Riego
por aspersión
Félix A. Revilla GrandeRiego
Riego por aspersión
F
Edita:
Servicio de Formación Agraria e Iniciativas. Junta de Castilla y León
Dirección de la Colección:
Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Agrícola INEA Autor y fotografías:
Félix A. Revilla Grande Diseño y maquetación:
Jesús Muñoz. Valladolid Maquetación profesional impresión:
Xxxxxx Depósito Legal:
VA-Índice
Presentación . . . 5
1. Introducción al cálculo de las necesidades de agua de los cultivos . . . 7
2. Riego por aspersión mediante cobertura total . . . 15
2.1. Cálculo de parámetros del riego por aspersión. Diseño agronómico . . . 15
2.2. Cálculo de los elementos mecánicos del riego. Diseño hidráulico . . . 21
3. Riego por pívot, lateral de avance frontal o hipódromo . . . 27
4. Riego con cañones enrolladores . . . 31
5. Coste eléctrico por mes (julio) . . . 35
6. Evaluación de un sistema de riego . . . 37
7. Práctica de la evaluación . . . 45
7.1. Evaluacion de una cobertura de riego por aspersión . . . 45
7.2. Evaluación de un riego por pívot . . . 51
8. Automatización de instalaciones de riego por aspersión . . . 59
9. Riego antihelada . . . 61
10. Fertilización y tratamientos fitosanitarios a través del riego . . . 65
L
a Consejería de Agricultura y Ganadería consi-dera la formación profesional agraria y agroali-mentaria como uno de los pilares fundamentales del desarrollo rural y del futuro profesional de la pobla-ción agraria.En este sentido, las Escuelas de Capacitación Agra-ria y AgroalimentaAgra-ria de la Consejería cuentan con los recursos humanos y materiales precisos para asumir el reto de una formación altamente tecnificada y especia-lizada que responda a la demanda actual del sector.
Con la publicación de este libro se pretende apoyar la impartición de módulos prácticos asociados a los pro-gramas de incorporación a la empresa agraria, a la vez que constituye un material didáctico de gran utilidad en los diversos tipos de formación impartidos en las Es-cuelas.
Se trata de un libro de atractiva presentación y cuyo contenido, de gran detalle y especialización, responde a una marcada orientación práctica. Esperamos sea de gran utilidad y contribuya a mejorar la cualificación de nuestros agricultores y la tecnificación de la agricultura regional de regadío.
INSTALACIONES
DE REGADÍO
POR ASPERSIÓN
El riego supone un salto cualitativo en la rentabilidad de la pro-ducción agrícola. El riego usa dos materias primas, agua y ener-gía, que son bienes escasos y preciados. El conocimiento de la técnica de riego, el buen manejo de los regadíos en aras de con-seguir una eficiencia en el uso del agua y de la energía son retos que siempre hemos de tener delante los responsables de la pro-ducción de alimentos.
INSTALACIONES
DE REGADÍO
El conocimiento de las necesidades de agua de los cultivos es esencial para gestionar bien el agua y la energía necesaria para el riego. Aquí vamos a ver cómo elegir y manejar un sistema de riego para las diversas caracte-rísticas de las parcelas de cultivo. Y también cómo comprobar el buen fun-cionamiento de las mismas.
Conviene partir de casos reales y nada mejor que un ejemplo para hacer cálculos lo más reales posibles.
Necesidades de agua en los cultivos de valladolid
Recogemos estas tablas del librito de Prácticas de Horticultura ecológica publicado también por la Junta de Castilla y León.
de las necesidades
de agua de los cultivos
1
Datos de Valladolid A. My. Jn. Jl. Ag. Sp. T. med. máx. 16,3 20,4 25,7 30,2 29,7 25,5 T. med. mín. 4 7,2 10,6 13,3 13,5 10,8 HR % 61,7 60,5 45,5 46,9 48,7 56,7 Viento km/día 264,9 238,7 233,5 241,1 229,4 204 P. media 44,4 51,5 35,1 19,2 17,4 30,2
ETo(se calcula con el CropWat a partir de los datos de la tabla anterior). (En mm)
A. My. Jn. Jl. Ag. Sp.
ETo 3,4 4,34 5,67 6,75 6,01 4,1
— T. med. máx.: Temperatura media de las máximas. — Viento km/día: Velocidad del viento en km al día. — T. med. mín.: Temperatura media de las mínimas — P media: Precipitación media en cada mes. — HR %: Humedad relativa, en %.
CropWat es un programa informático que distribuye gratuitamente la FAO a través de su web y que cualquiera se puede ins-talar (www.fao.org). Este sistema calcula a partir de datos climáticos medios recogidos en series de 30 o más años.
Existe el Servicio de Asesora-miento al Regante a nivel nacional y autonómico donde nos indican los datos de necesidades de los culti-vos, punto de partida básico para gestionar el riego. Ver www.mapa.es y www.inforiego.org. Estos organis-mos nos proporcionan las necesi-dades de riego de los cultivos en tiempo real, no hechos con series históricas de datos, por lo que son más fiables. AIMCRA también tiene con Ebro un servicio para el cultivo de remolacha (www.aimcra.es). Así como para regar es mejor seguir los datos que proporcionan estos ser-vicios, para calcular una instalación es mejor partir de datos medios que nos permiten un diseño gene-ral que nos sirva para tener una ins-talación holgada en sus cálculos.
La Etonos indica (en mm/día o en mm/mes) la evapotranspiración que existe en una zona en un cul-tivo de referencia (normalmente un cultivo de hierba, de poca altura…)
Para saber cuál es la que corresponde a un cultivo en particular, habrá que hacer algunas correcciones que dependen del cultivo y de su estado de desarrollo. Esa corrección se hace mediante el coeficiente de cultivo llamado Kc. Así hallaremos la evapotranspiración para el cultivo, ETc (Etc = EToxKc). La Kc tiene valores en torno a la unidad, por debajo cuando el cultivo no está en pleno desarrollo y algo por encima en pleno desarrollo del mismo.
Aunque puede haber cálculos bien exactos, como los que ha hecho AIM-CRA para la remolacha y también según un método propuesto por la FAO, proponemos valores para algunos cultivos. Hay cuatro valores típicos de Kc: Kc inicial (desde la siembra o plantación hasta que el cultivo está bien na-cido), Kc de fase desarrollo del cultivo (desde el cultivo nacido hasta que al-canza un desarrollo que bien puede ser cubrir la superficie del suelo), Kc de media estación (todo el período de madurez y desarrollo de un cultivo, donde Figura 1. Estación meteorológica
de recogida de datos.
Figura 2. Evolución de la KC en cultivos
No toda la precipitación que cae como lluvia la podemos considerar útil, pues hay pérdidas de ese agua desde el punto de vista de los cultivos por múltiples factores: exceso de sequedad, viento, escorrentías, etc., que nos obliga hablar de precipitación efectiva (Pe), como aquella que realmente apro-vechan los cultivos. Aunque hay varios métodos de estimarlo, uno de ellos es considerar el 75% como precipitación efectiva (en la tabla en mm/mes.) se está cuajando la cosecha)y Kc de última estación (la decadencia del cul-tivo y fase final). Cada una de ellas tiene una duración que se estima en días aunque no de forma exacta como puede verse en la tabla.
Duración en días y valor de KC de algunos cultivos(Fuentes Yagüe)
Fase inicial Fase desarrollo F. media estación F. última estación
Cebada 15 / 0,35 25-30 / 0,75 50-65 / 1,15 30-40 / 0,45 Patata 25-30 / 0,45 30-35 / 0,75 30-50 / 1,15 20-30 / 0,85 Remolacha azucarera 25-45 / 0,45 35-65 / 0,80 60-80 / 1,15 40-40 / 0,80 Maíz grano 20-30 / 0,40 35-50 / 0,80 40-60 / 1,15 30-40 / 0,70
Pe(estimamos que es el 75% de la precipitación media). (En mm)
A. My. Jn. Jl. Ag. Sp. Pe 33,3 38,6 26,3 14,4 13 22,6 Pe: precipitación efectiva. A. My. Jn. Jl. Ag. Sp. Eto día 3,4 4,34 5,67 6,75 6,01 4,1 Kc patata 0,45 0,75 1,15 1,15 0,85 Kc remolacha 0,45 0,80 0,80 1,15 1,15 0,85 Kc maíz 0,40 0,80 1,15 1,15 1 Kc cebada 0,75 1,15 1,15 0,45 Pe mes 33,3 38,6 26,3 14,4 13 22,6 Nn/mes patata 12,9 59 170 232 153 Nn remolacha Nn cebada Nn maíz
Nn: Etox 30 días x Kc – Pe(en los meses de julio y agosto, a efectos de cálculo, no se tiene en cuenta la precipitación
efec-tiva, dado que es una precipitación muy irregular.) Nn: Necesidades netas de agua de los cultivos en mm/mes.
