantes 44 Cuadro 3.4. Porcentaje de horas luz o insolacin en el da para cada mes del ao en relacin al nmero total en un ao 45 Cuadro 3.5. Coeficientes de desarrollo kc para el uso en el clculo de Uso Consuntivo con el Mtodo de Blanney-Criddle 46 Cuadro 3.6. Etapas de desarrollo del cultivo, segn FAO 49 Cuadro 3.7. Duracin de etapas de desarrollo para varios cultivos y regiones 50 Cuadro 3.8. Coeficientes de cultivo para usarse con el Mtodo de

Penman-Monteith recomendados por FAO 57 Cuadro 3.9. Valores de conductividad elctrica del estracto de saturacin

del suelo que no producen reduccin en el rendimiento de los cultivos 63

Cuadro 3.10. Rangos recomendados para la Uniformidad de Emisin 64 Cuadro 3.11. Dimetro mojado por un emisor de 4 lph 74 Cuadro 3.12. Tipos de emisores en distintas especies agrcolas 76 Cuadro 3.13. Intensidad horaria para emisores de microirrigacin 77 Cuadro 3.14. Valor del exponente x, segn tipo de emisor 81 Cuadro 3.15. Gotero en lnea Netafim. Para insercin en tubo de polietileno de 12 y 16 mm 82

vii

Cuadro 3.16. Goteros botn Plastro. Sellados, desmontables y Autocompensados 82

Cuadro 3.17. Goteros Integrados en tubo de polietileno Plastro-Plsticos Rex No autocompensados y autocompensados 83 Cuadro 3.18. Microaspersores con dispersor giratorio y esttico 85 Cuadro 3.19. Radio de mojado de los microaspersores, segn el tipo de dispersor 85 Cuadro 3.20. Radio de mojado para microjet 87 Cuadro 3.21. Microaspersores autocompensados 87 Cuadro 3.22. Prdida de carga en el tubn de alimentacin de los micrapaersores, segn dimetro del tubn y caudal, en m 88 Cuadro 3.23. Parmetros para el diseo de sitemas con Cintas de Riego 88 Cuadro 3.24. Dimetros de tuberas de polietileno 89 Cuadro 3.25. Frmulas para calcular la prdida de carga por friccin 90 Cuadro 3.26. Prdida en la inicial 92 Cuadro 3.27. Valores de EU recomendados por ASAE EP405 94 Cuadro 3.28. Valores de coeficentes para laterales alimentados por un

extremo 100 Cuadro 3.29. Frmulas para el clculo de lneas laterales alimentadas

por un extremo 102 Cuadro 3.30. Valores de coeficientes para laterales alimentados por un punto intermedio 103 Cuadro 3.31. Valor de Kv para vlvulas angulares 108 Cuadro 3.32. Valores de Kv para vlvulas de mariposa marca Bray, a

diferentes ngulos de apertura 110 Cuadro 3.33. Vlvulas hidrulicas Dorot 112 Cuadro 3.34. Criterios para dimensionar las tuberas de la red principal 116 Cuadro 3.35. Tubera de PVC, serie mtrica 117 Cuadro 3.36. Tubera de PVC, serie inglesa 118 Cuadro 3.37. Longitud de campana o bocina, segn el dimetro

de la tubera 119 Cuadro 3.38. Regla emprica para dimensionar vlvulas de aire 124 Cuadro 3.39. Tipos de filtro, segn el contaminante 129 Cuadro 3.40. Relacin Mesh vs tamao de orificios. Malla de acero inoxidable 138 Cuadro 3.41. Especificaciones de los filtros de malla automticos de

la serie 800 146 Cuadro 3.42. Especificaciones del filtro de la serie AF-200 150 Cuadro 3.43. Informacin climtica Estacin Cuauhtemoc, Chih. 152 Cuadro 3.44. Informacin proporcionada por el laboratorio 155 Cuadro 3.45. Determinacin de la longitud mxima de regante 163 Cuadro 4.1. Rendimiento de lubricante para uniones por campana anger, en

tubera serie inglesa 182 Cuadro 4.2. Rendimiento de lubricante para uniones por campana anger, en

tubera serie mtrica 182 Cuadro 4.3. Rendimiento de cemento para uniones cementadas. Tubera

inglesa (IPS) 183

viii

Cuadro 4.4. Rendimiento de instalacin para la tubera de PVC 183 Cuadro 4.5. Resistencia del suelo a la introduccin del atraque 185 Cuadro 4.6. Superficie de apoyo de atraques (cm2) por cada kg/cm2

de presin en la tubera de conduccin 184 Cuadro 4.7. Descripcin de problemas en el equipo de riego segn

lectura en ampermetro y manmetro 195 Cuadro 4.8. Causas fsicas, qumicas y biolgicas que contribuyen a la obstruccin de los emisores 199 Cuadro 4.9. Criterios relativos para indicar el grado de obstruccin de los Emisores segn la calidad del agua 200 Cuadro 4.10. Concentracin recomendada de cloro libre en el agua (ppm) Para propsitos varios 203 Cuadro 4.11. Secuencias de labores de mantenimiento y limpieza de equipos

De riego localizado 207

ix

Microirrigacin 1

Captulo 1

INTRODUCCIN 1.1. Caractersticas generales de la microirrigacin 1.1.1. Descripcin general El sistema de riego por Microirrigacin consiste en un conjunto de elementos apropiadamente diseados o seleccionados, instalados en un campo para proveer de agua a presin a un cultivo de una manera controlada. El trmino Microirrigacin se refiere a aquel sistema de riego que incluye todos los modos de aplicacin de agua en forma frecuente y con baja presin, con emisores de caudal pequeo, sobre la superficie del terreno o por debajo de ella. La aplicacin del agua es directamente en la zona de races en intervalos cortos de tiempo, de acuerdo con las necesidades hdricas de los cultivos y con la capacidad de retencin de humedad en el suelo. Los elementos bsicos de cualquier sistema de microirrigacin son: la fuente de abastecimiento, la unidad de bombeo, la unidad de control general (equipo de filtracin, fertilizacin, medicin y control), la tubera de conduccin y de distribucin que van generalmente enterradas, las tuberas regantes y los emisores (figura 1.1). El agua llega al cabezal del sistema con la presin necesaria mediante un equipo de bombeo o por gravedad desde un depsito. El cabezal tiene un conjunto de elementos que permiten el tratamiento de agua de riego si ello es necesario, su filtrado, medicin, control de presin, admisin-expulsin de aire, aplicacin de fertilizantes y en ocasiones dotado de un control computarizado de las funciones del riego. Del cabezal parte una red de tuberas que se denomina principal; la caracterstica fundamental de esta red es que siempre est presurizada cuando se encuentra en funcionamiento el equipo de bombeo. Luego est la lnea secundaria, la cual funciona slo cuando la vlvula de seccionamiento se encuentra abierta, en ocasiones, dependiendo del diseo, se coloca una tubera terciaria sobre la que se instalan reguladores de presin.

Se llama bloque de riego o subunidad a la superficie de terreno que es controlada por una sola vlvula de seccionamiento. La lnea lateral es la tubera de ltimo orden, a ella se conectan los emisores y puede estar conectada a una lnea terciaria o secundaria. El conjunto de bloques de riego que trabajan juntos conforma la seccin de riego o unidad. La diferencia en la cantidad de agua aplicada de los emisores crticos (los que proporcionan el caudal mximo y el mnimo) de un sistema de riego por Microirrigacin, bien diseado y operado, no debe exceder el 10%. As pues, en los ltimos aos se ha producido un avance significativo en el desarrollo de este tipo de sistemas de riego a presin, en sus dos grandes modalidades: goteo y microaspersin.

Fig. 1.1a. Elementos de un Sistema de Riego por Microirrigacin

Microirrigacin 2

Cabezal Tubera principal

Tubera secundaria

Tubera terciaria

Bloque de riego

Laterales

Vlvula de seccionamiento

Regulador de presin

Emisores

Fig. 1.1b. Componentes de un Sistema de Riego por Microirrigacin

Fig. 1.1c. Cabezal de control En el riego por goteo, cada gota de agua va directamente al suelo y a las races que alimentan la planta; entregando la cantidad requerida de agua que esta ltima necesita. El riego por microaspersin, consiste en la aplicacin localizada de agua en forma de lluvia artificial, que se forma como consecuencia del agua que fluye por efecto de la presin a travs de pequeos orificios llamados boquillas. En general, los sistemas de riego a presin permiten la mecanizacin y automatizacin de las operaciones agrcolas como la aplicacin de fertilizantes, de herbicidas, de qumicos y de trabajos de cosecha.

