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Tecnología de Tierras y Aguas I - Riego por Aspersión

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TEMA 13

RIEGO POR ASPERSIÓN

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I. INTRODUCCION. Mediante el riego por aspersión, el agua se aplica al suelo asperjada, o sea fraccionando el caudal en innumerable número de gotas que infiltran en el terreno al tiempo que alcanzan la superficie del mismo. Se trata de un método de riego mecanizado, que asegura un preciso control de la lámina de agua aplicada en función de las condiciones edafo-climáticas y de cultivo y además permite una adecuada tecnificación de la práctica del riego. II. PARTES QUE INTEGRAN UN EQUIPO DE RIEGO POR ASPERSIÓN Un equipo de riego por aspersión está integrado por: a) equipo motobomba; b) las cañerías; c) los picos regadores o aspersores; d) los accesorios. a) Equipo motobomba Tiene por fin aspirar el agua desde la fuente de provisión e impulsarla a través del sistema. Dado que, para el funcionamiento de los aspersores se requiere una determinada carga, la bomba crea la presión necesaria para ello, como así también para compensar las pérdidas de energía en las cañerías. Se emplean para riego por aspersión bombas centrífugas de eje horizontal y bombas turbinas. El motor puede ser eléctrico o a combustión interna; conjuntamente con la bomba, el motor integra un equipo que puede ser fijo o móvil. b) Cañerías Las cañerías del riego por aspersión la integran los conductos circulares que conducen el agua desde la bomba a los picos regadores. Dichas tuberías pueden se todas fijas, en cuyo caso el equipo es fijo y van enterradas. Pueden ser semifijos, equipo semifijo, con parte de cañería fija y parte móvil; y puede ser móviles, equipo móvil, con todas las cañerías transportables. Las cañerías fijas integran el ramal principal y los secundarios, son comúnmente metálicas, de plástico o de fibrocemento, con junta especial. Las cañería móviles, en cambio, se emplean para las alas regadoras o laterales. Se caracterizan por su reducido peso a fin de que puedan ser trasladadas con facilidad y con el mínimo esfuerzo; se integran por tramos de cañería de 6 m de largo y diámetro variable entre 2" y 8", según el caudal que conducen. Las cañerías móviles son construidas en aluminio, en acero zincado o en plástico, y cada tramo se une por medio de un sistema especial que asegura un rápido acoplamiento. El acoplamiento al ser angulable, 30º en algunos tipos, 12º en otros, permite adaptar la cañería a las irregularidades del terreno. Se emplean diferentes sistemas de acoplamiento: unos a palanca (sistema europeo) y otro hidráulico automático (sistema americano).




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c) Aspersores o regadores Los aspersores se construyen de tipo estacionario y de tipo rotatorio. La mayor parte de los aspersores existentes en la actualidad en el comercio para uso en agricultura son giratorios, produciéndose dicha rotación ya sea por efecto del impacto, por acción del chorro sobre una rueda dentada o por reacción. El giro puede ser total o puede ser regulable para cubrir un sector circular y los aspersores pueden asimismo tener una o dos toberas. El Manual de AMES (Irrigation Company - USA) clasifica los aspersores en los siguientes tipos:

1.- Aspersores de baja presión, entre 1 y 2 atm. Especialmente diseñados para riego debajo de la copa de los árboles frutales o de cultivos anuales o permanentes, cuando se cuenta con reducida presión de ejercicios. Estos aspersores tienen un limitado radio de influencia. 2.- Aspersores de presión intermedia, entre 2 y 4 atm. Comúnmente se diseñan con una o dos toberas y se adaptan a todos los tipos de suelos y cultivos. Diámetro del círculo humedecido: entre 21 y 39 m. 3.- Aspersores de alta presión, entre 4 y 7 atm. Picos "gigantes" especialmente adaptados para cultivos de elevado tamaño, tales como maíz y caña de azúcar. El círculo húmedo cubierto varía entre 60 y 150 m de diámetro.

