Sistema de Riego Tecnificado Ticani

SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSIN MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SERVICIO DE AGUA

PARA EL SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSION TICANI TUPAC AMARU EN LAS COMUNIDADES DE TICANI Y TUPAC

AMARU DE QUILCA DEL DISTRITO DE QUILCAPUNCU, PROVINCIA DE SAN ANTONIO DE PUTINA, REGION PUNO

Tabla de Contenido CAPITULO 1 : GENERALIDADES. ...................................................................................... 14

1.1. Objetivos .................................................................................................................. 15 1.2. Ubicacin ................................................................................................................. 15 1.3. Accesibilidad ............................................................................................................ 16

CAPITULO 2 : ASPECTOS BSICOS................................................................................... 27 2.1. Informacin Cartogrfica ......................................................................................... 27 2.2. Hidrometeorologa ................................................................................................... 27

2.2.1. Precipitacin..................................................................................................... 27 2.2.2. Humedad Relativa ............................................................................................ 27 2.2.3. Temperatura ..................................................................................................... 27

2.3. Hidrografa ............................................................................................................... 27 2.4. El Agua en el Suelo .................................................................................................. 27

2.4.1. Contenido de humedad ................................................................................... 28 2.4.2. Constantes Hdricas ....................................................................................... 210 2.4.3. Humedad facialmente disponible ................................................................... 211 2.4.4. Profundidad de races ..................................................................................... 213 2.4.5. Lmina de Agua ............................................................................................. 213 2.4.6. Eficiencia de Riego ......................................................................................... 214 2.4.6.1. Eficiencia de Aplicacin ................................................................................. 214 2.4.6.2. Eficiencia de distribucin, .............................................................................. 217 2.4.6.3. Eficiencia de conduccin................................................................................ 217 2.4.6.4. Eficiencia total ................................................................................................ 218 2.4.7. Consumo de agua por las plantas ................................................................... 218 2.4.7.1. Evapotranspiracin potencial (Etp) ............................................................... 218 2.4.7.2. Evapotranspiracin real (etr) ......................................................................... 218 2.4.8. Tiempo de Riego ............................................................................................ 219 2.4.9. Intervalo de Riego, ......................................................................................... 220

2.5. Riego por aspersin ................................................................................................ 220 2.5.1. Captacin ....................................................................................................... 220 2.5.2. Desarenador ................................................................................................... 221 2.5.3. Reservorio....................................................................................................... 221 2.5.4. Tubera principal ........................................................................................... 221 2.5.5. Hidrantes o Elevadores................................................................................... 222 2.5.6. Lneas de Riego .............................................................................................. 222 2.5.7. Espaciamiento entre aspersores ...................................................................... 224 2.5.8. Altura de los elevadores .................................................................................. 225 2.5.9. Aspersores ...................................................................................................... 225

GOBIERNO REGIONAL DE PNO PRORRIDRE DIRECCIN DE ESTUDIOS Y PROYECTOS

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2.5.10. Seleccin del aspersor ..................................................................................... 227 CAPITULO 3 : DISEO SISTEMA POR ASPERSIN....................................................... 328

3.1. Lamina de riego aplicada lap .................................................................................. 328 3.2. Uso de agua de los cultivos UC .............................................................................. 328 3.3. Frecuencia de riego fr ............................................................................................ 328 3.4. Velocidad de infiltracin I..................................................................................... 328 3.5. Tiempo de aplicacin de agua T ............................................................................. 328 3.6. Caudal de emisin de los aspersores....................................................................... 329 3.7. Numero de posiciones N ........................................................................................ 329 3.8. rea por modulo .................................................................................................... 329 3.9. Numero de aspersores # ......................................................................................... 329 3.10. Caudal requerido Q ............................................................................................... 329 3.11. Prdida de carga ..................................................................................................... 329 3.12. Seleccin de tubera principal................................................................................. 332 3.13. Diseo Hidrulico del Sistema de riego Tecnificado Ticani Tupac Amaru. ........ 333

CAPITULO 4 COMPONENTES DEL SISTEMA ................................................................ 434 4.1. Captacin ............................................................................................................... 434 4.2. Desarenador ........................................................................................................... 434 4.3. Canales de Conduccin ......................................................................................... 434 4.4. Reservorios ............................................................................................................. 434

4.3.1 Segn su funcionalidad ...................................................................................... 434 4.3.2 Segn los materiales empleados en su construccin ........................................... 435 4.3.3 Segn la forma.................................................................................................... 435 4.3.4 Segn la relacin entre los volmenes de terrapln y desmonte ......................... 435 4.3.5 Componentes de las balsas impermeabilizadas ................................................... 435

4.5. Tubera de Distribucin ........................................................................................ 440 4.6. Hidrantes o Elevadores........................................................................................... 440 4.7. Lneas de Riego ...................................................................................................... 441 4.8. Altura de los elevadores .......................................................................................... 441 4.9. Aspersores .............................................................................................................. 441

ANEXO .................................................................................................................................. 444 Plano Piezmetrico ............................................................................................................. 444


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Relacin de Cuadros Cuadro N 1-1: Vas de Acceso................................................................................................. 16

Relacin de Tablas Tabla 2-1 Variacin enla capacidad de retencin de humedad del suelo segun textura.......... 212 Tabla 2-2 Necesidades diarias de uso mximo de agua por cultivo ......................................... 219

Relacin de Figuras Figura N 1: Componentes del suelo. ....................................................................................... 28 Figura N 2: Variacin en capacidad de campo ...................................................................... 211 Figura N 3: Humedecimiento superficial .............................................................................. 215 Figura N 4: Humedecimiento en riego por aspersin ........................................................... 216 Figura N 5: Humedecimiento en riego por goteo.................................................................. 216 Figura N 6: Aspersor de martillo cua y resorte, Partes bsicas de un aspersor ..................... 226 Figura N 7: Componentes de las balsas impermeabilizadas con geomembrana .................... 439

Diseo Sistema de Riego Tecnificado Instalacin de Sistema de Riego Tecnificado Ticani Tupac Amaru


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SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSIN MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SERVICIO DE AGUA

PARA EL SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSION TICANI TUPAC AMARU EN LAS COMUNIDADES DE TICANI Y

TUPAC AMARU DE QUILCA DEL DISTRITO DE QUILCAPUNCU, PROVINCIA DE SAN ANTONIO DE

PUTINA, REGION PUNO

CAPITULO 1 : GENERALIDADES. Uno de los Recursos que debemos tener en cuenta y de los que nos involucra directamente como institucin, adems que repercute en nuestra economa familiar, es el agua, pues est relacionada con una coyuntura de primer orden, si se tiene en cuenta las caractersticas agrarias de nuestra regin.

Del 70% de la superficie de la tierra est cubierta por agua - del total de la masa de agua representa 1/6000 de la masa de la tierra, este 30% restante representa 1 billn de Km 3, los mismos que el 97% es agua salada y el 3% agua dulce, y de este 3% el 90% se encuentra en los polos y solamente el 10% en ros, lagos y lagunas.

El tema del AGUA no es solamente de carcter tcnico productivo, implica tambin aspectos sociales y de conservacin de los recursos naturales, por eso se requiere de propuestas integrales para su manejo, sobre todo por considerar a la Regin Puno, no solamente enfrenta problemas por la escasez de agua sino tambin por su abundancia en pocas de avenida.

Todos sabemos de la importancia que tiene el recurso hdrico como elemento insustituible para fructificar nuestra extensa frontera agrcola, y no nos es ajeno el hecho de que sin un buen manejo y uso de este recurso vital, no se podra lograr un desarrollo adecuado para este sector tan vital en la economa de la regin y del pas.

Sin embargo, an no se valora, y reconoce muy poco la importancia de un uso y manejo adecuado del recurso. La falta de una cultura de eficiencia y eficacia del agua de riego origina su desperdicio, elevados costos de produccin y el deterioro del suelo. Considerar todos los aspectos relacionados con el uso del agua de riego y sus interdependencias constituye la base para desarrollar propuestas de una gestin eficiente que permitan aumentar la produccin y productividad en el marco de una agricultura sostenible y reducir la vulnerabilidad de la poblacin frente a la escasez o abundancia del recurso.

An ms, no es slo su caracterstica como elemento insustituible lo que hace muy especial al recurso agua, tambin hay que tener presente que es un recurso muy escaso especialmente en pocas de estiaje y a la vez caro por su almacenamiento y canalizacin implica costosas obras de infraestructura. Todo esto configura a este recurso como elemento determinante del xito o fracaso de la agricultura, pues su ausencia o abundancia en unos casos y en otros su manejo determina la miseria o prosperidad de los pueblos sobre todo aquellos, que como es el caso de Puno, la agricultura representa la actividad fundamental en la economa de gran parte de nuestra regin, y dar niveles de eficiencia y productividad a los cultivo. Este resultado muchas veces se ha movido segn el momento y los tiempos, pero sin duda, el manejo del agua ha sido objeto de trabajo en algunos momentos planificado, con visin de futuro por los antiguos



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peruanos, en el que nada se dejaba pasar. Si se actuara de esta manera, los resultados deberan ser los esperados

En este contexto, un elemento de estas caractersticas no puede ser descuidado y su aprovechamiento tiene que ser ptimo. Quines estamos vinculados al desarrollo de la agricultura sabemos lamentablemente que en nuestra regin el agua no es usada bajo los niveles de responsabilidad y eficiencia que un recurso de esta naturaleza debe tener.