Microirrigacin 3

1.1.2. Ventajas

a) Baja dosis de aplicacin. Significa a menudo un sistema de riego ms econmico y una mayor eficiencia en la utilizacin de bombas, filtros y tuberas, ya que estos componentes estn diseados para una cantidad ms baja de caudal y usados en perodos ms largos de tiempo.

b) Uniformidad en la aplicacin del agua. Esto supone un ahorro de agua, energa y

fertilizantes, lo que da lugar a un rendimiento ms uniforme. c) Localizacin del agua. Los caminos y las hileras entre plantas permanecen secos, lo

que supone ms ventajas ya que la recoleccin y las labores del cultivo son ms fciles. La erosin se reduce o es eliminada y existe un mejor tratamiento de malas hierbas al encontrarse localizadas en las reas hmedas.

d) Mejora del control fitosanitario. La humedad del terreno y los niveles de sustancias

qumicas aadidas pueden ser controladas y programadas fcilmente. e) Incorporacin al riego de terrenos con suelos marginales o con problemas. Estos

sistemas pueden instalarse en suelos muy permeables (arenas, gravas, rocas, etc.); suelos poco permeables con problemas de falta de aireacin, con mucha pendiente, parcelas de forma irregular, restauracin de terraplenes, escombros, barrancos, etc.

f) Ahorro del agua. Los sistemas de microirrigacin eliminan prdidas de agua tales

como evaporacin y filtracin a travs de las paredes de canales de conduccin y embalses, tambin suprimen las prdidas dentro de la parcela, como escurrimientos, filtracin profunda y prdidas por evaporacin del suelo y transpiracin de malas hierbas. Adems se tiene la posibilidad de medir y controlar el agua aplicada.

g) Mejora la tolerancia a la salinidad. Por medio de la aplicacin frecuente del agua se

reduce la concentracin de sales desplazndolas de la zona radicular y llevndola hacia sus bordes, de esta manera los cultivos son ms tolerantes a las condiciones de salinidad del agua y/o del suelo.

h) Ahorro de energa. Se ahorra energa de bombeo al requerir menor cantidad de agua

que en los sistemas de riego por gravedad y requerir una presin ms baja que los sistemas de aspersin.

i) Aumento de la produccin. El sistema de microirrigacin mantiene el grado de

humedad del terreno ligeramente por debajo de la capacidad del campo (bajas tensiones) y ello con el objeto de lograr el mximo rendimiento posible.

j) Mejora la calidad de la cosecha. La lenta, regular y uniforme aplicacin del agua y

nutrientes, dan lugar a un crecimiento y maduracin igual, produciendo una cosecha ms uniforme, y de mayor calidad. Incluso se eliminan los daos y prdidas debidas al contacto del agua con los frutos o el follaje, as como las prdidas y daos debidos

Microirrigacin 4

a enfermedades que son difundidas o favorecidas por los sistemas convencionales de riego.

k) Ahorro de mano de obra. Las pequeas dosis de aplicacin permiten regar reas ms

grandes de una sola vez, adems estos sistemas se pueden automatizar. Hay ahorro indirecto de mano de obra debido al menor nmero de labores requeridas.

l) Mejora del control del cultivo. El agricultor puede aplicar el agua, o no, como

respuesta a los cambios del clima, puede suministrar ms o menos fertilizantes para acelerar o retardar el crecimiento; puede proyectar un calendario de riegos y operaciones del cultivo para evitar conflictos y puede rpidamente aplicar, en forma precisa, nutrientes o pesticidas seleccionados como respuesta a una necesidad del cultivo.

m) Posibilidad de riego en cultivos acolchados o con microtneles.

n) Se puede regular el tiempo de cosecha, lo que permite ingresar a los mercados con los

mejores precios de venta.

1.1.3. Limitaciones

a) Facilidad de taponamientos de los emisores. ste es el principal problema de los sistemas de microirrigacin.

b) Costo de las instalaciones. En comparacin con la aspersin, el riego localizado

generalmente es ms caro para cultivos herbceos (hortalizas principalmente) y slo un poco ms barato para cultivos arbreos.

c) Se necesita presin para su funcionamiento, a diferencia del riego por gravedad. d) Ocasiona el lavado localizado de las sales, creando zonas de acumulacin salina. e) En lugares en donde la lluvia es insuficiente o en invernaderos, en los cuales es

necesario lavar las sales, hay que hacerlo por otros sistemas, tales como inundacin o aspersin.

f) No permite la defensa contra heladas; a menos que el sistema haya sido diseado

para cubrir esta necesidad. En conclusin, la microirrigacin es ms que un mtodo de aplicacin de agua. Es un sistema complejo de soporte de la planta que mediante un buen diseo y un cuidadoso manejo, permite obtener alta produccin, reduccin de costos y excelente calidad del producto.

Microirrigacin 5

1.2. Descripcin de los diferentes tipos de Microirrigacin El riego es la aplicacin artificial del agua al suelo. Existen tres mtodos para aplicar el agua en el suelo: superficial, en donde el agua se aplica sobre la superficie del suelo; a presin, en el cual el agua es conducida a presin por tuberas hasta un emisor en el punto de aplicacin; y subsuperficial, en el que el agua se aplica por debajo de la superficie del suelo. En el mtodo de riego a presin, por el tipo de emisor empleado se tienen los siguientes sistemas: aspersin, en el cual el agua se aplica sobre el cultivo en forma de lluvia; microaspersin, en donde el agua se aplica como una lluvia de gotas a baja altura y distribuida en una superficie amplia, y finalmente, goteo, en el cual el agua se aplica en pequeas gotas sobre la zona radical. Los emisores de los Sistemas de Riego por Microirrigacin, se pueden clasificar en:

a) Gotero o tubera de goteo b) Cinta c) Microaspersor o Microjet.

Existe una amplia gama de tipos o modelos en cada uno de estos grupos, que se pueden clasificar de distintas maneras. Sin embargo al elegir un emisor, los aspectos ms importantes a considerar son:

Precio unitario Caudal relativamente bajo, pero uniforme y constante, y que sea poco sensible a las

variaciones de presin Fabricacin robusta Buena uniformidad de fabricacin Resistencia a la agresividad qumica y/o ambiental Estabilidad de la relacin caudal-presin a lo largo de su vida til Poca sensibilidad a los cambios de temperatura Reducida prdida de carga en el sistema de conexin Dimetro y velocidad de paso de agua, suficiente para que no se tapone fcilmente Facilidad de reemplazo en la lnea lateral ngulo vertical del chorro de agua en microjet y microaspersores Hbito de crecimiento del sistema radicular (profundo o superficial)

El riesgo de obturacin de estos emisores depende del dimetro mnimo de paso y de la velocidad del agua. Los dimetros son menores en emisores de bajo caudal que en los de alto caudal. En los de bajo caudal, goteo y cinta, pueden variar entre 0.3 mm y algo ms de 1.0 mm. En los de alto caudal, microaspersores y difusores, los dimetros pueden llegar hasta 2.0 mm por lo que el riesgo de obturacin es menor. As, si el dimetro mnimo del orificio del emisor es menor de 0.7 mm el riesgo de obturacin es alto; si est entre 0.7 y

Microirrigacin 6

1.5 mm el riesgo es medio y si es mayor de 1.5 mm el riesgo es bajo. 1.2.1. Goteros Estos emisores, corresponden al tipo de emisor ms antiguo dentro de los sistemas de riego localizado, siendo por ende el ms difundido. Existen distintos tipos de goteros (figura 1.2), los cuales se diferencian principalmente por la forma en que se incorporan a los laterales de riego. Estos emisores trabajan comnmente a 10 mca con caudales de 1.0 a 24 l/h, haciendo pasar el agua a travs de un orificio, laberinto de varias formas, incorporando diafragmas para el mecanismo de autocompensacin si es el caso.

Tipo de Gotero Imagen Observacin En lnea

Generalmente disponible en 1,2,4 y 8 l/h para tuberas de 12 mm y 16 mm. La presin de trabajo normal es de 10 mca. No son autocompensados.

De botn

Corresponden a goteros que se insertan en una perforacin hecha a la pared de la lnea regante, generalmente de polietileno. Los caudales comunes estn en 1, 2, 3, 4 y 8 l/h. Pueden ser autocompensados y no autocompensados. Cuando son autocompensados pueden trabajar en el rango de 6-35 mca sin que haya variacin considerable de caudal.

Integrados

Corresponden a goteros de laberinto, sin cubierta, insertados directamente a la tubera regante durante el proceso de fabricacin. Los caudales comunes para esos goteros son de 1, 2, 3, 4, 8 l/h. Pueden ser autocompensados y no autocompensados.

Fig. 1.2. Tipos de goteros

Microirrigacin 7

1.2.2. Cinta de Riego Las cintas son fabricadas en polietileno y su durabilidad est en directa relacin con el espesor del material empleado, que flucta entre 0.1 mm (calibre 4 mil) y 0.6 mm (calibre 25 mil); y con los manejos de mantenimiento y limpieza que se realicen. Este tipo de emisores se caracterizan por estar compuestos por dos conductos paralelos, uno principal (tubo de transporte) de donde el agua pasa a uno secundario (tubo de reparto) a travs de un orificio que provoca una primera prdida de carga; del conducto secundario el agua sale al exterior por un segundo orificio. El orificio que comunica los conductos principal y secundario lleva un pequeo filtro, en tanto que el conducto secundario presenta un canal regulador de flujo turbulento que produce la prdida de carga final para la emisin del caudal especificado. En la figura 1.3, se presenta un esquema de este tipo de emisor.

Fig. 1.3. Cinta de riego El espaciamiento entre los orificios de salida vara de 20 a 60 cm. La presin de trabajo est comprendida entre 7 y 10 mca y proporcionan caudales entre 0.8 y 9.5 l/h por metro lineal (l/h/m), segn la presin de operacin, espaciamiento y tipo de orificios. Las cintas ms utilizadas actualmente tienen orificios cada 30 cm y descargan un caudal de aproximadamente 4 l/h por metro lineal a una presin de trabajo de 8 mca. Actualmente se usan tubos de pared delgada con una banda que contiene el laberinto o goteros inyectados adheridos en la parte interna del tubo. Aunque estrictamente no son cintas de riego; se comercializan como tales. Tipos de Cintas Tubera o cinta de pared sencilla

En este tipo de tuberas es posible identificar aqullas que llevan orificios uniformemente espaciados o aqullas que llevan un cosido a lo largo de todo un borde (rizza), por cuyos orificios fluye el agua. Entre las primeras, merece citarse la desarrollada por Stander, en Karlsruhe (Alemania), de polietileno y cuyas perforaciones en forma de aspa se abren cuando la presin en el interior de la

Microirrigacin 8

tubera alcanza un determinado valor, al cesar la presin la tubera se cierra. Se utiliza generalmente enterrada y con este sistema se evita la obstruccin por las raicillas.

Tubera o cinta de doble pared

Entre estas tuberas se pueden citar aqullas que se conocen como Twin-wall, que consisten en dos tuberas concntricas unidas por un borde. La interior lleva unos orificios uniformemente espaciados, por los que el agua pasa a la segunda, tambin con orificios, cuya separacin es bastante menor. De esta forma se consigue una cada de presin ms suave.

