COMISION NACIONAL DE RIEGOCORPORACIN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIN

CARRETES DE RIEGO

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIASINIA - CARILLANCA

FEBRERO 2001

G O B I E R N O D E C H I L EMINISTERIO DE AGRICULTURA

1CARRETES DE RIEGO

Christian Simpfendrfer L.Ing. Agrnomo.

Ins t i tu to de Inves t igac iones Agropecuar ias .Cen t ro Reg iona l de Inves t igac in Car i l l anca .

Introduccin

Los sistemas de riego por aspersin se dividen en: estacionarios (permanecen

fijos mientras riegan) y desplazamiento continuo (aplican agua en movimiento). A

su vez, estos ltimos se agrupan en: sistemas con desplazamiento de un aspersor

de gran tamao (caones viajeros y enredadores o carretes) y sistemas con

desplazamiento de ramales o laterales de riego (pivotes centrales y laterales de

avance frontal).

Los caones viajeros y carretes riegan un sector circular y su principal

caracterstica es la movilidad. Adecuadas para climas hmedos o semi-hmedos,

donde se necesita de riegos de apoyo, mojando franjas de hasta 130 m de ancho.

Sus principales inconvenientes son la elevada presin de trabajo (40-100 m.c.a.),

y el gran tamao de gota, cuestin que puede erosionar el suelo y daar la planta,

adems de ser ms afectadas por el viento dada la altura de la trayectoria de las

gotas.

SIDE ROLL

ESTACIONARIOS

CAONES VIAJEROS CARRETES

PIVOTES AVANCE FRONTAL

DESPLAZAMIENTO CONTINUO

ASPERSION

2Para zonas ridas y semiridas, los pivotes central y laterales de avance frontal

resultan ms adecuadas cuando hay que aplicar grandes cantidades de agua para

satisfacer las necesidades de agua durante la temporada de riego. Ambas

mquinas tienen una concepcin mecnica muy semejante, pero su diseo

hidrulico es completamente diferente.

El pivote central tiene algunas ventajas sobre el lateral como: la toma de agua y

energa fijas, que minimizan la intervencin del agricultor gracias al automatismo

que regula el riego. Sus principales desventajas son: mayor presin de

funcionamiento por tener ms prdidas de carga en la tubera, elevada

pluviometra en el extremo y la superficie que deja sin regar al no ser circular la

forma de los predios (un 21% en el caso de un predio cuadrado, adems del rea

ocupada por la huella de las ruedas que es algo ms del 1% del crculo regado).

Por su parte, el lateral de avance frontal tiene frente al pivote central una

pluviometra constante e inferior a la que se tiene en su extremo. Esto origina

menores prdidas de carga y la posibilidad de alcanzar una mayor uniformidad en

la aplicacin del agua, utilizando una menor presin de trabajo. Por otra parte, el

rea regada en predios cuadrados o rectangulares es de 95%. Los inconvenientes

estn en sus mayores dificultades de instalacin y funcionamiento al ser mvil la

toma de agua y la energa, careciendo de puntos fijos que facilitan el alineamiento

y las dificultades de manejo, ya que, al llegar al extremo del predio, tiene que

volver sin regar o aplicando nuevamente agua a la zona recin regada.

Para adaptarse a los predios con formas ms irregulares, los pivotes centrales y

laterales de avance frontal tienden a reducir su tamao y a tener ms movilidad.

En los caones, para reducir la presin, la solucin se ha orientado hacia una

tubera, sostenida tambin en un carro, en la que se montan aspersores o

difusores. Nos encontramos ante un ramal o ala de riego, pero ms pequeo,

que es remolcada por el tambor en el caso de los carretes o arrastrada por un

cable en el caso de los caones viajeros, pudiendo incluso ser autopropulsada.

3Motivos de la mecanizacin del riego por aspersin

En todas las zonas de riego, se ha observado una cierta resistencia de los

agricultores, a la adquisicin de equipos de riego por aspersin no mecanizados,

donde se contempla el desplazamiento de los componentes mviles de stos

(tuberas, aspersores y accesorios). Esta creciente oposicin se debe a su

carcter repetitivo y tedioso que al cabo de unos aos se convierte en una carga

insoportable.

Por otra parte, es un empleo de temporada y en ciertas regiones es difcil

encontrar personal para esta actividad slo para un cierto tiempo, sobre todo si no

est contratado para todo el ao. Adems, cuando se trata de mano de obra

familiar, es normal la necesidad de dejar tiempo libre para ocuparse de otras

actividades.

En los grandes predios, los proyectos de riegos pueden llegar a contemplar

superficies extremadamente importantes, y es imposible encontrar personal para

manipular el gran nmero de equipos mviles que se deben desplazar. A ello,

tambin se aaden los problemas de almacenamiento invernal de los materiales.

Todos estos argumentos juegan a favor de una evolucin tecnolgica de los

sistemas de riego, reduciendo la mano de obra y haciendo el trabajo menos

fastidioso. Pero sera equivocado pensar en la bsqueda de reducir la oportunidad

de trabajo, en las regiones donde el modo de vida rural todava no se ha

desarrollado y la mano de obra es abundante.

Si se introduce el riego por aspersin en una regin, el paso siguiente ser

siempre buscar sistemas de riego ms tecnificados que exijan menos trabajo.

4Maquinas de riego con caones mviles

Este sistema de riego utiliza aspersores rotativos de gran tamao (caones) que

trabajan a alta presin y mojan grandes superficies. Estos se acoplan sobre carros

o patines, adaptables a distintas anchuras y alturas segn lo requiera el cultivo,

que se desplazan a lo largo del potrero mientras riegan.