Las Nn es la cantidad de agua que tiene que recibir la parcela para sa-tisfacer las necesidades de las plantas y tener el máximo de producción po-sible, en cuanto del agua dependa. Según el sistema de riego que usemos, la eficiencia en la aplicación del agua será mayor o menor.
Estos son los valores que se suelen considerar para los diversos sistemas de riego:
— Riego por superficie: 60-65%. — Riego por aspersión cañón: 70-75%. — Riego por aspersión cobertura: 75-80%. — Riego por aspersión pívot: 80-85%.
— Riego localizado de alta frecuencia: 90-95%. — Riego localizado subterráneo: 95-100%.
La eficiencia de aplicación (Ea) es pues la relación entre el agua que ne-cesitamos y el que realmente hemos de aportar a consecuencia de las pér-didas que hay en el sistema de riego elegido.
Por tanto habrá que tener en cuenta esto operando así:
Nt= Nn/Ea
Nt: Necesidades totales.
Necesidades totales diversos cultivos, riego por aspersión (Ea = 75%)
Nt A. My. Jn. Jl. Ag. Sp.
Nt patata 17,2 78,6 226,6 309,3 204
Nt maíz Nt remolacha Nt cebada
Se pueden hallar, a modo de ejercicio, las Nt para los cultivos que no se ha hecho.
Para saber el tipo de aspersor que puedo y debo elegir para mi sistema de riego por aspersión nos conviene conocer las características del terreno y cultivo, a fin de establecer cual es la dosis máxima de agua que puedo aportar cada vez que riego.
Estas unidades vienen expresadas en mm/mes.
1 mm = 1 l/m2 = 10 m3/ha
El agua en el suelo
Para aplicar agua al suelo en forma de riego, conviene conocer la capa-cidad del suelo para albergar agua, lo cual va a depender de la capacapa-cidad de campo (Cc) y del punto de marchitez (Pm). Y también, si queremos saber donde hay que aplicar el agua, importa la profundidad del suelo explorada por las raíces de los cultivos. El otro dato importante para saber el agua que cabe en el suelo es la porosidad que relaciona la densidad aparente y real de un suelo y que nos habla de la cantidad de espacio que hay en el suelo ocu-pada por aire y en la que por tanto puede haber agua.
— Capacidad de campo. Capacidad máxima de un suelo para alma-cenar agua, después de haberlo dejado drenar. Óptimo para el apro-vechamiento del agua por las plantas.
— Punto de marchitez. Es aquel a partir del cual el agua que hay en el suelo no puede ser aprovechado por las plantas por no tener sufi-ciente fuerza para extraerla.
Con esos datos podemos calcular la dosis de agua que vamos a aportar al suelo cada vez que regamos.
En riego por aspersión con cobertura o cañón se suele ir a dosis máximas (echar la máxima cantidad de agua para no tener que regar de forma muy frecuente, pues esto suele suponer trabajo).
En riego con pívot o lateral de avance frontal, como la automatización suele ser máxima, el
riego no se organiza por dosis máximas sino en función de otros paráme-tros y se dan un número mayor de riegos al mes.
Veamos algunas ta-blas importantes que res-ponden a conceptos que hay que manejar.
Capacidad de campo y punto de marchitez
(expresada en porcentaje de peso de agua)
Suelo Cc Pm
Arcilla 35% 18%
Limoso 18% 9%
Limo-arenoso 13% 6%
Arenoso 6% 2%
Profundidad de las raíces, en metros
(con el cultivo bien desarrollado)
— Patatas: 0,50 m. — Tabaco: 0,75-0,80 m.
— Alubias: 0,45 m. — Algodón: 0,80 m.
— Remolacha: 0,55 m. — Alfalfa: 1m (prof. media).
— Huerta: 0,50 m. — Pratenses: 0,3-0,4 m.
— Maíz: 0,6-0,8 m. — Frutales: 1-1,5 m.
— Cereales: 0,5-0,7 m.
Normalmente la profundidad de las raíces del cultivo nos indica la canti-dad de agua que podemos aportar en un riego; esto suponiendo que el suelo sea más profundo que esas raíces; en caso contrario la profundidad del suelo sería el limitante para la dosis de agua a aportar en el riego.
Figura 3.
El suelo, un depósito para almacenar agua.
(Foto: Feragua). Permeabilidad de los suelos según su textura
Textura Permeabilidad(mm/h) Textura Permeabilidad(mm/h)
Arcilloso 3,8 Limo-arenoso 10,0 Arcilloso-limoso 5,0 Arenoso-limoso 15,0 Franco-arcilloso 6,4 Franco-arenoso 16,0 Franco-limoso 7,6 Arenoso-franco 17,0 Limoso 8,0 Arenoso 19,0 Franco 8,9 Arenoso-grueso 50,0
Es una permeabilidad estabilizada. Ej. Un suelo limoso admite de manera
La densidad aparente de un suelo es la densidad del mismo tal como aparece ante nosotros, incluido los huecos y poros que el suelo posee. En esos huecos se albergará el agua que aportamos en el riego.
También podemos conocer el estado de humedad del suelo por medio de tensiómetros o medidores TDR y programar el riego en función del mante-nimiento de una humedad en el suelo que permita a las plantas una correcta alimentación. Los tensiómetros muestran el esfuerzo que han de hacer las plantas para extraer agua del suelo, mientras que el TDR mide directamente el porcentaje de agua que existe en el suelo. Con frecuenta estos aparatos se usan en invernaderos, viveros, etc.
Algunos valores de densidad aparente de las principales texturas
Textura del suelo Densidad aparente Textura del suelo Densidad aparente
Arenoso 1,65 g/cm3 Franco arcilloso 1,35 g/cm3
Franco arenoso 1,50 g/cm3 Franco limoso 1,30 g/cm3
Franco 1,40 g/cm3 Arcilloso 1,25 g/cm3
Este sistema consiste en esta-blecer en la parcela de cultivo una cobertura superficial a base de as-persores que van conectados a unas tuberías por las que reciben agua y presión. Hay otras modali-dades a base de coberturas parcia-les, más móviparcia-les, etc., que no explicamos, pero que funcionan de un modo similar a éste. Los mate-riales normalmente son aluminio y PVC. Los aspersores son de media presión (entre 2,5 y 4 atm).
2.1. Cálculo de parámetros del riego por aspersión.
Diseño agronómico
Con todos esos datos que hemos visto anteriormente podemos hallar la máxima cantidad de agua a aportar en un riego según la expresión:
Dosis teórica: 10.000 m2/ha x da x p (m) Cc – Pm / 100 x 0,6
Es decir, la cantidad máxima de agua que puedo aportar está en rela-ción con los metros cuadrados que tiene una hectárea, la densidad aparente (en g/cc = Tm/m3), la profundidad de las raíces del cultivo y el volumen de agua que alberga un suelo entre la capacidad de campo y el punto de mar-chitez; esto lo corregimos con un coeficiente, que evitará que el suelo se vacíe mucho de agua, poniendo en peligro de estrés a las plantas. Este coeficiente suele estar entre 0,5 y 0,75.
2
Riego por aspersión
mediante cobertura total
Figura 6. Vista típica de un riego por aspersión.
Si lo aplicamos al ejemplo que traemos, y suponiendo un terreno limoso con una densidad aparente de 1,28 g/cc, podemos hallar que la dosis má-xima de agua a aplicar en pleno desarrollo radicular de la patata es:
Dosis = 10.000 x 1,28 x 0,50 x (18 – 9) / 100 x 0,6 = = 345,6 m3/ha = 34,56 mm
Sabemos que, según el sistema de riego, para aportar una cantidad de agua hay que tener en cuenta la eficiencia de aplicación, que para aspersión hemos considerado de 75%. Entonces, para conseguir que a las plantas lle-gue esos 34,56 mm habrá que aportar lo que llamamos dosis práctica.
Dosis práctica: dosis/Ea= 34,56 / 0,75 = 46 mm
Igualmente el lector puede hallar la dosis para el resto de cultivos.
Figura 5.
Cobertura total de riego por aspersión.
Riego por aspersión
Si seguimos adelante con el diseño del riego habría que decir que dise-ñar un riego por aspersión consiste de manera fundamental en:
— Elegir marco de riego (disposición de los ramales y aspersores en el campo).
