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METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
RECICLAJE DE AGUAS E IMPLEMENTACIÓN DE RIEGO
CARLOS JOSÉ BARBOZA MENDOZA
COLEGIO BRITÁNICO DE CARTAGENA
12° A
CARTAGENA DE INDIAS
2014
2
“Salvaguardar el medio ambiente. . . Es un principio rector
de todo nuestro trabajo en el apoyo del desarrollo
sostenible; es un componente esencial en la erradicación
de la pobreza y uno de los cimientos de la paz.”
- Kofi Annan
Gracias a la persona que compartió su conocimiento como
iniciativa para llevar a cabo este proyecto.
3
TABLA DE CONTENIDO
1. Abstract………………………………………………………………………..4
2. Resumen………………………………………………………………………4
3. Introducción…………………………………………………………………..5
4. Objetivos………………………………………………………………………6
Objetivo General………………………………………………………………6
Objetivos Específicos…………………………………………………………6
Capítulo I
5. Historia del Riego……………………………………………………………7
Capítulo II
6. Sistemas de Riego………………………………………………………….17
Capítulo III
7. Ariete Hidráulico……………………………………………………………36
Bibliografía…………………………………………………………………………..46
4
Abstract
Evolution has led humans to interact with their surroundings in a way in which
we are able to understand typical aspects of nature from which we try to learn in
order to reach the maximum benefit from such a humane activity as irrigation is.
Considering how history has introduced irrigation throughout different cultures
and geographical spaces, it has led to recognize the different irrigation systems,
analysing their characteristics, advantages and disadvantages. Then, a model
of a certain irrigation system is considered to be used at Colegio Británico de
Cartagena in order to promote ecological consciousness and help human
labour.
Resumen
La evolución ha llevado al hombre a relacionarse con su entorno de manera
que se han podido comprender fenómenos típicos de la naturaleza de la cual
aprendemos para intentar un aprovechamiento máximo de la misma, sobre
todo en una actividad tan humana como el riego. Considerando históricamente
cómo se ha llevado a cabo la implementación de riego en distintas culturas y
espacios geográficos, se da paso a la interpretación de los distintos sistemas
de riego, analizando características, ventajas y desventajas. A continuación, se
plantea un modelo de riego efectivo para su implementación dentro de las
instalaciones del Colegio Británico de Cartagena en aras de promover una
ayuda ambiental y cooperación con la labor humana.
5
Introducción
A través de la historia se ubica un espacio de tiempo, el cual ha ayudado a la
raza humana a evolucionar en la forma como vemos las cosas que hacen parte
del entorno para asimilarlas, desarrollarlas y entenderlas. El ser humano ha
pretendido durante su larga estadía en el mundo a interactuar con el medio y
aprender de este por medio del cambio de su misma filosofía, abriéndose a
distintas formas de ver el mundo. A partir del cambio abrupto en la filosofía de
vida empleada por los primeros pobladores del mundo consistente en el
nomadismo a la implementación del sedentarismo, se vieron en la obligación
de adaptarse al entorno “hostil” que presenciaban al no conocerlo de manera
óptima. Entre estas adaptaciones es considerada como una de las más
importantes la forma de alimentarse, siendo la primera opción aquella de
utilizar la tierra fértil cercana a cuerpos de agua para poder crecer alimentos y
la obtención de los mismos del medio acuático.
6
Objetivos
Objetivo General
Exponer el riego con respecto a su importancia como actividad humana,
conservando un enfoque informativo y demostrativo hacia el mismo, formando
un modelo correspondiente a la Corporación Educativa Colegio Británico de
Cartagena.
Objetivos Específicos
Reconocer la importancia del riego como actividad humana.
Describir los aspectos históricos que ha experimentado el riego.
Utilizar los diferentes tipos de riego para determinar el mejor
aprovechamiento en las instalaciones del Colegio Británico de
Cartagena.
7
Historia del Riego
El riego, conocido como el suministro de agua a la zona radicular de la planta1
o aplicar agua por métodos artificiales a cualquier superficie dedicada al
cultivo2, fue implementado para favorecer aquellas necesidades de adaptarse
al medio y crecer de manera controlada los alimentos en el caso de la
agricultura.
Medio Oriente
Los primeros registros de riego en agricultura se remontan al 6000 a.C. en
Egipto y Mesopotamia (Irak e Irán en la actualidad) cuyos pobladores utilizaban
los patrones de riada del Nilo o del Tigris y Éufrates, respectivamente. Las
inundaciones que ocurrían de julio a diciembre, eran desviadas hacia los
campos durante 40 a 60 días. Luego se drenaba el agua hacia el río en el
momento preciso del ciclo de cultivo3. Posteriormente se llevó a cabo la
implementación del Nilómetro (en Egipto, 3.500 a. C.) una medida del nivel de
agua del río Nilo. El indicador de inundación consistía en una columna vertical
sumergida en el río con marcas de intervalos indicando la profundidad del río.
Un segundo diseño sería una serie de escaleras descendiendo en el río4.
Cuatro siglos después, durante el mandato del rey Menes se llevó a cabo la
elaboración del primer proyecto de riego a gran escala utilizando presas y
canales para dirigir las aguas de inundación del Nilo hacia el lago Moeris5.