Estos caones trabajan a presiones de 40 a 100 m.c.a., con descargas de 20 a

170 m3/h, y pueden regar franjas de ms de 100 m de ancho por 500 m de largo

en una postura. La pluviometra suele variar entre 5 y 35 mm/h.

Existen dos mquinas con caones mviles: los caones viajeros y los carretes,

habindose desarrollado mucho ms estos ltimos, por ser ms cmodos de

manejar y necesitar menos mano de obra para su funcionamiento.

Los caones viajeros consisten en un can montado sobre un carro que se

desplaza con ayuda de un cable, y es alimentado por una manguera flexible

arrastrada detrs del carro, estando el otro extremo unido permanentemente a un

hidrante (Fotografa 1).

Fotografa 1. Carro autopropulsable arrastrado por un cable.

5Una disposicin tipo de este sistema se presenta en la Figura 1, donde una tubera

principal enterrada y con hidrantes, cruza por el centro del potrero, logrando as

regar franjas de 25 a 400 m de ancho desde un mismo hidrante con mangueras de

100 a 200 m de longitud. El carro con el can se coloca en un extremo del

potrero conectado a la manguera flexible y en el otro extremo del potrero se ancla

un cable de acero, previamente desenrollado desde el carro. ste se mueve al irse

enrollando el cable en un tambor alojado en l, que gira al ser accionado por un

pistn o una turbina alimentada por una parte del caudal que llega al can.

Estas mquinas suelen desplazarse a velocidades de 10 a 50 m/h, disminuyendo

la dosis de riego conforme aumenta esta velocidad. Cuando el carro llega al

extremo, se para automticamente, pudiendo parar tambin la bomba o cerrar el

paso de agua al can.

Para el cambio de posicin de la mquina y de la manguera, una persona con

ayuda de un tractor puede tardar de 1 a 1,5 h.

Figura 1. Disposicin tpica de un potrero regado con un can viajero.

Los carretes constan de un can colocado sobre un carro o patn con ruedas,

que es arrastrado por la propia manguera flexible de polietileno por la que recibe el

6agua a presin. La manguera se enrolla en un tambor que es accionado por la

propia corriente de agua a travs de un mecanismo de turbina o de fuelle

hidrulico.

Figura 2. Caones de riego sobre patn y ruedas.

Fotografa 2. Can en funcionamiento de un carrete.

Una instalacin tpica de un carrete de riego se observa en la Figura 3, con una

tubera principal enterrada por el centro del potrero. Esta permite estacionar la

mquina junto a ella y conectarla a un hidrante. Para efectuar el riego se

desenrolla la manguera tirando del carro portacan con ayuda de un tractor hasta

situarlo junto al borde del potrero, tras lo cual puede comenzar el riego. Una vez

enrollado la manguera, y finalizado el riego de esa banda, se gira la mquina 180

y se repite la operacin, pudiendo regar una nueva franja. Para realizar otro riego

ms es preciso desplazar la mquina a la distancia adecuada para regar una

nueva franja paralela a la primera y tenga un traslape con ella.

7Figura 3. Disposicin tpica de un riego con carrete

Fotografa 3. Carrete de riego.

Los caones

Son grandes aspersores giratorios, de brazo oscilante o de turbina, construidos

para resistir el elevado caudal de descargado y presin de trabajo. Estn dotados

de mecanismos necesarios para funcionar en forma sectorial, cubriendo

normalmente sectores de 200 a 220 (Figura 4) y estn concebidos para avanzar

en direccin opuesta al sector regado, de manera que circule por terreno seco.

8Figura 4. Sectores circulares de riego.

Los caones de brazo oscilante (Figura 5), que pueden hacerlo sobre un eje

horizontal o vertical, suelen tardar de 2 a 5 minutos por revolucin y avanzan a

pequeos saltos, regresando de forma rpida a su posicin inicial cuando

funcionan como sectoriales. Tambin los hay que giran a igual velocidad en

ambos sentidos, utilizando dos brazos de funcionamiento alternativo u otro

sistema que cambie la orientacin de la cuchara propulsora del extremo del brazo

donde incide el chorro.

Figura 5. Can de brazo oscilante y de turbina.

9Los de turbina siempre giran a igual velocidad en ambos sentidos. El chorro incide

sobre los labes o paletas de una pequea turbina que transmite su giro al

aspersor por medio de un mecanismo de cremallera y pin (Figura 5). La

reversibilidad del giro se consigue haciendo oscilar la turbina, de manera que el

chorro incidente origine el giro de la misma en sentido contrario, o con otro

mecanismo similar.

Las boquillas son cnicas (de plstico o metlicas) o de anillos. Las primeras

forman un chorro de mayor alcance y convienen usarla en caso de regar con

viento, en cambio las segundas, producen una mayor distorsin del chorro,

rompindose antes en gotas y disminuyendo su alcance, no obstante, tienen la

ventaja de una buena rotura de chorro a baja presin, aparte de resultar ms

baratos.

Los dimetros de boquilla varan entre 12 y 40 mm, los ngulos de descarga del

chorro entre 15 y 32, aunque los ms recomendables suelen ser entre 21 y 25.

A la salida de la boquilla suele llevar un rompechorro, que interrumpe parcialmente

ste y facilita su pulverizacin en gotas, as como el riego en las proximidades del

can. Normalmente puede regularse el grado de obstruccin del chorro, e incluso

puede actuar intermitentemente guiado por una leva o mecanismo similar.

El tubo del can suele llevar unos labes fijos en su interior para encauzar las

lneas de corriente del fluido y conseguir un chorro ms compacto, que tiene

mayor alcance.

Los ngulos menores tienen poco alcance, y los mayores son ms afectados por

el viento. Existen tambin caones de riego con ngulo variable entre 15 y 45.