Preocupa tambin que el buen manejo de agua resulte para muchos productores una meta lejana. An no se ha tomado la debida conciencia de su importancia, pero estimo que estamos a tiempo de lograr un manejo adecuado y ptimo de este recurso, de ah que en las actuales circunstancias sea impostergable implementar programas y acciones tendientes a fomentar en nuestros campesinos y productores una CULTURA DE EFICIENCIA Y EFICACIA PARA EL USO ADECUADO DEL AGUA.

Bajo estas premisas, el presente informe contiene el Diseo del Sistema de riego Tecnificado (Aspersin), y tiene por objeto el diseo de las componentes del sistema como captacin, obras de arte, lnea de conduccin reservorios y lnea de distribucin y obras de entrega al cultivo, que son necesarios para el Planteamiento Hidrulico del Sistema de Riego Tecnificado Ticani Tpac Amaru.

1.1. Objetivos

El presente estudio tiene como objetivo: - Disear el sistema de riego Tecnificado (Aspersin) - Distribuir el sistema en el rea de riego - Disear los dimetros y clases de tuberas - Disear los reservorios de almacenamiento

1.2. Ubicacin

La zona del proyecto est ubicada polticamente en:

Regin : Puno

Provincia : San Antonio de Putina

Distrito : Quilcapuncu

El Sistema de Riego Tecnificado se encuentra dentro del sistema integral Huancane, est ubicado en las siguientes coordenadas UTM.

Este : 423,901.00 a 443,086.00

Norte : 8357,573.00 a 8367,089.00

Altitud : Comprendida entre 3,964 a 5,050 msnm.



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1.3. Accesibilidad

Los accesos principales se presentan en el Cuadro N 1-1

Cuadro N 1-1: Vas de Acceso

Accesibilidad del mbito de Proyecto.

N TRAMO DISTANCIA

(Km.) TIEMPO (min.)

TIPO DE VIA VIA PRINCIPAL

1 Puno -Juliaca 45 40 Asfaltada Puno Cusco 2 Juliaca - S.A. Putina 81 75 Asfaltada Juliaca S.A.

Putina 3 S.A. Putina - Quilcapuncu 16 15 Asfaltada 4 Quilcapuncu - Bocatoma 5 5 Asfaltada Fuente: Elaborado por PRORRIDRE en base a informacin de campo; 2012



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CAPITULO 2 : ASPECTOS BSICOS 2.1. Informacin Cartogrfica

Cartas Nacionales a escala 1:100,000 elaboradas por el Instituto Geogrfico Nacional, cuya identificacin es la siguiente:

MUANI : 30-v

PUTINA : 30-x

ANANEA : 30-y

COJATA : 31-y

HUANCANE : 31-x

2.2. Hidrometeorologa

Referente a informacin meteorolgica, se utilizaron los datos de la estacin de Muani, Putina, Huancane, Ananea y Cojata podemos afirmar que son las ms representativas, y se dispuso de los parmetros de Precipitacin Total Mensual, Humedad Relativa y Temperatura en un rango de anlisis de 45 aos, a partir de 1964 2008. A continuacin se expone cada uno de los parmetros que nos ayudarn a evaluar la oferta y demanda de agua en el rea de proyecto.

2.2.1. Precipitacin

La precipitacin se analiza a nivel de la sub cuenca productora del recurso hdrico, en los que se dispone de pluvimetros, como la Estacin de Muani, Putina, Huancane, Ananea y Cojata, su Precipitacin Total Mensual multianual es de 639.64 mm.

2.2.2. Humedad Relativa

La estacin que se tom en cuenta es de Muani cuyo rango de anlisis es de 1964 a 2008, cuyo promedio medio anual es de: 52.99 %.

2.2.3. Temperatura

Siendo la estacin Muani las ms representativas, en base a esta estacin podemos indicar que, la temperatura media mensual de la cuenca es de 8.52 C.

2.3. Hidrografa

La cuenca del Lago Titicaca, tiene como uno de sus principales afluentes al ro Ramis, el cual tiene como afluente al ro Huancan, el ro Huancane nace de la unin de los ros Llache y Putina; el ro Putina nace de la unin del ro Lloquecolla y el ro Pongoni, este ro nace de la unin del ro Inchupalla, el Ro Puncune, el ro Puncune nace de la unin del ro Larcamayo y el ro Ticani en el que se circunscribe el rea del proyecto.

2.4. El Agua en el Suelo

El suelo es un sistema heterogneo , compuesto por elementos slidos (minerales y orgnicos ) y espacios vacos , ambos se encuentran en proporciones diferentes que le dan caractersticas especiales .El vaco , que vendra a ser el vaco existente entre las partculas del suelo (poros), es el lugar de almacenamiento del agua , el que normalmente es compartido por el aire ( Fig. 2). Cuando todo el espacio es ocupado por el agua se dice que el suelo est saturado.



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Figura N 1: Componentes del suelo.

De acuerdo a la textura del suelo , varia el espacio poroso total ; los suelos arcillosos tienen mayor espacio poroso que los suelos arenosos ; la capacidad del almacenamiento del agua est en relacin directa al espacio poroso .Se dice que el suelo almacena agua debido a su mayor o menor capacidad de retencin , la que depende del espacio poroso y de las fuerzas existentes entre el contacto del suelo , agua , aire, que hacen que el suelo se comporte como una esponja . Otra caracterstica importante es la superficie de los slidos, la cual puede variar desde 1000 cm2/g en arenas gruesas, hasta 100 000 cm2/g en suelos arcillosos, las partculas del suelo son generalmente hidrfilas, es decir el agua tiende a adherirse a las superficies de los slidos, la que mientras ms grande sea, mayor es la capacidad de retencin.

En la relacin agua suelo podemos identificar las siguientes denominaciones de agua:

Agua higroscpica, es una pelcula de agua muy fina que recubre la partcula del suelo, es retenida con tal fuerza que no es admisible por la planta.

Agua capilar, los espacios entre partculas se comportan como tubos capilares, donde se ubica esta agua, la encontrada en tubos de dimetro muy pequeo, 0,2 micras, no es absorbible por la planta, la que se introduce en tubos capilares de 0,2 a 8 micras, si es disponible para la planta por ser retenida con menor fuerza.

Agua gravitacional, se considera de flujo lento y rpido, la primera se ubica en poros comprendidos entre 8 y 30 micras, que tarda entre 10 y 30 das en atravesar el suelo, en esos das es utilizable; mientras que la de flujo rpido , circula en poros mayores a 30 micras, no queda retenida en el suelo pasando a estrados por debajo de la profundidad de races , no es til a la planta y cuando esta presenta en el suelo los poros se encuentran totalmente saturados de agua, el medio es asfixiante y las races de las plantas no la pueden tomar.

Cuando regamos estamos aplicando agua al suelo para almacenarla, es decir utilizamos el suelo como reservorio, para que despus la aproveche la planta para su crecimiento, sobre como funcione el reservorio depende la cantidad y calidad de produccin agrcola esperada.

2.4.1. Contenido de humedad

El contenido de humedad del suelo vendra a ser el porcentaje de la humedad del suelo (agua), referido al total suelo. Cuando se relaciona al peso del agua, con el peso del suelo seco (a la estufa por 24 horas), se dice que el contenido de humedad esta en base a peso seco (% peso). Si el agua est referida a volumen (vag) y se relaciona con el



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100*%ps

psphpeso

volumen total del suelo (Vts) se tiene el contenido de humedad en base a volumen (% Vol.). Si se entiende que la densidad aparente del suelo (Daps), es la relacin del peso del suelo seco entre su volumen, entonces el contenido de humedad en base a volumen es igual al contenido de humedad en base a peso por la densidad aparente.

Es mucho ms practico determinar el contenido de humedad del suelo en base a peso seco , por el mtodo gravimtrico; para lo cual se toma una muestra del suelo al natural (hmeda)y se le pesa (ph); luego es colocada a la estufa a 105 , con el fin de eliminar el agua y obtener el peso seco (ps). La deferencia de ambos entre el peso del suelo desecado, multiplicado por cien, nos da el porcentaje de humedad en base a peso

Si dividimos el % Vol. entre el % peso y consideramos Pg. = vag, se tiene lo siguiente Y si entonces % Vol. = % peso x daps

Imaginamos el cubo de la figura, como una porcin de suelo, en la que hemos podido separar, la parte slida, el agua y el aire, la sumatoria de las tres partes iguales al volumen total. Si pesamos todo el cubo obtendremos el peso de suelo hmedo, al colocarlo a la estufa eliminamos e l agua y obtenemos el peso del suelo seco, es lgico que la diferencia entre ambos nos da el peso del agua. Este, entre el peso del suelo seco, da como resultado el contenido de humedad en base a peso seco.