1 Tomado de http://www.misti.com.pe/web/images/stories/eventos/El_Riego_por_Goteo.pdf
2 Tomado de http://www.slideshare.net/csemidei/sistemas-de-riego-presentation
3 Tomado de http://www.traxco.es/blog/noticias-agricolas/historia-ancestral-del-riego
4 Tomado de http://www.traxco.es/blog/noticias-agricolas/historia-ancestral-del-riego
5 Tomado de http://www.traxco.es/blog/noticias-agricolas/historia-ancestral-del-riego
8
Asia
En China particularmente, utilizaban un sistema de drenaje de pozos por medio
de una Noria6 tirada por personas o animales como bueyes o búfalos donde la
noria extraía el agua a una altura determinada y desde allí por medio de
canales se distribuía por el sembradío o los campos de arroz. El ángulo ideal
para implementar este sistema se considera sea 24° para aprovechar la ventaja
mecánica y ejercer menor fuerza7
Europa
Durante el imperio romano se conoció la construcción por cemento y roca
molida con los que se llevaron a cabo estructuras para dirigir el flujo del agua
conocidos como los acueductos8.
América
La cultura azteca se destacó por el llamado cultivo por chinampas, una
construcción de campos elevados dentro de una red de canales dragados
sobre el lecho del lago, y que reciclaba nutrientes arrastrados por las lluvias9.
Los mayas, asentados en la selva tropical, generaron técnicas adecuadas para
cada tipo de terreno, con campos elevados en zonas inundables y terrenos con
desnivel en zonas de excesiva humedad. Construían terrazas de cultivo
sostenidas por muros cuya función consistía en modificar la pendiente del
6 Máquina compuesta de dos grandes ruedas engranadas que, mediante cangilones, sube el agua de los
pozos, acequias, etc. 7 Tomado de http://echino.wordpress.com/tag/noria-china/
8 Tomado de http://www.traxco.es/blog/noticias-agricolas/historia-ancestral-del-riego
9 Tomado de http://www.traxco.es/blog/noticias-agricolas/historia-ancestral-del-riego
9
terreno, contribuyendo a preservar la humedad y a mejorar la fertilidad del
suelo10.
Respecto a la idea referida de que la extensión de la tierra en todo el globo
terráqueo constituye al 30 % con respecto al 70% restante de agua, es posible
afirmar una dependencia total del agua. Sin embargo, debido a las dimensiones
de la Tierra, ese 30% de tierra firme igualmente es significativo y de igual forma
se conciben diversos tipos de tierras con las cuales no se puede trabajar o
adecuar de una misma forma para la producción.
El estudio de los suelos agrícolas se encuentra circunscrito en el estudio de
varias ramas de la ciencia que se interrelacionan entre sí. Una de las ciencias
que agrupa a todas estas ramas se le ha denominado: Edafología.
Podemos definir a la edafología como la ciencia que estudia las diferentes
propiedades del suelo que se relacionan con la productividad agrícola y
determina las causas y efectos de variación de la productividad agrícola e
investiga los medios para preservar y aumentar esa productividad.
El suelo agrícola en general es el hábitat de las plantas donde se desarrolla la
productividad agrícola para beneficio del hombre y es concebido como un
sistema.
El suelo es el material mineral no consolidado sobre la superficie de la tierra;
que ha estado sujeto e influenciado por factores genéticos y del medio
ambiente como son el material madre, clima, incluyendo efectos de humedad,
temperatura, los macro y microorganismos y la topografía, todos ellos actuando
en un período de tiempo y originando un producto, el suelo, que difiere del
10
Tomado de http://www.traxco.es/blog/noticias-agricolas/historia-ancestral-del-riego
10
material del cual es derivado en muchas propiedades y características físicas,
químicas, biológicas y morfológicas.
En el suelo, podemos distinguir diferentes propiedades interactuando entre sí
originando a su vez una diversidad de tipos de suelos, en función de la
incidencia de cada una de ellas11.
Textura
En el riego y el drenaje, la textura juega un papel fundamental, en el cálculo de
láminas de riego, de lavado, en el proyecto y diseño de sistemas de riego y de
drenaje. Existen distintas escalas granulométricas pero las más usadas en la
edafología son: El Sistema Internacional, propuesto por Atterberg, y el sistema
usado por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (U.S.D.A.)12.
11
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí. 12
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí.
FRACCIONES SISTEMA USDA SISTEMA
INTERNACIONAL
(Atterberg)
ARENA MUY GRUESA 2.0-1.0
ARENA GRUESA 1.0-0.5 2.0-0.20
ARENA MEDIA 0.5-0.25
ARENA FINA 0.25-0.10 0.20-0.02
ARENA MUY FINA 0.10-0.05
LIMO 0.05-0.002 0.02-0.002
ARCILLA < 0.002 < 0.002
11
Estructura
Desde el punto de vista morfológico, es el grado, forma o modo en que las
partículas integrantes de un suelo, se asocian entre sí, formando en forma
natural grupos unidos sin la intervención del hombre.