d) Accesorios Un equipo de riego por aspersión está asimismo integrado por una gran cantidad de implementos adicionales que constituyen los accesorios del agua, tales como la manguera o tubería con acoplamiento rápido que toma el agua de la fuente por efecto de una motobomba móvil; accesorios de impulsión de agua, tales como las llaves de paso; accesorios de conducción del agua instalada en el ala regadora, tales como: curvas, unión en T, reducción, etc. Sistemas móviles Convencional Sistemas semifijos Tipos de Sistemas fijos riego por aspersión Side-roll Mecanizado Cañones (viajeros) Pivot




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SISTEMAS CONVENCIONALES

* SISTEMAS MOVILES Requiere gran mano de obra porque todo el sistema se traslada a mano y la inversión es la menor. La bomba también es móvil. Figura 5. * SISTEMAS SEMIFIJOS El grupo de bombeo es fijo y las alas son móviles. También podría ser más móvil, tomando el ala central la mitad de la longitud de la anterior y al terminar con un lado, se corre al otro. Figura 4. * SISTEMAS FIJOS No es frecuente que toda la parcela esté llena de aspersores. Hay dos sistemas: tuberías enterradas y tuberías superficiales. Figura 3. Hay tres maneras de colocar los aspersores: * cuadrado * rectángulo * triángulo

SISTEMAS MECANIZADOS

1.- SISTEMA SIDE-ROLL Se accionan los carritos con un motor. Es un sistema barato, funciona con baja presión, calidad del riego muy buena. Desventajas: no se puede regar cultivos de porte alto (< 1 - 2 m): maíz, frutales, sorgo, etc. Se les puede acoplar una cola con dos aspersores más.




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2.- CAÑONES DE RIEGO Aspersor girante al extremo de una tubería móvil. El Aspersor va montado sobre un trineo o carretón y se mueve en línea recta (v = 5 a más de 30 m/hora). El caudal puede ser mayor a 60 m^3/hora. Alcance = 50 m (con p = 8 atm). P normal = 6 atm. La tubería puede ser de polietileno y se enrolla en un tambor de gran diámetro. Propulsión: por la presión del agua, que cede parte de su energía a 1) turbina en el cañón, o 2) ruedas del carretón, o 3) mecanismo de fuello y cilindro, que hace girar el tambor de la tubería sirviendo esta de cable de arrastre. 3.- PIVOTS Están constituidos por: a) Tuberías de gran longitud (100 a 800 m), suelen ser de acero estirado, diámetro 6" y galvanizado; va montada a más de 2,5 m sobre torres colocadas a distancias de 30, 40, 50 o más. Las torres están provistas de unidades propulsoras que hacen moverse al conjunto describiendo un círculo cuyo radio es la tubería y su centro uno de los extremos de ésta. b) En el centro del círculo se coloca una torre anclada o pivot que sujeta el extremo de la tubería y por éste se aplica la acometida de agua a presión. c) Sobre la tubería van los aspersores. d) Un sistema de control que incluye subestaciones de mando en cada torre móvil, permite mantener el alineamiento del conjunto de las torres y tubería, dentro de ciertos límites que aseguran un funcionamiento correcto. III. PLUVIOMETRIA EN FUNCION DE LA TEXTURA DE LOS SUELOS Damos el siguiente cuadro como orientación de las pluviometrías que admiten los terrenos cuando al redactar un proyecto de riego por aspersión no se dispones de los Análisis Físicos correspondientes que han de figurar en todo Informe Agronómico.

PLUVIOMETRIA QUE ADMITEN LOS TERRENOS

TEXTURA PLUVIOMETRIA ADMISIBLE

Terrenos arcillosos. 6 mm/hora Terrenos de constitución media o francos con tendencia arcillosa.

6 a 12 mm/hora

Terrenos de constitución media o francos con tendencia a ligeros.

12 a 20 mm/hora

Terrenos ligeros y arenosos 20 a 30 mm/hora También, la pendiente que posee el terreno que ha de regarse influye en su permeabilidad para el agua, reduciéndola. Se da un cuadro de pluviometrías medias horarias que admiten los