En riego mucho ms practico es conocer el contenido de humedad en base a volumen, para ello es necesario multiplicar el contenido de humedad en base a peso por la densidad aparente. si como resultado de un ejemplo real , obtenemos un contenido de humedad en base a peso del 20% , en un suelo con la densidad aparente de 1,4 gr/cm3 , el contenido de humedad en base a volumen es de 28%; esto significa que un suelo como el cubo de la figura , que posea 100cm de profundidad, tendr una lmina equivalente de agua de 28 cm; en otras palabras si este suelo (hipotticamente ) contiene cero humedad , tendramos que aplicarle una lmina de 28 cm. Para que su contenido de humedad en base a volumen sea 28 %.

100*%vts

vagvol

entoncesvts

psysidap

vts

ps

peso

vol

%

%

vts

ps

peso

vol

%

%

vts

psdaps



210

2.4.2. Constantes Hdricas

El contenido de humedad del suelo no es un valor nico ni estable, ya que aumenta con el riego, lluvia, roco, ascenso capilar desde el nivel fretico, y disminuye por evaporacin a travs del perfil del suelo, drenaje y consumo por la planta

Al infiltrarse agua al suelo en un estrato diferencial, esta llenara los espacios vacos a saturacin y permanecer en este estado hasta que se corte el agua por el perfil. El simple hecho que el agua contine penetrando el suelo, no puede deducirse que el espacio de poros no este saturado y que no es posible acumular ms agua en el suelo; cuando cierta cantidad mxima de agua se ha acumulado, el resto es drenada a estrados inferiores; el agua que pasa al siguiente estrado repite el mismo fenmeno y as sucesivamente, producindose la denominada percolacin

Existe un mximo contenido de humedad del suelo que se produce despus de saturacin, en que el drenaje a estrados inferiores es mnimo; mantenindose sensiblemente estable, si se impide la evaporacin a travs del perfil del suelo y no existe consumo por la planta. A esta constante hdrica se ha denominado capacidad de campo, la que normalmente se presenta a los dos o tres das de haber aplicado una lmina pasada al suelo.

En forma prctica se ha determinado que el contenido de humedad a capacidad de campo, es el mximo contenido de humedad del suelo. Que la planta puede aprovechar para su crecimiento, suponiendo que el resto drena demasiado rpido para ser aprovechada. Pero este concepto no es totalmente cierto, ya que existe un agua gravitacional de flujo lento, que se produce de unos das despus del riego, que de no ser aprovechada por la planta, pasa lenta mente a estratos inferiores.

Los suelos arenosos drenan desde su saturacin hasta capacidad de campo en forma muy rpida, algunas veces hasta en un da; los suelos arcillosos drenan ms lentamente pudiendo pasar hasta tres o cuatro das para llenar hasta capacidad de campo.

Una forma prctica para determinar la capacidad de campo y que adems ayuda a conceptuarla, es escoger un metro cuadrado de terreno libre cultivo , al que en sus lmites se le conforman bordos de aproximadamente 15 20 cm. De altura. Se satura de agua la poza y se cubre como manta plstica, a fin de evitar que el agua se evapore. Por el mtodo gravimtrico, cada 24 horas se determina el contenido de humedad en un estrato determinado, hasta que este valor se haga constante, el valor obtenido vendra a ser la capacidad de campo. En la figura 3 el valor de la capacidad de campo es de 13 %.



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Figura N 2: Variacin en capacidad de campo

El lmite

inferior del contenido de humedad del suelo que la planta puede aprovechar se denomina Punto de Marchitez Permanente. A medida que la planta toma agua del suelo, el contenido de humedad disminuye hasta un punto en que por ms esfuerzo que realice la planta no logra tomar agua del suelo, las hojas de la planta se marchitan o no son capaces de recuperarse cuando se les vuelve a proporcionar agua con el riego, esta constante hdrica es la denominada Punto de marchitez permanente. Este nivel no significa que el suelo no tenga agua sino que esta es mnima y fuertemente retenida que no puede ser aprovechada.

As como la capacidad de campo, las constantes hdricas no son un contenido fijo de agua, sino que est comprendido dentro un intervalo.

El punto de marchitamiento, puede determinarse al cortar el suministro de agua de una maceta de planta de girasol, despus de varios das esta presenta sntomas de marchitamiento hasta dar la apariencia de muerta. Si la planta se coloca en una atmosfera casi saturada de agua durante una noche y no muestra signos de recuperacin, el con tenido de humedad es a Punto de Marchitez Permanente

2.4.3. Humedad facialmente disponible

Esta referida a la humedad del suelo que puede ser consumida fcilmente por la planta.

Algunas veces recibe el nombre de rango de humedad aprovechable. Son los contenidos de humedad entre capacidad de campo y punto de marchitez permanente. Est determinada por la capacidad del suelo para retener humedad y que esta pueda ser aprovechada por las plantas para sus necesidades biolgicas.

La capacidad de retencin de agua disponible del suelo, depende de la cantidad de poros, del tamao de proporcin en que se encuentren las partculas del suelo, las que tienen que ver con la superficie de contacto de suelo con el agua.

Los suelos arenosos drenan fcilmente, siendo arrastrada en el agua hacia estratos inferiores por efectos de gravedad, a travs de sus grandes poros; el contacto agua con la superficie libre las partculas del suelo es menor; por lo que tienen baja capacidad de retencin.

Los suelos de textura limosa, tienen poros medianos y pequeos, con predominio de pequeas y grandes partculas, siendo su retencin de agua intermedia entre los arenosos y arcillosos



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Las arcillas se caracterizan por tener partculas finas con una alta superficie de contacto con el agua, sus poros son pequeos, permitiendo que el perfil del suelo tenga una gran capacidad de retencin de agua disponible.

Del servicio de conservacin de suelos. Departamento de agricultura USA. Se puede considerar lo siguiente:

Tabla 2-1 Variacin enla capacidad de retencin de humedad del suelo segun textura

Textura mm de agua por cm. de profundidad Arenosa 0,33 1,05 Franco arenoso a Arcillosa 1,05 2,10 Arcillosa 2,10 Turbosa y estircol 1,66 2,50

Teniendo en cuenta ello, el rango de humedad aprovechable, entre capacidad de campo y punto de marchitez permanente, es menor en un suelo arenoso que en un arcilloso. Es por ello que para cubrir ese Rango, se necesita menor lmina de agua en un suelo arenoso que en un arcilloso. Como la planta tiene un consumo uniforme de acuerda sus necesidades biolgicas, mucho ms rpido se consume el agua almacenada en un suelo arenoso que en un arcilloso. Por l tanto. Los suelos arenosos, deben regarse con lminas de agua pequeas a intervalos de riego cortos; mientras que los arcillosos se regaran con mayores lminas de agua a intervalos prolongados. Algunas propiedades fsicas del suelo en relacin a su textura se presentan en el cuadro N 2.

La incorporacin al suelo composta, estircol animal y otra fuente de materia orgnica, mejora la capacidad de la retencin de humedad, especialmente en suelos arenosos, toda vez que mejora la estructura del suelo.

El contenido de humedad del suelo disminuye a medida que la planta extrae agua y por el efecto evaporante del perfil del suelo. Se ha determinado que cuanto ms se acerca el contenido de humedad al punto de marchitez permanente la planta realizara mayor esfuerzo, afectando su desarrollo y por ende su produccin. Es por ello que es recomendable mantener en el suelo niveles superiores al punto de marchitez permanente.

De acuerdo a experiencias, en forma general, el nivel de agotamiento de agua en el suelo en cultivos pocos profundos no debe ser ms de un tercio de su humedad aprovechable, para que su produccin no sea afectada, mientras que los ms profundos pueden llegar a la mitad.

Dependiendo del sistema radicular, la planta toma agua del perfil del suelo. El sistema tipo pivotante y profundo, capta cerca del 75 % del agua, en la mitad superior de su profundidad de races, los sistemas de desarrollo radicular lateral, toma hasta el 90% de la mitad superior



213

2.4.4. Profundidad de races

Las caractersticas fsicas y en el especial de la textura del suelo, tienen una gran influencia en la profundidad de enraizamiento. Los suelos de textura arenosa permiten una mayor profundizacin de las races; que los arcillosos. En estos ltimos el espesor de la capa de races puede ser la mitad de lo que es un comn en un suelo de condiciones medias

Si consideramos el suelo como una reserva de agua disponible para las plantas, el rea de dicho depsito vendra a ser el rea bojo riego, y su profundidad est relacionada a la de las races. La mayora de las plantas absorben el agua a travs de su raz , las que terminan en pelos que estn en contacto directo con las partculas del suelo y con los espacios de aire donde obtienen oxgeno .

Durante los periodos de crecimiento de las plantas, las races se desarrollan ms fcilmente, si encuentra condiciones de humedad adecuadas en el suelo; este sistema contina desarrollndose hasta que la planta obtenga su total crecimiento. Un gran nmero de cultivos tiene sistemas de races cuyo desarrollo estn grandes como la parte rea de la planta. Cuando la raz se ha des arrollado bien durante el periodo favorable de crecimiento, la planta puede captar humedad necesaria de las capas ms profundas. Por lo tanto, si las races han agotado humedad en la parte superior hasta el punto de marchitamiento, las necesidades de las plantas pueden satisfacerse si las races han logrado profundizar hasta las capas inferiores que aun contienen la humedad adecuada.