Tuberas tipo bi-wall

Es parecida a la anterior, diferencindose que en lugar de dos tuberas concntricas consta de una cmara adosada a la tubera principal. La tubera interior va perforada solamente en su cara contigua a la cmara. La separacin de los orificios de la tubera, es como en el caso de la twin-wall, menor que la de los orificios que conectan la cmara con el exterior.

Recientemente se est utilizando en Estados Unidos un tipo de tubera similar a la bi-wall, pero la cmara es mucho menor y el paso del agua de la tubera interior a la otra es a travs de un pequeo filtro. El agua fluye por el tubo exterior que hace de regulador y sale al exterior por unas ranuras longitudinales que lleva la cmara.

Tubera porosa o de rezume

Como su nombre lo indica, es una tubera de material poroso que a travs de sus poros el agua rezuma o sale al exterior.

La aplicacin de un rayo lser para realizar las perforaciones ha permitido mejorar sensiblemente este aspecto, aunque todava no se logren uniformidades similares a las logradas con goteros, pero estas nuevas tuberas, as perforadas, siguen presentando problemas frecuentes de obstrucciones. Con las tuberas perforadas podrn disminuirse notablemente las limitaciones econmicas que ciertos cultivos presentan con respecto al sistema de goteo.

Adems, pueden colocarse y retirarse del terreno rpidamente mediante tractores provistos de rodillos giratorios en los que se enrolla la tubera, lo que disminuye los costos de instalacin, en particular en grandes superficies.

Microirrigacin 9

1.2.3. Microaspersores Hay dos tipos esenciales de microaspersores, el de dispersor giratorio y el esttico o microjet. La diferencia entre estos emisores, es que los primeros estn compuestos por un dispositivo que rota aumentando el dimetro de mojado del emisor, en tanto que los microjets no disponen de piezas mviles (figura 1.4). Los microaspersores tienen dos elementos importantes: la boquilla y el difusor; del primero depende el gasto entregado por el emisor; del difusor depende el dimetro o alcance de mojado. Estos dos elementos se pueden intercambiar de manera que la combinacin de ambos permita proporcionar el gasto necesario al rbol durante toda su vida. La boquilla est sujeta a un soporte que la eleva a una altura de 10 a 20 cm sobre el suelo. Los difusores tienen varios tipos de funcionamiento y formas de asperjar el agua, tales como la nebulizacin, la lluvia y los chorros. Las reas de humedecimiento de un microaspersor pueden ser de 360, 280, 270, 180, 90 40, lo cual es de gran utilidad. As, por ejemplo, con una boquilla de 300 se tiene un humedecimiento casi circular y del rea de humedecimiento se excluye un arco de 60 que no se humedece y que corresponde, comnmente, a la ubicacin del tronco del rbol, de modo que no se daa esa zona de la planta. Los microjets son del mismo material que los microaspersores, pero estn compuestos de dos piezas, una base y una cabeza. En la base est el orificio de salida del agua, mientras que la cabeza es la encargada de su distribucin en reas de 180 y 360. Casi todos ellos tienen un deflector contra el cual choca el chorro de agua, cambia de direccin y se distribuye a travs del aire. El rea mojada puede tener diversas formas, desde un crculo completo hasta un sector de pequeo ngulo. La posicin que ocupa el difusor con relacin a la vertical, tendr mucha influencia sobre la forma y dimensin de la superficie mojada.

Fig. 1.4. Microaspersor, microjet y accesorios para su instalacin El rango de caudales en este tipo de emisores, flucta entre 25 y 240 l/h, el que est determinado por el dimetro de la boquilla que tenga y por la presin de operacin. Este

Microirrigacin 10

ltimo factor, afecta de igual forma al dimetro de mojado, generndose dimetros superiores a mayores presiones. Este ltimo aspecto es de vital importancia al momento de definir un sistema determinado, para evitar as que se produzcan daos por enfermedades, en especial en plantas frutales por humedecimiento excesivo del tronco. Al igual que en el caso de los goteros, existen alternativas de microaspersores para aquellos proyectos de riego que consideran la instalacin en sectores con marcadas diferencias de pendiente, lo que genera diferencias de presin muy altas dentro de un sector de riego. Como estas diferencias de presin provocan importantes diferencias en el suministro de agua a las distintas plantas, es necesario utilizar microaspersores autocompensados. En el caso de estos ltimos, el caudal que suministran estos emisores, est determinado slo por la boquilla que tiene incorporada, siendo el rango de entre 20 y 95 l/h. En tanto, el dimetro de mojado est determinado por el tipo de dispersor que incluye, generando dimetros de entre 3.5 y 6.0 m. Para hacer la conexin a la lnea regante es necesario tomar en cuenta la longitud del tubito de alimentacin (tubn) y calcular tambin la prdida de presin en dicho accesorio. A veces es necesario incluir otros accesorios tales como limitador de alcance del chorro, dispositivo anti-insectos, etc. 1.3. Sistemas de Riego por Goteo El riego por goteo es uno de los mtodos ms eficientes en el aprovechamiento del agua pues consiste en el suministro lento y frecuente casi en base diaria de agua, por encima o por debajo de la superficie del suelo, en la zona radical de la planta, a travs de emisores ubicados a lo largo de una lnea regante. Los emisores son utilizados para disipar la presin y para permitir una descarga de volmenes pequeos pero frecuentes de agua en los puntos de emisin. Por la forma en que se aplica el goteo, estos sistemas se pueden clasificar en dos grandes grupos: gotero de emisin puntual o individual y cinta regante o riego continuo. Los sistemas de riego por goteo deben estar diseados para evitar encharcamientos, en caso de que stos se presenten, no deben exceder el 10% del rea sembrada. 1.3.1. Goteo Puntual En los goteros de emisin puntual, el patrn de mojado se asemeja a la forma de un disco sobre el suelo (figura 1.5). El espaciamiento entre emisores vara de 0.5 a 1.0 m, dependiendo del alcance capilar del agua en el suelo; los espaciamientos menores entre goteros aumentan mucho su costo de adquisicin.

Microirrigacin 11

Fig. 1.5. Sistema de riego con goteo puntual 1.3.1.1. Adaptabilidad

a) Cultivos: aqullos que se pueden sembrar en hileras y con espaciamiento entre goteros mayor de 0.5 m, como el cultivo de vid (figura 1.6). Debido al fcil control de las lminas de riego y a la alta uniformidad de aplicacin, el goteo puntual se adapta para regar hortalizas, sin embargo, no se aplica a praderas y cultivos densos.

Fig. 1.6. Cultivos regados con goteo puntual b) Agua: se presentan serios problemas cuando se riega con agua que tiene altos

contenidos de carbonatos, porque forman una costra en la salida del emisor que puede obstruir la descarga del agua o generan precipitados en tuberas y accesorios. Tambin, las sales de hierro, las algas, bacterias y los slidos en suspensin (arenas, limos y arcillas) pueden causar serios problemas de taponamiento de las tuberas.

c) Suelo: por el patrn de mojado de los goteros, se adaptan muy bien a suelos franco

y franco arenosos con capilaridad alta. No se deben emplear en suelos arcillosos porque producen encharcamientos y escurrimientos; ni en los muy arenosos con poca capilaridad, porque el agua se infiltra muy rpido y no permite que se extienda

Microirrigacin 12

la humedad. Se usan en suelos con velocidad de infiltracin bsica de media a alta, mayor de 3.0 cm/h para evitar que el agua se encharque y escurra.

d) Topografa: terrenos planos u ondulados y con pendiente general hasta del 5%. No

obstante, mientras mayor es la pendiente, las secciones de riego tienden a hacerse ms pequeas y en consecuencia a incrementar su costo. Se aceptan desniveles de terreno hasta de un 10% de la presin de operacin nominal del emisor, sin afectar mucho su uniformidad de distribucin.

e) Forma y tamao: se disea ms fcil en terrenos regulares, el tamao depende del

gasto disponible. Para que la instalacin de un sistema de riego por goteo sea lo ms redituable posible, la superficie por regar debe ser de preferencia mayor de 10 hectreas.

f) Clima: ridos y semiridos. En climas hmedos y semihmedos es difcil que se

rentabilice la inversin, ya que se emplean para complementar el riego; es factible que sea rentable si se usan para fertilizar hortalizas.

g) Viento: no afecta la eficiencia de distribucin.

1.3.1.2. Ventajas

a) Con este sistema se puede regar frecuentemente con pequeas cantidades de agua, de manera tal que el suelo est siempre hmedo, con buena relacin entre agua y aire.

b) Es posible aprovechar el agua las veinticuatro horas del da sin necesidad de

supervisin continua del riego.

c) El rgimen de aplicacin (intervalos entre riegos y cantidad de agua) puede ajustarse exactamente de acuerdo con las condiciones del suelo y del cultivo.

d) Se aplica el agua que slo las races del cultivo son capaces de absorber; por lo

tanto, se evita mojar otras reas de terreno, lo que conlleva a un ahorro de agua.

e) Contribuye al control de las malezas al humedecer el suelo en forma localizada. Adems, el agua de riego se aplica finalmente filtrada y libre de semillas de malezas.

f) Permite suministrar dosificadamente, fertilizantes y pesticidas solubles en agua, a

travs del riego.

g) Es posible ejecutar durante el riego otras labores culturales, como fumigacin y cosecha.

Microirrigacin 13

h) Se minimiza la formacin de costra superficial.

i) Disminuye el desarrollo de enfermedades fungosas.

j) Es un sistema de riego de alta eficiencia (90 a 95%), an en terrenos con topografa irregular, suelos poco profundos, con problemas de infiltracin o en predios en que el recurso hdrico es escaso. Adems, no son necesarias actividades especiales en la preparacin del terreno.