Los agregados son unidades secundarias o gránulos de muchas partículas de
suelo enlazadas o cementadas por sustancias orgánicas, óxidos de hierro,
carbonatos, arcillas o sílice. Los agregados naturales se denominan peds
(granos) y varían su estabilidad en el agua; los terrones son masas coherentes
de suelo, de cualquier forma, que se han quebrado por un medio artificial como
el sembrado.
La estructura afecta la penetración del agua, el drenaje, la aireación y el
desarrollo de las raíces, incidiendo así en la productividad del suelo y las
facilidades del sembrado13.
Los diferentes tipos de estructura más comunes son:
13
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí
12
Estructuras de la tierra. Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí.
Infiltración
La infiltración es una propiedad física muy importante en relación con el manejo
del agua de riego en los suelos. Se refiere a la velocidad de entrada del agua
en el suelo. La velocidad de infiltración es la relación entre la lámina de agua
que se infiltra y el tiempo que tarda en hacerlo, se expresa generalmente en
cm/hr o cm/min14.
Los factores principales que determinan la magnitud del movimiento del agua
por infiltración son15:
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Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí 15
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí
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1. Textura. Los porcentajes de arena, limo y arcilla presentes en el suelo.
En un suelo arenoso se favorece la infiltración.
2. Estructura. Suelos con grandes agregados estables en agua tienen
proporciones de infiltraciones más altas.
3. Cantidad de materia orgánica. Altas proporciones de materia orgánica
sin descomponer propician que una mayor cantidad de agua entre al
suelo.
4. Profundidad del suelo a una capa endurecida “hardpan”, lecho rocoso u
otras capas impermeables influyen en la infiltración. Los suelos
delgados almacenan menos agua que los suelos profundos.
5. Cantidad de agua en el suelo. En general un suelo mojado tendrá una
menor infiltración que un suelo seco.
6. Temperatura del suelo. Los suelos calientes permiten mayor infiltración
del agua que los suelos fríos.
7. Cantidad de organismos vivos. A mayor actividad microbiológica en los
suelos habrá una mayor infiltración. Un caso típico es la elaboración de
pequeños túneles por las lombrices, los cuales favorecen la infiltración
y la penetración de las raíces así como la aireación.
De acuerdo con la estructura presente en un suelo se presentan
características específicas en relación con otras propiedades físicas del suelo,
entre las más importantes se encuentra la infiltración. Es posible mostrar la
relación a continuación.
14
Efecto de la estructura con respecto a la velocidad de infiltración. Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí
A partir de la infiltración y su relación con la velocidad, se han presentado
diversas clasificaciones para el movimiento del agua en el suelo.
CLASIFICACION MAGNITUD (cm/hr)
CARACTERISTICAS
MUY LENTA < 0.25 Suelos con un alto contenido de arcilla.
LENTA 0.25 - 1.75 Suelos con alto contenido de arcilla, bajo en materia orgánica o suelos delgados.
MEDIA 1.75 - 2.50 Suelos migajones arenosos o migajones limosos.
RAPIDA > 2.50
Suelos arenosos o migajones limosos profundos y de buena agregación.
Clasificación de infiltración. Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí
Porosidad
La porosidad se define como el porcentaje del volumen total de suelo que está
ocupado por los poros:
Dónde:
Pt = porosidad, %
V = volumen de vacíos, cm3
Vt = volumen total, cm3
15
El espacio poroso es la porción de suelo no ocupado por partículas sólidas
(minerales u orgánicas). Los espacios porosos están ocupados por aire y agua.
El arreglo de las partículas sólidas del suelo determina la cantidad de espacio
poroso16.
Permeabilidad
La permeabilidad en su aspecto cualitativo hace referencia a la facilidad con
que transmite o conduce fluidos. Cuantitativamente, hace referencia al medio
poroso y su viscosidad17.
Conductividad hidráulica
Expresa la facilidad con que el suelo permite el flujo del agua, según el
gradiente. En este flujo es determinante el tipo de suelo.
Adicionalmente, la conductividad hidráulica o la permeabilidad y sus valores,
tienen numerosas aplicaciones en el proyecto de canales, presas y explotación
de acuíferos; estos parámetros son utilizados principalmente en el diseño de
sistemas de drenaje, en la cuantificación del flujo subterráneo que entra en una
determinada área18.
16
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí 17
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí 18
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí
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Abono
El uso de abonos orgánicos para mantener y mejorar la disponibilidad de
nutrimentos en el suelo y obtener mayores rendimientos en el cultivo de las
cosechas, se conoce desde la antigüedad19.
Los primeros agricultores europeos ayudaron a difundir una revolucionaria
forma de vida en todo el continente. Pero también difundieron algo más. Los
primeros agricultores fertilizaban sus cultivos con estiércol hace 8.000 años,
miles de años antes de lo que se pensaba. Los agricultores del Cercano
Oriente (en lo que hoy es Israel, Palestina, Siria, Jordania y los países vecinos)
comenzaron a cultivar plantas y a criar animales alrededor del 8.000 a.C.,
siendo así que el pastoreo y el cultivo se desarrollaron a la vez; las áreas de
“acumulación de estiércol natural”, donde los animales se juntaban, habrían
proporcionado “áreas aisladas de tierra superfértil que los cultivos tempranos
habrían colonizado”20.