Cuando el can se desplaza sobre el eje de la franja, rota sobre s para regar un

sector (Figura 4), que eventualmente puede ser un crculo completo. El riego en un

punto cualquiera del potrero regado, constituido por varias franjas sobrepuestas,

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es el resultado de la suma de la altura de agua aportada por tres pasadas sobre

ejes paralelos contiguos. Para que el reparto de agua sea homogneo, es

necesario que la mitad de la longitud de una banda sea inferior a la distancia

cubierta por el chorro del can.

Figura 6. Esquema perpendicular de la altura de agua

aplicada por un carrete.

Para ajustar el traslape de las bandas en los potreros regados, se debe considerar

con prioridad la direccin del viento y la pendiente del terreno. Si es posible, la

direccin del eje de las bandas debe estar en ngulo recto con la direccin

predominante del viento.

Mecanismos de propulsin: Los caones de riego pueden moverse propulsados

por un motor de explosin o por la toma de fuerza del tractor, pero lo ms

frecuente es que lleven un motor hidrulico accionado por la propia corriente de

agua, existiendo dos variantes: de pistn o fuelle y de turbina.

Mecanismos de fuelle hidrulico: El fuelle se expande por accin de la presin

del agua en su interior y se contrae por la accin de un muelle exterior que lo

comprime al conectar la cmara interna con la atmsfera. El movimiento

alternativo origina el giro del tambor a travs de un mecanismo de trinquete

(Figura 7).

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El fuelle consume una pequea parte del agua de riego, pero no introduce ninguna

prdida de carga o disminucin de presin en el flujo principal, pudiendo estimarse

el consumo en funcin de la dosis bruta aplicada como:

Dosis bruta (mm) Caudal del fuelle/caudal del carrete

20 4 a 5 %

30 3 a 4 %

30 2 a 3 %

Figura 7. Mecanismo de propulsin de fuelle hidrulico.

La velocidad de giro del tambor y la de desplazamiento del can de riego, se

regula actuando sobre el tiempo de vaciado del fuelle por medio de la vlvula de

escape.

En los carretes se necesita adems regular la velocidad de giro del tambor durante

el enrollamiento para conseguir un avance constante del can. Esto se realiza a

travs de un palpador sobre el dimetro de enrollamiento de la manguera de

polietileno, que acta sobre la vlvula de descarga del fuelle.

Mecanismos de turbina: Son los mecanismos ms frecuentes en los carretes.

stos no consumen agua, pero producen una prdida de carga en el flujo principal

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de unos 5 a 10 m.c.a. La turbina es alimentada por una parte de caudal principal o

por todo l (Figura 8), y transmite el giro al tambor de enrollamiento a travs de

una caja de engranajes o un sistema de poleas (Figura 9).

Figura 8. Mecanismo de propulsin con turbina

En las de flujo parcial, la velocidad de la turbina se regula con un by-pass o tubera

en paralelo con una vlvula, que hace puente con la turbina y permite hacer pasar

por sta un caudal variable. Si el caudal es demasiado pequeo, puede faltar

potencia para superar cambios repentinos en el enrollamiento de la manguera,

afectando la velocidad de desplazamiento del can. Tales cambios ocurren a

menudo cuando el can se desplaza cuesta arriba o por terreno escabroso.

Fotografa 5. Equipo del mecanismo de propulsin por turbina.

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En turbinas de flujo total no se presentan estos problemas y la velocidad de giro

del tambor se programa mediante un regulador de velocidad de polea o por un

juego de piones. El mecanismo de propulsin se desconecta del tambor en

cualquier momento (manual o automtica) por medio de un embrague.

Para que sea uniforme el movimiento del can, se coloca un pequeo by-pass,

regulado por un sensor que indica el dimetro de enrollamiento de la manguera en

el tambor.

Todas las mquinas disponen de un mecanismo de recogida de la manguera,

accionado por la toma de fuerza del tractor para caso de emergencia. Los equipos

de gran tamao van dotados de mecanismos (hidrulico o mecnico) que permiten

girar 180 parte de la mquina para poder regar una nueva banda opuesta a la

primera.

Mecanismos de funcionamiento, control y seguridad. Los mecanismos de

gua de la manguera para su enrollamiento en el tambor constan de: una horquilla,

que gua el tubo y se mueve en traslacin alternado a la derecha e izquierda sobre

un tornillo con roscas o tornillo sinfn cruzadas (Fotografa 6). El tornillo gira de

forma continua por estar unido al tambor a travs de un mecanismo de engranaje

y cadena.

Fotografa 6. Mecanismo gua para enrollamiento de la manguera.

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La parada de la mquina al trmino del riego puede hacerse de tres formas:

- Desviando el flujo fuera de la tubera mediante una vlvula de descarga.

- Cerrando lentamente el suministro de agua principal mediante una vlvula

automtica.

- Desembragando el tambor del mecanismo de propulsin. En este caso no se

cortara el suministro de agua.

La mayora de las mquinas usan uno de los dos primeros mtodos e incorporan

el mecanismo de embrague como medida de seguridad en caso de que el primero

falle, y para regar un cierto tiempo sin desplazarse, tanto al final como al principio

de la franja regada. En todo los casos, la manguera lleva un tope fijo en las

proximidades del carro que activa el mecanismo de detencin.

En el sistema de vlvula de descarga, el tope de la manguera activa una vlvula y

descarga todo el caudal a la atmsfera, lo que produce una brusca bajada de

presin en la red, y un presostato detiene la bomba. El tope de la manguera puede

usarse para desembragar el mecanismo de propulsin. Este sistema slo es vlido

si hay una sola mquina conectada a la red, ya que se pararan todas al detenerse

la bomba.