La planta hereda su sistema de races. Cada especie tiene sus caractersticas y hbitos de desarrollo. Algunos tienen una raz tipo taladro que penetra profundamente en el suelo en condiciones favorables. Otras crecen lentamente y desarrollan escuetas races primarias y muchas ridculas laterales.

La humedad del suelo fcilmente disponible en relacin al cultivo, profundidad de races, fraccin de agua disponible, textura, se encuentra en el cuadro N 4.

2.4.5. Lmina de Agua

Para el especialista, es importante determinar cul es la lmina de agua al suelo, para conseguir que este es encuentro de capacidad de campo y la planta pueda aprovecharla fcilmente. El contenido de humedad inicial, supuestamente es el punto de marchitez permanente (PMP), el cual tiene que llegar a capacidad de campo (CC); el valor que tenemos que adicionarle al suelo es un contenido de humedad en base a peso que corresponde a (CC-PMP).

Si tenemos en cuenta el cubo de la Figura 1, el rea del riego vendra a ser la superficie del cubo (A).el volumen del agua aplicar es A x L. El volumen total del suelo es de A x H. siendo h la profundidad de races. Entonces:

PMPCCxps

AXLx

ps

vagx

ps

pegpeso 100100100%

AXh

ps

vts

psdaps



214

Si despejamos PS en la segunda frmula y remplazamos en la primera, eliminamos A, se obtendr la formula general de la lmina de agua que cubre el rango de humedad aprovechable:

L = lmina de agua para cubrir humedad fcilmente utilizable (cm)

CC =contenido de humedad capacidad de campo (%)

PMP = contenido de humedad punto marchitez permanente (%)

Daps = densidad aparente del suelo (gr/cm3)

H = profundidad de races (cm)

Nota: la formula dimensionalmente deben cumplirse, ya que al reemplazar el peso del agua por su volumen se le ha multiplicado por la densidad aparente, que tiene un valor de uno.

La lamina encontrada anteriormente es la que corresponde a la necesaria para pasar del nivel mnimo (PMP) al mximo (CC).pero como mencionamos, no es recomendable que el suelo llegue a niveles mnimos, sino que el riego se aplique dentro de un cierto nivel de agotamiento, para ello es necesario considerar la lmina neta requerida.

Ln = L x P

LN = lamina neta (cm)

L = lamina agua para cubrir humedad fcilmente utilizable (cm)

P = fraccin de agotamiento de agua en el suelo (0,00). En el cuadro N 3 se encuentran estos valores.

2.4.6. Eficiencia de Riego

Toda el agua que es aplicada al suelo no es aprovechada por la planta; as como toda el agua que se capta en la bocatoma no llega a la parcela. Algunos sistemas, tanto de conduccin como de aplicacin, pierden ms agua que otros. A los que menos agua pierden se les denomina ms eficiente.

2.4.6.1. Eficiencia de Aplicacin

Esta dada en la parcela de riego, se refiere a la lmina de agua aplicada (Lap) al momento del riego en relacin a la lmina que cubre el porcentaje del rango de humedad aprovechable o a la lmina neta (ln). La primera lamina esta incrementada, algunas veces, por la lmina necesaria para mantener un nivel adecuado de sales en el perfil del suelo, y disminuida por la precipitacin efectiva cuando se producen lluvias. De no existir esto dos considerandos (lluvias y sales), la

100

)( XDapsxhPMPCCL



215

eficiencia de aplicar vendra a ser la relacin entre la lmina neta y la lmina aplicada.

Efap = eficiencia de aplicacin

Ln = lamina neta (cm)

Lap = lamina aplicada (cm)

La lamina aplicada, es la necesaria para cubrir el rango de humedad aprovechable y las perdidas existentes por percolacin profunda debido al sistema de paliacin de riego.

En el riego superficial, el agua permanece en contacto con el suelo, mayor tiempo en la cabecera del surco o melga que al final de la misma; por lo que la profundidad de humedecimiento en el inicio es mayor que al final. Debindose humedecer el suelo a la profundidad de races a todo lo largo, habr mayor profundidad de humedecimiento sin ser aprovechada por la planta (perdida) al principio (Fig.4).

Figura N 3: Humedecimiento superficial

En el riego por aspersin, el humedecimiento se produce como un cono invertido, ubicndose las puntas inferiores fuera de la profundidad de races (perdida). Adems, el viento arrastra las gotas del agua, desuniformizando su aplicacin; existiendo gotas interceptadas por los cultivos y que se evaporan a la atmsfera; tngase en cuenta adems que el estado de los aspersores y del sistema de tuberas afectada la eficiencia (Fig.5).

En riego por goteo, el humedecimiento es un bulbo, cuyo punto superior y central lo constituye el gotero. En el contacto entre bulbos existe parte del agua no aprovechable (perdida) (Fig.6).

Lap

LnEfap

Perdida h



216

Figura N 4: Humedecimiento en riego por aspersin

En goteo adems de las necesidades netas de la planta hay otras cantidades de agua que son necesarias para compensar las prdidas producidas, como la percolacin (efp) fuera de la zona de races y la falta de uniformidad (efu) de descarga de los goteros en la superficie de riego. Por ello se tiene que:

Efap = efp x efu

La falta de uniformidad en la aplicacin es debida a la diferencia de descarga en los emisores situados en los puntos extremos del rea de riego. La eficiencia de uniformidad coincide con el coeficiente de uniformidad, que se considera en un valor mnimo de 0,90.

La eficiencia de percolacin se realiza aumentando las necesidades del cultivo, mediante factores de correccin (f) segn el tipo de suelo.

Efp =ln /lap = (ln/ln)/ f = 1/f

Textura f efp

Muy arenoso 1,15 0,87

Arenoso 1,10 0,90

Franca 1,05 0,95

Arcillosa 1,00 1.00

Figura N 5: Humedecimiento en riego por goteo

GOTERO

PERDIDA

h

h

Aspersor

Perdida



217

De los tres sistemas el que ms pierde agua es el sistema por gravedad, luego le sigue aspersin y por ltimo el goteo. Por esta razn el ms eficiente es el goteo, aspersin y superficial, en ese orden. Valores prcticos a considerar en goteo 90%, en aspersin 75%, y en gravedad entre 40 y 60%.

2.4.6.2. Eficiencia de distribucin,

Esta referida a las prdidas de agua que se produce en el sistema de distribucin, desde la entrada del rea de riego hasta la cabecera de la parcela. En el caso de riego superficial corresponde a los canales principales y los distintos naturales. Se calcula por el medio del cociente entre la cantidad de agua que entra a nivel de la parcela y la recibida del canal de conduccin a la entrada del rea de riego.

Efd = eficiencia de distribucin

Qp = caudal de entrada al predio (1/s)

Qe = caudal de entrada al rea de riego (1/s)

Para riego por aspersin y goteo en que la distribucin se realiza por medio de tuberas, esta eficiencia se considera el 100%, en superficial se puede considerar los siguientes valores.

Canales totalmente revestidos en buen estado 90%

Canales totalmente revestidos en mal estado 80%

Canales parcialmente revestidos 75%

Canales sin revestir poco permeable 70%

Canales sin revestir permeables 50 60%

Algunos autores se refieren a la eficiencia de distribucin, como la uniformidad lograda en la lmina infiltrada a lo largo del surco o melga.

2.4.6.3. Eficiencia de conduccin

Definida como el caudal de agua que se capta en la bocatoma y es entregado al canal principal al inicio del rea de riego. Se determina como el aforo en el punto de captacin y el realizado a la entrada del rea de riego.

Efe = eficiencia de conduccin

Qc = caudal de capitacin en bocatoma (1/s)

Qe =caudal a la entrada del rea de riego (1/s)

Cuando el anlisis se realiza por tramos, la eficiencia es igual al producto de las eficiencias parciales.

Qe

QpEfd

Qc

QeEfc



218

Si la conduccin se realiza por tuberas la eficiencia la eficiencia se aproxima al 100%. Para canales se puede asumir los valores dados anteriormente, para el caso de distribucin.

2.4.6.4. Eficiencia total

Es el producto de las eficiencias parciales

Eft = efap x efd x efc

2.4.7. Consumo de agua por las plantas

Es necesario considerar algunos parmetros, a fin de que a nivel de diseo, determinar lo que la planta consume del reservorio suelo antes analizado.

2.4.7.1. Evapotranspiracin potencial (Etp)

Es la mxima transmisin de agua a la atmosfera que se produce cuando el suelo est cubierto con un cultivo que abarque totalmente el rea, con agua disponible en condiciones ptimas, bajo condiciones meteorolgicas existentes. Generalmente se toma una pradera no muy alta (pasto) como cultivo Standard.

2.4.7.2. Evapotranspiracin real (etr)

Llamada tambin uso consuntivo, se refiere a la cantidad real de vapor transferida a la atmosfera, que depende no solo de las condiciones meteorolgicas existentes, sino del ciclo vegetativo del cautivo (capacidad para extraer humedad) y de las disponibilidades de agua real por efecto de la periodicidad con que se aplica el agua. En otras palabras el consumo en condiciones reales de explotacin.