La importancia del abono se debe precisamente a que se le puede atribuir a la
misteriosa desaparición de la cultura sumeria que se presume fue debido a la
salinización y descompensación nutricional de sus tierras. Es por esto que se
puede concluir que la participación del abono no era fundamental en esta
civilización.
19
Tomado de http://www.sagarpa.gob.mx/desarrolloRural/Documents/fichasCOUSSA/Abonos%20organicos.pdf 20
Tomado de http://terraeantiqvae.com/profiles/blogs/descubren-cuando-comenzo-el-uso-de-fertilizantes-en-la-agricultur#.U0Ivp_l5Pxw
17
Sistemas de Riego
El sistema de riego, es el conjunto de instalaciones técnicas que garantizan la
organización y realización del mejoramiento de tierras mediante el riego21.
Los objetivos del riego son:
1. Proporcionar la humedad necesaria para que los cultivos se
desarrollen.
2. Proporcionar nutrientes en disolución.
3. Asegurar las cosechas contra sequías de corta duración.
4. Refrigerar el suelo y la atmósfera para mejorar el medio ambiente de la
planta.
5. Disolver las sales contenidas en el suelo.
6. Reducir el contenido de sales de un suelo existiendo un adecuado
drenaje.
Cuando se habla del riego en general, se dice que el problema principal por
plantearse es el Cuánto, Cuándo y Cómo regar.
El Cuánto plantea el problema de la cantidad de agua que hay que aplicar a un
suelo en el que se va establecer o se tiene establecido algún cultivo.
El Cuándo plantea el problema de la oportunidad con que se debe aplicar esa
cantidad de agua.
El Cómo plantea el problema de la forma en que esa cantidad de agua deba
aplicarse al suelo en la oportunidad que definió el Cuándo.
21
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí
18
Todo esto con el fin de hacer un aprovechamiento integral del agua para que
sea aplicada en oportunidad y con la mayor eficiencia posible, obteniendo el
máximo de los rendimientos en la producción22.
En los sistemas de riego se presentan partes consideradas como factores
comunes, como son23:
a) Fuente de regadío (río, presa, pozos...)
b) Toma de agua de cabecera.
c) El canal principal o tubería.
d) Los canales distribuidores o tuberías (primario, secundario, terciario...).
e) Red de drenaje destinada a evacuar excedentes de agua y de sales, así
como de niveles freáticos excedentes.
f) Las obras hidrotécnicas del sistema de riego (compuertas, válvulas,
medidores, aliviadores...).
g) Las instalaciones adecuadas para garantizar el riego durante todo el ciclo.
Sistemas de riego superficial
Estos sistemas conducen el agua por canales abiertos, esto es, sin presión.
El agua se aplica directamente a la superficie del suelo, ya sea por inundación
total controlada por bordos o a través de surcos donde la inundación es parcial.
En general se usa el riego por inundación en el caso de cultivos que cubren el
terreno de un modo continuo, y el riego por surcos cuando se trata de cultivos
sembrados en líneas o de escarda24.
22
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí 23
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí
19
Riego por inundación de cuadros
Este método es esencialmente un método de riego en melgas que son
generalmente muy pequeñas (desde 6 m2
). Se forman cuadriculando pequeñas
superficies limitadas por bordos.
El agua se conduce por regaderas en general por cada dos hileras de cuadros,
aunque también se llega a conducir de cuadro a cuadro hasta terminar una
hilera completa25.
Riego por inundación de cuadros. Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís
Potosí
24
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí 25
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí
20
Adaptación y diseño26
Suelos Todo tipo de suelos principalmente de
baja permeabilidad.
Pendiente Irregular en terrenos faltos de toda
nivelación.
Dimensiones De 2 x 2 m generalmente.
Altura de bordo 20 cm
Tirante máximo 15 cm
Gasto Desde 10 lps27 hasta 300 lps
Cultivos Aquellos que cubren el terreno como
trigo, cebada
Limitaciones
1. El llenado individual de cada cuadro obliga a extremar la vigilancia para
poder hacer un riego uniforme.
2. La mano de obra requerida es considerable por la formación de bordos.
3. Dificulta en extremo el uso de maquinaria agrícola para los cultivos.
4. Solo se recomienda en terrenos muy accidentados y previa preparación
de rastreo y tabloneo.
Riego por regaderas que siguen curvas a nivel
Este método consiste en llevar el agua hasta el campo por medio de regaderas
más o menos equidistantes que arrancan de una regadera de cabecera. Las
regaderas pueden hacerse siguiendo el contorno del terreno ya sea a nivel o
26
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí 27
Unidad de medida lps: Litros por segundo.
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con pendiente. El agua se descarga al terreno con sifones o se deja derramar
sobre el bordo inferior de la regadera o se descarga por aberturas a una zanja
igualadora paralela, la que derrama por el terreno. El agua se extiende en
forma indefinida en sentido de la pendiente, el escurrimiento sobrante se
recoge en las regaderas inferiores para volver a utilizarse28.
