Capítulo VII
SISTEMAS DE RIEGO POR GOTEO
I. DEFINICION DE LA OBRA
El sistema de riego por goteo es un sistema de riego mecanizado a presión, que permite aplicar agua gota a gota sobre la superficie del suelo en el que se desarrolla el sistema radicular de la planta, produciendo un humedecimiento limitado y localizado. El agua se vierte en pequeños volúmenes por unidad de tiempo y a baja presión mediante emisores o goteros insertados en una tubería lateral de distribución, los cuales son absorbidos por las raíces de la planta, aprovechándose prácticamente en su totalidad.
Las principales ventajas del sistema son las siguientes.
1. La eficiencia del riego por goteo es muy alta (90 a 95%), y la distribución del agua es muy uniforme.
2. Con este sistema se puede regar muy frecuentemente con pequeñas cantidades de agua, de tal manera que el suelo esté siempre húmedo, con buena relación entre agua y aire.
3. El régimen de aplicación (intervalos entre riegos y cantidad de agua), puede ajustarse exactamente de acuerdo con las condiciones del suelo y del cultivo.
4. Es posible aprovechar el agua las veinticuatro horas del día, sin necesidad de supervisión continuada del riego.
5. Con este sistema de riego a presión no se producen pérdidas de agua en los deslindes del predio y no se mojan los caminos ni las parcelas vecinas.
6. Se aplica el agua que sólo las raíces del cultivo son capaces de absorber, por lo tanto se evita mojar otras áreas de terreno, lo que significa un ahorro de agua.
7. Contribuye a facilitar el control de las malezas al humedecer el suelo en forma localizada, ya que el agua es entregada directamente al lado de las plantas y a lo largo de la línea de cultivo, quedando seca la superficie entre las líneas. Además, el agua de riego se aplica finamente filtrada y libre de semillas de malezas.
8. Este sistema presenta facilidades para manejar caudales controlados, lo cual presenta la ventaja de poder administrar, a través del riego, fertilizantes y pesticidas solubles en agua.
9. Es posible ejecutar otras actividades agrícolas en el predio, durante el riego, como fumigación y cosecha.
10. Los goteros dosifican su caudal, entregándolo gota a gota, de acuerdo a la capacidad de absorción del suelo y las necesidades del cultivo; así se minimizan las pérdidas por conducción y evaporación, como también la formación de costra superficial.
11. El goteo impide que se forme un ambiente húmedo, como ocurre en otros sistemas de riego (surcos, tendido, aspersíon, etc.), disminuyendo con ésto las condiciones propicias para el desarrollo de enfermedades fungosas, tales como Botrytis en frutales. Además, el follaje no se moja.
12. Es un sistema de riego de alta eficiencia, aún en terrenos con topografía irregular, en suelos poco profundos o con problemas de infiltración o en predios en que el recurso hídrico sea escaso. Además, en la preparación del terreno para el riego por goteo no son necesarias actividades especiales.
13. Este método de riego ofrece especiales ventajas para su uso en zonas que dispongan de bajos caudales de agua, pero en forma casi continua, donde a través de un riego gota a gota es igualmente factible cubrir las necesidades de riego del cultivo.
Por lo tanto, su mayor beneficio es integrar al uso agrícola comercial áreas con problemas de riego y que presentan condiciones agroclimáticas apropiadas para rubros que respondan a la incorporación de tecnologías modernas con rentabilidad adecuada. Además, hace posible explotar cultivos sensibles a enfermedades que se desarrollan en ambiente húmedo.
Por último, cabe destacar que la alta eficiencia de este método de riego incide en forma significativa sobre los rendimientos del cultivo, donde en algunos rubros, el sólo incremento de la producción puede amortizar el gasto que significa la implementación de un sistema de riego por goteo.
Las principales desventajas del riego por goteo son las siguientes:
1. Su alto costo de inversión, debido a que exige abastecimiento con agua a presión y un complejo sistema de control que se detalla en secciones posteriores.