El uso consuntivo (Uc) vara de acuerdo al ciclo vegetativo del cultivo, su mxima demanda se presenta en un punto determinado del ciclo.

Informacin encontrada del Oeste USA, se indica lo siguiente:

Qc

Qe

Qn

Qexx

Q

Qx

Q

Qx

Qc

Qefc ...

2

3

1

21



219

Tabla 2-2 Necesidades diarias de uso mximo de agua por cultivo

Nota: datos referenciales a ser considerados pera diseos en el captulo de uso de agua por los cultivos, desarrollamos ms ampliamente este tema.

Algunos cultivos consumen agua dependiendo de su periodo vegetativo, en la que muchas veces se produce el mximo consumo y cualquier deficiencia de agua afectada sensiblemente a la produccin, a ello se le denomina periodo crtico.

A continuacin mencionamos periodos crticos de algunos cultivos, los que se deben tener en cuenta para que la planta no sufra por falta de agua:

Papas del inicio de floracin hasta tres semanas antes de cosechar

Meln del inicio de floracin hasta tres semanas antes de cosechar

Tabaco de la altura de la rodilla a la floracin.

Algodn de la primera floracin hasta formar semillas

Fresas desde la formacin del fruto hasta la madurez

Maz verde desde la inflorescencia hasta la aparicin de barbas

Granos desde la formacin de las vainas hasta formar cabezas

Remolacha desde tres semanas despus del brote hasta la cosecha

Alfalfa desde el comienzo hasta la floracin y despus de corte

Hortalizas al desarrollarse el fruto

2.4.8. Tiempo de Riego

Se refiere al tiempo (t) que es necesario para incorporar la lmina aplicada (Lap) al suelo, teniendo en cuenta la cantidad de agua o volumen (V) que se dispone por unidad de tiempo o caudal (Q).

Cultivo cm/da Alfalfa 0,68 0,89 Maz 0,35 0,63 Algodn 0,68 0,79 Gramneas 0,38 0,53 Vid 0,48 Ctricos 0,33 0,53 Frutales 0,56 Pastos 0,74 0,81 Papa 0,63 0,74 Tomate 0,51 Hortalizas 0,51 0,66



220

T = tiempo de riego (seg)

A = arca de riego (m2)

Lap = lmina de agua aplicar (m)

Q = caudal (m3/seg)

2.4.9. Intervalo de Riego,

Es el espacio de tiempo (t) que hay que tener en cuenta entre riegos, despus que la planta ha consumido (Uc) la lmina disponible o neta (ln).

T = tiempo (das)

Ln = lamina neta (cm)

2.5. Riego por aspersin

El planteamiento de un sistema de riego por aspersin consiste en la seleccin de una red de tuberas, para transmitir el agua a los rociadores, a una presin adecuada, con la finalidad de esparcir agua al suelo, en pequeas gotas, simulando la lluvia.

La carga de presin puede ofrecerse al sistema, mediante bombas o presin natural, esta ltima se adquiere por diferencia de altura entre el punto inicial de riego, hasta boquilla del aspersor, incluidas las prdidas de carga. Por condiciones naturales, los terrenos de fuerte pendiente, presentan diferencias de altura significativas para el funcionamiento del sistema, lo que constituye una gran ventaja comparativa en relacin a otras reas.

Las partes principales de un sistema de riego por aspersin son las siguientes:

2.5.1. Captacin

Este componente lo constituye una planta de bombeo o un estanque de regulacin. Para el caso de estanque, debe estar situado a una altura suficiente que permita otorgar a los aspersores la presin de funcionamiento.

Existe una relacin directa entre la presin, el caudal de emisin y el dimetro de alcance del aspersor, de acuerdo a la marca y el tipo del aspersor utilizado. Mientras mayor sea la altura y ms prxima se encuentre, mayor ser la carga disponible con un

Q

AxLapt

Q

vt

t

vQ

Uc

LnT



221

menor costo del sistema, debido a un menor dimensionamiento de la tubera principal.

En caso de estanques deben estar adecuadamente impermeabilizados y con un mecanismo que permitan una adecuada limpieza y operacin. El uso de plantas de bombeo, requiere de energa, la que normalmente aumenta los costos de operacin y mantenimiento de sistema.

El sistema de captacin debe estar adecuadamente diseado a fin de que su capacidad pueda otorgar al sistema de caudal requerido, a la presin adecuada; teniendo en cuenta la calidad de agua en relacin al acarreo de sedimentos, que de no ser la adecuada es necesaria la instalacin de decantadores, desarenadores o filtros, que encarecen el sistema.

2.5.2. Desarenador

Son estructuras encargadas de eliminar los sedimentos gruesos del sistema para que estos no afecten u obturen la boquilla de los aspersores. Normalmente se disean para que las operaciones de decantacin y eliminacin de los depsitos sean operaciones simultneas.

El fundamento hidrulico consiste en disminuir la velocidad del flujo (velocidades de escurrimiento de 0.20 a 0,60 m/seg., permiten la eliminacin de elementos hasta de 0,1 mm) mediante desniveles u obstculos para que las partculas de cierto tamao decante por acciona de la gravedad y el flujo continua por rebose en forma limpia.

General mente estn formadas de una o dos naves en la que se constituyen orificios de fondo, los que mediante compuertas permiten la eliminacin se sedimento algunas veces sin interrupcin del flujo.

2.5.3. Reservorio

Tiene como finalidad mantener un nivel de agua uniforme al inicio del sistema, manteniendo constante el nivel de recarga. Pueden funcionar como cmaras rompe presin, ubicadas a lo largo de las tuberas en los puntos donde la presiona excede a la requerida. Una sobre presin puede ocasionar el golpe de ariete, fracturando la tubera.

Su funcin es disipar la carga de presin cuando esta se encuentre en exceso, producida por el desnivel natural del terreno, permitiendo que las tuberas funcionen a presin y velocidad adecuada, propiciando adems que los aspersores puedan trabajar con la carga de diseo.

Estas estructuras son una especie de caja por la cual entra el agua al aire libre, permitiendo dentro de ella un nivel de aguas a la presin atmosfrica, que ser un punto de partida de la tubera aguas abajo.

Pueden cumplir adems la funcin de sedimentado, para lo cual es necesario considerar en el diseo de una tubera con vlvula de limpia.

2.5.4. Tubera principal

Conduce el agua desde la cabecera hasta el inicio de rea de riego, en algunos casos puede continuar por el rea de riego, dependiendo del sistema de distribucin elegido. Su instalacin es fija y enterrada. Generalmente son de PVC y aluminio (las ms



222

usadas), concreto, fibrocemento, hierro galvanizado, etc. y su dimetro depende la capacidad, longitud, perdida de carga, etc.

Las PVC y aluminio se presentan en tramos de 5 a 6 m. de longitud, en clases de 5 7,5 10 y 15, dependiendo la presin nominal de funcionamiento (clase 5 corresponde a 5,0kg/am2 y as sucesivamente). Los sistemas de acople ms comunes son el de espiga campana (rgido) o el KM (unin flexible), los accesorios requeridos tambin son de PVC.

Para la instalacin de tuberas PVC, debe tener en cuenta que, las profundidades de zanjas deben permitir una tapada por encima de la generatriz superior del tubo hasta el nivel del suelo, no menor de 1,00 m. en zonas de trfico corriente y de 1,20 m. en zonas de trfico pesado.

El fondo de la zanja debe ser continuo, plano y libre de piedras, tronco de material duro, se acondiciona este como un lecho de material fino (cama de arena), seleccionado y bien compactado, de una altura de por l menos 0,10 m.

Se recomienda que la zanja tenga un menor ancho posible, dentro de los lmites practicables. Un ancho adicional de 0,30

2.5.5. Hidrantes o Elevadores

Son los puntos de conexin entre la tubera principal y de la distribucin, o de esta y las lneas de riego, o de estas a los aspersores (Fig.40). Para ello es necesario que mediante una Tee o abrazadera, permita la salida de una tubera, a otra de igual o menor dimetro. Si la conexin debe realizarse a mayor altura es necesario un elevador que vendra un tubo de material similar a las tuberas conectadas, de dimetro adecuado. Normalmente van regulados por una vlvula de bola. La conexin final del elevador hacia la tubera o la manguera debe efectuarse mediante accesorio (tee, codo, unin, vlvula de acople, etc.).

El hidrante de la tubera principal, es ubicado al inicio del riego de un sector, tratando de que su apertura produzca el riego de un mdulo completo (por modulo se entiende al conjunto de aspersores que deben trabajar a la vez, en el tiempo de riego calculado, a la frecuencia deseada).

2.5.6. Lneas de Riego

Se inician en la tubera de distribucin, llevando el agua directamente al aspersor. Pueden ser de aluminio (Fig.40) o polietileno, dependiendo de manejo del sistema a utilizar.