— Elegir aspersor, con sus características de funcionamiento. — Elegir tuberías adecuadas en cuanto a diámetro y material.
En esta publicación didáctica nos remitimos a algunas cuestiones o con-ceptos fundamentales:
Marco de riego
Se llama marco de riego a la separación entre ramales y aspersores. Nor-malmente viene indicado por dos cifras: la mayor indica separación entre ra-males y la menor entre aspersores. Los marcos más comunes suelen ser 12 x 12, 12 x 15, 12 x 18 y 15 x 15, todo ello expresado en metros. No en-tramos aquí en ventajas e inconvenientes de unos y otros marcos.
Pluviometría del sistema
Es la cantidad de agua que arroja nuestro sistema de riego en una uni-dad de tiempo. Normalmente se expresa en l/m2y hora. Hay que saber que también se habla de la lluvia y el riego en mm, y que 1 l/m2= 1 mm (si ver-temos un litro de agua en un recipiente de un metro cuadrado, el agua to-mará una altura de un mm).
Para pasar de a
Litros/segundo Litros/hora Multiplicar por 3.600 Litros/segundo Metros cúbicos/hora Multiplicar por 3,6 Litros/hora Litros/segundo Dividir por 3.600 Litros/hora Metros cúbicos/hora Dividir por 1.000 Metros cúbicos/hora Litros/segundo
Multiplicar por 1.000 y dividir por 3.600 Metros cúbicos/hora Litros/hora Multiplicar por 1.000
Elección de aspersor
El aspersor lo vamos a elegir en función, precisamente, del marco de riego y de la pluviometría que arroja. Dicha pluviometría no debe superar la permeabilidad del terreno para no crear encharcamientos o escorrentías. (si se aporta más agua de la que el suelo es capaz de absorber, el agua se es-curre por el terreno si hay pendiente o se encharca si no hay pendiente).
Los aspersores aportan el agua moviéndose de forma circular o en sec-tor circular. Sobre un terreno, para que no queden espacios sin regar, la
llu-via de unos aspersores se debe solapar con los aspersores de al lado. Sobre esto hay unas normas o consejos que redundan en una mayor uniformidad y eficiencia del riego.
El alcance de los aspersores debe ser:
— Para marcos en cuadrado y triángulo (a x b, por ej.). El radio de alcance del aspersor, al menos igual al marco de separación. Si es marco de 12 x12, el radio de alcance del aspersor debe ser al menos de 12 m
— Para marcos en rectángulo. El diámetro de alcance del aspersor debe ser al menos el 80% de la separación de lado más corto y el 150% del lado más largo.
Ejemplo. Comprobar que un aspersor que tiene un diámetro de alcance de 30 m es apto para un marco de 12 x 15.
Solución. El radio de alcance es 15 metros. El 80% de 15 es 12 m, apto
para el lado corto. El 150% de 15 es 22,5 m, apto de sobra para el lado largo que es de 18 m.
Lo normal en un riego es que hagamos primero la elección del marco y luego elijamos el aspersor, teniendo en cuenta además la permeabilidad como hemos dicho.
Para elegir aspersor, normalmente iremos a un catálogo comercial de la casa con la que trabajemos (también podemos mirar varias). Muchas de ellas tienen su catálogo en internet. Una castellano y leonesa es VYRSA, que tiene su sede en Briviesca (Burgos), www.vyrsa.com.
Para ir al catálogo conviene que sepamos cuál es el caudal máximo que puede arrojar el aspersor a elegir, que está condicionado por el marco (su-perficie asignada a regar cada aspersor) y la permeabilidad que viene dada por la textura principalmente.
Así, por ejemplo, si tenemos un marco de 12 x 15, y el terreno es li-moso, podemos ver en el cuadro de permeabilidad que hemos puesto ante-riormente, que es de 8 mm/h. Por tanto el caudal máximo que puede recibir ese terreno de cada aspersor es:
Qmáx. aspersor = marco x permeabilidad del terreno = = 12 m x 15 m x 8 mm/h = 1.440 l/h
Ahora, ya podemos abrir el catálogo. Pocos catálogos son tan completos como éste de Vyrsa, que nos trae de cada mo-delo la siguiente información: — En primer lugar una foto
del aspersor con los ángu-los de ataque del agua y una foto con todas las bo-quillas que puede montar, que como podemos obser-var, pueden ser de latón o de plástico de colores, lo cual es práctico a la hora de reponer, pues es fácil acordarse del color. — En este segundo gráfico se
muestra el despiece del aspersor y algunos datos de su comportamiento en campo sobre diferentes ensayos: coeficiente de uniformidad, uniformidad de distribución, etc. — Y en tercer lugar esta tabla
que nos dice:
Figura 8. Aspersor y juego de boquillas (catálogo Vyrsa).
Figura 9. Esquema despiece aspersor (catálogo Vyrsa).
Figura 10. Tabla características técnicas
aspersor (catálogo Vyrsa).
1. La tabla superior se refiere al aspersor montando sólo la boquilla delantera y taponando la trasera. La tabla inferior montando las dos boquillas de la foto. 2. El resto de la tabla, nos indica el
compor-tamiento en cuanto a caudal (litros/hora) y alcance, dependiendo de la presión (co-lumna de la izquierda y del diámetro de la boquilla. (los diámetros de las boquillas vienen en pulgadas y en mm). 3. En gris o zona sombreada marca lo que
el fabricante considera zona no reco-mendable para el mejor comporta-miento del aspersor.
Siguiendo con nuestro ejemplo, elegimos ahí un aspersor adecuado para nuestro terreno limoso (máximo 8 mm/h de pluviometría) y 1.440 l/h de cau-dal y un alcance suficiente para un marco de 12 x 15.
Si hiciésemos comprobaciones, veríamos que hay muchas posibilidades de montar un aspersor adecuado. Elegimos, por ejemplo:
Aspersor con una boquilla que funcione a 3,16 atm, boquilla de 11/64” y da 1.290 l/h y alcanza 31,90 m
(se podría haber elegido otras boquillas o presiones)
Comprobación:
1. Que el caudal es inferior a la permeabilidad del terreno: — 1.290 < 1.440. Correcto.
2. Para un marco de 12 x 15. El radio de alcance debe ser: — 80% r > lado menor del marco.
— 150% r > lado mayor del marco. Como el radio es 15,70:
— 80% 15,70 =12,56 > 12. — 150% 15,70= 23,5 > 18.
Como cumple los requisitos es correcto.
Si queremos saber la pluviometría del aspersor, la hallamos dividiendo el caudal real del mismo entre el marco.
P (mm/h) = q (l/h) / marco = 1.290 / (12 x 15) = 7,16 mm/h (es menor que 8 mm/h). Correcto por tanto, también.
Una vez conocido el tipo de aspersor que vamos a montar y el marco po-demos conocer el tiempo que dura un riego. Normalmente popo-demos hacer un calendario por meses e ir ajustando en cada mes el número de riegos y el tiempo que dura un riego.
Frecuencia. Resulta de dividir las necesidades entre la dosis máxima. Si nos sale un número no entero lo redondearemos hacia arriba. Dosis real. Es la cantidad de agua que vamos a echar en cada riego.
Sale de dividir las necesidades totales entre el número de riegos (fre-cuencia) que vamos a dar cada mes ya redondeado.
Tiempo. El tiempo que tardo en aplicar la dosis real. Sale al dividir la dosis entre la pluviometría del aspersor (7,16 mm/h) y hallar el equi-valente en horas y minutos.
Turno. Es el espacio de días comprendido entre dos riegos.
Posturas. Es la cantidad de veces que puedo regar en un mismo día. Esto depende de lo que dura un riego y también del número de horas disponibles en el día para regar. Aquí, en este ejemplo, para julio
su-ponemos que podemos hacer tres posturas al día, que sumarían 19 horas, dejando las horas punta de tarifa eléctrica, más cara, sin regar.
Resumiendo, lo que tenemos hasta aquí, de atrás hacia delante. En el
mes de junio, por ejemplo, regaré cada 6 días y daré 5 riegos al mes, a razón de 6 h 19’ cada vez; así aportaré en cada riego 45,3 mm y cubriré las ne-cesidades de agua de ese mes, que son de 226,6 mm de media. Y eso lo haré a un marco de riego de 12 x 15, con el aspersor elegido y dadas las ca-racterísticas de mi terreno (limoso) y cultivo (patatas).
Hasta aquí lo que podemos llamar diseño agronómico de un riego por as-persión mediante cobertura.