En el sistema de vlvula automtica, el tope de la manguera activa el cierre lento

de la vlvula, tardando de 3 a 7 minutos hasta interrumpir el suministro de agua a

la mquina, evitando as golpes de ariete. Este sistema puede ser ms adecuado

cuando funcionan varias mquinas conectadas a la misma red de tuberas.

Para cada mecanismo de parada del equipo existen diferentes tipos de bombas.

Para el sistema de vlvula de descarga no son adecuadas las bombas con curva

caudal - presin plana, en cambio, stas son las ms aconsejables para el sistema

de vlvula automtica.

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Adaptabilidad, ventajas y desventajas del uso de Carretes de Riego

Adaptabilidad

Terrenos irregulares.

Cultivos de empastadas y cultivos con alto porcentaje de cubrimiento del suelo.

Riegos de emergencia

Superficies mayores de 20 ha. (econmicamente recomendables)

Ventajas DesventajasAdaptabilidad.Pueden regar una amplia variedad de cultivoscomo maz, praderas, remolacha, frutales, etc.Tambin trabajan bien en campos de formairregular y terrenos ondulados. Incluso puedenequiparse para seguir algunos contornos y paradistribuir estircol lquido (Purines).

Tasa de aplicacin relativamente altaLos suelos a regarse con estos sistemas debentener una velocidad de infiltracin de por lomenos 7,5 mm por hora.

PortabilidadLos carretes son ideales para regar campos muydispersos. Pueden llevarse a velocidadesrazonables, de un potrero a otro o de un campo aotro.

Mayor presin de requerimientoLos carretes usan aspersores tipo can cuyaspresiones de funcionamiento son mayores quelas de los aspersores pequeos.

Sencillez de diseoLos carretes de riego requieren un mnimo deingeniera y diseo para instalarse en cualquierpredio

Afectado por viento.Los vientos fuertes y variables pueden afectaradversamente la uniformidad de aplicacin; sinembargo, esta limitacin es comn a todosistema de riego por aspersin

Eficiencia en el uso del terrenoLa superficie daada o sin producir debido al usode los caones de riego es generalmente menoral 4 por ciento del rea regada.

Necesidad de capacitacinEl uso de mangueras largas de caucho no esmuy comn en los predios y su manejo requiereciertos conocimientos. Los carretes de riego sondispositivos mecnicos cuya operacin requierecierta capacitacin. No se trata simplemente detrasladar tuberas y realizar trabajos comunes.

Uniformidad de aplicacinDebido a su movimiento constante no dejan en elcampo porciones sin regar ni reas con riegotraslapado. La distribucin del agua es muyuniforme en franjas rectangulares largasEficiencia en terrenos irregularesLos aspersores de los carretes de riego songeneralmente unidades compactas de tamaoreducido que sin mayores problemas puedentrabajar sin importar la presencia de posteselctricos, rboles o edificios.Ahorro de la mano de obraUn operario puede atender varios carretes y lamano de obra requerida es principalmente paraconducir el tractor.

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Las mangueras

Los dimetros de las mangueras van entre 50 y 125 mm, con longitudes que

varan entre 120 y 500 m, y son diseadas para soportar altas presiones y las

fuerzas de traccin por arrastrarse sobre el suelo. La vida til de estas mangueras

suele ser de 6 a 8 aos.

Las mangueras de los caones viajeros suelen ser de lona fuerte recubierta con

plstico, que la protegen del desgaste exterior y la hacen lisa interiormente. Estas

mangueras, cuando no estn sometidas a presin interna, permanecen aplastadas

y son fciles de enrollar en un tambor. Algunas mquinas llevan incorporado el

tambor y en otras es un elemento independiente. ste es normalmente accionado

por la toma de fuerza del tractor para realizar el enrollamiento.

Antes de enrollar la manguera debe vaciarse el agua de su interior. En mangueras

de menos de 75 mm de dimetro, esto se consigue haciendo pasar entre dos

rollos. Para tamaos mayores se necesita la ayuda de un compresor.

Las mangueras de los carretes son de polietileno (PE) de media densidad, para

que tengan suficiente resistencia y no sean demasiado rgidas. Estos equipos

necesitan de un compresor para vaciar la manguera cuando haya que guardar la

mquina durante el invierno.

Condiciones de funcionamiento

A pesar de ser el sistema de riego con caones muy criticado por la mala

uniformidad de reparto, el gran tamao de gota, la elevada presin de trabajo, la

alta pluviometra, etc., la experiencia parece demostrar que puede conseguir una

buena uniformidad de aplicacin y un tamao medio de gota si se elige bien la

presin de trabajo, el tamao y tipo de boquilla y el espaciamiento entre las

posiciones de riego.

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Los caones de riego son adecuados para un amplio tipo de cultivos, pero debe

tenerse cuidado con los cultivos delicados, sobre todo durante la germinacin y

floracin. Los cultivos ms adecuados para este sistema suelen ser las praderas, y

en general, todos aquellos cultivos que cubren una alta proporcin de la superficie

del suelo, estando especialmente indicados para zonas hmedas o semiridas

para dar riegos de apoyo.

Durante la germinacin o floracin debe utilizarse boquillas ms pequeas

trabajando y una mayor presin trabajo, para generar gotas de tamao ms

pequeas.

La gran movilidad del sistema es muy apropiado para explotaciones con potreros

pequeos, formas irregulares y dispersas.

El sistema presenta problemas en suelos con dbil estructura o de textura fina, y

en general en suelos de baja velocidad de infiltracin.

La uniformidad de distribucin del agua con los caones de riego mviles depende

principalmente de: la variacin de la velocidad de avance, de las caractersticas

propias del aspersor y de sus condiciones de trabajo (presin, boquilla, ngulo de

descarga), as como de la correcta seleccin de las condiciones de funcionamiento

del equipo de riego (ngulo sectorial de mojamiento y traslape de las franjas

regadas). A todo esto hay que aadir la distorsin producida por el viento segn su

intensidad y direccin.

