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INDICADORES DE EFICIENCIA DEL AGUA DE RIEGO APLICADA EN DOS SISTEMAS DE RIEGO POR ASPERSIÓN

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DOS SISTEMAS DE RIEGO POR ASPERSIÓN

Efficiency indicators of irrigation water applied in two irrigation sprinkler systems

Abel Román López

1

, Marco A. Inzunza Ibarra

1

, Ernesto A. Catalán Valencia

1

, Ma. Magdalena Villa Castorena

1

1CENID-RASPA, INIFAP. Km. 6.5 margen derecha canal Sacramento, 35140 Gómez Palacio, Durango, México. Tel. (871) 1 59 01 04.

e-mail: roman.abel@inifap.gob.mx

RESUMEN

Tradicionalmente, el sistema de riego más utilizado en México para la producción agrícola ha sido el superficial se esti- ma la existencia de 6.1 millones de hectáreas bajo riego donde la eficiencia global (Eaa) es menor al 50 % y en las cuales 1.3 millones disponían de riego tecnificado; como parte de estos riegos tecnificados, los sistemas de riego presurizado bien di- señados y operados pueden lograr en teoría una Eaa de 55 a 95 %. Los parámetros indicadores del desempeño del riego son: La uniformidad o distribución del riego (UCC, UDPC), la efi- ciencia de aplicación relativa (Ea) y absoluta o global (Eaa). La eficiencia de almacenamiento o requerimiento en la zona radi- cal (Er), la eficiencia de captación (Ec), la cantidad de agua per- dida por percolación (P) y el déficit (D) de aportación del riego.

En el presente documento se evaluaron dos sistemas de riego presurizado haciendo uso de dos programas computacionales para pivote central y micro aspersión (un micro por árbol), con la ayuda de ambos se obtiene para micro aspersión una (Eaa) de 54 y de 74 por ciento en pivote central contra 75 al 90 % de los valores recomendados para ambos respectivamente.

Palabras clave: Eficiencia global de riego, paquetes computacionales, uniformidad de distribución de riego.

SUMMARY

Traditionally, the most widely used irrigation system in Mexi- co for agricultural production has been the surface it is estima- ted that there are 6.1 million hectares under irrigation where the overall efficiency (Eaa) is less than 50 percent and in which 1.3 million use modern irrigation, as part of these risks technically advanced, using pressurized irrigation systems properly desig-

ned and operated it can be achieved in theory an Eaa 55 to 95 percent. The parameters of irrigation performance indicators are: uniformity or distribution of irrigation (UCC, UDPC), the appli- cation efficiency (Ea) and absolute or global (Eaa). The stora- ge efficiency or requirement in the root zone (Er), the collection efficiency (Ec), the amount of water lost by percolation (P) and deficit (D) contribution of irrigation. This paper presents the eva- luation of two pressurized irrigation systems using two computer programs for center pivot and micro spray (a micro per tree) with the help of both it is obtained for micro spray an (Eaa) of 54 and 74 in center pivot percent against 75 to 90 % of the recommen- ded values for both respectively.

Keywords: Computational packages, overall efficiency of irrigation, uniformity or distribution of irrigation.

INTRODUCCION

En México actualmente se estima que hay 6.1 millones de hectáreas en donde se utilizan diversos sistemas de irrigación, de los cuales el de riego por gravedad se utiliza en más del 90% de la superficie, y el 10 % por sistemas de riego presuriza- do. Entre éstos predomina el riego con tubería con compuertas (aproximadamente el 50%), le siguen en forma descendente el riego por aspersión y pivote central, finalmente en menor pro- porción, el de micro aspersión y goteo (COTENNSER, 2010).

En el método de riego por gravedad se estima que su efi- ciencia global (Eaa) del agua de riego se encuentra en un 47%

(CNA, 2007), lo cual significa que se pierde el 53 % durante su conducción, distribución y aplicación, sobre este indicador la Comisión Nacional del Agua (CNA) propone la alternativa de mejorar dicho valor de (Eaa) a un 64% para el año 2030 me- diante el Programa Nacional Hídrico 2007-2012 (PNH) dentro del Plan Nacional de Desarrollo 2007-2012 (PND) (CNA, 2007);

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otra estrategia de regadío de acción inmediata para la optimi- zación de dicho liquido es el uso de sistemas de riego presuri- zado, los cuales se proyectan para que la eficiencia global se ubique de 55 a 95 por ciento dependiendo del tipo de sistema de riego a presión ( Ojeda et al., 2007; Román et al., 2007);

para que los sistemas de riego presurizado (aspersión o goteo), puedan lograr su eficiencia global esperada deben ser bien di- señados y posteriormente operados adecuadamente. Cada sistema de riego presurizado tiene una eficiencia determinada

y su elección dependerá del tipo de suelo y de vegetación, así por ejemplo, un riego por goteo puede llegar a una eficiencia muy alta del 95 %, mientras que en aspersión desciende al 80 por ciento, se estima que en sistemas de aspersión o micro as- persión de gotas finas se puede llegar a perder hasta un 20 por ciento por evaporación directa a la atmosfera. En forma más particular en el Cuadro 1 se publican las eficiencias globales para cada sistema de riego a presión.