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terrenos con diversas texturas, según pendiente y vegetación en ellos existente al efectuar el riego (Fig. 9). IV. GRADO DE UNIFORMIDAD EN LA DISTRIBUCIÓN Y PULVERIZACIÓN DEL AGUA EN UN ASPERSOR. La uniformidad en la distribución del agua por un aspersor a lo largo del chorro, así como la pulverización que proporciona (o tamaño de gota), son de suma importancia para lograr en el empleo del riego por aspersión mínimos encharcamientos y pérdidas de agua, así como menores perjuicios, por efecto de la compactación, en las propiedades físicas óptimas que un suelo debe poseer para el cultivo. La importancia del grado de uniformidad en la altura del agua que un aspersor proporciona a lo largo del chorro fue descubierta por Christiansen, en los ensayos por él realizados a este fin en California. Importancia que está unida a la gran variabilidad que puede presentar la curva pluviométrica de un aspersor a lo largo del chorro con arreglo a la dirección del viento e intensidad de este durante el riego. Influye la distribución del agua por el aspersor a lo largo del chorro en la velocidad de rotación que se dará al aspersor (especialmente cuando éste es de reacción o choque) y en el número de interrupciones que el chorro experimenta para regar las zonas próximas; asimismo en la altura óptima del aspersor sobre el terreno. Al grado de uniformidad se une el de pulverización, que presenta, en general, un gran paralelismo con el primero, lo que no quiere decir que este paralelismo siempre exista. En efecto, podemos encontrarnos con un aspersor que proporciones un buen grado de distribución del agua a lo largo del chorro con un grado deficiente de pulverización y, por tanto, con tamaño de gota no apropiado a la textura del terreno, lo que puede producir daños en éste por compactación. Para el grado de distribución de un aspersor, en tanto por ciento, adoptamos la fórmula de Christiansen que es como sigue: Coef. de uniformidad (en distribuc.) = Cu = 100 * (1 - d ) M * n siendo d la suma de las n desviaciones de altura de agua caída sobre el terreno (en el riego de ensayo del aspersor en funcionamiento, obtenida con n pluviómetros) sobre el valor medio de altura de agua en ellos M. Deben figurar en el catálogo el grado de uniformidad del aspersor con distintas separaciones entre ellos para unas condiciones de presión, caudal y boquilla determinadas, aparte de la curva de distribución del agua a lo largo del chorro aisladamente. El empleo de la fórmula dada anteriormente es la siguiente: Cuando el grado de uniformidad en la distribución del agua por un aspersor a lo largo del chorro oscila del 80 al 100 % se considera admisible. Para porcentajes inferiores al 80 % se producen irregularidades en el riego, que dañan la producción.




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El grado de uniformidad anterior se mantiene en el riego con vientos de velocidad no superior a 2,5 m/s (9 km/hora). Cuando la velocidad del viento oscila de 2,5 m/s a 5 m/s (18 km/h) puede descender el porcentaje de uniformidad de un 10 a un 20 %, lo que puede corregirse disminuyendo la separación entre aspersores (aumentándose como es lógico la pluviometría horaria). Esta corrección debe estudiarse con cuidado en terrenos arcillosos, de baja permeabilidad, para evitar encharcamientos. El factor que influye en el grado de uniformidad en la distribución del agua a lo largo del chorro, es la altura del aspersor sobre el terreno. Se recomienda que esta altura no sobrepase de 1 m, cifra que podrá elevarse, cuando el porte del cultivo lo imponga, para evitar choques del chorro con las partes aéreas, con perjuicio de la uniformidad de distribución y daños al mismo cultivo. Asimismo, modifica el grado de uniformidad en la distribución del agua sobre el terreno, la disposición o emplazamiento que se adopte para los aspersores. El grado de pulverización del agua por un aspersor es factor de importancia en el riego por aspersión, ya que puede producir daños si no es el adecuado al cultivo o condiciones físicas del terreno: al primero por choque y al segundo por compactación. Se ha indicado, al principio de este apartado, el paralelismo que existe entre el grado de uniformidad en la distribución del agua y la pulverización, pero, no obstante, al no ser general este principio, vamos a definir el grado de pulverización independientemente. El grado de pulverización de un aspersor es inversamente proporcional al índice de potencia del mismo. Dicho índice viene determinado por la relación del radio de alcance en metros a la presión en boquilla, en metros. Adoptamos en estas instrucciones como grado de pulverización el de Tenda, investigador italiano. Este índice es: K = d/H siendo d = el diámetro de la boquilla del aspersor, en mm. H = la presión de trabajo del aspersor en boquilla, en m. Si K > 0,5 tenemos gotas excesivamente gruesas: aspersores de empleo en pastos y suelos arenosos ligeros. Si K oscila entre 0,3 y 0,5 tenemos gotas de tamaño medio: aspersores de empleo en árboles frutales y cultivos herbáceos normales; suelos de consistencia media tirando a fuertes. Si K oscila de 0,1 a 0,3, gotas muy finas: aspersores de empleo en cultivos muy delicados, floricultura, nascencia de semillas delicadas, tabaco, algodón, horticultura, etc; asimismo, en suelos de consistencia fuerte o arcillosos.