Riego por regaderas que siguen curvas a nivel. Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de
San Luís Potosí
Adaptación y diseño29
Pendiente del terreno 0.5 al 15%
Suelos con infiltración básica 0.25 a 7.5 cm/hr
Distancia entre regaderas 15 a 50 m
Cultivos Todos aquellos que cubren el terreno
como: granos, pastos y alfalfa
Eficiencia de riego 50 al 65%
Características importantes
1. Bajos costos de establecimiento.
28
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí 29
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí
22
2. Se requiere muy poca preparación superficial del terreno aún con
topografía irregular.
Limitaciones
1. Baja eficiencia de aplicación lo que se traduce en gasto excesivo de agua.
2. Poca uniformidad en la distribución del agua.
3. Costo elevado de operación ya que requiere mucha mano de obra.
4. Peligro de erosión.
5. Problemas de drenaje en las partes bajas del campo
Riego por melgas o fajas
En este tipo de método de riego, la superficie del terreno se riega en forma
dirigida o controlada, guiando el agua en sentido, caudal y tiempo, de manera
que al final se aplica la lámina neta. El terreno se divide en fajas por medio de
bordos paralelos, para que cada faja se riegue independientemente. Las fajas
deben tener poca o ninguna pendiente, tanto en el sentido longitudinal como en
el transversal, para realizar el riego. Cada faja recibe el agua derivada de una
regadera que corre por el extremo superior. El gasto derivado a ella debe ser
de magnitud suficiente para distribuirse sobre toda la faja establecida entre
cada bordo, sin rebasar su altura y que el volumen de agua deseado se aplique
en un tiempo menor que el necesario para que el suelo absorba la cantidad
neta requerida. El agua se aplica en la parte superior de las fajas por medio de
sifones, cajas de aplicación o compuertas y en forma rústica practicando
aberturas en el bordo de las regaderas30.
30
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí
23
Adaptación y diseño31
Suelos Mayor parte de los suelos pero se
adapta mejor a suelos de textura
media a pesada
Velocidad de infiltración 0.25 a 2.50 cm/hr
Pendiente 0.4%
Anchura de melgas variables 3.0 a 36.0 m
Longitud 50.0 a 600.0 m
Altura de bordos 20 cm
Tirante máximo del agua dentro de
las melgas
15.0 m
Cultivos Aquellos cultivos que cubren el suelo
totalmente con excepción del arroz, o
cualquier otro que crezca con agua
estancada. Es aplicable a los pastos y
los cereales menores. También se
pueden usar en viñedos y huertos
frutales.
Eficiencia 55 al 75%
Características importantes
La mano de obra requerida es baja. Se puede lograr una buena eficiencia de
riego, si se diseñan y construyen bien los bordos y regaderas.
La anchura de las fajas se proyecta de tal manera que pueda desplazarse
adecuadamente la maquinaria en la siembra y en la recolección. Debe tenerse
cuidado cuando se presenta una pendiente fuerte transversal, pues entre
bordos no se debe sobrepasar un desnivel de 7.5 cm. Para evitar que el agua
se recargue sobre el bordo más bajo.
31
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí
24
Limitaciones
La topografía debe ser relativamente plana, y los suelos suficientemente
profundos para poder llevar a cabo una nivelación satisfactoria.
Cuando a lo largo de una melga, se presentan dos diferentes grados de
pendiente, es difícil regular el gasto de agua para realizar el mojado en toda su
longitud.
Riego por melgas. Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí
Riego por bordos siguiendo curvas a nivel
Este método es una modificación del sistema de melgas. Las franjas de riego
se limitan por bordos que se trazan siguiendo una curva de nivel cero o a nivel.
La anchura de las fajas es variable de acuerdo a la configuración del terreno o
puede ser uniforme entre dos curvas a nivel. El agua se aplica con gastos
fuertes, mayores que los necesarios a la velocidad de infiltración,
25
extendiéndose rápidamente en la faja donde permanece hasta que se ha
infiltrado el agua a la profundidad deseada. El agua sobrante en un riego si
este es de auxilio, el agua, al llenarse una franja se deriva a la siguiente y así
sucesivamente32.
Adaptación y diseño33
Suelos De textura media a fina
Pendiente del terreno Preferiblemente menor del 0.5 o máximo 1.0%
Anchuras Equidistancia entre curvas de nivel de 4 a 6 cm
Longitud Las franjas tengan superficie de 2000 a 8000 m2 como máximo.
Altura de bordos 20 cm Tirante máximo 15 cm Gasto 34 lps/ha34 Cultivos Deben resistir 12 o más horas en el
agua sin sufrir daños como el arroz, cereales, pastos
Eficiencia Hasta del 80%
Características importantes
1. Se logra fácilmente una distribución uniforme del agua de riego.
2. Bien planeado y operado se logran eficiencias de aplicación hasta de un
80 %.
3. El agua drenada de una curva puede volver a ser usada en la siguiente.
4. La pérdida por escurrimiento final queda limitada al agua evacuada del
área más baja del campo.
5. Se puede aprovechar al máximo cualquier caudal de agua procedente
de las lluvias.