En algunos casos en que las parcelas de riego son pequeas e irregulares, constituidas por tabladas a diferente nivel (andenes), es conveniente el empleo de mangueras flexibles, reforzadas o de polietileno, de dimetros entre 3/8 a plg. Que conecten directamente el aspersor al hidrante; ello permite que la ubicacin del aspersor no sea rgida y por su movilidad puede ser ubicado en el lugar ms adecuado. Las mangueras pueden ser maniobradas por un solo hombre, haciendo fcil y rpido los cambios a efectuarse (foto N 1).

Cuando las lneas de riego son enterradas en su totalidad, apareciendo en la superficie del suelo mediante elevadores, a los que se les conecta directamente el aspersor, nos encontramos con un sistema fijo. Este tiene un empleo mnimo de mano de obra pero



223

su costo elevado, adems puede impedir un adecuado funcionamiento de la maquinaria en las labores agrcolas.

En el caso de lneas de riego y de distribucin sean enterradas, alrededor de los lmites de la parcela, en que se conecte directamente aspersores sectoriales, y de estas lneas salen mangueras que en su extremo van apoyadas a estacas (Foto N 1) o trpodes, para el riego de los puntos centrales de la parcela, nos encontramos con un sistema semi fijo.

Para la condicin de que todos los puntos de riego sean mviles, manejando mediante mangueras flexibles, el sistema se denomina mvil. Este ltimo es de menor costo que los anteriores, pero resulta tedioso por el nmero de cambios de posicin a realizarse.

El sistema mvil empieza en un hidrante, en que se conecta la manguera de riego por medio de una vlvula de acople rpido o unin universal; al otro extremo de la manguera se conecta el aspersor, el cual va apoyando en un trpode o estaca. El punto de riego puede ser ubicado en todo el radio accin que da la longitud de manguera.



224

FOTO N 1: Riego por aspersin con manguera y estaca

FOTO N 2: Aspersores en funcionamiento

2.5.7. Espaciamiento entre aspersores

No existen normas que den pautas especficas sobre este tema, pero presentamos algunos lineamientos generales producto de la investigacin realizada por especialistas como por fabricantes.

Para aspersores de presin baja a moderada (0,35 a 1,00 atm)



225

Si los vientos son hasta 6 Km. Por hora, no exceder del 50 % del dimetro hmedo de la circunferencia de riego del aspersor, ni el 65 % para la distancia entre lneas.

Para vientos de 6 a 15km. Por hora, reduzcan los anteriores porcentajes, para que no sobre pasen del 40 al 50 % respectivamente.

Para presiones altas y aspersores grandes (4 atm)

No debe superar el 60 % del dimetro hmedo, tanto para el espaciamiento entre aspersores y laterales, si encontramos vientos menores de 6 Km. Por hora, pero si los vientos estn entre 6 a 15 Km. Por hora, deben reducirse a un 50 %.

2.5.8. Altura de los elevadores

Usualmente son cultivados bajo riego los que rigen la altura de los rociadores. Existen recomendaciones que pueden tenerse en cuenta para esta altura de acuerdo al dimetro respectivo.

Dimetro de tubo vertical altura mnima del elevador

(cm) (cm)

1,27 7,6

1,90 15,0

2,54 30,0

7,60 90,0

Se recomienda como la altura mnima la que rebase la altura de los cultivos, a excepcin de los cultivos arbreos, con tubos verticales bajos para rociar por debajo de las capa de los rboles. Generalmente se prefieren elevadores de 40 a 60 cm.

2.5.9. Aspersores

Es un elemento final, del sistema de riego encargado de emitir un chorro de agua a presin por medio de la boquilla, el cual choca con la cuchara o cua, la que al girar comprime un resorte perdindose el empuje inicial por accin de giro. El resorte al

Expandirse determina el retorno del martillo, que golpea sobre el cuerpo del aspersor, este impacto del martillo permite el movimiento del cuerpo del aspersor.

Existe diferentes tipos de aspersores los que se pueden clasificar por:

por su fabricacin : metlicos, plsticos

por su rotacin : circulares, sectoriales

por el Angulo de chorro : fijos, regulables

por su presin : alta , media, baja

por su emisin : una o dos boquillas

Los aspersores ms comunes usados son los que estn constituidos por martillo, cua o cuchara o resorte (Fig. 8).las partes principales son, en la foto N 2 se presenta un aspersor en funcionamiento.



226

Base, parte inferior del aspersor de de dimetro, que une el aspersor con el tubo elevador por medio de rosca.

Tubo, une la base con el cuerpo del aspersor, en el extremo inferior tiene un borde que descansa sobre la arandela y en el borde superior va enroscado con el cuerpo del aspersor.

Arandelas de cierra, son tres anillos de plstico, que tienen la funcin de empaquetaduras y cojinetes impidiendo que salga agua por el espacio que quede entre la base y el tubo del aspersor.

Resorte contra arena, ubicado entre el cuerpo de la base, permite que el cuerpo siempre este arriba, de forma tal que el giro sea sobre la arandela, impidiendo que la arena penetre sobre el tubo y la base.

Cuerpo, es la parte central del aspersor y aqu estn ubicados los orificios donde van las boquillas. En los aspersores sectoriales sostiene todo el mecanismo de rotacin, en el cuerpo

Figura N 6: Aspersor de martillo cua y resorte, Partes bsicas de un aspersor

Se encuentran la abertura donde va la goma amortiguadora y el eje del martillo, est unido por la parte inferior al cuerpo y por la parte superior tiene una abertura que sujeta un pasador que impide la salida de la volanda. El martillo gira alrededor de este eje.

Boquilla, est fabricada de metal o plstico, son cambiables. Se encuentran en diferentes dimetros.

Goma amortiguadora, est ubicado en un pequeo orificio situado en el extremo superior del cuerpo. Como su nombre lo indica, sirve para amortiguar el impacto de los golpes del martillo contra el cuerpo y evita el desgaste que se producir al golpear el metal con el metal, esta goma a la vez ayuda al retorno de martillo.



227

Resorte, va sujeto a un extremo de martillo y por el otro lado al eje del aspersor. Funciona como acumulador de energa y permite el retorno del martillo a su posicin normal. Cuando no est bien regulado, se observa que trabaja muy lento.

Volanda, tiene ranuras que sirven para fijarse al eje por medio de un pasador y dos orejitas con aberturas para sujetar resorte por su extremo. Sirve para regular el resorte.

Arandelas de deslizamiento, son dos, una de nylon y otra de metal, como su nombre lo indica, sirve para el deslizamiento y para el descanso del martillo sobre el cuerpo, tiene funcin de cojinete.

Martillo, su funcin es dar movimiento al aspersor y lo hace al golpear el cuerpo. Esta echo de bronce, en los aspersores de cuchara esta es parte del martillo. Cuando el aspersor es de cua lleva un eje que sirve para sujetarla.

2.5.10. Seleccin del aspersor

Los fabricantes dentro de los aspersores que ofertan, presentan catlogos del tipo del aspersor, nmero y dimensionamiento de boquillas, y las relaciones de la presin de funcionamiento, caudal de emisin y dimetro hmedo. Se puede relacionar dentro de una amplia gama el aspersor que ms se acomode a nuestros requerimientos.



328

CAPITULO 3 : DISEO SISTEMA POR ASPERSIN

3.1. Lamina de riego aplicada lap

Una vez determinada la lmina neta de requerimiento de agua, ln. Como datos necesitamos capacidad de campo cc, punto de marchitez PMP, densidad aparente daps, profundidad de races h, % del rango de humedad aprovechable p, eficiencia de aplicacin de agua Ef ap.

3.2. Uso de agua de los cultivos UC

Este requerimiento est influenciado por las condiciones climticas y clases de cultivos para cada localidad, para efectos prcticos y de diseo, se pude tomar en cuenta el cuadro N 7 necesidades diarias de uso mximo de agua por cultivo.

3.3. Frecuencia de riego fr

Corresponde a nmero de das en que debemos aplicar el agua. Es el cociente de la lmina neta ln, entre el uso consuntivo.

3.4. Velocidad de infiltracin I

La determinacin de este parmetro por medio de los cilindros infiltrmetros, se desarrolla en el acpite correspondiente. Para efectos de prcticos, puede remitirse al cuadro N 10, velocidad de infiltracin recomendable segn textura de suelo (cm/hora), del servicio del suelo del departamento de agricultura. USA.

La velocidad de infiltracin nos indica la tasa mxima de aplicacin recomendada para los aspersores.

3.5. Tiempo de aplicacin de agua T

Conociendo la lmina de agua aplicada y la tasa mxima de aplicacin (velocidad de infiltracin), se puede determinar el tiempo en que debemos aplicar el agua.

T = tiempo de aplicacin en horas.

efapLnlap

LxpLn

xDapsxhPMPCCL

/

100

)(

Uc

LnFr

th

axI

I

LapT



329

Lap = lamina de riego aplicar en mm.

I = velocidad de infiltracin en mm/ hora.

A este tiempo hay que adicionarle el tiempo que se requiere para el cambio de lneas por posicin de sistema, si es que lo hubiese.

3.6. Caudal de emisin de los aspersores

Se debe realizar evaluacin en el mercado para determinar qu tipo de aspersor se utilizara, determinando una carga promedio de funcionamiento, para encontrar de acuerdo a tablas (proporcionadas por el fabricante) el caudal de emisin q y el dimetro de alcance D.

