UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOPUNO FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA CURSO:DISEODESISTEMASDE RIEGO I DOCENTE :MSC. Lorenzo G. Cieza CoroneI 2 reve Resea Histrica de Ia EvoIucin de Ias Tcnicas de Riego en eI Per y en eI Mundo CuIturas Pre Incas Cultura Chavn, 1200 A. de C. se establecieron sistemas de riego rudimentarios yseconstruyeelcanalcolectordeaguaspluvialesdeCumbeMayoque permite el trasvase de las aguas del ro Jequetepeque al ro Cajamarca. Los Mochicas, 200 A. de C., establecieron grandes canales de regado. Nazca,100A.deC.construyeronconductossubterrneosygalerasfiltrantes pararecolectarelaguadelsubsuelo,queennmerode28hansido descubiertos y continan en uso para riego. A5oca Incaica Piura.- El canal de Pabur. Lambayeque, Canales de Raca Rum y Cucureque. Sistema Hidrulico de la ciudad de Chanchan. Chicama, Canal la cumbre. ca.- Los acueductos de la Achirana. En Otros Pases Egipto.-2000A.deC.laReinaAsiraordendesviarlasaguasdelNilopara irrigar los desiertos de Egipto. En Egipto se encuentra la presa ms antigua del mundo. China.- 2200 A. de C. el pueblo eligi como Rey a "Yu por su excepcional labor en la regulacin de las aguas. ndia.-300A.deC.Escritosdancuentaqueelpasseencontraba completamente regado. EnelPerColonial(SigloXV-XV),laagriculturafueremplazadaporla actividad minera En el Periodo Republicano, el estado toma mayor inters en obras de irrigacin; en el segundo gobierno de Leguia (1919 30) se inicia una poltica de irrigaciones ProbIemtica deI Riego en eI Per Se estima que en la Costa existe actualmente 1'500,000 Has. Aprovechablesy se explota el 50%. En la Sierra elrea cultivablees de 1'800,000 Has. 3 Se explota: 1'550,000 Has. en secano y 250,000 Has. bajo Riego. En la Selva elrea aprovechable es de 4'000,000 Has. se explota 590,000 Has. En conjunto para fines Agrcolas existe 7'350,000 Has. que equivale al 6.7% de la superficie territorial. RIEGO. Eslaaplicacinartificialdelaguaalcultivoencantidad,calidadyoportunidad adecuada para darlas condiciones ptimas de humedad al perfil enraizable del suelo y compensar la evapotanspiracin. Caractersticas El riego es a la vez: Tcnica, Ciencia y Arte. Tcnica.- Porque se basa en las leyes del movimiento del agua. Ciencia.- Porque existe una relacin compleja entre el suelo, agua, planta, atmsfera. Arte.- Porque su eficiencia depende en gran parte de la habilidad del regador. Objetivos.- Dar la humedad necesaria y oportuna. Evitar la erosin del suelo,ms bien conservarla. Evitar acumulacin de sales. Evitar lavado de nutrientes. Buscar rendimientos ptimos por Ha. Obtener rendimientos ptimos por m3 de agua. EL SISTEMA SUELO ElSueloesunsistemaheterogneo,conformadodeelementosslidos (mineralesyorgnicos)lquidosygaseososquepermitenelcrecimientoydesarrollo de las plantas. 4 2.1Caractersticas fsicas deI SueIo a.- Textura.- Es el porcentaje de arcilla, limo y arena. Mtodos para su determinacin Estimacindelatexturaaltacto.-Poresteprocedimientosedeterminala texturaenelcampo;elprocedimientoconsisteenhumedecerunapequea cantidaddesueloyamasarloconlosdedosestimandoaltactoyenforma cualitativa la textura. MtododeLaboratorio.-MtododelaPipetaonternacionalyeldel Hidrmetro de Bouyoucos, ambos basados en la ley de Stokes; la que se basa en la velocidad de cada de una esfera dentro de un fluido. 29' 2rCd d gvv

v= Velocidad de cada de una partcula (cm/seg) r = Radio de la partcula esfrica (cm) d= Densidad de la partcula (gr/cm3) d' = Densidad del fluido (gr/cm3) Cv = Coeficiente de viscosidad del lquido (gr/cm/seg) g = Gravedad (cm/seg2)Granulomtrico.-Consisteentamizarelsuelodeacuerdoaunciertonmero de tamices (2------# 200). Enestemtodohaydosformas:secoyhmedo,Secocuandolaspartculasson gruesas y el mtodo Hmedo cuando las partculas son finas. Y luego la textura se determina haciendo uso del triangulo textural. Mtodo Indirecto.- Cifra Arany (ka) 5 gSaHWL Lk 100 *2 1

Donde: WS = Peso de suelo seco al aire. L1 = Lectura inicial en la bureta. L2 = Lectura final en la bureta. Hg = Humedad higroscpica. Consiste en lo siguiente: Se pesa ms o menos 100gr de suelo seco al aire.