32
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí 33
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí 34
Unidad de medida: litros por segundo sobre hectárea
26
6. La cantidad de mano de obra es mínima en comparación con otros
métodos y no requiere mucha experiencia.
Limitaciones
1. El método de riego no es muy adecuado en suelos con infiltración de
moderada a rápida.
2. Es difícil aplicar riegos con láminas menores de 5 cm.
3. Se requieren gastos elevados.
4. El agua debe ser de buena calidad sobre todo en terrenos con
infiltración lenta, ya que se acumulan rápidamente las sales y son
difíciles de lavar.
5. Suele ser necesario el emparejamiento o nivelación del terreno.
6. Los bordos pueden sufrir daños fuertes por el oleaje debido a vientos
fuertes.
7. Las cosechas susceptibles pueden sufrir daños por inundación.
Riego por bordos siguiendo curvas a nivel. Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San
Luís Potosí
27
Riego por surcos
Los surcos son canales pequeños en los que el agua se infiltra en dirección
vertical y lateral, al mismo tiempo que se mueve en sentido de la pendiente. La
superficie del suelo solo se humedece por infiltración.
Cuando el agua se acerca al extremo de los surcos debe ajustarse el gasto o
cortar el agua, para evitar pérdidas excesivas o tomar medidas para recuperar
el excedente.
Los surcos se construyen usualmente en el sentido de la pendiente cuando
estas no son excesivas, para evitar desbordamientos laterales35.
Suelos Cualquier tipo de suelos
exceptuando arenas de infiltración
rápida con distribución de agua
lateral deficiente. Suelos con alta
concentración salina.
Pendiente del terreno Menores al 1% hasta 3% en el caso
de que la precipitación no sea intensa.
Infiltración 0.25 a 2.5 cm/hr, es decir, de lenta a
moderada y medida en lps/100 m de
surco.
Anchura entre surcos Variable dependiendo al cultivo y
maquinaria empleada.
Longitud Esta depende de la infiltración, el
gasto máximo permisible en el surco
35
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí
28
el que a su vez depende de la
pendiente. Es la distancia que el
gasto de riego adecuado máximo
avanza en la cuarta parte del tiempo
necesario para que la lámina
requerida se infiltre en el suelo.
Sección transversal En forma de V, de 15 a 20 cm de
profundidad. De 25 a 30 cm en la
parte superior.
Tiempo de riego Tiempo que se necesita para que la
lámina neta se infiltre, más el tiempo
necesario para que el gasto de riego
alcance el extremo final del surco
regado.
Cultivos Todos los cultivos de escarda y que
se siembran en hileras: maíz, sargo,
algodón, soya, legumbres, caña de
azúcar y frutales.
Eficiencia de riego De 65 al 70%
Limitaciones
1. Uso de mucha mano de obra para una distribución de agua uniforme y el
menor desperdicio de agua.
2. Regulación cuidadosa del caudal de riego para cada surco evitando
rompimientos o desperdicio de agua.
3. No es adecuado para riegos ligeros menores de 5 cm.
29
4. Necesidad de reparar surcos a pesar del cultivo.
5. Establecer dispositivos para colectar y evacuar el escurrimiento
superficial.
Riego por surcos. Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí
Riego por corrugaciones
El riego a base de surcos pequeños y juntos, es un método que produce una
inundación parcial de la superficie. El agua de riego no cubre todo el campo,
sino que se aplica por pequeños surcos igualmente espaciados a través del
campo. El agua que escurre por dichos surcos penetra en el suelo y se difunde
lateralmente para regar las áreas comprendidas entre ellos. Los cauces deben
espaciarse de manera que permitan una difusión lateral adecuada36.
Adaptación y diseño
Suelos De textura fina a moderadamente
gruesa.
Pendiente del terreno De 1 al 8%. La pendiente transversal
debe ser nula o despreciable
36
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí
30
Separación entre corrugaciones De 40 a 76 cm
Infiltración 0.25 a 2.5 cm/hr, es decir, de lenta a
moderada y medida en lps/100 m de
corrugación.
Longitud Depende de la infiltración, el gasto
máximo permisible en el surco el que
a su vez depende de la pendiente. Es
la distancia que el gasto de riego
adecuado máximo avanza en la
cuarta parte del tiempo necesario
para que la lámina requerida se infiltre
en el suelo.
Sección transversal De 10 cm de profundidad en forma de
V o U.
Tiempo de riego Tiempo que se necesita para que la
lámina neta se infiltre, más el tiempo
necesario para que el gasto de riego
alcance el extremo final del surco
regado.
Cultivos De cobertura total: trigo, cebada,
alpiste, linaza, avena, pastos, alfalfa,
entre otros.
Eficiencia de riego De 65 a 70%
31
Riego por corrugaciones. Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí
Riego por aspersión
Es un método de riego mecanizado o presurizado ya que se necesitan
mecanismos para mover el agua. Mediante este método no es necesario
nivelar el suelo y se puede aplicar sin que este cause problemas de erosión o
corrimiento de semillas, utilizando presión y aspersores adecuados37.