Por las caractersticas de este sistema de riego, su mayor beneficio es integrar al uso agrcola comercial, reas con problemas de riego y que presentan condiciones agroclimticas apropiadas para rubros que respondan, con rentabilidad adecuada, a la incorporacin de tecnologas modernas. Cabe destacar que la alta eficiencia de este mtodo de riego, incide en forma significativa sobre los rendimientos del cultivo, donde, en algunos rubros, el solo incremento de la produccin puede amortizar el gasto que significa la implementacin de un sistema de riego por goteo. 1.3.1.3. Limitaciones

a) Alto costo de inversin, debido a que exige abastecimiento de agua a presin y un complejo sistema de control del riego.

b) Requiere de un especial cuidado en el filtraje del agua y mantenimiento de los

goteros, pues son muy sensibles al taponamiento por impurezas y/o materia orgnica.

1.3.2. Cinta Regante En los goteros de emisin continua o cintas de riego, el patrn de mojado tiende a ser una franja hmeda continua (figura 1.7), ya que el espaciamiento entre emisores es muy pequeo, menor de 0.50 m y la duracin de la cinta es de slo uno o dos ciclos.

Fig. 1.7. Sistema de riego con cinta

Microirrigacin 14

Actualmente, por aspectos de costos, el uso de cintas de riego del tipo T-tape, Bi-Wall, o similares constituyen una forma econmica de aplicar el agua. Todas ellas suministran un caudal continuo a lo largo de su recorrido, por lo que su caracterstica no se define en caudal por cada salida, sino en caudal por metro lineal de tubera. Se utilizan tanto extendidas sobre el terreno como enterradas. 1.3.2.1. Adaptabilidad

a) Cultivo: aqullos que se pueden sembrar en hileras, tal es el caso de las hortalizas, con marco de plantacin pequeo como la cebolla, la calabaza, el chile, el jitomate, el pepino, el meln y la sanda. Este sistema de riego se puede emplear en cualquier cultivo que rentabilice la inversin con el incremento de las utilidades.

b) Agua: se representan los mismos problemas que se mencionaron en los sistemas de

goteo puntual.

c) Suelo: este sistema de riego se adapta muy bien a suelos de textura arenosa a franca, con velocidad de infiltracin bsica en el suelo de media a alta, mayor de 3.0 cm/h. En suelos arcillosos, puede originar encharcamientos o escurrimientos.

d) Topografa: se puede usar en terrenos planos y ondulados, con pendiente general

hasta del 5%, colocando las cintas regantes a nivel. Mientras mayor es la pendiente, las unidades de riego tienden a hacerse ms pequeas y en consecuencia a incrementar su costo relativo.

Como las cintas trabajan con cargas hidrulicas del orden de los seis metros, soportan pequeos desniveles topogrficos sin que se originen grandes diferencias de descargas. Por esta razn se adaptan bien a terrenos planos y de pendiente uniforme menor de 2%.

e) Forma y tamao: para que la instalacin de este sistema por goteo sea lo ms redituable posible, la superficie por regar debe ser de preferencia mayor de 10 hectreas.

f) Clima: ridos, semiridos y subhmedos. En climas subhmedos este sistema se

emplea para aplicar agroqumicos y complementar el riego.

g) Viento: no afecta la uniformidad de distribucin. 1.3.2.2. Ventajas

a) Menor costo si se le compara con otros sistemas por goteo. b) Su proceso de fabricacin es ms simple que el de cualquier gotero.

c) Su funcionamiento requiere de menores presiones.

Microirrigacin 15

d) Fcil de instalar y remover.

1.3.2.3. Limitaciones

a) Su coeficiente de variacin es alto. b) Su principal inconveniente es la falta de uniformidad, provocada en parte, por la

pendiente del terreno.

c) Para evitar la obstruccin de sus orificios de salida (causada por las colonias de algas o partculas en suspensin), se requiere el uso simultneo de filtros de arena y malla fina.

1.4. Sistemas de riego por microaspersin En el sistema de riego por microaspersin, el agua se suministra mediante emisores que la dispersan en el suelo cerca del tronco de los rboles frutales, humedeciendo la zona de races (figura 1.8). El microaspersor se debe seleccionar para evitar encharcamientos y escurrimientos.

Fig. 1.8. Sistema de riego por microaspersin Este sistema se caracteriza por el uso de caudales generalmente inferiores a los 200 l/h por punto de emisin, con emisores que se denominan difusores y tienen salidas fijas y microaspersores cuando disponen de deflectores mviles y su alcance efectivo no supera los 3 m. El riego por microaspersores se identifica por la ausencia de traslape, es decir, cada emisor aplica agua a una planta, sin tener interferencia ni cooperacin por parte de los microaspersores adyacentes.

Microirrigacin 16

Cada microaspersor deber mojar entre un tercio y un cuarto, como mnimo, de la superficie en la que se extienden las races del rbol. 1.4.1. Adaptabilidad

a) Cultivo: se utiliza en los frutales que se plantan en hileras. Por el gasto que proporciona cada emisor, se adapta muy bien a rboles de talla media como los ctricos, la manzana, el pltano, el durazno, etctera.

b) Agua: se presentan los mismos problemas que se mencionaron para el goteo

puntual.

c) Suelo: se adapta bien en texturas de media a arenosa (ligera) con velocidad de infiltracin bsica de media a alta, mayor de 3.0 cm/h. Por el patrn de mojado, el microaspersor tiene ventajas grandes en suelos muy arenosos y con poca capilaridad ya que permite que el agua se distribuya a lo ancho del suelo; sin embargo, tambin trabaja bien en suelos con buena capilaridad. En suelos arcillosos, puede generar encharcamientos o escurrimientos.

d) Topografa: terrenos planos y ondulados, en zonas de lomero con pendiente hasta

del 10%. Cuando trabaja con cargas hidrulicas de 20 m, soporta desniveles de hasta dos metros.

e) Forma y tamao: para que la instalacin de un sistema de microaspersin sea lo ms

redituable posible, la superficie por regar debe ser de preferencia mayor a 20 hectreas y en terrenos rectangulares.

f) Clima: ridos y semiridos.

g) Viento: afecta la uniformidad de distribucin del agua en suelo, sobre todo cuando

el rbol se encuentra en los primeros aos de su desarrollo. Lo ideal es que la velocidad del viento sea menor a 15 km/h.

1.4.2. Ventajas

a) Se pueden aplicar caudales importantes a baja presin (15 a 20 mca), lo que disminuye el costo total del sistema.

b) Economa de agua. El suministro localizado del agua (sobre la zona de races),

aumenta la eficiencia de aplicacin del sistema de riego. El rea bajo riego representa nicamente una porcin que va del 40% al 70% de la superficie total de la plantacin, lo que conduce a una economa de agua.

c) Se produce una disminucin importante de las malezas debido a la aplicacin

localizada del agua. En consecuencia, hay un ahorro de mano de obra al disminuir las labores de limpieza.

Microirrigacin 17

d) Flexibilidad en el dimetro de cobertura. Es posible aumentar el dimetro de

cobertura a medida que se desarrollan los rboles en la plantacin, ya sea intercambiando boquillas, reemplazando deflectores o bien los dispersores.

e) Conversin a sistemas de riego por goteo. Resulta posible convertir sistemas de riego

por microaspersin a riego por goteo cuando el diseo hidrulico lo permita. f) Un sistema de riego por microaspersin es ms fcil de controlar, ya que el nmero de

salidas es menor y, adems cada una de ellas es visible a distancia. g) Flexibilidad en la disposicin del microaspersor. Por medio del tubn de alimentacin

generalmente de 60 a 100 cm de longitud, es posible colocar el emisor en diferentes posiciones. Es posible colocarlo cerca del tronco del rbol o entre rboles contiguos.

h) Se puede utilizar para contrarrestar los efectos de las heladas cuando se colocan sobre

la copa del rbol.

i) Es posible utilizarlos para control de humedad y temperatura en invernaderos mediante nebulizadores.

j) El costo de la red de tuberas es menor que en el riego por aspersin y similar al riego

por goteo, dado que se administran caudales medios (25 a 120 l/h) a menor presin que la aplicada en aspersin.

1.4.3. Limitaciones

a) Alto costo de inversin. Dado que se requiere generalmente, de uno o dos

microaspersores por planta, adems del suministro de presin al agua de riego.

b) Posicin vertical. Al igual que los aspersores convencionales deben instalarse de tal manera que los estabilizadores estn en posicin vertical.

c) Malezas. Si se les deja crecer al lado del Microaspersor, pueden enredarse sobre el

rotor e interferir en su funcionamiento. Aunque ya existen en la actualidad emisores que son inmunes a estos problemas, ya que todos sus componentes son fijos.

d) Averas mecnicas. Se dan sobre todo en la temporada de cosecha, lo que hace

necesaria la reposicin de piezas daadas. e) Fauna daina. El riesgo que representan ratones y conejos para la tubera de

polietileno es comn para todos los sistemas de riego que emplean este material. La instalacin subterrnea de los laterales puede constituir una solucin parcial o completa a este problema.

f) Filtracin. El sistema de riego por Microaspersin requiere filtracin. La filtracin no

debe ser tan fina como lo requiere el riego por goteo. A pesar de que la seccin de

Microirrigacin 18

flujo de un microaspersor con una descarga de 70 l/h, es idntica a la de un gotero de tipo laberinto de 4 l/h, la trayectoria del agua dentro del microaspersor es mucho ms corta, y por lo tanto, disminuye el riesgo de obstruccin. Por lo general, es suficiente instalar un filtro con unas mallas de 80 mesh.

g) Interferencia por el viento: Ha sido observada, sobre todo en plantaciones jvenes en

localidades donde se registran vientos intensos, afectando la uniformidad de distribucin.

Microirrigacin 19

Microirrigacin 20

Microirrigacin 21

Captulo 2

INFORMACIN PARA ELABORAR PROYECTOS DE RIEGO POR MICROIRRIGACIN

2.1. Informacin meteorolgica Los elementos del clima que ms impactan en la determinacin de la evapotranspiracin del cultivo de referencia se muestran en la figura 2.1.

Fig. 2.1. Elementos del clima La medida y registro de los elementos del clima a travs del tiempo se realiza en estaciones meteorolgicas (figura 2.2).