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Tipos de aspersores y su empleo En el riego por aspersión, el elemento fundamental para aplicar el agua al terreno es el aspersor o regador.

El aspersor debe tener dos condiciones fundamentales en su trabajo: 1.- Giro uniforme para cubrir desde un punto un espacio determinado de terreno.

2.- Presión en la salida ajustada con el caudal, radio de alcance, grado de pulverización del agua y velocidad de giro acordes con las condiciones que imponen las propiedades físicas del terreno.

Teniendo presente las condiciones anteriores, nos encontramos con los dos tipos de aspersores siguientes:

a.- Aspersores de giro rápido

b.- Aspersores de giro lento.

Los aspersores de giro rápido sólo se utilizan, a causa del acortamiento del chorro que produce la velocidad alta de giro, para regar césped o parques en jardinería y son, por tanto, de aplicación prácticamente nula en agricultura, donde son más corrientes los de giro lento. Las diversas clases de aspersores que de este tipo existen, son:

Aspersores de reacción El giro del aparato se produce por la reacción del agua a la salida de la boquilla del aspersor, ya que su dirección forma ángulo con el eje del tubo del mismo. Van provistos estos aparatos de una palanca interruptora del chorro, instalada a la salida de la boquilla, para regar las zonas próximas.

Aspersores de turbina En estos aspersores el giro se produce por la incidencia del chorro en una rueda de aspas o álabes, similar a la que posee una rueda hidráulica. El movimiento de la rueda se transmite a un eje instalado a lo largo del tubo del aspersor y de éste, por medio de engranajes, a la base del mismo para producir su giro o rotación.

En los aspersores de turbina la interrupción del chorro para regar las zonas próximas se realiza al chocar ese chorro con cada álabe de la turbina. Estos aspersores mencionados son de gran presión de trabajo, superior a 3 kg/cm², gran alcance e intensidad horaria de precipitación alta. Está indicado su empleo para el riego de praderas o de cultivos arbustivos, así como en algunos cultivos frutales, como el plátano, donde interesa fuerte choque del chorro con las hojas del árbol, para defensa de los ataques de los insectos.

Aspersores de choque Estos aspersores son los de mayor empleo en agricultura y trabajan, normalmente, a presiones inferiores a los 3,5 kg/cm² en boquilla. El funcionamiento de los mismos se




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realiza por los movimientos alternativos de un brazo que tiene en uno de los extremos un dispositivo o lámina que interrumpe el chorro y, por efecto de la inercia que el impacto proporciona a la masa de que va provisto el brazo en el otro extremo, se produce el giro. Los movimientos del brazo mencionado, son alternativos por efecto de un muelle del que va provisto su eje de giro que hace que, después del alejamiento del brazo del chorro por el impacto, vuelva otra vez a interrumpirlo. Son aspersores que pueden llevar una o dos boquillas. En este último caso los diámetros son distintos y una de las boquillas acciona el brazo para el choque y produce el giro del aspersor. En el primer croquis de la Figura 8, el agua que sale por la boquilla 2 incide en la lámina 1 alejándola y volviendo ésta a incidir de nuevo en el chorro por la acción del muelle instalado en 3. El giro se produce por el choque de la parte posterior de esta lámina con el aspersor. El chorro que sale de la boquilla 4 es el de alcance máximo.

En el otro croquis de la Figura 8, el chorro que sale de la boquilla 2 incide en la lámina 1, volviendo después del desplazamiento a la posición primitiva por intermedio del resorte 3. Esta interrupción sirve, como en el aspersor antes descripto, para regar las zonas próximas.. El chorro que sale de la boquilla 4 tiene dirección inclinada respecto al eje del tubo que lleva o soporta esta boquilla, produciendo una reacción que es la que ocasiona el giro.