Partes de un sistema de riego por aspersión. Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí
La Bomba se emplea para transmitir la presión con que se va a mover el agua,
de esta manera se deben tener claros ciertos aspectos para optimizar su uso. 37
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí
32
La cantidad de agua que se necesita emplear.
La presión total de la bomba que es la suma de la altura entre el nivel
del agua y la bomba.
Las pérdidas que se producen en las tuberías y fittings.
Descarga de la bomba.
La presión que necesitan los aspersores.
El diámetro de entrada y salida de la bomba.
Tipo de energía disponible (motor eléctrico, gasolina o petróleo)
Las Tuberías se deben elegir adecuadamente el diámetro de las tuberías. A
mayor diámetro el costo es mayor, sin embargo, se necesitan bombas de
menor potencia, que son más baratas y gastan menos combustible. Las
tuberías de menor diámetro son más baratas, pero oponen más resistencia al
paso del agua por lo que necesitan una bomba de mayor tamaño.
Aspersores de estos existe una gran variedad de aspersores que varían en la
presión que necesitan y la cantidad de agua que pueden tirar, es decir, el
diámetro que pueden regar en una posición.
Accesorios y conexiones (fittings), de estos se necesita una serie de
accesorios y conexiones como ser válvulas de pie o sapo, válvulas de paso,
uniones y reducciones, los que se deben especificar con el equipo completo38.
Ventajas
1. Proveen un control de primera calidad sobre la cantidad y la calidad de
aplicación del agua, (por esto mismo, son sistemas de riego eficiente).
Los sistemas son adaptables:
a) Suelos de casi todas las clases.
38
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí
33
b) A cultivos que requieren riegos ligeros y frecuentes (zacates,
alfalfa,...).
c) Suelos con capacidad de retención baja.
d) Suelos pesados con escasa capacidad de capilaridad.
e) Suelos ligeros con escasa capacidad de capilaridad.
f) Áreas con mantos freáticos someros.
2. No se requieren de suelos muy nivelados.
3. Se pueden utilizar gastos pequeños en forma eficiente.
4. Eliminan la necesidad de canales.
5. Las eficiencias del riego altas son muy posibles de alcanzar.
6. Permite la aplicación eficiente de productos químicos, a través del agua
de riego.
7. Reducen las operaciones de cultivo.
8. Reducción de peligro de erosión.
9. Reducción de los costos de mano de obra.
10. Requieren de operadores sin alto grado de entrenamiento.
Desventajas39
1. Inversión inicial puede ser alta.
2. Limitación a ciertos cultivos.
3. El viento distorsiona la distribución del agua.
4. Perdidas por evaporación.
5. Silos suelos son muy arcillosos o limosos puede haber dificultad al
mover el equipo.
39
Tomado de Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí
34
6. Puede ocasionar daños a las flores, problemas de enfermedades o
reducir la calidad del fruto.
7. Las aguas salinas pueden dañar las plantas.
8. Se requiere un consumo de energía grande.
Diversos tipos de riego por aspersión. Apuntes de la materia de Riego y Drenaje. Dr. Rodolfo Cisneros Almazán. Universidad Autónoma de San Luís Potosí
Sistemas de riego subterráneo
Riego por goteo
A partir de este sistema se consigue la humedad en el sistema radicular
aplicando gota a gota el agua necesaria para el desarrollo de la planta.
El agua se conduce desde el depósito o la fuente de abastecimiento a través
de tuberías liberando gota a gota justo en el lugar donde se ubica la planta.
35
El agua se infiltra en el suelo produciendo una zona húmeda vertical y
horizontal en forma de bulbo. El bulbo húmedo variará según las características
del suelo, la cantidad de agua y el tiempo que se emplee en el goteo40.
Ventajas
1. Ahorro significativo del agua
2. Reducción de la mano de obra.
3. Incremento notable en la cantidad y calidad de cultivos.
4. Adaptación a todo tipo de superficies y desniveles en su relieve natural.
Desventajas
1. Contaminación del suelo con sales. En suelos muy áridos y sin
posibilidad de aseo con respecto a las aguas puede dañar el suelo.
2. Obstrucción de orificios de riego.
3. Alto costo del sistema.
4. Complejidad de las instalaciones
Partes Integrantes
1. Cabezal
El cabezal es el conjunto de instrumentos y accesorios que dominan toda la
superficie puesta bajo riego, incluye la estación de bombeo, los dispositivos
para medir el agua, equipo de fertilización y aplicación de agroquímicos,
equipo de filtrado, diferentes válvulas de control y manómetros.
2. Tuberías de distribución
40
Tomado de http://www.slideshare.net/csemidei/sistemas-de-riego-presentation
36
Tubería principal: transporta el agua desde el cabezal hasta la unidad
de riego.
Tubería secundaria: aquella dentro de una unidad de riego abastece
a las distintas subunidades.
Tubería terciaria: aquella dentro de una subunidad de riego que
alimenta a las tuberías laterales.