Fig. 2.2. Estacin meteorolgica

Es conveniente contar con registros de informacin (mnimo 20 aos) de cada una de las variables del clima a diferentes periodos de tiempo (pentadal, semanal, decadal y mensual) de cada uno de los aos de registro o, en su defecto a nivel medio por periodo considerado. Los factores del clima que se requieren para determinar la evapotranspiracin del cultivo de referencia son: la latitud, altitud y proximidad al mar; los cuales estn generalmente disponibles para cualquier localidad en estudio. En el cuadro 2.1 se muestran los datos tpicos a nivel medio mensual de las principales variables del clima, registrados en una estacin meteorolgica. Cuadro 2.1. Estacin meteorolgica Cazadero, Zacatecas.

LOCALIZACIN Latitud: 23.7 N Longitud: 103.3 W Altitud: 1880 msnm

INFORMACIN Mes Evaporacin

(mm) Precipitacin

(mm) Temperatura

(C) Insolacin

(%) Humedad Relativa

(%) Enero 111 9.1 11.2 63 45 Febrero 144 4.3 12.0 67 40 Marzo 216 2.1 15.6 87 33 Abril 238 2.4 18.0 62 31 Mayo 256 12.4 20.6 69 39 Junio 216 53.3 22.2 54 60 Julio 167 74.5 20.9 59 67 Agosto 150 93.4 20.4 59 67 Septiembre 122 72.6 19.5 41 73 Octubre 128 28.9 17.0 66 61 Noviembre 110 10.0 13.8 68 50 Diciembre 100 12.1 8.8 58 51 S/M 1958 375.1 16.7 62.8 51.4 NOTA: En el caso de las laminas de agua evaporadas o precipitadas la cantidad anual es la suma (S) de los valores mensuales. En el caso de las otra variable meteorolgica la ltima lnea da los promedios (M). En el caso de no contar con informacin sobre los elementos del clima para determinar la evapotranspiracin del cultivo de referencia, se puede emplear el cuadro 2.2 para realizar una estimacin de la misma en la poca de mxima demanda, en el periodo de tiempo considerado.

Microirrigacin 22

Cuadro 2.2. Estimacin de la evapotranspiracin (ETP) del cultivo de referencia

Clima Temperatura

promedio (C) Humedad relativa

promedio (%) ETP

(mm/da) Fresco/humedo 50 2.5 Fresco/humedo 50 8

Muy clido/seco >38

2.2. Levantamiento topogrfico de terrenos Se deber efectuar un levantamiento topogrfico de la parcela o terreno a regar, indicando: rea, linderos, obstculos (ros, canales, drenes, caminos, carreteras, vas de ferrocarril, barrancas, construcciones, etc.) y curvas de nivel (figura 2.4). Con ello ser posible obtener la informacin referente a las pendientes generales del terreno. Tambin se proporciona la separacin entre plantas y la separacin entre hileras de plantas, definiendo de esta forma el marco de plantacin. El porcentaje de rea mojada de este marco, se recomienda que sea del 50 al 75% para microaspersin y del 30 al 70% para goteo.

Fig. 2.4. Topografa del terreno 2.3. Fuente de Agua La informacin que hay que presentar de la fuente de abastecimiento es el tipo de fuente, la cantidad de agua disponible y la calidad de la misma. Los datos mnimos que hay que conocer de la fuente de abastecimiento (por ejemplo, agua subterrnea extrada por un pozo profundo, figuras 2.5 y 2.6) referentes a la cantidad son: el caudal o gasto disponible y por utilizar y el tiempo durante el cual se puede disponer de la fuente (horas por da y das por mes). Cuando la fuente de abastecimiento es un pozo profundo se deber conocer el nivel esttico y dinmico. Si la fuente es superficial (noria, ro, arroyo, canal, pila o embalse) se

Microirrigacin 24

determinar el desnivel entre la superficie libre del agua y la entrada de la bomba, que puede ser centrfuga de eje horizontal o turbina vertical.

Fig. 2.5. Agua subterrnea

Fig. 2.6. Pozo profundo como fuente de agua En lo que respecta a la calidad del agua, el dato fundamental que se debe conocer es la conductividad elctrica del agua, aunque sera muy recomendable disponer de un anlisis completo de las caractersticas del agua con fines de riego (cuadro 2.4).

Microirrigacin 25

Cuadro 2.4. Informacin de un anlisis qumico de agua, realizado en un laboratorio

Nmero de Registro 325 Fecha de Anlisis 3 de mayo de 2000 CE x 106 a 25C 540 micromhos/cm PH 7.85 Boro 0.01 partes por milln

Aniones en me/l Cationes en me/l CO3 HCO3 Cl SO4 Suma Ca Mg Na K Suma 0.00 3.90 0.90 0.25 5.05 1.88 0.96 2.26 0.31 5.41

2.4. Caracterizacin del suelo con fines de riego La textura es la caracterstica fundamental del suelo, de la cual se infieren muchas de sus propiedades fsicas relacionadas con el riego, en la figura 2.7 se presenta la proporcin ideal de partculas slidas en la textura de un suelo.

Fig. 2.7. Proporcin ideal de partculas slidas en la textura de un suelo agrcola A partir de cuantificar en laboratorio -con el hidrmetro de Bouyoucos- el porcentaje de arena, limo y arcilla, se determina la textura del suelo empleando el tringulo de texturas de la figura 2.8.

Microirrigacin 26

Fig. 2.8. Tringulo de texturas El contenido de humedad en el suelo puede variar desde el punto de saturacin, en donde todos los poros del suelo estn completamente llenos de agua, hasta un suelo totalmente seco, en donde no existe absolutamente nada de agua en los intersticios. Entre estos lmites se encuentran los contenidos de humedad fundamentales para el riego: la capacidad de campo y el punto de machitez permanente (figura 2.9).

Fig. 2.9. Contenidos caractersticos de humedad del suelo Cuando el suelo se satura por efecto de un riego pesado o una lluvia de magnitud considerable, el agua gravitacional se mueve hacia capas ms profundas por efecto de la fuerza de gravedad dejando el suelo a capacidad de campo. Entonces, el agua capilar se mueve en todas direcciones y empieza a disminuir la cantidad de sta -debido a la

Microirrigacin 27

evaporacin del suelo y la transpiracin de las plantas en l- hasta el punto de marchitez permanente. El agua que queda entre el punto de marchitez permanente y un suelo completamente seco se le denomina higroscpica y no est disponible para las plantas por estar fuertemente adherida a las partculas del suelo (figura 2.10).

Fig. 2.10. Clases de agua en el suelo Son dos las formas de expresar el contenido de humedad en un suelo: la gravimtrica basada en el porcentaje del peso agua respecto del peso seco de una muestra de suelo (Pss) y, la volumtrica que est en funcin del volumen total del suelo. El contenido de humedad en forma volumtrica se puede obtener multiplicando el contenido de humedad en forma gravimtrica y la densidad aparente del suelo. Dos caractersticas adicionales del suelo son importantes desde el punto de vista del riego: la tensin con la que el agua es retenida por el suelo y la velocidad de infiltracin bsica. Cuando slo se dispone de una estimacin de la textura a nivel general (textura ligera, media o pesada), el cuadro 2.5 proporciona valores de las propiedades del suelo relacionadas con el riego.

Microirrigacin 28

Cuadro 2.5. Valores de las propiedades fsicas del suelo relacionadas con el riego, segn la

textura del suelo

Textura Ligera Media Pesada Punto de saturacin (PS) % Pss 25-35 35-45 55-65 Capacidad de campo (CC) % Pss 8-10 18-26 32-42 Punto de marchitez permanente (PMP) % Pss 4-5 10-14 20-24 PS/CC 2/1 2/1 2/1 CC/PMP 2/1 1.85/1 1.75/1 Densidad aparente g/cm3 1.4-1.6 1.2-1.4 1.0-1.2 Humedad disponible % volumen 6 12 16-20 Humedad disponible mm/m 60 120 160-200 Tensin del agua en el suelo atm A capacidad de campo 0.1 0.2 0.3 Al 30% de abatimiento de HA

En sistemas de riego por microirrigacin, el mximo porcentaje de humedad aprovechable adquiere valores del orden del 30% e incluso inferiores. La determinacin de este porcentaje se puede hacer en funcin de alguno de los siguientes elementos: tipo de cultivo, la etapa fenolgica del cultivo, la evapotranspiracin del cultivo o la tensin de humedad en el suelo (cuadro 2.6 y 2.7). Cuadro 2.6. Mximo agotamiento de humedad aprovechable en el suelo segn el cultivo,

expresado como tensin de humedad

Cultivo Tensin (atm)

Cultivo Tensin (atm)

Alfalfa 0.8 1.5 Cebolla 0.4 0.7 Pltano 0.3 1.5 Lenteja 0.3 0.8 Frijol 0.6 1.0 Papa 0.3 0.7 Repollo 0.6 1.0 Arroz Casi saturacin Zanahoria 0.5 0.7 Crtamo 1.0 2.0 Ctricos 0.5 1.0 Cereales secundarios 0.4 1.0 Trbol 0.3 0.6 Sorgo 0.6 1.3 Algodn 1.0 3.0 Soya 0.5 1.5 Pepino 1.0 3.0 Fresa 0.2 0.5 Frutas caedizas 0.6 3.0 Remolacha azucarera 0.6 0.8 Flores y plantas de Ornato 0.1 0.5 Caa de azcar 0.8 1.5 Uva 0.4 1.0 Tabaco temprano 0.3 0.8 Gramneas 0.4 - 1.0 Tabaco tardo 0.8 2.5 Lechuga 0.4 0.6 Tomate 0.5 1.5 Maz 0.5 1.5 Trigo 0.8 1.5 Meln 0.3 0.8 Trigo (maduracin) 3.0 4.0 Cuadro 2.7. Mximo agotamiento de humedad aprovechable en el suelo (MAD)segn el

cultivo y profundidad de raz, en porcentaje MAD Cultivos y profundidad de raz 25 40 Cultivos de raz superficial (hasta 50 cm), productos de alto valor y hortalizas 40 50 Frutales, viedos y cultivos de profundidad de raz media (0.5-1.0 m) 50 Cultivos de forrajes, cultivos de granos y cultivos de raz profunda (>1.0 m) La profundidad radicular efectiva del cultivo (figura 2.12) o la profundidad total del suelo, es fundamental al momento de calcular la cantidad de agua que hay que aportar en cada riego. En el cuadro 2.8, se presentan valores medios de la profundidad radicular para varios cultivos.