2.2. Cálculo de los elementos mecánicos del riego.
Diseño hidráulico
No vamos a entrar a explicar aquí todos los pormenores de cálculos hi-dráulicos porque superan el objetivo de esta publicación didáctica. Con el
Nt A. My. Jn. Jl. Ag. Sp. Nt patata 17,2 mm 78,6 226,6 309,3 204 Frecuencia riego 1 2 5 7 5 Dosis real 17,2 39,3 45,3 44,2 40,8 Tiempo de riego 2 h 25’ 5 h 28’ 6 h 19’ 6 h 10’ 5 h 41’ Turno 30 15 6 4,4 6
único ánimo de marcar los puntos clave, damos algunas pistas importantes para su valoración.
— Normalmente una finca se riega por partes, de tal manera que se va re-gando poco a poco. En esos bloques de riego hay un número deter-minado de aspersores que funcionan simultáneamente. Para conocer estos datos vamos a partir de una parcela imaginaria de 20 ha. — Conociendo la superficie que tengo que regar y las horas de que
dis-pongo al mes para regar y el tiempo que dura un riego y el turno, todo ello en el mes de máximas necesidades (julio), se puede deter-minar cuantos bloques de riego puedo hacer. Hay que tener en cuenta que cuantos más bloques de riego pueda hacer, más pequeño será el grupo de bombeo que necesito y eso supone un ahorro en la inversión.
— Número de aspersores total para una parcela de 20 ha a marco de 12 x 15, será el cociente entre la superficie de la parcela, que es de 200.000 metros cuadrados y el marco, y salen 1.111 aspersores. Esos son los aspersores que tendré que comprar para establecer la cobertura total.
Para conocer cuántos tengo que tener funcionando de manera simultá-nea, realizo la siguiente operación:
Número de aspersores simultáneos =
= superficie total = 200.000 = 82,30
Marco x posturas x turno 12 x 15 x 3 x 4,5
Si cada vez que regamos utilizamos 83 aspersores, podremos hacer 13,3 bloques. Redondeamos a 13 bloques de riego con 85 aspersores en cada bloque.
Así, resumiendo de nuevo, si en el mes de julio, cada vez que hago una
postura de riego arrancan a regar de manera simultánea 85 aspersores y doy tres posturas al día, al cabo de 4,3 días (13 posturas) habré regado toda la parcela y empezaré a dar el siguiente riego.
Una vez que tenemos esto determinado, no quedaría más que dimen-sionar las tuberías que llevan los aspersores, llamadas ramales de riego, las tuberías generales, que son aquellas donde van enganchados los ramales y dimensionar el equipo de bombeo.
De los ramales de riego, sólo decir que suelen ser de PVC o aluminio y su diámetro va en función de la longitud de los ramales (a mayor longitud, lle-van más aspersores y por tanto más caudal, lo que se traduce en mayor diá-metro) en general suelen ser a partir de 2”. El número medio de aspersores por ramal aconsejable está entre 10 y 12.
Las generales suelen ser de aluminio en tamaños ya superiores a 90 mm.
Grupo de bombeo
El grupo de bombeo puede ser de diverso tipo. La división básica de las bombas es:
— Horizontal. Bomba y motor en superficie, fuera del agua.
— Vertical. Bomba su-mergida en agua, accio-nada mediante motor en superficie, ambos unidos por un eje. — Sumergida. Bomba y
motor susumergidos en
el agua. Figura 11. Esquema de un grupo de bomba horizontal (foto Feragua). Figura 12.
Bombas verticales.
Figura 13. Bombas sumergidas. Los grupos sumergidos fun-cionan con motor eléc-trico de manera obligatoria, por lo que si no tenemos energía eléc-trica, habrá que colocar un generador diésel que la proporcione.
La división básica de los motores que mueven las bombas es:
— Térmicos
(gasolina y gasóil). — Eléctricos.
La potencia necesaria para el grupo de bombeo se calcula en función de dos conceptos:
— Caudal necesario. En nuestro caso, sería el cau-dal de los 85 aspersores con que vamos a regar cada vez que abrimos el riego en el mes de máxi-mas necesidades. Eso su-pone 109.650 litros/hora, es decir 30,45 l/s
— Altura manométrica. Es la altura de presión, expre-sada en metros de columna de agua, que tiene que pro-porcionarnos la bomba para superar los desniveles que haya (tanto de la pro-pia perforación como de la instalación), las pérdidas de presión (de carga) que haya por efecto del roce del agua con paredes de tuberías, piezas especiales, curvas, etc.) y dar la pre-sión de funcionamiento ne-cesaria a los aspersores para que funcionen tal y como lo hemos diseñado, en nuestro caso 3,16 atm,
Figura 14. Grupo horizontal de motor diésel
y bomba centrífuga para riego; el carro o bancal hace también la función de depósito de combustible.
Altura pérdidas de carga Presión de salida Altura geométrica de impulsión Altura geométrica de aspiración Hr Hp Hi Ha Hm:
Altura manométrica total
Figura 15. Representación esquemática
de la altura manométrica total (foto Feragua).
Figura 16. Generador de energía eléctrica.
es decir, 31,6 m.c.a (metros de columna de agua). Si suponemos a modo de ejemplo, una toma de agua de río, con un desnivel de 7 metros, unas pérdidas de carga en torno a 20 metros de columna de agua y los 31,6 que necesitan los aspersores nos encontraríamos con una altura mano-métrica (Hm) necesaria de 58,6 metros. Ahora se puede hallar la poten-cia, suponiendo que es agua lo que se va a mover.
Potencia = Q (l/s) x Hm (m) = 30,45 x 58,6 = 33,98 cv
75 x Rmb 75 x 0,7
Rmb: es el rendimiento del grupo motobomba.
Los motores y bombas no funcionan al 100% de rendimiento por sus pér-didas de potencia en el acople de ambas máquinas, velocidad de giro, etc.
34 cv sería la potencia de referencia para nosotros a la hora de ir a una casa comercial a buscar el grupo de bombeo que mejor se adapte a nuestras circunstancias. Aunque los datos que hay que llevar a la casa comercial son la Hm y el caudal.
Figura17.
Foto de una cobertura de riego por aspersión en un cultivo de patata.
3
Aunque estas máquinas las estudiamos juntas, tienen en sí diferencias muy importantes desde el punto de vista de su concepción y funcionamiento, como puede verse en cualquier manual. Fundamentalmente, un pívot tiene un desplazamiento circular, por lo que la distribución del agua es muy desi -gual a lo largo del lateral: cuanto más cerca del centro, el sistema ha de apli-car menos agua y cuanto más sealeja del centro ha de echar mucho más caudal, porque ha de regar muchos más metros cuadrados. Las torres son movidas por pequeños motores eléctricos (0,5-1,5 cv) a velocidad muy lenta y graduable. Mientras la máquina avanza va te-niendo lugar el riego.
Nos interesa aquí avanzar con el caso práctico que hemos comen-zado en el capítulo 1.
Lo primero que hay que decir es que se suele considerar a estos sistemas de riego como más eficientes en la aplicación del agua que un riego por co-bertura total. Por tanto, para hallar las necesidades totales, podemos consi-derar una eficiencia del 85%. Ya las necesidades totales disminuyen (hay que fijarse el ahorro de agua que supone dentro de la aspersión, este cambio de sistema, que es de un 10%).
Riego por pívot, lateral de
avance frontal o hipódromo
Figura 18. Vista de un pívot. En primer término,
el motor eléctrico de una de las torres.
Nn/mes patata 12,9 mm 59 170 232 153
Nt /mes 15,17 69,4 200 272,9 180
En un pívot o lateral, no tenemos mucho que calcular. Si partimos de un buen replanteo de la máquina en nuestra parcela, buscando un óptimo
aprovechamiento del espacio y la comodidad de manejo, a partir de ahí debe -ríamos saber:
— En este sistema no vamos al número mínimo de riegos normalmente, porque la automatización nos permite una mayor frecuencia de riego. Por lo tanto, no nos sirve más que de referencia el concepto de dosis máxima que hemos visto en riego por aspersión.
— Vamos a una frecuencia mayor. El número de riegos por mes depen-derá de nuestro interés, de nuestro cultivo, del caudal disponible, la velocidad de desplazamiento de la máquina, etc. Al dar más riegos mantenemos siempre el suelo en agua fácilmente disponible para las plantas.
— Las variables que podemos calcular y manejar son. • Caudal de entrada al pívot.
• Velocidad de desplazamiento-dosis por riego.
Caudal mínimo de entrada al pívot
El caudal necesario para alimentar el pívot depende de las necesidades de agua del cultivo, de la superficie que riega el pívot y del tiempo disponible.