3.7. Numero de posiciones N

La frecuencia con la que se recibe agua, y el nmero de horas diarias de agua disponibles, nos da como resultado el total de horas disponibles por ciclo de riego. El nmero de posiciones consiste en dividir el total de horas disponibles t, entre las horas de aplicacin T.

N = t/T

3.8. rea por modulo

Es el resultado del cociente del rea total de riego, entre el nmero de posiciones.

a = A/N

a = rea por modulo )(2m

a = rea de riego )(2m

N = nmero de posiciones

3.9. Numero de aspersores #

Es la relacin que existe entre el rea del mdulo y el rea de riego que cubre cada aspersor, esta ltima es el producto de la distancia entre aspersores S1, por la distancia entre lneas S2.

# = a/ S1 X S2

3.10. Caudal requerido Q

Corresponde al producto del caudal emitido por cada uno de los aspersores por el nmero de aspersores.

Q = q x #

3.11. Prdida de carga

La conduccin de agua por las diferentes tuberas est sujeta a prdidas de energa debido a las siguientes razones



330

Friccin

Por entrada

Por salida

Por ensanchamiento

Por contraccin

Por vlvulas

Por cambio de direccin (codos o curvas)

Las prdidas ms importantes son debidas a la friccin. En tuberas de longitud significativa, las prdidas por friccin son altas en relacin con las otras prdidas que hacen a estas ltimas despreciables. En tales circunstancias el clculo de las tuberas se realiza en base a las perdidas por friccin solamente, despreciando las prdidas de origen diferente.

Los diseos de los tubos para las lneas de riego, debern escogerse de tal manera que la variacin de la presin total en la lnea (perdida de carga admisible), debida a las prdidas de carga por elevacin y razonamiento, no exceda n 20% la presin de operacin proyectada de los aspersores.

En caso de las lneas de riego, el agua fluye por toda la longitud de la tubera en que existen salidas por medio de los elevadores debidamente espaciados, en este caso se presenta mayor friccin que por la tubera que no tenga salidas. La razn de esto radica en la reduccin del flujo cada vez que pasa por una salida.

Para calcular las prdidas de presin en tuberas de salidas mltiples, se desarrolla el mtodo de Chistiansen, el que se encuentra ampliamente aceptado. Esta metodologa calcula la perdida por friccin en la tubera sin salidas mltiples, usando la formula de Scobey y luego aplica un factor f, basando en el nmero de salidas sobre la lnea N. segn Scobey.

Pf = perdida por razones en la tubera, en metros

Ks = coeficiente de retardo, debido al material de constitucin del tubo

En tuberas de aluminio: ks = 0,34 en dimetros de plg.

Ks = 0,33 en dimetros de 3 plg.

Ks = 0,32 en dimetros de 4 a 6 plg.

L = longitud de la tubera e metros.

V = velocidad en tubera, en metros por segundo

D = dimetro del tubo, en metros.

1,4

9,1

386xd

KsxLxVpf



331

La ecuacin emprica para el clculo del factor F en salidas mltiples es

m = 1,9 exponente de la velocidad en la frmula de Scobey

N = nmero de salidas en la lnea

Pf = pf x F

Pf = perdida de carga por razonamiento en tuberas con salidas mltiples.

Este clculo se base en secciones de tubos de 9 metros. Si se usan tramos de 6 metros, la perdida admisible se divide por 1,07 para tramos de 12 metros, por 0,97

Esta prdida de cargo por razonamiento (conjuntamente con la de elevacin) no debe exceder al 20% del promedio de la presin de operacin de los aspersores Po, si no se presenta as, se varia el dimetro de la tubera hasta que se cumpla la norma. Para terrenos planos se tiene que:

Pf = 0,20 Po

Cuando el terreno es inclinado, si la pendiente es contraria (cuesta arriba) o sea que el punto final de la tubera de riego est por encima del inicial, se resta la perdida equivalente a esa altura Pe.

Pf = 0,20 Po - pe

Si la pendiente es a favor, cuesta abajo.

Pf = 0,20 Po + pe.

Para determinar la presin requerida en el tubo principal Pm, adems de las prdidas de carga por razonamiento Pf, deber tenerse en cuenta la presin al final de la lnea de riego o presin de funcionamiento del aspersor Po y la presin necesaria para elevar el agua en el tubo de salida del aspersor Pr, que es igual a la altura de los elevadores. Para terrenos planos se cumple que:

Pm = Po + pf + Pr

Cuando el terreno es inclinado, cuesta arriba.

Pm = Po + (pf + pe) + pr

Si la pendiente es a favor, cuesta abajo.

Pm = pop + (pf pe) + pr

26

1

2

1

1

1

N

m

NmF



332

3.12. Seleccin de tubera principal

Consiste en determinar el dimetro adecuado de la tubera, para ello es necesario tener en cuenta su capacidad de conduccin, la longitud, el material de construccin, las prdidas de carga, y la presin requerida.

Para el clculo se emplea la frmula propuesta por HANZEN & WILLIANS.

C1 = coeficiente (77, para tuberas extremadamente lisas y rectas; 72, para tuberas muy lisas; 66, para tuberas lizas de maderas o duelas; 61, tubos nuevos de ceros remachado y tubos vidriados; puede usarse coeficiente menores en tuberas usadas o dimetro pequeo)

D = dimetro de tubera (m)

S = perdida de carga por unidad de longitud (m/m.)

H = Pm + Pf

Pm, presin requerida en el tubo principal y pf perdida de friccin en el tubo principal.

El diseo de las tuberas se calcul con el software WaterCAD. Los dimetros y presiones se detallan en el plano piezmetrico y en la descripcin del sistema.

L

H

.)/( 3 segmcaudalQ

54,063,2

1504,0 xSxdxCQ



333

3.13. Diseo Hidrulico del Sistema de riego Tecnificado Ticani Tupac Amaru.



434

CAPITULO 4 COMPONENTES DEL SISTEMA El planteamiento de un sistema de riego por aspersin consiste en la seleccin de una red de tuberas, para transmitir el agua a los rociadores, con la finalidad de esparcir agua al suelo, en pequeas gotas, simulando la lluvia.

La carga de presin se ofrece al sistema por medio de presin natural, que se adquiere por diferencia de altura entre el punto inicial de riego, hasta boquilla del aspersor, incluidas las prdidas de carga. Por condiciones naturales, los terrenos de fuerte pendiente, presentan diferencias de altura significativas para el funcionamiento del sistema, lo que constituye una gran ventaja comparativa en relacin a otras reas.

Las partes principales del sistema de riego tecnificado (aspersin) son las siguientes:

4.1. Captacin

Este componente lo constituye Bocatoma con muros de encausamiento, azud, enrocados de proteccin y ventana de captacin. El sistema de captacin esta adecuadamente diseado a fin de que su capacidad puede otorgar al sistema el caudal requerido de 200 l/seg.

4.2. Desarenador

Son estructuras encargadas de eliminar los sedimentos gruesos del sistema para que estos no afecten a la sedimentacin en la lnea de conduccin y el reservorio. Normalmente se disean para que las operaciones de decantacin y eliminacin de los depsitos sean operaciones simultneas. El desarenador es ubicado a la salida de la Captacin.

4.3. Canales de Conduccin

Son estructuras encargadas de transportar el agua que entrega el desarenador y es transportada hacia los Reservorios, tenemos el canal de Conduccin que tiene una longitud de 2+650.00 que transporta Q=200 l/s.

De la progresiva 2+500.00 del canal de Conduccin, se captara hacia el Reservorio 1, y para el Reservorio 2 se captara de la progresiva 2+650 del canal de Conduccin mediante tuberas de PVC de 350 mm.

4.4. Reservorios

Los Reservorios (Balsas o embalses de tierra impermeabilizados) consisten en una cavidad, excavada o construida en tierra compactada, impermeabilizada mediante la superposicin de una geomembrana sinttica y cuya finalidad es contener agua.

Las balsas de riego se pueden clasificar en funcin de mltiples criterios. A continuacin se presentan las clasificaciones de adoptadas y de especial inters.

4.3.1 Segn su funcionalidad

Regulacin estacional. El agua se almacena en los meses en que los recursos hdricos superan a las demandas de la zona de cultivo para, posteriormente, ser empleada cuando ocurre lo contrario. Suele ser el caso habitual en zonas regables que regulan sus propios recursos hdricos. La capacidad de embalse tendr que ser suficiente para asegurar, en el periodo crtico, las necesidades de los cultivos en la zona regable.



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4.3.2 Segn los materiales empleados en su construccin

Tierra compactada. Son los ms comunes cuando los volmenes a almacenar son significativos, ya que no presentan competencia en trminos econmicos por los construidos en obra de fbrica. Atendiendo a los materiales empleados para impermeabilizar el embalse se puede establecer la siguiente clasificacin:

Pantallas flexibles sintticas o geomembranas. Las geomembranas estn formadas por materiales de poco espesor, dispuestos de forma laminar, y con gran impermeabilidad. Disponen de cierta flexibilidad, lo que permite su uso en contacto con materiales trreos que experimenten deformaciones. Se emplean en obras civiles e hidrulicas, para impermeabilizar balsas, pantallas de presa, revestimiento de canales, tneles y galeras, etc. Los materiales ms empleados son el PVC-P, y el HDPE, el cual ser utilizado en los reservorios proyectados.