Tubería lateral: es la tubería que lleva conectada los emisores
Ariete Hidráulico
Las energías fósiles han sido consideradas como el agente de energía
comercial por un muy largo tiempo. Estas energías no son renovables y van a
escasear tarde o temprano y además son la causa de enormes daños al
medioambiente. La búsqueda de nuevas fuentes de energía recién ha
comenzado, no es una tarea fácil, pero es un deber que debemos cumplir todos
los involucrados en el manejo de energías, el desarrollo del Ariete Hidráulico,
puede ser a una pequeña contribución para un desarrollo sustentable del medio
ambiente y una muy buena alternativa que brinda al usuario un desarrollo socio
– económico, por lo que cualquier avance tecnológico en esta máquina es de
mucha ayuda.
El principio de funcionamiento del Ariete Hidráulico se le atribuye a John
Whitehurst en 1772, un inglés que luego se hizo famoso por el globo
aerostático, experimentaba con el agua que fluía rápidamente por los tubos. En
su cervecería ubicada en el condado de Cheshire inventó una máquina muy
rudimentaria en la que empleaba a un niño para que accionara manualmente
un grifo acoplado a una tubería la cual estaba conectada a un tanque de abasto
37
en un nivel superior para que así se genere el fenómeno conocido como golpe
de ariete, haciendo que el agua se eleva a un nivel aun superior del tanque de
abasto, esto lo realizó bajo sus experiencias en las que descubrió la fuerza de
propulsión al cerrar rápidamente en el extremo inferior de un tubo41.
En el año de 1797, los hermanos Montgolfier sintetizaron el trabajo de
Whitehurst. Tras algunos intentos fallidos, lograron dar con los requisitos
básicos para el diseño y construcción de un ariete hidráulico.
Montgolfier podía ofrecer un dispositivo que permitía bombear agua a la
superficie sin necesidad de ninguna energía externa. Esto significaba que los
pueblos y aldeas aislados, que hasta entonces habían tenido que abastecerse
de agua con cubos o coches cisterna, por primera vez, con un esfuerzo
considerablemente inferior, podrían abastecerse de agua42. (Weinmann, 2004)
Golpe de Ariete
El golpe de ariete o también conocido golpe hidráulico fue descrito por primera
vez en el año 1889 por N. J. Zhukovsky, un eminente científico ruso. Zhukovsky
nos dice que el golpe de ariete es la variación de la presión en los conductos
de agua, provocada por el aumento o la disminución brusca de la velocidad de
movimiento del líquido, esta variación puede ser ocasionada por el cierre o
abertura de una llave, grifo o válvula; también puede producirse por la puesta
en marcha o detención de un motor o bomba hidráulica43.
Principio de Golpe de Ariete
En la figura 1-1 se observa la situación en donde se produce el golpe
hidráulico, N. J. Zhukovsky nos indica que si durante el movimiento del líquido
41
Tomado de http://www.enersurep.gob.ec/docs/Ariete%20hidraulico%20de%20Alta%20Eficiencia.pdf
42 Tomado de http://www.enersurep.gob.ec/docs/Ariete%20hidraulico%20de%20Alta%20Eficiencia.pdf
43 Tomado de http://www.enersurep.gob.ec/docs/Ariete%20hidraulico%20de%20Alta%20Eficiencia.pdf
38
por una tubería larga 3, del recipiente 1 al recipiente 2 se cierra rápidamente la
llave 5, el líquido, por motivo de la inercia, se moverá algún tiempo en la
dirección anterior creando cerca de la llave una zona de presión elevada. A
veces ésta excede muchas veces la presión inicial (antes de cerrar la llave). Al
mismo tiempo la presión detrás de la llave se reduce. Al cerrar rápidamente las
llaves, la presión elevada que surge puede conducir a la destrucción de la
tubería en lugares más débiles44.
http://www.enersurep.gob.ec/docs/Ariete%20hidraulico%20de%20Alta%20Eficiencia.pdf
Arietes hidráulicos en serie y paralelo
Existen algunas alternativas para el mejoramiento de la eficiencia de estos
sistemas, como por ejemplo colocar varios arietes en forma paralela
alimentados con un solo tubo de alimentación, esto depende de la condición
del sitio donde se los va instalar. En el caso de que la fuente de agua sea
abundante y la demanda de agua sea alta, un set de ariete hidráulico podría no
44
Tomado de http://www.enersurep.gob.ec/docs/Ariete%20hidraulico%20de%20Alta%20Eficiencia.pdf
39
elevar la suficiente cantidad de agua para abastecer la demanda, por lo que es
recomendable la instalación de algunos sets de arietes hidráulicos en paralelo,
como lo podemos ver la figura 1-2. Para la instalación en serie de estos
sistemas, se tiene en cuenta la altura a la que se quiere llegar, porque si es la
altura es muy elevada un solo ariete tendría que ser muy grande, por lo que se
coloca varios arietes hasta alcanzar la altura deseada, los arietes a medida que
se los coloca a diferentes alturas, son de menor tamaño45.
45
Tomado de http://www.enersurep.gob.ec/docs/Ariete%20hidraulico%20de%20Alta%20Eficiencia.pdf
40
Proceso de construcción Ariete Hidráulico 1”
http://www.intikallpa.org/wp-content/uploads/2010/08/jvariete.pdf
46
Bibliografía
http://www.traxco.es/blog/noticias-agricolas/historia-ancestral-del-riego
19/11/2013.
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