Suponiendo que vayamos a regar 18 horas diarias y que el pívot riega 20 ha como en el ejemplo anterior,
Qentrada = Nt x área regada = 271,9 x 200.000 = 27,07 l/s tiempo disponible 31 d x 18 h x 3.600 s
Ese sería el caudal mínimo necesario.
A partir de ahí, a mayor caudal, más potencia necesitaré y menos horas estará funcionando.
Tiempo necesario para dar un riego
De estas máquinas podemos tener dos datos. Por un lado, está la regu-lación de velocidad, en porcentaje, desde el 100% de velocidad al 1%. El 100% sería su desplazamiento más rápido, hasta un desplazamiento mucho más lento.
Si sabemos que al 100% tarda en dar un giro completo 10 horas, al 50% tardará 20 horas y así sucesivamente.
Si en vez de porcentaje tenemos la velocidad de desplazamiento y po-demos actuar sobre ella tendremos que saber que:
— La velocidad de desplazamiento se refiere al desplazamiento de la última torre en el caso del pivot, la más alejada del centro del pívot. Si conocemos la velocidad de desplazamiento y la distancia que hay desde el centro pivote a la última torre Lt (se puede medir) podremos hallar el tiempo que tarda en dar una vuelta. Suponiendo, por ejem-plo, que se desplaza a 1,6 metros/minuto.
— Si el pívot cubre 20 ha, el radio del mismo ha de tener 252,3 m. Su-pongamos que la última torre está a 230 m del centro pivote.
Tiempo = 2π Lt = 2 x 3,14 x 230 = 902,75 min = 15 h 2’
vel 1,6
En este caso, tendríamos que tarda 15 horas aproximadamente en dar un giro completo y regar las 20 ha.
Con esto, podemos saber los riegos que daremos al mes para cubrir las necesidades, pues será el resultado de dividir el tiempo disponi-ble del mes entre el tiempo que tarda en dar una vuelta
Frecuencia = 558 horas/mes = 37,1 riegos 15,04
Figura 19. Cuadro de mandos
sencillo de un pívot.
Figura 20. Detalle del regulador
Si quisiéramos saber la pluviometría que deja el pívot en cada riego, para saber si hay problemas de encharcamiento, etc.
Pluviometría =caudal de un riego = 27,07 l/s x 54,120 s = 7,32 mm
superficie 200.000
Esto quiere decir que cada vez que regamos, aportamos 7,32 litros por metro cuadrado. Si quisiéramos hacer avanzar más lento el pívot, a fin de no dar tantos riegos al mes, debiéramos ir calculando la pluviometría para no so-brepasar los límites de permeabilidad del terreno y producir encharcamien-tos, escorrentías, etc.
Este ejemplo que hemos desarrollado con un pívot nos vale de modo muy parecido para un lateral de avance frontal o un hipódromo; y por su-puesto para un pívot que riegue sectorialmente.
El pívot normalmente necesita menos presión en sus aspersores o emi-sores al pasar cerca de toda la superficie; por ello su uso supone un ahorro energético que puede estar en torno a 1,5 atm respecto a la aspersión. Al ne-cesitar también menos caudal por su mayor eficiencia, podemos calcular el grupo de bombeo necesario y compararlo con el de aspersión. Hágase como
ejercicio y comprobar el ahorro de energía que supone.
Figura 21. Cuadro de mandos de un pívot hipódromo. Figura 22. Vista de un lateral de avance frontal.
El lateral de avance frontal describe un rectángulo al avanzar y aplica el agua de manera uniforme a lo largo de todo su lateral, a diferencia del pívot. El hipódromo hace la función mixta de lateral y de pivoto circular; debido a eso tienen dos cartas de distribución de agua, una para cuando avanza como un lateral, otra para cuando lo hace de forma circular.
El fundamento de este sistema le damos por conocido; se trata de una gran manguera que termina en un gran aspersor o cañón de riego, que se extiende sobre el terreno con ayuda del tractor y según va regando de forma sectorial, se aprovecha la fuerza hidráulica para ir recogiendo la manguera en un gran tambor o enrollador. La presión del agua la proporciona el grupo de bombeo.
Riego con cañones
enrolladores
4
Figura 23. En una foto A, vista del tambor
enrollador; en la foto B, vista del cañón.
(Para ver los fundamentos básicos de un riego por cañones, consultar algún manual).
Hay que buscar un buen replanteo sobre el terreno, eligiendo el mejor ancho de banda para regar, el mejor solapamiento, etc.
Aquí también regamos, al igual que en aspersión, buscando la máxima dosis, pero que no supere la permeabilidad del terreno, pues manejar esta máquina supone mano de obra. Igualmente hay que elegir aspersor y para eso debemos saber antes el caudal de entrada al cañón. Dicho caudal, al igual que en el pívot, se halla sabiendo las necesidades, el área regada y el tiempo disponible.
De nuevo, para el cañón, consideramos una eficiencia de aplicación del agua del 75% pues es un sistema muy sensible a pérdidas de agua por la ac-ción del viento.
A
Si tuviéramos que elegir de esta plantilla (sabiendo que hay otras
mu-chas válidas y que se adaptarán incluso mejor a nuestro ejemplo) un modelo
para el caso que llevamos, iríamos a un modelo de alta velocidad; para no dejar mucha pluviometría podemos elegir, por ejemplo, el modelo señalado en amarillo:
— Un enrollador con una manguera de 500 m con diámetro exterior de 140 mm.
— Con un cañón con una boquilla de 34 mm que, trabajando a una pre-sión de 6 atm, alcanza los 64 metros, lo que puede suponer un ancho total de riego de 108,8 m (teniendo en cuenta sólo el 85% del al-cance por las distorsiones del viento, considerando así el diámetro efectivo mojado). Si ese enrollador se desplaza a 36,1 m/h, con una presión de entrada al tambor de 9,3 atm, nos daría 25 mm de
pul-Nt A. My. Jn. Jl. Ag. Sp. Nt patata 17,2 78,6 226,6 309,3 204 Qentrada = Nt x área regada = 309,3 x 200.000 = 30,800 l/s = 110,86 m3/h tiempo disponible 31 d x 18 h x 3.600 s
Eso supone que hay que buscar un cañón que aporte ese gran caudal. En un catálogo podremos elegir el cañón que mejor se adapte a nuestra necesidad de caudal. Hay muchos modelos en el mercado.
Figura 24.
Reproducimos aquí un cuadro de uno de los muchos cañones que fabrica la casa italiana Valducci, donde se aprecia que puede elegirse el largo de manguera, el diámetro de la manguera y nos viene indicado para diversos tipos de boquilla y de presión el alcance y el caudal que arroja, así como otros datos. (Foto catálogo Valducci).
viometría. Esa alta pluviometría, al ser durante poco tiempo (el que tarde en pasar el cañón por el terreno) no suele dar problemas de en-charcamiento en terrenos llanos pues al caer agua sobre un terreno seco, la velocidad de infiltración al comienzo suele ser alta (la que hemos visto en riego por aspersión es la permeabilidad estabilizada en el tiempo).
Una vez elegido el tipo de cañón y aspersor que monta, etc. nos queda la disposición en el campo. Esto va a depender mucho de la forma de nuestra parcela (que suponemos adaptada a este sis-tema de riego).
Sabiendo la velocidad de des-plazamiento y el largo de la man-guera, podemos saber el tiempo que tardará en hacer el cañón una postura
Tiempo = espacio = 500 m = 13,8 h
velocidad 36,1 m/h
Este tiempo suele ser mayor, pues buscando una mayor uniformidad de riego, suele comenzar y terminar por un tiempo en que la máquina riega pero no se mueve (tiempo inicial y tiempo final).
Como el cañón elegido arroja 108,8 metros cúbicos a la hora, necesita-remos algo más de tiempo para regar.
Si en cada riego aportamos 25 mm, para cubrir los 309 mm de necesi-dades habrá que hacer 12,3 riegos al mes (en julio).
Las diversas posturas de riego se han de solapar a fin de que no queden espacios sin regar. El porcentaje de solapamiento debe depender del viento dominante en la zona, siendo un mínimo del 20% del diámetro de alcance del cañón para vientos débiles y pudiendo llegar al 45% en zonas de vientos en torno a 5 m/s (en estos casos no es aconsejable el sistema de riego con cañón).
Con un solapamiento del 20% podemos recalcular nuestro riego. Figura 25. Patín y cañón.