2. Este sistema requiere de un especial cuidado en el filtraje del agua y mantención de los goteros, pues son muy sensibles al taponamiento por materia orgánica o impurezas (sólidos inertes o semillas de malezas), entregando en esas condiciones caudales irregulares a las plantas en un mismo sector de riego; fenómeno que puede ocurrir también por el crecimiento de algas en el interior de la tubería. Por esta razón, los filtros deben ser limpiados frecuentemente.
B. CARACTERISTICAS TECNICAS DE LA OBRA FISICA
Los elementos básicos que componen un equipo de riego por goteo son los siguientes (Ver Fig. VII-01):
Unidad de Bombeo
Cabezal de Control
Red de Tuberías
Goteros o Emisores Unidad de Bombeo
La Unidad de Bombeo de un sistema de riego por goteo es una instalación con equipos de elevación mecánica que tiene por objeto aspirar el agua desde la fuente hídrica elegida e impulsarla, a presión, al cabezal de control y tuberías. Esta unidad de bombeo se incluye en el caso que no existiese un desnivel entre la fuente de agua y los terrenos a regar, que pueda generar la presión de trabajo del sistema.
Normalmente la unidad de bombeo se ubicajunto a la fuente de agua y lo más cerca de la fuente de energía disponible.
La mayoría de las instalaciones de riego por goteo que requieren energía adicional usan motobombas centrífugas de eje horizontal. También son frecuentes las instalaciones con bombas de pozo profundo cuando es necesario captar aguas subterráneas.
Cabezal de Control
El Cabezal de Control es un conjunto de elementos altamente especializados y cuya función es regular la presión, filtraje del agua, control de caudales de entrada y salida, y dosificación de fertilizantes o pesticidas administrados con el agua de riego.
El cabezal opera según diferentes sistemas de control:
En base al tiempo de riego calculado
En base al volumen de agua requerido
En base a un sistema de retroinformación, donde se utilizan sensores para registrar la humedad del suelo y permite regar de acuerdo a lo detectado. Un tipo de sensor de humedad del suelo ampliamente utilizado en nuestra agricultura es el tensiómetro, pero en sistemas automáticos se usa el electrotensiómetro.
En la Fig. VII-02 se presenta un esquema de un cabezal que opera bajo el segundo de los sistemas de control anteriormente mencionados; vale decir, su funcionamiento está programado según los volúmenes de riego, calculados mediante una válvula volúmetrica con medidor, en este caso, de bola.
El depósito de fertilizantes del cabezal de control es metálico o plástico y desde él se inyectan a la red de tuberías los pesticidas y fertilizantes, de acuerdo a las dosificaciones que se requieran. Este proceso de aplicar los nutrientes junto con el agua de riego se denomina "Fertirrigación”.
Para que un equipo de riego por goteo opere eficientemente, se debe someter el agua de riego a un proceso de filtración. Este proceso es de gran importancia, dado que una de las principales limitaciones del riego por goteo, lo constituye el taponamiento de los goteros, lo cual se traduce en descargas de agua irregulares en los diferentes puntos de emisión. De ahí que los filtros son componentes importantes y principales del cabezal de control.
Los tipos de filtros utilizados normalmente son los que se indican a continuación.Para separar la arena del agua se utilizan hidrociclones, y para eliminar la arcilla y la materia orgánica se usan filtros de arena. Para abastecimientos con agua de pozo se utilizan filtros de mallas.
En los casos en que el agua disponible para regar contenga gran cantidad de impurezas, puede resultar recomendable usar decantadores en la captación, que se instalan en la fuente de agua, para así facilitar un buen funcionamiento de todo el sistema de riego.
Red de Tuberías
La red de tuberías constituye el sistema de distribución del agua, desde el cabezal de control hasta el punto de emisión cercano a la zona de desarrollo radicular de las plantas cultivadas. La red la componen tuberías principales, secundarias y laterales. Las tuberías principales y secundarias se colocan enterradas y las tuberías laterales se instalan sobre la superficie del terreno.
Las tuberías principales o matrices son las que conducen el agua desde el cabezal de control hasta los puntos en que se deriva hacia diferentes sectores de riego, dentro del mismo predio. Estas tuberías pueden ser de PVC, asbesto cemento o polietifeno, aunque por lo general son de PVC rígido. Dado que estas tuberías conducen los mayores caudales, son las de mayor diámetro dentro de la red.