V. VENTAJAS, INCONVENIENTES Y LIMITES DE APLICACION QUE REPRESENTA EL RIEGO POR ASPERSION 1.- Ventajas

a) Pueden regarse con su empleo terrenos de topografía muy ondulada, con gran rendimiento en la distribución del agua, sin precisar para ello nivelación o uniformidad de la pendiente.

b) Ahorro de agua de gran importancia, lo que implica un mayor rendimiento en el aprovechamiento del agua.

c) Especialmente indicando en terrenos con fuertes pendientes que no admiten la nivelación sin costo elevado o sin perjuicio en la calidad del suelo favorable. Se eliminan asimismo los perjuicios derivados del arrastre y erosión por escorrentía superficial de agua.

d) Empleo óptimo en caso de suelos con elevada permeabilidad y alto porcentaje de arena en su textura, así como en los excesivamente impermeables y con alto porcentaje de arcilla, dado que evita las pérdidas excesivas de agua por infiltración o percolación, con el consiguiente arrastre de elementos nutrientes, en los suelos nombrados en 1º término, y las pérdidas de agua por escorrentía superficial, unida a arrastres del suelo laborable en caso de pendientes no adecuadas, en los 2dos.

e) Aumento de la superficie útil de terreno disponible para cultivo, al evitar la construcción de canales o acequias en tierra para la distribución de agua dentro de la explotación. Con ello se eliminan los gastos de conservación de estas redes.

f) Menor costo de mano de obra que en otros métodos.

g) Sirve para proteger las cosechas contra las heladas y las temperaturas excesivas.




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2.- Inconvenientes

a) Elevado costo de instalación (es inversamente proporcional a la superficie de la unidad de explotación a que atiende).

b) Exige normalmente mayores gastos de funcionamiento: al necesitar el riego por aspersión una presión en la boquilla del aspersor no inferior a 1,5 kg/cm² impone un gasto que se agudi-za al tener en cuenta el incremento de presión, sobre la anterior, que hay que considerar por las pérdidas al rozamiento en las conducciones. (gasto = Q).

c) En caso de suministros no continuos o intermitentes, la falta de continuidad repercute en el funcionamiento del sistema y es necesario, para evitarla, cubrir las necesidades de riego en menor tiempo, lo cual eleva los costos de instalación.

d) Aumento de los gastos de conservación y atención del equipo conado las condiciones de impureza y elementos extraños que posee el agua de riego son altamente desfavorables (provocan incrustaciones en los dispositivos y accesorios del equipo, tuberías y aspersores).

e) El viento es la más fuerte restricción, pues distorsiona la forma de distribución del agua y hace que ésta no sea uniforme.

f) Los frutos blandos que estén madurando tienen que protegerse de la aspersión.

g) Las líneas principales y laterales no enterradas pueden dificultar el cultivo y otras operaciones agrícolas. VI. LÍMITES DE APLICACIÓN

a) Cuando la entrega o disponibilidad de agua para el riego de un terreno no es continua y está sujeta a turnos con horarios que obligan a módulos de utilización altos. En este caso la utilización total del agua en tan cortos tiempos obliga a instalaciones de riego por aspersión costosísimas.

b) Cuando los cultivos a regar exijan normalmente tratamientos con plaguicidas en número elevado y las condiciones del terreno obliguen a riesgos frecuentes, ya que con riego por aspersión se eliminaría prematuramente el producto aplicado. En estos casos la instalación debe proyectarse previendo la aplicación del tratamiento al mismo tiempo del riego.

c) Cuando el costo por hectárea de una instalación de riego por aspersión supere en un 25 % al costo de métodos de pie o escurrimiento.

d) Cuando el agua de riego posea composición química que puede producir corrosión en el material del equipo, o bien existan relaciones electroquímicas entre el suelo a regar y el material del equipo que conduzcan al mismo efecto desfavorable.

e) Cuando por razones topográficas la única alternativa de riego sea por aspersión accionado con grupos motobombas móviles, en este caso la implementación del riego por aspersión debe ir precedida de un estudio detallado del costo inicial del mismo con los gastos de amortización, conservación y reparaciones, así como de las horas precisas para el cambio de posición del equipo, que es superior al que precisan las instalaciones fijas.



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