A continuacin se recogen algunas recomendaciones para el funcionamiento con

estos equipos:

- Las presiones de trabajo en el can para obtener un tamao de gota medio y un

buen reparto se presenta en la Figura 9.

18

Un exceso de presin produce mayor proporcin de gotas pequeas, que son ms

sensibles a la accin del viento.

A partir de ellas se deduce que la presin a la entrada de la manguera, estar

entre 60 y 100 m.c.a. segn el caudal transportado y el dimetro y longitud de

tubera.

Figura 9. Intervalo de presin recomendado en el can

segn el caudal descargado.

La presin de funcionamiento del can no debe variar ms de un 20% de su

presin nominal en ningn punto del potrero para que el caudal descargado no

vare ms de un 10%. Se realizan los clculos para la condicin ms desfavorable

(Hmn) y el ms favorable (Hmx) del predio. Cuando Hmx > 1,2 Hmn, debe

colocarse un regulador de presin a la entrada del can para garantizar la

correcta variacin de presin de funcionamiento.

- El ngulo de descarga ms recomendable es de 21 a 23 para tener suficiente

alcance y disminuir el efecto del viento. En lugares donde los vientos medios

superan los 4 m/s deben usarse ngulos de descarga de 20 a 21.

- El ngulo del sector regado ms recomendado, segn ensayos est entre 200 y

240.

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Figura 10. Perfiles de altura de agua aplicada en sectores circulares de

riego comprendidos entre 180 y 330 producidos por caones

con desplazamiento continuo.

En la Figura 10, se muestran los perfiles de altura de agua aplicada con el paso de

un can sobre una lnea de pluvimetros perpendicular a la direccin de

desplazamiento cuando el can funciona con distintos sectores circulares entre

180 (o 360) y 330.

Todos los perfiles tienen la misma altura media de agua aplicada y, comparando

con el perfil hipottico de completa uniformidad (lnea horizontal), se observa que

el perfil ms uniforme es un sector de riego con un ngulo de 210, teniendo en

cuenta el traslape entre las franjas regadas. A partir de un ngulo de 270, la

uniformidad de riego disminuye; conforme el ngulo de trabajo del can se

incrementa.

- Los espaciamientos entre posiciones de riego, en funcin de la velocidad del

viento, se presentan en el Cuadro 1:

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Cuadro 1. Valores recomendados para espaciamiento entre bandas

regadas en funcin de la velocidad del viento .

Velocidad del viento (m/s)

01 12,5 2,55 >5

Espaciamiento (% del dimetro mojado) 80 7570 6560 55-50

Los valores ms altos del intervalo de espaciamiento son para boquillas cnicas y

los ms bajos para los de anillos.

El dimetro mojado considerado es el correspondiente a la presin mnima de

funcionamiento en el predio (Hmn). El espaciamiento se obtiene al dividir el (los)

predios(s) en un nmero entero de franjas regadas.

- Se orienta el desplazamiento del can en forma perpendicular a los vientos

dominantes para disminuir la distorsin producida por stos.

- El coeficiente de uniformidad de Christiansen (CU) y la eficiencia de aplicacin

(Ea), pueden alcanzar con un buen diseo y manejo, valores como:

Velocidad del viento (m/s) CU (%) Ea (%)

0 - 2 82 77

2 - 4 70 65

- Al regar un predio con pendiente es conveniente que el can se desplace en la

lnea de mxima pendiente y a favor de la pendiente, para que la posible

escorrenta encuentre terreno seco. Al regar, siguiendo las curvas de nivel,

conviene colocar un lastre al carro (pequeo depsito lleno de agua) y prever

un sistema de retencin de la manguera para que no se curve (surco, cable o

ganchos).

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- Cualquier can de riego que trabaja en las proximidades de las lneas

elctricas de alta tensin, debe situarse a una distancia mnima de 30 m, para

garantizar la rotura del chorro en gotas antes de llegar a la lnea elctrica.

- El riego con caones produce siempre una menor aplicacin de agua al

comienzo y al final del riego por falta del traslape. Al comienzo del riego, el

rea mojada recibe una dosis creciente, desde cero hasta el valor deseado.

Para evitar este defecto, las mquinas se equipan con un temporizador que

retarda en un cierto tiempo el avance del can al comienzo del riego y

permanece regando al final de la franja regada antes de activar la vlvula de

parada. Estas temporizaciones se programan, segn tiempo o dosis de riego.

Al comienzo de un riego, el can se sita a una distancia (Di) del borde del

potrero igual a 2/3 del radio de alcance del can (R) (Di=2/3R). La distancia que

recomiendan detener el can antes de llegar al final del potrero (Df) es:

siendo alfa el ngulo del sector circular regado, que vara entre 180 y 360. Esta

distancia no existe en el caso de los carretes.

El tiempo de riego del can sin desplazarse al principio de la franja (Ti), debe ser

el mismo que tardara el can en recorrer la distancia que le separa del borde del

predio:

Siendo, V la velocidad de desplazamiento del can en el resto de la franja, de

acuerdo con la dosis de riego (D) deseada.

RDf *180

180*32

-= a

VR

Ti *360

*32 a=

22

Para caones viajeros, el tiempo de riego sin desplazamiento al final de la banda

regada (Tf) puede ser el mismo que al principio (Ti). En cambio, para carretes este

tiempo Tfe se estima mediante la expresin:

Para este planteamiento, o para el caso en que el can se sita en el borde del

predio, la dosis de riego que recibe el borde del potrero es D/2 y va aumentando

hasta alcanzar el valor D, a una distancia R del borde, permaneciendo constante a

partir de esa distancia.