Microirrigacin 30

Fig. 2.12. Profundidad radicular del cultivo

Microirrigacin 31

Cuadro 2.8. Profundidad efectiva de races donde se concentra el 80% de la actividad de races, en un suelo profundo, uniforme y bien drenado, en m.

Cultivo Prof. Races Cultivo Prof. Races Aguacate 0.6 - 0.9 Frijol (seco) 0.6 - 1.2 Albaricoque 0.6 - 1.4 Frijol (verde) 0.5 - 0.9 Alcachofa 0.6 - 0.9 Higo 0.9 Alfalfa 1.2 - 1.8 Lechuga 0.2 - 0.5 Algodn 0.9 - 1.8 Lucerne 1.2 - 1.8 Almendro 0.6 - 1.2 Maz (grano y forraje) 0.6 -1.2 Alubia 0.6 - 1.2 Maz dulce 0.4 - 0.6 Apio 0.60 Manzana 0.8 - 1.2 Avena 0.6 - 1.1 Meln 0.6 - 1.2 Banana 0.3 - 0.6 Nabo 0.5 - 0.8 Baya 0.6 - 1.2 Nogal 1.7 - 2.4 Brcoli 0.60 Olivo 0.9 - 1.5 Cacahuate 0.4 - 0.8 Papa 0.6 - 0.9 Caf 0.9 -1.5 Parsnip 0.6 - 0.9 Calabacita 0.6 - 0.9 Passion fruit 0.3 - 0.5 Calabaza 0.9 - 1.2 Pasto Sudn 0.9 - 1.2 Caa de Azcar 0.5 - 1.1 Pastos 0.3 - 0.8 Cebada 0.9 - 1.1 Pepino 0.4 - 0.6 Cebolla 0.3 - 0.6 Pera 0.6 - 1.2 Cereza 0.8 - 1.2 Pimiento 0.6 - 0.9 Chard 0.6 - 0.9 Rbano 0.3 Chcharo 0.4 - 0.8 Remolacha azucarera 0.6 - 1.2 Ciruela 0.8 - 1.2 Remolacha mesa 0.4 - 0.6 Ctricos 0.9 - 1.5 Safflower 0.9 - 1.5 Col 0.60 Sanda 0.6 - 0.9 Col de Bruselas 0.60 Sorgo forrajero 0.9 - 1.2 Coliflor 0.60 Sorgo grano 0.6 - 0.9 Durazno 0.6 - 1.2 Soya 0.6 - 0.9 Egg plant 0.80 Tabaco 0.6 - 1.2 Esprrago 1.2 - 1.8 Tomate 0.6 - 1.2 Espinaca 0.4 - 0.6 Trigo 0.8 - 1.1 Flax 0.6 - 0.9 Vid 0.5 - 1.2 Fresa 0.3 - 0.5 Zanahoria 0.6 - 0.6 Un dato ms se requiere para caracterizar completamente al cultivo desde el punto de vista del riego. Dicho dato es el coeficiente de cultivo (kc) que se presenta en el captulo de diseo agronmico, dado que varan segn la metodologa empleada para calcular la evapotranspiracin de referencia o potencial.

Microirrigacin 32

2.6. Sistema de Riego La caracterstica ms importante de un sistema de microirrigacin es su alta eficiencia de aplicacin. En microaspersin la eficiencia de aplicacin flucta de 75 a 85%, mientras que en goteo va de 80 a 90%, bajo condiciones normales. Un valor ms preciso se puede obtener del cuadro 2.9. Cuadro 2.9. Eficiencia de aplicacin en microirrigaicn, en decimal

Textura Clima Profundidad de races (m) Muy arenosa Arenosa Media Fina

< 0.75 0.85 0.90 0.95 0.95 0.75 1.50 0.90 0.90 0.95 1.00

Arido

> 1.50 0.95 0.95 1.00 1.00 < 0.75 0.75 0.80 0.85 0.90

0.75 1.50 0.80 0.80 0.90 0.95 Hmedo

> 1.50 0.85 0.90 0.95 1.00 Las principales prdidas de agua que influyen en la eficiencia de aplicacin (figura 2.13) son: la filtracin profunda o percolacin y la escorrenta.

Fig. 2.13. Eficiencia de aplicacin

Adems, debern conocerse datos sobre el sistema de riego como los siguientes: nmero de emisores por planta, separacin entre emisores, separacin entre lneas laterales de riego, dimetro de mojado del emisor, carga y caudal nominal del emisor, y el ngulo de cobertura del emisor.

Microirrigacin 33

Microirrigacin 34

Microirrigacin 35

Captulo 3

PROYECTO DE SISTEMAS POR MICROIRRIGACIN

3.1. Diseo agronmico El diseo agronmico es el componente fundamental en todo proyecto de riego y el sistema de microirrigacin no es la excepcin. Es la parte en la que los errores tienen la consecuencia ms grave, pues de nada sirven los afinados clculos hidrulicos si se parte de una base equivocada cuyo resultado puede ser, por ejemplo, la salinizacin de un suelo por la falta de lavado o la insuficiencia de volumen de suelo mojado y la disminucin de rendimiento del cultivo. El diseo agronmico comprende dos fases:

a) El clculo de las necesidades de agua b) La determinacin de los parmetros agronmicos del riego

Se han desarrollado diversos mtodos para la prediccin de las necesidades de agua de los cultivos, debido en gran parte, a que los procedimientos para la medicin directa del aprovechamiento del agua por los cultivos son difciles y laboriosos. La eleccin del mtodo, para la estimacin de las necesidades hdricas vendr determinada esencialmente por el tipo de informacin disponible en la zona donde se desea establecer el proyecto de riego. Se abordar el tema describiendo tres mtodos para el clculo de la evapotranspiracin de referencia (ET0) que requieren diferente informacin de clima. El mtodo del tanque evapormetro tipo A, el mtodo de Blanney-Criddle original y el mtodo de Penman-Monteith, mundialmente reconocido como el ms preciso. La eleccin del mtodo por el usuario depender del tipo de informacin a la que tenga acceso para desarrollar el proyecto de riego. Cabe la pena mencionar que debido a que la orientacin de este captulo es eminentemente prctica, no se entrar en detalle sobre la teora en la que se basa cada una de las metodologas descritas. El trabajo se limita a presentar la secuencia de clculos y uso de tablas para llegar al objetivo perseguido, tratando de presentar toda la informacin necesaria para llevarlo a cabo.

3.1.1. Esquema de clculo de la necesidad total de agua de riego de los cultivos En primer lugar se calcula la evapotranspiracin de referencia (ET0) que se define como La tasa de evapotranspiracin de una superficie extensa de gramneas verdes de 8 a 15 cm de altura, uniforme, en crecimiento activo, que sombrea totalmente el suelo y sin falta de agua. Posteriormente se selecciona el Coeficiente de Cultivo kc, y se calcula la Evapotranspiracin del cultivo (ETc), como producto de kc y ETo. No se consideran limitaciones en la evapotranspiracin del cultivo por deficiencia de agua en el suelo, densidad de cultivo, plagas y enfermedades o baja fertilidad del suelo. Al valor de la ETc se le aplica una serie de correcciones que representan el efecto de determinadas condiciones locales de acuerdo con el marco de plantacin y la fraccin sombreada por el cultivo. El riego no es la nica fuente de agua de la planta, puede aprovechar la procedente de la lluvia efectiva (Pe) o el aporte por capilaridad si hay una capa de agua fretica prxima (Gw). El balance de todos estos factores conduce al clculo de las necesidades netas de riego (Nn). Finalmente, las necesidades totales (Nt) se calculan como la suma de Nn ms las prdidas debidas a la ineficiencia del riego o a la fraccin de agua de lavado cuando sta es mayor que dichas prdidas. Una esquematizacin de todo el proceso antes referido se presenta en la figura 3.1. Clculo de Et 0 Eleccin de Kc

Et c = Et 0 * Kc

Et c * Kl

Coeficiente de Localizacin

Correc. por variacin climtica

(Nt) Necesidad total de riego

Efic. de aplicacin (Ea) Uniformidad de Emisin (UE) Necesidad de Lavado(LR)

(Nn) Necesidad neta de riego

Fig. 3.1 Determinacin de las necesidades totales de agua de riego de los cultivos

Microirrigacin 36

Conforme vaya siendo necesario, se introducirn varios procedimientos para llegar al resultado del diseo agronmico aplicable a la microirrigacin. 3.1.2. Mtodo del tanque evapormetro tipo A El tanque de evaporacin (figura 3.2) proporciona una medida del efecto combinado de la temperatura, humedad, velocidad de viento y radiacin sobre la evapotranspiracin del cultivo de referencia (ET0).