4.3.3 Segn la forma

La geometra ms habitual de las balsas de riego es de forma tronco-piramidal o tronco-cnica, adaptada a la topografa de emplazamiento y definida mediante lneas curvas o poligonales, evitando las aristas vivas. La forma en planta puede ser:

Regular:

Rectangular o cuadrada: Es la ms aplicada en terreno llano. Facilita los clculos de volmenes y dems necesidades constructivas.

4.3.4 Segn la relacin entre los volmenes de terrapln y desmonte

Atendiendo a esta relacin se pueden definir tres tipos de embalses:

Los embalses totalmente en excavacin o desmonte.

Los embalses totalmente en terrapln.

Los embalses mixtos (con terrapln y desmonte).

Segn los volmenes de tierra en terrapln y desmonte en los embalses mixtos podremos tener:

Embalses compensados. El volumen de tierra obtenido de la excavacin se compensa con el necesario para los terraplenes. Es lo ms recomendable y el objetivo del proyectista en la mayora de los casos.

4.3.5 Componentes de las balsas impermeabilizadas

La composicin de las balsas impermeabilizadas proviene de la necesidad de poder realizar, con las mayores garantas posibles, sus funciones. A continuacin se recoge una clasificacin de los distintos componentes que configuran las balsas de riego impermeabilizadas (Fig. N 1):

Reservorio 1:

Vaso del embalse. Es el principal elemento estructural y define la cavidad destinada al almacenamiento de agua. Se construye a partir de excavacin y compactacin de tierra. Est formado por una plataforma que define la planta de la obra y una serie de taludes perimetrales, ya sean en desmonte o terrapln, con un pasillo de coronacin en la parte superior, el vaso tiene una capacidad de almacenamiento de 5 660.00m, sus medidas en la base son de:



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28.50 m de largo por 28.50 m de ancho y una profundidad de 5 m. talud interno de 1:1.5 y con dimensiones en la corona de 43.50 m de largo por 43.50 m de ancho; la corona tiene un ancho de 4.50 m; su talud externo de corte es de 1:1 y de relleno 1:1.5

Pantalla de impermeabilizacin. Su funcin bsica es la de impermeabilizar el vaso por medio de una geomembrana de HDPE de espesor 1mm. Adems debe resistir los esfuerzos mecnicos resultantes de las distintas acciones a que se ve sometida, para tal objetivo se utiliza un geotextil de 200 gr/m. Asociado a la impermeabilizacin va acompaado de un sistema de drenaje con tubera cribada de 63 mm que permita detectar los posibles fallos de la pantalla y protegerla de posibles daos por la elevacin de la capa fretica o la aparicin de gases.

Elementos funcionales. Permiten el movimiento de los caudales de explotacin con las garantas de control y seguridad de cualquier otra infraestructura hidrulica. Son los siguientes:

o Entrada de agua. Por medio de un sistema de una estructura que disipe la energa y sea entregado a una rpida de seccin 0.35 de base con un h= 0.35 para el ingreso del agua y que en trayecto no dae la pantalla de impermeabilizacin,

o Aliviadero. Considerados dos tipos una de tubera que aliviara en caso de que el reservorio llegue a su almacenamiento y el caudal a evacuar es la misma que a la de ingreso. En caso de tormentas se ha previsto construir un aliviadero de concreto fc= 175 kg/cm, donde el caudal a evacuar ser entregado a un canal de evacuacin de aguas pluviales.

o Tomas y desages de fondo. Considerado de 555 mm para la tubera de la toma 1 y 400 mm para la tubera de la toma 2, y 250 mm para el desage y mantenimiento.

Elementos accesorios. No son imprescindibles para la funcionalidad bsica de la balsa, por lo que en ocasiones pueden no aparecer. La exclusin de alguno de ellos puede ocasionar graves deficiencias en la conservacin de la obra o imposibilitar su correcta explotacin. Son los siguientes:

o Accesos, considerado para el mantenimiento el ingreso de un volquete u otro vehculo para poder realizar la limpieza en el interior del reservorio.

o Cercamiento. Previsto de una malla metlica soldadas en unos parantes de tubo negro de 2.5 a 3 y en la parte superior lleva un alambre de pas

o Proteccin mecnica de la geomembrana. Considerado bloques de concreto espaciados a 50 metros y que cruza transversal a la pantalla del reservorio.

o Proteccin de los taludes exteriores mediante la vegetacin del talud en su exterior adems de realizar sus zanjas de coronacin y canalizacin de escorrentas.

o Elementos de control y auscultacin por medio de la caja de vlvulas.



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Reservorio 2:

Vaso del embalse. Es el principal elemento estructural y define la cavidad destinada al almacenamiento de agua. Se construye a partir de excavacin y compactacin de tierra. Est formado por una plataforma que define la planta de la obra y una serie de taludes perimetrales, ya sean en desmonte o terrapln, con un pasillo de coronacin en la parte superior, el vaso tiene una capacidad de almacenamiento de 5 210.00m, sus medidas en la base son de: 84.00 m de largo por 20.00 m de ancho y una profundidad de 3.00 m. talud interno de 1:1.5 y con dimensiones en la corona de 93.00 m de largo por 29.00 m de ancho; la corona tiene un ancho de 4.50 m; su talud externo de corte es de 1:1 y de relleno 1:1.5

Pantalla de impermeabilizacin. Su funcin bsica es la de impermeabilizar el vaso por medio de una geomembrana de HDPE de espesor 1mm. Adems debe resistir los esfuerzos mecnicos resultantes de las distintas acciones a que se ve sometida, para tal objetivo se utiliza un geotextil de 200 gr/m. Asociado a la impermeabilizacin va acompaado de un sistema de drenaje con tubera cribada de 63 mm que permita detectar los posibles fallos de la pantalla y protegerla de posibles daos por la elevacin de la capa fretica o la aparicin de gases.

Elementos funcionales. Permiten el movimiento de los caudales de explotacin con las garantas de control y seguridad de cualquier otra infraestructura hidrulica. Son los siguientes:

o Entrada de agua. Por medio de un sistema de una estructura que disipe la energa y sea entregado a una rpida de seccin 0.35 de base con un h= 0.35 para el ingreso del agua y que en trayecto no dae la pantalla de impermeabilizacin,

o Aliviadero. Considerados dos tipos una de tubera que aliviara en caso de que el reservorio llegue a su almacenamiento y el caudal a evacuar es la misma que a la de ingreso. En caso de tormentas se ha previsto construir un aliviadero de concreto fc= 175 kg/cm, donde el caudal a evacuar ser entregado a un canal de evacuacin de aguas pluviales.

o Tomas y desages de fondo. Considerado de 315 mm para la tubera de la toma 1, 400 mm para la toma 2 y 250 mm para el desage y mantenimiento.

Elementos accesorios. No son imprescindibles para la funcionalidad bsica de la balsa, por lo que en ocasiones pueden no aparecer. La exclusin de alguno de ellos puede ocasionar graves deficiencias en la conservacin de la obra o imposibilitar su correcta explotacin. Son los siguientes:

o Accesos, considerado para el mantenimiento el ingreso de un volquete u otro vehculo para poder realizar la limpieza en el interior del reservorio.

o Cercamiento. Previsto de una malla metlica soldadas en unos parantes de tubo negro de 2.5 a 3 y en la parte superior lleva un alambre de pas



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o Proteccin mecnica de la geomembrana. Considerado bloques de concreto espaciados a 50 metros y que cruza transversal a la pantalla del reservorio.

o Proteccin de los taludes exteriores mediante la vegetacin del talud en su exterior adems de realizar sus zanjas de coronacin y canalizacin de escorrentas.

o Elementos de control y auscultacin por medio de la caja de vlvulas.

Conduccin de

destribucin

Arquetas

Aliviadero

Cerramiento

Acceso

DrenajeToma y desagede fondo

VASO

PANTALLA

IMPERMEABLEDesmonte

AA

Entrada

de

canal

Arqueta

Conduccin de aduccin

Canal escorrentas

Pasillo de

coronacin

PLANTA



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Talud exterior o

aguas abajo

VASO

PANTALLA

IMPERMEABLE

Pasillo de coronacin

Taludes interiores

o aguas arribaTerreno natural

Canal escorrentas

SECCIN A-A Figura N 7: Componentes de las balsas impermeabilizadas con geomembrana



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4.5. Tubera de Distribucin

Conduce el agua desde la cabecera o salida del reservorio hasta los hidrantes. Y tiene la funcin de transportar un caudal que alimentara a los hidrantes tubera es fija y enterrada y tiene las siguientes caractersticas:

Su instalacin es fija y enterrada, con el siguiente detalle:

Tubera PVC UF NTPISO 1452 C-5 = 400 mm., con una longitud de 2420.00 m.











Para la instalacin de

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Sistema de Riego Tecnificado Ticani