Cuadro 1. Eficiencia de riego global (Eaa) que se pueden alcanzar con los diferentes sistemas presurizados.

(Solomon, 1990; Ojeda et al., 2007; Rogers et al., 1997).

Un parámetro fundamental en el diseño de un sistema de riego presurizado es la uniformidad de aplicación de agua o uni- formidad de la distribución del riego, el cual está directamente relacionado de manera proporcional con la (Eaa) (Román et al., 2007), con relación a la falta de uniformidad algunos inves- tigadores indican que la afectación que tienen las bajas unifor- midades de distribución del riego en los sistemas de aspersión es de suma importancia en la afectación de los rendimientos agrícolas (Pérez et al., 2003; Buendía et al., 2004) ya que en las aéreas que se riegan de manera insuficiente debido a la des uniformidad ocurre una reducción de los rendimientos agríco- las, otro problema que dichos autores señalan con la baja uni- formidad es la perdida de agua por percolación en las aéreas con exceso de lámina o volumen de agua requerido en cada riego.

Con respecto a la operación eficiente del agua por los siste- mas de riego presurizado, los parámetros indicadores del des- empeño del riego son: la uniformidad o distribución del riego, la eficiencia de aplicación relativa (Ea) y absoluta o global (Eaa).

La eficiencia de almacenamiento o requerimiento en la zona radical (Er), la eficiencia de captación (Ec), la cantidad de agua perdida por percolación (P) y el déficit (D) de aportación del riego; dichos parámetros proporcionan información importante para conocer los destinos del agua aplicada por estos sistemas de riego presurizado (Román et al., 2007)

El objetivo del presente documento es mostrar las herra- mientas técnicas de evaluación de eficiencias mediante indica- dores del riego que de manera integral proporcionan informa- ción de diagnóstico y mejoramiento de su operación mediante la utilización de dos programas computacionales para pivote central y micro aspersión (un micro por árbol).

MATERIALES Y METODOS

Los trabajos de evaluación fueron realizados en el marco de dos proyectos de investigación realizados por el CENID – RAS- PA, INIFAP. El primero para resolver problemáticas de eficien- cias del agua en la Región Lagunera Coahuila – Durango, en sistemas de riego por aspersión de pivote central y el segundo para sistemas de riego por micro aspersión en el estado de Mo- relos.

Indicadores de eficiencia.

Los programas computacionales EMPIC 2007 versión 1.0 y EMMICRO 1.0 del CENID – RASPA, INIFAP, para el proce- dimiento de muestreo en campo se obtiene un muestreo plu- viométrico radial para el uso del EMPIC 2007 y así resolver problemáticas de eficiencias del agua en sistemas de riego por aspersión de pivote central, el segundo para sistemas de rie- go por micro aspersión (muestreo en cuadricula del diámetro irrigado), los procedimientos de muestreo se clarifican en su

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manual de uso. Para determinar de manera integral los indica- dores de eficiencia con que está operando el sistema de riego respectivo, los programas utilizan como metodología principal el modelo de distribución lineal de (Karmeli et al., 1978) creado

para riego por aspersión fijo y se generaron algoritmos de ade- cuación a estos tipos de riego. Los indicadores del riego citados son mostrados en el Cuadro 2.

Cuadro 2. Indicadores de la eficiencia del agua irrigada en sistemas presurizados tomada de Román et al., 2007.

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los programa computacional EMPIC 2007 y EMMICRO 1.0 como primer resultado proporcionan un diagnóstico de las efi- ciencias de irrigación mediante sus indicadores del riego mos- trados en la tercer columna de las ventanas en la Figura 1, en dicha columna se muestra el resultado del diagnóstico para el riego por aspersión pivote central en la Fig. 1a, y en la (1b) para el de micro aspersión; en las demás columnas, se muestran los

datos con los que se alimentó el paquete computacional para su procesamiento, cabe recalcar que para el caso de la Figura 1a, los datos de campo 1 – 21 no son visualizados; para efectos de uso del paquete computacional son listados a continuación, 93, 93, 57, 58, 53, 73, 48, 47, 55, 68, 47.5, 52, 72, 54, 58, 51, 44, 57, 64.5, 54 y 69 que corresponden al volumen muestreado en cm3 o ml y en la Figura 1b los datos 01 a 03 con 0.0, 4.5 y 5.0 en cm3 o ml también.

Figura 1. Resultado del diagnóstico de los indicadores de eficiencias del riego; 1a. pivote central proporcionado por el programa computacional EMPIC 2007, 1b riego por micro aspersión con EMMICRO 1.0

Del diagnóstico se obtiene lo siguiente; para el pivote central tiene un funcionamiento aceptable en sus indicadores, UDPC de 76 % contra 80 % (promedio), induce una Eaa de 74 % contra 75 % como mínimo valor aceptable, se requiere aumentar la lámina de riego y así mejorar el área eficientemente irrigada (AER) de 30 %.