- El tiempo necesario para la puesta en posicin de riego de los carretes es en

torno a 1/2 h, estimndose en 1 h el tiempo para realizar un cambio de

posicin de la mquina, aconsejando posiciones de riego de 10 a 20 h (1 2

posiciones al da).

- A la hora de realizar el clculo del caudal que ha de repartir la mquina de

acuerdo con las mximas necesidades del cultivo, conviene sobredimensionar

el caudal en torno un 20% para poder dejar de regar en momentos con vientos

muy fuertes, para poder atender a cultivos con mayor demanda o simplemente

para caso de avera.

- Al elegir la longitud de manguera, conviene tener en cuenta que cuanto ms

larga sea, mayores sern los costos del equipo y las prdidas de carga, por lo

que se recomienda efectuar dos posiciones en las longitudes ms largas a

cubrir.

VR

Tfe *360

1*32

-= a

23

Alas sobre carro

Se consideran como una variante de las mquinas anteriores, en donde se

sustituye el can por un ramal o ala con emisores y se mueve igual que lo haca

el can.

Estas alas trabajan a muy baja presin, con toberas, difusores o aspersores de

baja presin (20-25 m.c.a.).

Se obtiene mejor uniformidad de reparto de agua que con los caones, trabajan

con menor presin y no tienen problemas de tamao de gota. La longitud del ala

suele variar entre 20 y 40 m y la anchura mojada vara entre 20 y 50 m segn

longitud de ala y tipo de emisor utilizado.

A pesar de que las alas resultan atractivas en un principio, hay que decir que

necesitan ms mano de obra que los caones (sobre todo para plegarlas y

desplegarlas para el transporte), adems de una mayor inversin inicial.

Fotografa 7. Alas sobre carro.

24

Diseo y clculo del riego con caones

Se desarrolla un ejemplo de riego con can, en un predio tipo para poner de

manifiesto los pasos a dar en el diseo y clculo de estas instalaciones.

Datos iniciales:

- Un plano de los potreros con curvas de nivel y detalles de los obstculos e

impedimentos para el movimiento de la mquina.

- La alternativa de cultivos a regar, sus necesidades de mxima demanda de

agua, profundidad radicular, otros.

- Tipo de suelo, capacidad de retencin de agua, velocidad de infiltracin,

otros.

- Caudal y calidad de agua disponible.

- Rgimen de viento.

Supongamos que queremos regar con un carrete un potrero de rea (A) = 18,5 ha

(495 x 374 m), existiendo adems los siguientes condicionantes:

Cultivo: pradera. Profundidad radicular (z) = 30 cm. Evapotranspiracin del cultivo

en el mes de mxima demanda (ETc) = 6,3 mm/da (o l/m2 da). Criterio o Umbral

de riego (CR o UR) = 50 % del agua aprovechable del suelo.

Suelo: se trata de un perfil uniforme de textura franca, con pendiente del 2%. El

contenido de humedad del suelo a capacidad de campo (CC) = 70% y a punto de

marchitez permanente (PMP) = 43%. La densidad aparente del suelo (Dap) = 0,95

gr/cm3.

Riego: se estima una eficiencia de aplicacin (Ea) = 75%, estando previsto parar 4

horas al da. Se procurar hacer entre una y dos posturas al da, estimndose en 1

25

hora el tiempo necesario para el cambio de posicin del equipo. Esto conducira,

en la situacin ms desfavorable de hacer 2 posturas al da, a que el tiempo de

riego al da sea de Trd = 19 20 h, ya que la hora necesaria para el segundo

cambio de posicin puede cogerse de las 4 h en que no se riega.

Viento: se estiman unos vientos dominantes con velocidad media de 2,5 m/s.

Con estos datos pueden seguirse los siguientes pasos para el diseo:

1. Clculo de los parmetros de riego:

Dosis neta de riego (Dn):

Dosis bruta de riego (Db):

Intervalo entre riegos (I):

Ajustando el intervalo entre riego a 6 das, se tendr una dosis neta de riego

(DN) = 6 * 6,3 = 37,8 mm y dosis bruta de riego (Db) = 50,4 mm.

2. Caudal medio de bombeo necesario:

Se calcular como cociente entre el volumen de agua que es necesario aplicar a

los potreros en un riego y el nmero de horas utilizadas para tal fin:

CRDapzPMPCC

Dn ***100

)( -=

mmDn 3850,0*95,0*30*100

)4370(=

-=

mmEa

DnDb 7,50

75,038

===

dasETm

DnI 03,6

3,638

===

26

El caudal es independiente del intervalo entre riegos al aparecer tanto en el

numerador como en el denominador.

Es probable que hayan das con vientos fuertes y conviene dejar de regar. Muchos

fabricantes recomiendan aumentar entre un 15 y 20% el caudal, quedando

adems as un margen de seguridad en el equipo para poder atender cultivos con

mayor demanda, para caso de averas u otras complicaciones.

3. Seleccin del aspersor:

Segn la Figura 9, para un caudal de 81,7 m3/h, la presin ms recomendable de

trabajo es de 6 kg/cm2 60 m.c.a., y en el Tabla 2, que contiene los datos de un

fabricante a ttulo de ejemplo, seleccionamos un aspersor con boquilla de dimetro

30 mm, que a esa presin da un caudal de 84,7 m3/h. Este can, en estas

condiciones, tiene un alcance de 61 m.

Se recomienda un sector circular de riego entre 200 y 220. Si adoptamos el

mayor, la pluviometra media que el suelo debe infiltrar se estima mediante la

ecuacin:

El considerar el 90% del radio mojado es para estimar la pluviometra que cae en

la mayor parte del rea mojada, que est por encima del valor medio.