La superficie regada en cada postura, considerando que además de la longitud de la manguera, el cañón alcanza de forma efectiva el 80% de su radio de acción (el 80% de 64 m) será la siguiente:
Superficie regada = 108,8 x 0,80 x (500 + 64 x 0,80) = 4,79 ha (Consideramos el ancho y el largo de la manguera, que son 500 metros, más el alcance del cañón cuando la manguera está estirada al máximo). Eso quiere decir que en 4,1 posturas se riega toda la parcela, lo que in-tentaremos redondear a 4 bajando algo los solapamientos.
Una vez hechos estos cálculos es cuestión ya de hacer un calendario de riego.
La instalación básica de un cañón consta de un grupo de bom-beo (hay que tener en cuenta que se necesitará algo más de potencia dada la presión con la que funciona este sistema), y una tubería general que nos proporcione agua a presión en los diversos lugares donde vamos a instalar el enrollador para regar.
Si calculamos la potencia nece-saria para el pívot y el enrollador, podemos ver las diferencias de con-sumo energético de uno y otro sis-tema y sacar las consecuencias
Una vez conocida la potencia del grupo de bombeo se puede sacar el coste eléctrico, conociendo que:
— 1 cv = 0,736 Kw.
— 34 cv x 0,736 = 25,02 Kw (para el caso de riego por aspersión). — Coste eléctrico del Kwh y las diversas tarifas horarias en las que
re-gamos.
— Multiplicando el valor del coste por las horas de funcionamiento.
Ejemplo. Supongamos que tenemos un motor eléctrico de riego de 34 cv
(como hemos calculado en riego por aspersión), y que funciona para regar al mes un total de 456 horas, de las que 248 son horas valle y 208 son horas llano.
— Precio Kwh: 6,967 céntimos de euro.
— Descuento en hora valle: –43% = 3,97 céntimos de euro/kwh
Coste total = [(208 h x 6,967 cént.) + (248 x 3,97 cént.)] x 25,02 kw = = 76.503,2 céntimos = 765 euros.
Ese sería el coste mensual del consumo (término de energía) en julio, del riego por aspersión.
Coste eléctrico por mes
(julio)
5
6
Una de las labores importantes que tenemos los agricultores es com-probar que nuestro sistema funciona suficientemente bien para el fin que pretendemos. A veces no hemos controlado nuestro sistema de riego en su fase de diseño agronómico e hidráulico o hemos ido, con los años, cam-biando partes fundamentales: de regar con la toma de fuerza del tractor a poner un grupo motobomba, de una cobertura móvil a una total, etc., y en realidad no sabemos muy bien el funcionamiento del sistema.Las preguntas clave para afrontar una evaluación serían: — ¿Cuánto agua aporto por metro cuadrado cuando riego?
— ¿Es uniforme mi riego? Es decir ¿aporto más o menos la misma can-tidad de agua en toda la parcela?
— ¿Trabajo con la presión necesaria? ¿tengo el equipo de bombeo ade-cuado?
— ¿Es un riego conforme a mi cultivo y mi suelo?
— Cubro las necesidades de riego sin excesos y con la suficiente efi-ciencia?
Para ello diseñamos una evaluación del sistema de riego. Se trata de hacer comprobaciones, tal y como normalmente manejamos el riego, para ver sus deficiencias y proponer mejoras. Estas mejoras siempre se van a tra-ducir en ahorro de costes o en mayor productividad.
6.1. Comprobación de la uniformidad
mediante prueba de campo
Una de las cosas importantes es conocer si hacemos un riego uniforme. En la práctica no se consigue nunca una uniformidad completa, pero hay que tratar de conseguir un grado razonable, que repercute en el aprovechamiento del agua y en el rendimiento del cultivo.
Evaluación
de un sistema de riego
La uniformidad se determina mediante ensayos de campo. Para ello ele-gimos cuatro aspersores, a ser posible con disposición en cuadrado (dos as-persores consecutivos en dos ramales consecutivos. En el cuadro delimitado por los aspersores se distribuye una cuadrícula de pluviómetros tal como vemos en la figura.
Mientras se ponen los pluviómetros se dirige el chorro del agua fuera del cuadrado para evitar entrada de agua antes de empezar la prueba.
Se tiene un tiempo determinado (una hora por ejemplo) regando sobre esa zona como se riega en condiciones normales. Una vez terminada la prueba se mide el volumen de agua de los pluviómetros y se determina el
coe ficiente de uniformidad mediante la fórmula siguiente.
Siendo:
M: Precipitación media obtenida en los pluviómetros n: Número de pluviómetros
Sumatorio de d: Suma de las desviaciones (en valor absoluto) con respecto a M.
Figura 27.
Pluviómetro (foto Aimcra).
Figura 28.
Croquis de distribución de pluviómetros para evaluar un riego
Por lo general el coeficiente de uniformidad debe ser superior al 80%. In-ferior al 55% se considera inadecuado en cualquier caso.
En riego por aspersión se estima que los coeficientes de uniformidad (Cu) deben ser los siguientes:
— Frutales o forrajeras con sistema radical profundo . . . 70-82% — Cultivos extensivos con sistema radical de profundidad media . 82-88% — Cultivos de alta rentabilidad con sistema radical superficial . . . . >88%
Las plantas poco espaciadas requieren un coeficiente de uniformidad mayor que las más espaciadas, ya que en estas últimas la mayor amplitud del sistema radical permite, en cierto modo, reducir los efectos desfavorables de un riego defectuoso.
Para conocer mejor el modo de regar, se hace el análisis del área regada, dividiendo la zona en tres partes:
— Zona media. Pluviómetros cuyo vo-lumen está comprendido entre el 90 y el 110% de la media.
— Zona con exceso de agua. Corres-ponde a zona cuyos pluviómetros es superior al 110% de la media.
— Zona con defecto de agua. Corres-pondiente a los pluviómetros cuyo vo-lumen es inferior al 90% de la media.
Figura 29. Representación zona
evaluada (foto Feragua).
Las normas siguientes recomendadas por la FAO, se refieren al análisis zonal y al coeficiente de uniformi-dad, en función de la separa-ción entre plantas (promedio entre las hileras y a lo largo
de las mismas). Figura 31. Ensayo pluviómetros.
Separación entre plantas (m)
Zona deficitaria inferior a (%)
Zona con sobrante
menor de Cu de al menos
0-2 10 10 85
2-4 15 15 80
4-6 20 20 75
Más de 6 25 25 65
Para cualquier presión y marco de riego, los aspersores de dos boquillas logran un coeficiente de uniformidad más alto que los de una sola.
Con aspersores sobre el suelo no conviene regar con vientos mayores de 4 m/s. La mayor duración del riego favorece la uniformidad de distribución.
6.2. Comprobación de la pluviometría del sistema
Si aprovechamos la prueba anterior podemos hallar con la media de los pluviómetros (si están bien graduados), la pluviometría del sistema, pues sería el valor de M.
También podemos hallarlo comprobando el caudal de varios aspersores y hallando la media. Para esto, basta con tener una manguera de un metro y un recipiente de caudal conocido (20 l, por ejemplo). Introducimos la man-guera en la boca del aspersor y cuando ya lleve unos segundos saliendo el agua por el otro extremo de la manguera, la introducimos en el recipiente y cronometramos el tiempo que tarde en llenar esos 20 litros. Si tarda, por ejemplo, 1 minuto, tendremos que ese aspersor arroja 1.200 litros a la hora. Si hacemos esto varias veces y hallamos la media, luego podemos conocer la pluviometría con la siguiente expresión.
Pluv (mm/h) = q (l/h) S (m2) Siendo S, el marco de riego.
Podríamos comprobar la diferencia entre lo que aportan los aspersores y lo que cae en los pluviométros; eso nos habla de la eficiencia de aplica-ción. Y ver cómo esta eficiencia es menor con aire o con mucho calor en ve-rano, que en tiempo en calma y por la noche, por ejemplo.
6.3. Comprobación del funcionamiento
homogéneo de los aspersores
Los aspersores funcionarán de manera homogénea si se cumple:
— Que son iguales, están en buen estado y tienen la misma boquilla no desgastada.
— Les llega una presión lo más parecida posible.
Esto ya lo hemos podido ver en la prueba anterior. Si cada aspersor com-probado echa un caudal diferente,
por encima del 10%, suele ser mala señal.
Para comprobar esto, además de la comprobación física respecto al estado, modelo y desgaste, nos ha-remos con un manómetro al que se le acopla un cono que pueda entrar en la boca del aspersor. Y en pleno funcionamiento del aspersor tapare-mos la salida con él y anotaretapare-mos la presión que marca el manómetro.