Micro aspersión. La Eaa es coincidente a la uniformidad de distribución del agua en torno al micro aspersor indicado por su UCC o CUC de 54.34 % , el CUC referido al compararlo contra 39 a 54 % rango de nivel sugerido idóneo (Hills et al., 1986;

Román, 2002), se observa que supera ligeramente al rango recomendado, incongruentemente él porcentaje de AER de -55 % y La eficiencia de captación Ec de 59 %, indica que un 41 % del agua bombeada es perdida en el dosel climático, esto es debido a que para mejorar, le faltó tiempo y que el micro aspersor proporciona un tamaño de gota fina o chica pero uni- forme por lo que se espera que al incrementar el tiempo de rie- go y por consecuencia mayor lámina de agua aplicada pueda solventarse la deficiencia de agua en el almacenamiento (Er);

sin embargo tiene aceptables Ea, Eaa y P., es el micro aspersor ideal para el caso de un micro por árbol,

Como segundo resultado de los programas (EMPIC 2007; EMMICRO 1.0) están las propuestas de mejoramiento del riego, consistentes en incrementar lámina de riego pero con el inconveniente de incrementar también los volúmenes de agua percolados, sus indicadores esperados por dicha acción son mostrados en la Figura 2 y son: para el pivote central (Fi- gura 2a), al aumentar la lámina de 0.61 a 0.70 m se incremen- tan, el AER a 50% y el almacenamiento del agua en el perfil radicular (Er) a 93%, estos dos indicadores son deseables, sin embargo en contraparte, el aumento del volumen percolado de 1.84 a 5.12 m3 ha-1 afectara asimismo a la baja la Eaa de 74 a 71 %, aun con estas acciones para su mejoramiento, se consi- dera aceptable este indicador.

Para el riego por micro aspersión (Figura 2b), con tiempo de riego de tres horas en lugar de una hora se obtendría el AER de 50 % (valor recomendado) incrementando significativamen- te las: Er a 92% y Eaa a 50 %, el agua Percolada y por Déficit con porcentajes iguales por lo que la cantidad de agua perdida por percolación se incrementa de 0.05 a 0.14 m3 árbol-1.

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Figura 2. Resultado del Mejoramiento de los indicadores de eficiencias del riego; 2a. pivote central proporciona- do por el programa computacional EMPIC 2007, 2b riego por micro aspersión con EMMICRO 1.0

CONCLUSIONES

Los sistemas de irrigación evaluados sí cumplen la expec- tativa de operar el regadío a los niveles de eficiencia global del agua de riego recomendados, el pivote central con una Eaa de 74% de diagnóstico contra 75 – 90 % que debe ser, se pue- de considerar aceptable aunque este cercano al límite inferior de eficiencia global deseada y no cubra un porcentaje de área irrigada (AER), para mejorar en cubrir más superficie de riego con la cantidad de agua adecuada, se recomienda incrementar la lámina de riego a aplicar por el pivote central de 0.61 a 0.7 cm para aumentar la AER de 30 a 50 % (valor recomendado) aunque el diagnóstico es favorable se invita adoptar las opcio- nes de mejora, si estas se hicieran, los volúmenes percolados por el riego se incrementaría 1.84 a 5.12 m3 ha-1 situación que en algunos casos puede ser tolerada con la finalidad de que no decaiga el rendimiento del cultivo ; la consecuencia se tendría una leve disminución en la eficiencia global de 74 a 71 %, la uniformidad de distribución del agua refuerza la acción de me- joramiento propuesto, se considera constante y aceptable para la sustentabilidad del rendimiento del cultivo.

En el riego por micro aspersión el indicador de 50 % de Eaa se puede lograr solo con acciones de mejoramiento del riego (Fig. 2b), contra 75 – 90 % valores recomendados para micro aspersión con traslapes, el micro por si solo se conside- ra aceptable conforme a la mejor uniformidad de distribución (UCC o CUC) que este emisor tiene en su entorno con un valor de 54.34 % contra los niveles adecuados de este parámetro deben ser de 39 – 54 % (Hills et al., 1986; Román, 2002).

Se recomienda el uso de los programas computacio- nales presentados para diagnosticar y mejorar la operación de los sistemas de riego por aspersión en que se aplican. En micro aspersión (un micro por árbol) se considera vital su uso para la

selección del emisor previo al diseño que proporcione un mejor Coeficiente de Uniformidad de Christiansen (UCC o CUC). Es de relevancia la difusión de estos procedimientos sistematiza- dos de evaluación para que sean utilizados en los programas de tecnificación del riego dentro de los niveles de gobierno que continuamente se están implementando al campo y que demanda de la valoración de los indicadores de eficiencia del riego por aspersión adoptado.

LITERATURA CITADA

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