)(*)/(600.3*)/(*)(*)(*)/(000.10*)/()/(

22

dasIhsdahTrdEadasIhaAhamdamlETmslQ =

hmhmmslQ /7,81/7,226*600.3*19*75,06*5,18*000.10*3,6

)/( 3===

hmmmS

hlQhmmP /6,14

)360/220(*)61*9,0(*

7000.84)()/(

)/(22

===p

27

4. Separacin entre posiciones de riego:

Teniendo en cuenta lo indicado en el Cuadro 1, el espaciamiento entre posiciones

de riego para una velocidad media del viento de 2,5 m/s puede ser del 75% del

dimetro mojado, se obtiene un espaciamiento:

E = 2 * 61* 0,75 = 91,5 m

por lo que, colocando el equipo segn la menor dimensin del potrero para que

sea ms corta la manguera y menores las perdidas de carga, se tiene:

495/91,5 = 5,4 franjas

Tomando 5 franjas, el espaciamiento sera de 495/5 = 99 m, que corresponde a un

81% del dimetro mojado y sobrepasa la recomendacin. Se tomarn, pues, 6

franjas y el espaciamiento quedar 495/6 = 82,5 m, que corresponde a un 67,7%

del dimetro.

5. Velocidad de avance del can y tiempo de riego:

La velocidad de avance vendr dada por la expresin:

que est dentro del intervalo de velocidades que puede desarrollar la mquina

(entre 5 y 50 m/h).

El tiempo necesario para realizar una postura de riego depender de la longitud a

recorrer y de la velocidad de avance, debiendo tener en cuenta adems el tiempo

de funcionamiento sin avance al principio y al final de la misma, as como la

conveniencia de realizar una o dos posturas de riego al da.

hmmEmlDb

hlQhmV /4,20

5,82*4,50700.84

)(*)/()/(

)/(2

===

28

Para nuestro caso, se tendr:

Di = 2/3 R = 2/3 * 61 = 40,7 m

La longitud de manguera ser Lm = (374/2) - 41 = 146 m y el tiempo empleado en

regar una franja (Tr), redondeando los tiempos de riego al principio y al final de la

misma, ser:

Tr = 146/20,4 + 1,22 + 0,78 = 9,16 h

Esto permite realizar dos posturas de riego al da, aprovechando bastante bien el

tiempo de riego previsto (19 h/da).

As pues, adoptamos definitivamente un carrete con un can que descargue 84,7

m3/h a 60 m.c.a. con boquilla de dimetro de 30 mm, y con una manguera que se

pueda extender hasta 146 m, manejndolo a una velocidad de 20,4 m/h, con unos

tiempos de funcionamiento sin desplazamiento al principio y al final de la franja

regada de 1,22 y 0,78 h, respectivamente, con lo que se dar una dosis bruta de

riego de 50,4 mm y una dosis neta de unos 37,8 mm, lo que permite satisfacer las

necesidades del cultivo durante 6 das.

hVR

Ti 22,14,20

61*

360220

*32

*360

*32 === a

hV

RTfe 78,0

4,2061

*360220

1*32

*360

1*32

=

-=

-=

a

29

Tabla 2. Datos de un fabricante de carretes a ttulo de ejemplo.

s 8## S

s 5 10 15 20 25 30 40 50mm atm Lt/sec Lt/min Mc/h mt 85% S

2,5 15,19 911 54,7 40 80 68 160,8 80,4 53,6 40,2 32,2 26,8 20,1 16,1

3 16,63 998 59,9 45 90 76 157,6 78,8 52,5 39,4 31,5 26,3 19,7 15,84 19,21 1153 69,1 51 102 87 159 79,5 53 39,7 31,8 26,5 19,9 15,9

5 21,48 1288 77,3 56 112 95 162,6 81,3 54,2 40,6 32,5 27,1 20,3 16,230

6 23,52 1411 84,7 61 122 104 162,8 81,4 54,3 40,7 32,6 27,2 20,4 16,3

## S s s S 8Boquillas Presin

al canCaudal Alcance

canBandaregada

Con airecalmo

Aconsejada Cantidad deagua distribuida

Velocidad

Una vez realizados los clculos es conveniente indicar que si se quiere comprobar

la velocidad de avance de la mquina, deber hacerse durante la misma capa de

enrollamiento en el tambor. Para comprobar la constancia de esta velocidad

durante el recorrido total, debera comprobarse la velocidad en cada una de las

capas de espiras.

Si la diferencia entre la velocidad mnima constatada y la velocidad mxima, no

excede del 10-15%, se puede considerar que la regulacin de velocidad funciona

de forma aceptable. Si sobrepasa ese valor debe ajustarse el sistema de

regulacin.

6. Presin necesaria a la entrada del aparato:

Se obtendr sumando a la presin necesaria en el can, la altura de ste sobre

el terreno y las prdidas de carga en la manguera y en los mecanismos de

propulsin y regulacin.

30

Para el caudal de 84,7 m3/h, y suponiendo que se trata de un carrete de turbina,

puede calcularse la presin a la entrada del aparato para varios dimetros de

manguera:

D1 = 100 mm D2=110 mm

Presin necesaria en el can. 60 m.c.a. 60 m.c.a.

Prdida de carga en la manguera. 19 m.c.a. 12 m.c.a.

Prdida de carga en la turbina y singulares. 10 m.c.a. 10 m.c.a.

Altura del can sobre el suelo. 3 m.c.a. 3 m.c.a.

TOTAL 92 m.c.a. 85 m.c.a.

Con estos resultados parece ms adecuado el dimetro de 110 mm.