Esto lo haremos en algunos ramales, tomando la presión en el primer as-persor, en el primer tercio y al final del mismo. Una norma básica, aunque extrema, es que la diferencia de presión entre el primer aspersor y el último en un ramal no debe ser superior al 20% de la presión nominal del asper-sor (es decir a la presión a la que debería funcionar el asperasper-sor, según está Figura 32. Midiendo presión en aspersor.
en el catálogo comercial, como hemos visto al elegirlo). Amás, al comienzo del ramal de-biera haber un15% de presión por encima de la presión nomi-nal del aspersor, para que el úl-timo aspersor en ningún caso funcione por debajo del 5% de la presión nominal del aspersor. Es posible que, si la instala-ción es vieja, no sepamos la presión nominal del aspersor, entonces nos conformaremos con que no haya una diferencia
del 20% en la presión medida al comienzo y al final del aspersor y compro-baremos que el chorro sale con fuerza y el aspersor gira bien.
Conviene verificar también el alcance real de los aspersores para com-probar si es adecuado al marco e riego, tal como se explicó en su momento. Comprobar también que el marco es regular en toda la parcela (si es 12 x 15, por ejemplo, que no hay tramos con otros marcos).
6.4. Distribución del caudal sobre el suelo
Depende del diseño geométrico del aspersor y las boquillas, de su pre-sión de trabajo y de las condiciones del viento. El agua de lluvia ha de dis-tribuirse de modo que el impacto de las gotas y la intensidad de lluvia no perjudiquen la condición física del cultivo o del suelo, logrando la máxima uniformidad posible. La dispersión del chorro se produce fundamentalmente por la fricción de la vena líquida de agua con el aire y eso hace que llegue al suelo pulverizado.
La finura de pulverización y por tanto el grosor de las gotas de agua está en relación con el diámetro y la presión en las boquillas. Es lo que constituye el índice de potencia, índice de tenda o finura de pulverización, que mide el tipo de chorro (gotas gruesas, finas o medianas). Si las gotas gruesas pue-den destruir la estructura del suelo, las finas puepue-den ser arrastradas por el viento.
Presión a lo largo del ramal de aspersión
Figura 33. Perdida de presión en ramal. (Foto: Junta Andalucía).
Mayor presión,
k = d (mm) H (m) k: Índice de tenda.
Cuando:
k > 0,5: Fuerte lluvia. k entre 0,3-0,5: Lluvia media. k< 0,3: Lluvia fina.
El tipo de lluvia que nos interese dependerá del tipo de terreno y otros factores.
Así por ejemplo, una lluvia fina nos interesa para el riego de remolacha que no ha nacido, pues con una gota gruesa impactará el terreno y no na-cerá.
Con todas esas comprobaciones podemos rellenar unas plantillas y trata de ver las deficiencias y el modo de atajarlas.
7.1. Evaluacion de una cobertura
de riego por aspersión
1. Material necesario
— Manómetro de aguja de glicerina, graduado de 0 a 6 bar con un tubo de pitot acoplado.
— Cronómetro con una precisión de 1/100 segundos. — Depósito de volumen conocido de 10 a 20 l.
— Dos mangueras flexibles de 2 m y 2,5 m de longitud. — De 50 a 100 pluviómetros.
— Probetas graduadas en unidades de 1 cm3. — Cintas métricas de 25 m y de 2 m.
— Calibre de precisión o juego de galgas para medir diámetros de las boquillas del aspersor.
— Veleta y anemómetro.
— Estadillo, papel y soporte para escribir.
2. Pasos a realizar
— Ir con el material a la zona donde se va a realizar la evaluación. — Sin regar, comprobar las características de aspersores y boquillas de
toda la zona donde se va a realizar la evaluación (hoja 1). — Comprobar el marco de riego (hoja 1).
— Elegir la zona de colocación de los pluviómetros: • Elegir la más desfavorable si se ve.
Práctica de la evaluación
7
Proponemos el modelo que usa y enseña Aimcra para evaluar riego por aspersión (con los debidos permisos).
• Elegir la más representativa (a 1/3 del ramal). • Si se puede, se hacen las dos.
— Bloquear los aspersores elegidos dirigiendo el chorro hacia fuera. — Colocar los pluviómetros (el primero a 1,5 m del borde, los demás a
3 x 3).
— Empezar a regar.
— Cuando esté el riego estabilizado comprobar:
• Presiones de los aspersores de la evaluación (hoja 1). • Caudal de los aspersores de la evaluación (2 veces). Hoja 1. • Altura del portaaspersor (hoja 1).
— Comprobar que ningún pluviómetro tiene agua y desbloquear as-persores controlando la hora (hoja 1).
— Medir la velocidad y dirección del viento al inicio (hoja 1).
— Bloquear los aspersores que mojan los pluviómetros y controlar el tiempo. Tiempo mínimo de la evaluación: 1 hora (hoja 1).
— Comprobar la presión final de dichos aspersores (hoja 1). — Parar el riego.
— Medir el agua de los pluviómetros (hoja 2). — Recoger el material.
— Calcular el coeficiente de uniformidad. Cristiansen (hoja 2). — Calcular la pluviometría (hoja 2).
— Calcular la eficiencia (hoja 2).
Figura 34. Secuencia de una evaluación de riego. A, sujetando aspersores antes de empezar ensayo; B, ensayo
de pluviómetros; C, tomando el valor de los pluviómetros; D, toma de datos de los pluviómetros; E, midiendo presión en aspersor; F, midiendo boquilla aspersor; G, midiendo caudal aspersor; H, pluviómetro con agua.
D F H C E G
Evaluación de un sistema de riego por aspersión
Fecha:
Zona: Observador: Cultivador: Localidad: Tipo de Instalación:
Tubería principal (long). (m) Diámetro (mm): material: Tubería secundaria (long). (m) Diámetro (mm): material: Tubería terciaria (long.) (m) Diámetro (mm): material: Ramal (long.) (m) Diámetro (mm): material: Espaciamiento aspersores (m): Ramales (m):
Cota de la bomba:
Cota al principio del ramal: Cota al final del ramal:
(Poner las cotas más representativas de la parcela en el croquis).
Energía (marcar lo que proceda):
Eléctrica Gasóil Riego comunitario Procedencia del agua:
Nivel del agua en el pozo:
Ensayo pluviómetros Croquis de la instalación: Observaciones:
— Medir presiones al principio, a 1/3 y al final del ramal. — Medir caudales de varios aspersores distintos.
— Espaciamiento entre aspersores: m. Espaciamiento ramales: m. — Altura del portaaspersor: m.
— Hora de comienzo del ensayo: ; final: ; duración . — Viento:
Uniformidad en un sistema de riego
por aspersión con cobertura total
Fecha:
Aspersor: Presión (kg/cm2):
Boquilla (mm): Caudal (l/h):
Hora comienzo: Fin: Duración (min): Viento 1.ª: Dirección del viento:
(m/s): 2.ª: Pluviómetros:
3.ª: Espaciamiento: 3 x 3 m media: Área: m2
12 x 12 12 x 15 12 x 18
Coeficiente uniformidad . . . . Pluviometría del sistema . . . . Pluviometría media recogida . . . .
Ficha para el agricultor
Ficha de la instalación de la cobertura
Agricultor:
Polígono: Parcela: Nombre de la parcela:
— N.º de aspersores por postura: aspersores — Marco: x — Ramal medio: • N.º aspersores/ramal: • N.º de boquillas: Grande: , Pequeña: ,
(Boquilla predominante en el ramal)
— Aspersor indicativo:
(a 1/3 del ramal medio)
• Presión nominal: kg/cm2
• Caudal: l/h
• Pluviometría: , mm/h — Pluviometría según presiones:
2 kg/cm2 , mm/h
2,5 kg/cm2 , mm/h
3 kg/cm2 , mm/h
3,5 kg/cm2 , mm/h
7.2. Evaluación de un riego por pívot
Los objetivos son los mismos que en un riego por aspersión: conocer el funcionamiento del sistema y verificar las cualidades y deficiencias del mismo. Cambian algunas cosas por la peculiar construcción del mismo. Con los debidos cambios de sentido común nos vale para evaluar un pívot sec-torial y un lateral de avance frontal.
Evaluacion de un pivote
Material necesario para realizar la evaluación:
— Manómetro de aguja de glicerina, graduado de 0 a 6 bares con tubo de pitot acoplado.
— Cronómetro con una precisión de 1/100 segundos. — Anemómetro para medir la velocidad del viento. — Cinta métrica de 50 m.
— Pluviómetros. El número va en función de la longitud del pívot. Hay que colocar dos filas de pluviómetros separados entre ellos 4 m. Hay que colocarlos a lo largo del pívot.
— Estadillo, lápiz y soporte para escribir.