Radiacion

Clima

Humedad Viento

Temperatura

Cultivo de referencia

Tanque Tipo A

Fig. 3.2. Efecto de los elementos del clima sobre un cultivo de referencia y sobre el tanque tipo A

Microirrigacin 37

En ausencia de lluvia, la cantidad de agua evaporada durante un periodo, corresponde a la

lgunos factores producen diferencias significativas en la evaporacin de una superficie

ay tambin diferencia en la turbulencia del viento, temperatura y humedad del aire sobre

ebido a todas estas diferencias, es necesario afectar la medicin por un coeficiente

ET0 = Ktan Ev (3.1)

Donde: vapotranspiracin de referencia, en mm/da

/da

l valor del coeficiente del tanque depende de los siguientes factores:

Tipo de cobertura en el rea que circunda el tanque (cobertura verde o barbecho) ra,

idad del viento

os casos son comnmente considerados (figura 3.3):

aso A, donde el tanque est colocado sobre una cubierta de pasto rodeado por una

disminucin del nivel de agua en ese mismo periodo. La cantidad de agua evaporada en el tanque responde de manera muy similar a como lo hara un cultivo de gramneas de 8 a 15 cm de altura sin deficiencia de agua. Alibre de agua y una superficie con cultivo. La reflexin de la radiacin solar es distinta en ambas superficies. El almacenamiento de calor en el agua del tanque puede ser considerable y seguir evaporando durante la noche mientras que la mayora de los cultivos transpiran slo durante el da. Hlas respectivas superficies. Hay transferencia de calor hacia la pared del tanque y esto afecta el balance de energa. Demprico de acuerdo con las condiciones en que se ha instalado el tanque.

ET0 - E Ktan - Coeficiente del tanque tipo A, adimensional Ev - Evaporacin del tanque evapormetro, en mm E

La extensin a barlovento (distancia del tanque al punto que cambia la cobertuWS) Veloc

Humedad relativa media D Csuperficie de suelo sin cultivo, y el caso B, donde el tanque se coloca en una superficie de suelo sin ningn cultivo, rodeado por una cubierta vegetal.

Microirrigacin 38

cultivo

verde CASO A

viento

superficie seca

cultivo verde cultivo

verde tanque

50 m o ms WS

CASO B

viento

WS

Cultivo Superficie seca

Tanque

50 m o mas

Fig. 3.3. Casos de instalacin del tanque de evaporacin tipo A De acuerdo con la medicin que se haga de la lmina de agua evaporada, se usa el cuadro 3.1 para encontrar el coeficiente del tanque segn el caso de instalacin que se tenga, la velocidad del viento, la humedad relativa y la distancia medida desde el tanque a donde cambia la cubierta del suelo. En el caso de que la velocidad del viento no pueda ser medida se puede asumir esta velocidad para condiciones medias en 2 m/s o 170 km/da. Este es el valor promedio de ms de 2,000 estaciones en el mundo. Para alta velocidad del viento se considera 3 m/s o 260 km/da y para velocidad baja se supone 1 m/s o 90 km/da. La humedad relativa puede ser estimada a partir de la temperatura mxima y mnima, por medio de la ecuacin 3.2.

HR = 50 e(Tmn)/e(Tmx) + 50 (3.2)

Donde: HR - Humedad relativa media, en % e(Tmn) - Presin de vapor a saturacin a la temperatura mnima, en kPa e(Tmx) - Presin de vapor a saturacin a la temperatura mxima, en kPa En el cuadro 3.2 se anotan los valores de presin de vapor a saturacin para diferentes temperaturas con objeto de facilitar las estimaciones de esta variable.

Microirrigacin 39

Cuadro 3.1 Coeficiente de tanque, KTan

Caso A. Tanque colocado sobre superficie cultivada

Caso B:Tanque colocado en un rea sin cultivo y seca

HR(%) media

baja < 40

media 40 - 70

alta > 70

baja < 40

media 40 - 70

alta > 70

Vel viento (m/s)

WS* (m)

WS* (m)

Baja 1 0.55 0.65 0.75 1 0.70 0.80 0.85 10 0.65 0.75 0.85 10 0.60 0.70 0.80 100 0.7 0.80 0.85 100 0.55 0.65 0.75

< 2

1000 0.75 0.85 0.85 1000 0.50 0.60 0.70 Moderada 1 0.50 0.60 0.65 1 0.65 0.75 0.80

10 0.60 0.70 0.75 10 0.55 0.65 0.70 100 0.65 0.75 0.80 100 0.5 0.60 0.65

2-5

1000 0.70 0.80 0.80 1000 0.45 0.55 0.60 Fuerte 1 0.45 0.50 0.60 1 0.6 0.65 0.70

10 0.55 0.60 0.65 10 0.50 0.55 0.65 100 0.60 0.65 0.70 100 0.45 0.50 0.6

5-8

1000 0.65 0.70 0.75 1000 0.40 0.45 0.55 Muy fuerte 1 0.40 0.45 0.50 1 0.50 0.60 0.65

10 0.45 0.55 0.60 10 0.45 0.50 0.55 100 0.50 0.60 0.65 100 0.40 0.45 0.50

> 8

1000 0.55 0.60 0.65 1000 0.35 0.40 0.45 * WS es la distancia a barlovento a la cual cambia la cobertura del suelo Fuente: FAO Irrigation and drainage paper. No. 56. Crop Evapotranspiration Como puede apreciarse el factor vara entre 0.35 y 0.85. Como valor promedio puede tomarse 0.70 para hacer una primera aproximacin al valor de la ET0.

Microirrigacin 40

Cuadro 3.2 Valores de la presin de vapor a saturacin segn temperatura, en kPa

T C

e(T) kPa

T C

e(T) kPa

T C

e(T) kPa

T C

e(T) kPa

1.0 0.657 13.0 1.498 25.0 3.168 37.0 6.275 1.5 0.681 13.5 1.547 25.5 3.263 37.5 6.448 2.0 0.706 14.0 1.599 26.0 3.361 38.0 6.625 2.5 0.731 14.5 1.651 26.5 3.462 38.5 6.806 3.0 0.758 15.0 1.705 27.0 3.565 39.0 6.991 3.5 0.785 15.5 1.761 27.5 3.671 39.5 7.181 4.0 0.813 16.0 1.818 28.0 3.780 40.0 7.376 4.5 0.842 16.5 1.877 28.5 3.891 40.5 7.574 5.0 0.872 17.0 1.938 29.0 4.006 41.0 7.778 5.5 0.903 17.5 2.000 29.5 4.123 41.5 7.986 6.0 0.935 18.0 2.064 30.0 4.243 42.0 8.199 6.5 0.968 18.5 2.130 30.5 4.366 42.5 8.417 7.0 1.002 19.0 2.197 31.0 4.493 43.0 8.640 7.5 1.037 19.5 2.267 31.5 4.622 43.5 8.867 8.0 1.073 20.0 2.338 32.0 4.755 44.0 9.101 8.5 1.110 20.5 2.412 32.5 4.891 44.5 9.339 9.0 1.148 21.0 2.487 33.0 5.030 45.0 9.582 9.5 1.187 21.5 2.564 33.5 5.173 45.5 9.832 10.0 1.228 22.0 2.644 34.0 5.319 46.0 10.086 10.5 1.270 22.5 2.726 34.5 5.469 46.5 10.347 11.0 1.313 23.0 2.809 35.0 5.623 47.0 10.613 11.5 1.357 23.5 2.896 35.5 5.780 47.5 10.885 12.0 1.403 24.0 2.984 36.0 5.941 48.0 11.163 12.5 1.449 24.5 3.075 36.5 6.106 48.5 11.447

Fuente: FAO Irrigation and drainage paper No. 56. Crop Evapotranspiration Descripcin de la instalacin del Tanque tipo A. El tanque de evaporacin es de seccin circular de 120.7 cm de dimetro y 25 cm de profundidad (figura 3.4). Se fabrica con lmina de fierro galvanizado (calibre 22) o metal monel (0.8 mm de espesor). El tanque se monta sobre una estructura de madera a 15 cm de altura sobre el suelo. En la instalacin debe asegurarse que quede bien nivelado. Se llena de

Microirrigacin

41

agua hasta 5 cm antes del borde y el nivel del agua no se deja descender de los 7.5 cm debajo de dicho borde. El agua debe ser regularmente cambiada, cuando menos cada semana para eliminar signos de turbidez. Si se fabrica con lmina galvanizada debe ser pintado anualmente con pintura de aluminio. Debe ser protegido para que no entren animales a beber agua. El sitio puede ser de 20 m por 20 m cubierto con pasto, abierto a todos lados para permitir la libre circulacin de aire. Tambin es preferible que est al centro de grandes campos de cultivo. Las lecturas pueden ser tomadas diariamente por la maana al mismo tiempo que la precipitacin. Para que sean ms precisas las lecturas se coloca un cilindro de 10 cm de dimetro y unos 20 cm de profundidad, con una pequea perforacin en el fondo y en l se hace la medicin.

Nivel de agua 5 7.5 cm del borde

Cilindro de medicin

Fig. 3.4 Especificaciones del tanque tipo A

Microirrigacin 42

3.1.3. Mtodo de Blanney-Criddle La frmula de Blanney-Criddle es usada ampliamente en diferentes regiones del mundo, en la cual se hace intervenir la temperatura media mensual y el porcentaje de horas luz por mes respecto del total anual. Originalmente los autores disearon el mtodo para estimar la evapotranspiracin del cultivo ETc durante todo el ciclo vegetativo del cultivo, mediante la ecuacin 3.3.