La tubería principal presenta puntos de derivación a través de válvulas de corta, por los cuales se une con las tuberías secundarias. El material de las tuberías secundarias es comúnmente el PVC rígido.
A las tuberías secundarias se conectan las tuberías laterales, que se colocan a lo largo de las hileras del cultivo y son las que llevan insertados los goteros, a intervalos fijos. Las tuberías laterales son, por lo general, de polietifeno y su diámetro varía entre 12 mm y 20 mm.
El espaciamiento de las tuberías laterales está en función de las distancias de plantación y puede instalarse una o más tuberías laterales por hilera.
La red de tuberías tiene generalmente válvulas de corta, válvulas reguladores de presión, válvulas de aire (ventosas), válvulas de acción continua aire-vacío y piezas especiales.
Las válvulas pueden ser de operación manual o automática. Las válvulas de operación manual pueden ser de esfera, angular o de compuertas. La válvula de esfera se fabrica de PVC, para presión manual de trabajo de 16 kg/cm2 y diámetros entre 20 y 63 mm. La válvula angular se fabrica de polipropileno, para presión nominal de trabajo de 10 kg/cm2 y diámetros de 1/2" a 2". La diferencia entre la válvula de esfera y la válvula angular es que en la segunda el cierre es lento y en la primera, el cierre es más rápido.
Las válvulas de compuertas son las válvulas de corta, utilizadas normalmente en redes de distribución de agua. Las válvulas automáticas pueden ser del tipo solenoide, que se comandan eléctricamente a distancia.
Estas válvulas solenoide permiten controlar el riego por goteo mediante la operación manual a distancia, o la operación automática mediante un programador simple que se instala en la caseta del cabezal de control.
Las válvulas reguladores de presión son válvulas con mecanismos internos que permiten uniformar las presiones en todos los puntos de la red. Estas válvulas reguladores de presión son las que normalmente se usan en redes de distribución de aguas.
Además, en las matrices se instalan válvulas de aire (ventosas), que permiten el ingreso de aire a la tubería para evitar el colapso por aplastamiento cuando son vaciadas, y también sirven para extraer el aire de las tuberías al momento de llenarlas con agua. En forma similar, se instalan válvulas de acción continua aire- vacío o válvulas antivacío en las submatrices, para evitar los problemas señalados anteriormente para las matrices, y también impiden el ingreso de partículas de suelo a través de los emisores por sifonamiento al terminar el ciclo de riego. También es conveniente instalar, aguas abajo de la válvula de corta, una válvula Schrader que sirve para medir la presión en el punto de entrada al sector de riego, para lo cual, se utiliza un manómetro provisto de un adaptador.
Las piezas especiales de la red de tuberías consisten en tees, reducciones, curvas, etc., que se utilizan para derivar o unir tuberías. Las características de estas piezas dependen del tipo de tubería en la cual deben ser incorporadas.
Goteros o Emisores
Los goteros o emisores son los dispositivos mediante los cuales el agua pasa de la red de tuberías al suelo a regar. Su función es entregar los caudales proyectados, en forma lenta y uniforme.
El caudal o gasto normal de estos elementos varía entre 1 y 10 l/h, dependiendo de las medidas de paso de agua del goteo.
En la práctica, los goteros se estructuran y diseñan especialmente para reducir la presión de salida del agua a cero, mediante el paso de la misma por laberintos simétricamente irregulares o perforaciones pequeñas, donde las pérdidas de carga por fricción son considerables. Los tipos de goteros más utilizados son los siguientes:
goteros de laberinto en línea, goteros de botón con laberinto y goteros de botón autocompensados o autorregulados (Ver Figuras VII-03 a VII-06).
Los goteros de laberinto se caracterizan por tener una estructura interna de laberinto que provoca un régimen turbulento en el -flujo del agua. El régimen turbulento da una relación presión/caudal más adecuada que el laminar, en el sentido de que los aumentos de presión producen un aumento proporcionalmente menor de caudal.