Por ltimo, conviene indicar que en el caso de utilizar el mismo equipo en varios

potreros, habra que estudiar la longitud de manguera ms conveniente segn la

forma y dimensiones de la parcela, as como el dimensionamiento ms econmico

de la red de tuberas principales. La bomba elegida deber garantizar el caudal y

presin necesarios en el can, para ello se estudiarn aquellas situaciones que

parezcan ms desfavorables, teniendo en cuenta que stas sern en general las

ms alejadas y las de topografa ms alta.

Calculo de inversiones y costos de equipos de riego

Para estimar los valores de inversin (Anexo 1) y costos fijos (Anexo 1), se asumi

un caso de una superficie total de riego de 50 ha, y luego se expresaron los

valores en $/ha.

Se consider un perodo de funcionamiento de los equipos equivalente a 4 meses

en la temporada, desde el mes de noviembre a febrero.

31

Para determinar la cantidad total de horas de operacin de la temporada, se aplic

el tiempo total de operacin diario de 20 horas y se asumi que con respecto al

mes de mayor demanda (100% en enero), en los restantes meses se trabaja un

nmero menor de horas diarias, equivalentes a un 50% en noviembre y a un 75%

en diciembre y febrero, lo cual es equivalente a considerar un perodo total de

funcionamiento a plena capacidad de 3 meses.

Segn este criterio las horas totales de funcionamiento son 20 hrs. por 90 das,

equivalentes a 1.800 hrs.

Los valores de Precio Unitarios utilizados en los clculos de inversiones y costos,

corresponden a cifras reales de mercado, consultadas con los proveedores.

En el siguiente cuadro se presenta un resumen de las inversiones y costos para

un equipo de carretes de riego para el sur de Chile (IX X Regiones), utilizando

distintas fuentes de energa.

Bibliografa

Ortega C., Leopoldo: Estudio Rentabilidad de rubros agropecuarios con

riego en la X Regin. INIA Remehue Osorno, 2000.

Rolland Lionel : Mecanizacin del Riego por Aspersin. FAO. Roma. 1986

Tarjuelo, J.M. - Benito, Martn: El riego por aspersin y su tecnologa.

2 Edicin. 1999, Mundi-Prensa

32

ANEXO 1

DESCRIPCIN DE ITEMES EVALUACION ECONOMICA

33

Inversiones

Las inversiones corresponden a la suma de los pagos realizados por los bienes y

servicios requeridos para la implementacin de un sistema de riego, para lo cual

se consideran los siguientes tems

Equipos y materiales

Corresponde a todo listado de componentes fsicos necesarios, como tuberas,

bombas, aspersores, etc.

Construcciones y estructuras

Corresponde a todas a aquellas infraestructuras, construcciones y pequeas

estructuras y obras de arte requeridas como complemento a la instalacin de los

equipos, como la caseta de motobomba, pozo de aspiracin, alcantarillas, etc

Servicios

Son todos aquellos servicios que se contratan para implementar las inversiones,

como la obra de mano para excavacin y tapado de zanjas y otras labores, los

servicios profesionales de diseo y clculo, mano de obra especializada, fletes,

etc.

Costos fijos

Los costos fijos son aquellos producidos independientemente del tiempo de uso

que tenga el equipo o la infraestructura de riego, o del nivel de produccin

Los tems ms relevantes del costo fijo son los siguientes:

Depreciacin del equipo e infraestructura

La depreciacin es la prdida de valor de un bien por uso u obsolescencia. Lo

ms prctico para su clculo es usar la depreciacin lineal, o sea, que el bien se

deprecie en igual valor cada ao, para el trmino de su vida til. Este no es un

34

desembolso que el productor deba hacer, es ms bien un costo imputado que

refleja la prdida de valor de mercado del bien.

Generalmente, se realiza el clculo asumiendo una depreciacin lineal del bien y

no se considera el valor residual de ste al final de su vida til.

Inters al capital fijo

El inters al capital fijo refleja el costo alternativo del capital invertido, ya que

existen otras posibilidades donde puede invertirse y obtenerse beneficios.

Costos variables o de operacin

Son aquellos que se relacionan directamente con el nivel de actividad del negocio,

esto es, en la medida que aumenta el nivel de actividad, aumentan los recursos

involucrados.

Los tems de costo variable ms relevantes en riego son los siguientes:

Mano de obra

Corresponde a las jornadas utilizadas en la operacin del equipo.

Energa

Corresponde al costo del consumo de energa, ya sea elctrica, gasolina o diesel

Reparacin y mantencin del equipo e infraestructura

Son los costos e obra de mano e insumos, por reparacin o reemplazo de partes o

componentes de los equipos, as como pro mantencin peridica del equipamiento

Inters del capital de operacin

Este costo corresponde al inters generado sobre el capital de operacin durante

el tiempo de uso del capital

35

Se considera con el ingreso por venta del producto, se paga el dinero tomado en

prstamo de una institucin financiera o de la misma empresa.

Es decir, el inters al capital de operacin refleja el costo alternativo del uso de

este recurso.

36

Inversiones y costos estimados para distintos equipos de riego para el Sur.(Miles de $/ha, $ de abril 2000, sin IVA)

Inversiones Costos fijos Costos variablesEquipo de riego

Sistema MotobombaEquip.ymater.

Construc.y estruct. Servicios Total Deprec.

IntersCap. Fijo Total

Manode obra

Energa ylubric.

Rep. yMant.

Inters Cap.Oper. Total

Asp.Carrete

Electr. Sup. 910 9 177 1.096 61 131 193 11 28 2 2 43

Asp.Carrete

Diesel 1.037 9 197 1.243 70 149 219 11 203 15 14 243

Asp.Carrete

Electr. Pozo 938 164 206 1.308 73 157 233 11 56 3 4 74

Fuente: Ortega C., Leopoldo. Estudio Rentabilidad de rubros Agropecuarios con riego en la X Regin. 2000.