ETc = (kg)(F) (3.3) Donde: Etc - Evapotranspiracin del cultivo, en cm

kg - Coeficiente total de ajuste que depende del cultivo y la ubicacin de la zona de estudio (cuadro 3.3)

F - Factor climtico que es equivalente a la ET0 global

=

=n

ifiF

1

fi - Valores del factor climtico o ET0 mensuales, en cm

PiTifi

+=8.21

8.17

Ti - Temperatura media mensual, en C

Pi - Porcentaje de horas luz del mes respecto del total anual (cuadro 3.4), en %

Microirrigacin

43

Cuadro 3.3. Coeficiente global de uso consultivo (kg) para las especies ms tantes

Cultivo Periodo de crecimiento Coeficiente Glo

Aguacate Todo el ao 0.50 a 0.5Ajonjol 3 a 4 meses 0.80 Alfalfa Entre heladas 0.80 a 0.8Alfalfa En invierno 0.6 Algodn 6 a 7 meses 0.60 a 0.6Arroz 3 a 5 meses 1.00 a 1.2Cacahuate 5 meses 0.60 a 0.6Cacao Todo el ao 0.75 a 0.8Caf Todo el ao 0.75 a 0.7Camote 5 meses 0.60 Caa de Azcar Todo el ao 0.75 a 0.8Crtamo 5 a 8 meses 0.55 a 0.6Cereales de grano pequeo (Alpiste, Avena, Cebada, Centeno y Trigo) 3 a 6 meses 0.75 a 0.8Ctricos 7 meses 0.50 a 0.6Chile 3 a 4 meses 0.60 Esprrago 6 meses 0.60 Fresa Todo el ao 0.45 a 0.6Frijol 3 a 4 meses 0.6 a 0.7Frutales de hueso y pepita (hoja caduca) Entre heladas 0.60 a 0.7Garbanzo 4 a 5 meses 0.60 a 0.7Girasol 4 meses 0.50 a 0.6Gladiola 3 a 4 meses 0.60 Haba 4 a 5 meses 0.60 a 0.7Hortalizas 2 a 4 meses 0.60 Jitomate 4 meses 0.70 Lechuga y Col 3 meses 0.70 Lenteja 4 meses 0.60 a 0.7Lino 7 a 8 meses 0.70 a 0.8Maz 4 a 7 meses 0.75 a 0.8Mango Todo el ao 0.75 a 0.8Meln 1 a 4 meses 0.60 Nogal Entre heladas 0.70 Papa 3 a 5 meses 0.65 a 0.7Palma Datilera Todo el ao 0.65 a 0.8Palma de coco Todo el ao 0.80a 0.9Papaya Todo el ao 0.60 a 0.8Pltano Todo el ao 0.80 a 1.0

Microirrigacin 44 imporbal kg 5

5

5 0 5 0 5

0 5

5 5

0 0

0 0 5

0

0 0 5 0

5 0 0 0 0 Sigue

Cultivo Periodo de crecimiento Coeficiente Global kg Pastos de gramneas Todo el ao 0.75 Trbol ladino Todo el ao 0.80 a 0.85 Remolacha 6 meses 0.65 a 0.75 Sanda 3 a 4 meses 0.60 Sorgo 3 a 5 meses 0.70 Soya 3 a 5 meses 0.60 a 0.70 Tabaco 4 a 5 meses 0.70 a 0.80 Tomate 4 a 5 meses 0.70 Zanahoria 2 a 4 meses 0.60

Cuadro 3.4. Porcentaje de horas luz o insolacin en el da para cada mes del ao en relacin al nmero total en un ao.

Latitud Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sept. Oct. Nov. Dic. 15 7.94 7.10 8.44 8.46 8.99 8.82 9.05 8.83 8.27 8.24 7.73 7.87 16 7.90 7.08 8.43 8.47 9.02 8.86 9.09 8.86 8.27 8.22 7.70 7.83 17 7.86 7.06 8.43 8.49 9.06 8.90 9.13 8.88 8.27 8.20 7.66 7.79 18 7.82 7.04 8.42 8.51 9.10 8.95 9.17 8.91 8.28 8.18 7.63 7.74 19 7.78 7.02 8.42 8.52 9.13 8.99 9.21 8.93 8.28 8.17 7.59 7.70 20 7.74 7.00 8.41 8.54 9.17 9.03 9.25 8.96 8.28 8.15 7.56 7.65 21 7.70 6.98 8.41 8.56 9.20 9.08 9.30 8.98 8.29 8.13 7.52 7.60 22 7.66 6.95 8.41 8.58 9.24 9.12 9.34 9.01 8.29 8.11 7.48 7.56 23 7.62 6.93 8.40 8.60 9.28 9.17 9.38 9.03 8.29 8.09 7.45 7.51 24 7.57 6.91 8.40 8.61 9.32 9.22 9.42 9.06 8.30 8.07 7.41 7.46 25 7.53 6.88 8.39 8.63 9.36 9.27 9.47 9.09 8.30 8.05 7.37 7.41 26 7.49 6.86 8.39 8.65 9.40 9.31 9.51 9.12 8.30 8.03 7.33 7.36 27 7.44 6.84 8.38 8.67 9.44 9.36 9.56 9.14 8.31 8.01 7.29 7.31 28 7.39 6.81 8.38 8.69 9.48 9.41 9.61 9.17 8.31 7.99 7.25 7.26 29 7.35 6.79 8.37 8.71 9.52 9.47 9.66 9.20 8.32 7.97 7.21 7.20 30 7.30 6.76 8.37 8.73 9.57 9.52 9.71 9.23 8.32 7.94 7.16 7.15 31 7.25 6.74 8.36 8.75 9.61 9.57 9.76 9.26 8.32 7.92 7.12 7.09 32 7.20 6.71 8.36 8.77 9.66 9.63 9.81 9.29 8.33 7.90 7.08 7.04

Microirrigacin

45

Phelan propuso la siguiente correccin a cada una de las fi mensuales, la cual est en funcin de las temperaturas medias mensuales (Ti): kti = 0.031144Ti + 0.2396 (3.4) Para conocer las ETc de cada mes, el producto (fi)(kti) se multiplica por un coeficiente mensual del cultivo de que se trate. El Servicio de Conservacin de Suelos del USDA ha obtenido el coeficiente de desarrollo de cultivo kc para varios de ellos a partir de datos experimentales, los cuales se presentan en el cuadro 3.5. Cuadro 3.5. Coeficientes de desarrollo kc para el uso en el clculo de Uso Consuntivo con el Mtodo de Blanney-Criddle

% Desar. Maz Trigo Algodn Sorgo Crtamo Soya Arroz Frijol Ajonjol Garbanzo Cebada Jitomate Linaza Chile Papa

0 0.42 0.15 0.20 0.30 0.14 0.51 0.45 0.50 0.30 0.30 0.15 0.43 0.30 0.48 0.30

5 0.45 0.20 0.22 0.35 0.16 0.45 0.50 0.54 0.35 0.35 0.20 0.43 0.35 0.50 0.35

10 0.48 0.30 0.25 0.40 0.18 0.41 0.55 0.60 0.40 0.40 0.30 0.43 0.40 0.55 0.40

15 0.51 0.40 0.28 0.48 0.22 0.45 0.65 0.65 0.50 0.50 0.40 0.45 0.50 0.65 0.45

20 0.60 0.55 0.32 0.60 0.27 0.51 0.72 0.73 0.60 0.55 0.55 0.45 0.55 0.75 0.50

25 0.65 0.70 0.40 0.70 0.35 0.51 0.80 0.80 0.70 0.65 0.70 0.50 0.70 0.80 0.60

30 0.70 0.90 0.50 0.80 0.44 0.51 0.85 0.90 0.80 0.70 0.90 0.55 0.90 0.90 0.70

35 0.80 1.10 0.62 0.90 0.54 0.52 0.90 0.97 0.87 0.75 1.10 0.65 1.00 0.93 0.82

40 0.90 1.25 0.89 1.00 0.64 0.55 0.92 1.05 0.95 0.78 1.25 0.75 1.10 0.95 0.97

45 1.00 1.40 0.90 1.08 0.76 0.57 0.93 1.10 1.00 0.80 1.40 0.85 1.15 1.03 1.05

50 1.05 1.50 0.98 1.07 0.88 0.60 0.93 1.12 1.10 0.82 1.50 0.95 1.20 1.05 1.06

55 1.07 1.57 1.00 1.05 0.97 0.63 0.93 1.12 1.20 0.85 1.57 1.00 1.28 1.05 1.25

60 1.08 1.62 1.02 1.00 1.07 0.66 0.92 1.10 1.28 0.85 1.62 1.03 1.30 1.05 1.30

65 1.07 1.61 1.00 0.95 1.07 0.68 0.90 1.05 1.30 0.82 1.61 1.02 1.35 1.03 1.35

70 1.05 1.55 0.95 0.90 1.08 0.70 0.85 1.02 1.32 0.80 1.55 0.98 1.30 1.00 1.38

75 1.02 1.45 0.87 0.82 1.02 0.70 0.80 0.95 1.29 0.75 1.45 0.95 1.28 0.97 1.38

80 1.00 1.30 0.80 0.75 0.96 0.69 0.68 0.87 1.25 0.70 1.30 0.90 1.25 0.90 1.35

85 0.95 1.10 0.75 0.70 0.86 0.63 0.63 0.80 1.10 0.65 1.10 0.85 1.10 0.85 1.33

90 0.90 0.95 0.65 0.65 0.76 0.56 0.58 0.72 1.00 0.60 0.95 0.80 0.95 0.80 1.30

95 0.87 0.80 0.55 0.60 0.60 0.43 0.55 70.00 0.90 0.50 0.80 0.75 0.80 0.70 1.25

100 0.85 0.62 0.50 0.55 0.45 0.31 0.47 0.62 0.80 0.40 0.62 0.70 0.60 0.60 1.20

Microirrigacin 46

Mes Caa Alfalfa Pasto Vid Ctricos Frutales de hoja caduca

Frutales de hoja

perenne 1 0.30 0.65 0.48 0.20 0.65 0.20 0.60 2 0.35 0.75 0.60 0.23 0.67 0.25 0.75 3 0.50 0.85 0.75 0.30 0.69 0.35 0.85 4 0.60 1.00 0.85 0.50 0.70 0.65 1.00 5 0.77 1.10 0.87 0.70 0.71 0.85 1.10 6 0.90 1.13 0.90 0.80 0.72 0.95 1.12 7 0.98 1.12 0.90 0.80 0.72 0.98 1.12 8 1.02 1.08 0.87 0.75 0.71 0.85 1.05 9 1.02 1.00 0.85 0.67 0.70 0.50 1.00

10 0.98 0.90 0.80 0.50 0.68 0.30 0.85 11 90 0.80 0.65 0.35 0.67 0.20 0.75 12 0.78 0.65 0.60 0.25 0.65 0.20 0.60

Fuente: Palacio, 1977 Al final de