Antes de poner en funcionamiento el pívot
1. Rellenar los datos de la ficha de evaluación.
2. Visualización previa del pivote. Contaremos el número de torres que tiene, para identificar el 25% de la longitud total del pívot, ya que va a ser la zona que no se va a evaluar debido a que en los pívots cir-culares esa zona representa una mínima superficie (6% de la super-ficie regada) y como tarda mucho en pasar, retrasaría de forma importante la evaluación.
3. Colocación de 2 filas paralelas de pluviómetros, separadas entre sí 1 ó 2 metros. De esta forma tenemos la posiblidad de realizar dos evaluaciones al mismo tiempo y además, en caso de que algún plu-viómetro resulte nulo, contamos con el que está a su lado para tener la información sobre ese punto del pívot.
Las dos filas de pluviómetros se colocarán siguiendo el radio del cír-culo que describe el pívot, pudiendo ir acercando los pluviómetros hacia él a medida que nos separamos de su centro (siempre si-guiendo el radio). La separación entre los pluviómetros va a ser de 4 metros en el caso de que el pívot tenga difusores, o de 5 metros si tiene aspersores.
A la vez que se van colocando los pluviómetros se van midiendo las torres que le componen y así sabremos la longitud exacta del pívot.
Con el pivote en funcionamiento
4. Mirar la velocidad de la torre exterior. Pasos:
• Se clavará una estaca paralela a la dirección de la última torre. Este será el punto de referencia que nos marca el inicio del cro-nometraje.
• Se toma como referencia el punto central del eje de la rueda y a su paso por la estaca se comienza a cronometrar.
• Con el pívot en marcha, se clavará una segunda estaca a unos 10 metros de la primera, y cuando pase el punto de referencia (punto central del eje de la rueda) por la segunda estaca, se parará el cronómetro. Si por alguna causa la distancia es mayor, saber que tendremos un margen de error mayor.
• Se mide la distancia lineal entre las dos estacas. Esta distancia será algo menor que la recorrida por la torre, ya que describe un círculo, y por ello cuanto más la dejemos avanzar, mayor será el error.
• Posteriormente se dividen los metros recorridos por el pívot entre los minutos que ha tardado, y obtendremos la velocidad de éste expresada en m/min. Esta velocidad hace referencia al porcentaje que marca la marcha del pívot.
5. Mirar las presiones del equipo: • Cabecera.
• Primera torre. • Torre intermedia. • Última torre
Para ello hay que subirse a las torres del pívot y con un manómetro se mira la presión del aspersor más cercano. Si son difusores se apar-tará el elemento que dispersa el agua (empujándolo con cuidado) y se introduce el manómetro para mirar la presión.
Para no perder tiempo, y mientras el pívot sigue pasando por encima de los pluviómetros, se siguen tomando datos.
6. Croquis de la parcela, indicando la situación en que se encuentra el pívot cuando se está realizando la evaluación.
7. Meteorología del día de la evaluación.
• Viento. Se tomará 3 veces a lo largo de la evaluación, como mí-nimo. En cada toma se calculará la media de diez medidas con-secutivas de viento.
• También se anotarán otros factores que pudieran afectar a la eva-luación, como puede ser lluvia y otros elementos.
8. Cálculo de la superficie regada por el pívot (si no la conoce el agri-cultor). Para ello debemos haber medido antes la longitud total del pívot, incluyendo el alcance del cañón si es que lo tiene.
Cuando el pivote ya no moja los pluviómetros
9. Se comienza a recoger los pluviómetros de fuera hacia dentro, para dar tiempo al pívot a pasar sobre los pluviómetros centrales. A la vez que se recogen, se va anotando el contenido de cada pluviómetro dentro del estadillo, en la casilla correspondiente a la distancia que separa el pluviómetro del centro del pívot.
10. Cálculos según la ficha de evaluación:
El cálculo principal es el coeficiente de uniformidad que se deduce de la fórmula siguiente:
Donde:
Cies la pluviometría recogida en cada pluviómetro.
Lo que pretende esta fórmula (Hermann y Hein, 1968) al multiplicar Cipor Dies dar a cada pluviómetro la importancia que tiene según su posición respecto al centro del pívot, ya que cuanto más nos aleja-mos del centro, mayor superficie regada representa. Por esto, la in-fluencia de cada pluviómetro en el resultado final, es proporcional a la distancia que le separa del centro del pívot.
Otros cálculos que se realizan son:
• Tiempo de revolución, de acuerdo con la velocidad que nosotros hemos medido.
• Pluviometría teórica. • Pluviometría real.
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Evaluación núm. . Datos generales: 1.º Evaluadores: 2.º Fecha de la evaluación: / / Hora de comienzo: / 3.º Propietario: Población: Finca: Nombre de la parcela: Polígono: Parcela: Identificación del pívot:
Datos del sistema de riego:
1.º Tipo de bomba impulsora (nombre):
2.º Tipo de pívot (circular, frontal, sectorial, multicentro):
Marca:
Número de torres:
Longitud del equipo (torres + voladizo): m Longitud entre torres: m
Longitud del voladizo: m Alcance del cañón: m
Longitud total (torres + voladizo + cañón): m Torres de emisores (aspersor o difusor): m Diámetro de la tubería: mm
Caudal aplicado (dotación): litros Observaciones:
3.º Superficie regada(cuidado con los sectoriales): ha 4.º Presiones:
Presión en la bomba . . . atm Presión en la cabecera del pívot . . . atm Presión en la torre . . . atm
Presión en la torre intermedia . . . atm Torre n.º: Presión en la última torre . . . atm
Meteorologìa: 1.º Viento: Inicio . . . m/s Intermedio . . . m/s Final . . . m/s Media . . . m/s 2.º Observaciones: Croquis de la parcela:
Velocidad de la torre exterior: — Funcionando al: % — , m/min
Tiempo de revolución (tiempo de tarda en recorrer la zona de riego): min
Resultados
Coeficiente de uniformidad:
— Sin cañón: Vol. 1: , % Vol. 2: , % Media: , % — Con cañón: Vol. 1: , % Vol. 2: , % Media: , %
— Pluviometría media: Teórica: , litros Práctica: , litros
Plan de asesoramiento de riegos
Ficha para el agricultor
Ficha de la instalación del pivote
Agricultor: Polígono: Parcela: Nombre de la parcela: — Datos generales: • Aspersores: Difusores: • Número de torres: • Aleros: longitud: m • Cañón: alcance: m — Viento: • Media: , m/s — Presión: • Bomba: , atm • Cabecera: , atm • Primera torre: , atm • Torre internedia: , atm • Última torre: , atm — Pluviometría
• Funcionando al: %
• Pluviometría: , litros — Coeficiente de uniformidad (CU medio)
• Sin cañón: , % • Con cañón: , %
Es conocimiento común de los agricultores que un riego por pívot admite tanta automatización como deseemos, pero no suelen conocerse o practi-carse tanto las posibilidades de automatización de un riego por aspersión. Por eso nos centramos aquí en esta posibilidad.
Par automatizar un riego por aspersión podríamos hacerlo de la siguiente manera:
1. Tener controlado el arranque y parada de la bomba a través de un reloj para poder programarlo y con algún mecanismo de se-guridad básico, como aquellos que paran la bomba si hay una sobrepresión (señal de que no se han abierto las electroválvu-las) o si hay ausencia de presión en la red (señal de alguna ro-tura). Lo óptimo sería tener con-trolado el grupo de bombeo con un variador de frecuencia, que hace arrancar los motores en la medida y proporción de la demanda de agua.
2. Organizar nuestro sistema de tuberías generales de forma que tengamos una toma de la tubería general por cada bloque de riego. Si nosotros tenemos
Introducción
de instalaciones
de riego por aspersión
Figura 35. Electroválvula situada
en una tubería general de aluminio.
Figura 36. Detalle electroválvula
(mecanismo regulador de una electroválvula).
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bloques de 90 aspersores, que haya algún tramo de tubería ge-neral de controle esos 90 as-persores o un múltiplo de 90 (180, por ejemplo).
3. Instalar una red de electrovál-vulas que, para evitar tirar ca-bleado, podemos hacerlas funcionar con pilas y marlas vía radio con un progra-mador manual.
Con este sistema podemos programar que las electroválvulas vayan abriendo y cerrando de acuerdo a las necesidades de aplicar los riegos.
Figura 37. Esquema de una automatización
con electroválvulas en riego por aspersión.
Figura 38.
Programador, vía radio, de electroválvulas
y vista del interior del receptor de programa de la electroválvula.
Figura 39.
Introduciendo un programa en la electroválvula.