Se determina la humedad higroscpica.

Se coloca la muestra en un vaso de vidrio.

Enrazarencerooencualquierotrovalordeaguadestiladaenlabureta(L1) (Probeta).

Agregar agua destilada al vaso + suelo.

Agitaromezclarhastaobtenerunamasasaturada,sehaceconlaayudade una esptula.

La pasta tiene brillo caracterstico, resbala de la esptula, no tiene agua libre en la superficie.

Con esas caractersticas leer la cantidad de agua gastada (L2). ka = 25Arena ka = 45Franco Arenoso ka = 65Franco Limoso ka = 85Franco Arcilloso ka = 100 Arcilla Suponiendo que nos da : ka = 40% Franco ka = 25% Arena ka = 80% Arcilla ka=Eslamximacapacidaddeaguaquepuederetenerunsueloensuestadode pasta saturada. 6 b.- Estructura.- Es la forma como estn agrupado los agregados, tiene relacin con la porosidad, con la velocidad de retencin, velocidad de infiltracin, movimiento del agua dentro del suelo, la estructura puede ser alterada por las labores de cultivo. Tenemos varios tipos de estructura: Laminar nfiltracin = 0 Movimiento Horizontal = Considerable Prismtica nfiltracin = Considerable Movimiento Horizontal = 0 Columnar nfiltracin = Considerable Movimiento Horizontal = 0 Angular (pequeos prismas) nfiltracin depende como esta acomodado Movimiento Horizontal = Considerable Granular (es la mejor) 7 c.- Densidad Aparente.- Se define densidad aparente como el cociente que resulta de dividirelpesodelsuelosecoentreelvolumen totalincluyendolos poros,seexpresa en gr/cc para fines prcticos esto es igual a gravedad especfica o peso volumtrico.%SaJWD La determinacin puede hacerse por diferentes mtodos: a)Mtodo de campo utilizando plstico. b)Mtodo de volumen conocido (Tubo de Veihmeyer). c)Mtodo del terrn o parafina. Mtodo deI voIumen conocido.Se adapta a suelos no pedregosos, el cilindro se introduce al suelo por impacto. Materiales. Muestreador (Veihmeyer o cilindro muestreador) Bote Muestra de suelo BalanzaEstufa Procedimiento. ntroducir el Veihmeyer a una profundidad de 45 cm. Sacar la muestra del Veihmeyer, medirla e introducir al bote. Llevar el conjunto a la estufa a 105 C durante 48 horas. Retirar el conjunto de la estufa y pesar (A1). Calcular el peso especfico aparente. WS = A1 P1 (peso del bote) Vm = 3.1416*d2*4Ld = de muestra L = Longitud de muestra 8 En vez de un muestreador Veihmeyer se puede utilizar un cilindro muestreador previa excavacin de una calicata. CALICATA30 cm30 cm30 cm45 cmVEIHMEYER Mtodo de Ia Parafina Materiales. Muestra de suelo Bote Parafina Vaso Probeta graduada Balanza Estufa Procedimiento. La muestra se divide en dos partes: Muestra A Muestra B Muestra "A Sirve para hallar el contenido de humedad. 1.- Colocar la muestra en un bote de peso P1. 2.- Pesar el conjunto A1 = Wh + P1 3.- Colocar el conjunto en la estufa a 105 C, durante 48 horas. 9 4.- Retirar el conjunto de estufa y pesar A2 = WS + P1 5.- Calcular el contenido de humedad. SS hWW WW

Muestra "B 1.-Pesar la muestra Wh. 2.-mpermeabilizar la muestra con parafina y pesarla : M1 = Wh + Pp. 3.-En una probeta, colocar un volumen (V1) conocido de agua. 4.-ntroducirlamuestraimpermeabilizadaenleprobetaconaguayleerelnuevo volumen (V2). 5.-Calcular el volumen de la Parafina. Vp = (M1-Wh)/-p -p = 0.89 gr/cc. 6.- Calcular el volumen de la muestra. Vm = V2 V1 Vp

7.- Calcular peso de slidos. WS = Wh / (1+W) W = (Wh WS) / WS WSW = Wh WS WSW + WS = Wh WS(W + 1) = Wh

WS = Wh / (W + 1) 8.- Calcular el peso especfico aparente d.-DensidadReal.-Ladensidadrealdeunsueloeslarelacinqueexisteentreel peso de suelo seco y el volumen real o sea el volumen de sus partculas (Vp=VS). 100 *SSrJWD Ladensidadrealvaraenlosdiferentessuelosporlapermanenciademateriales pesadosymateriaorgnica.Elpromediodeladensidadrealdeunsuelosuperficial arable (suelo agrcola) se considera 2.65 gr/cc. 10 e.- !orosidad.- Los espacios porosos estn ocupados por aire y agua, la porosidad se puede calcular mediante las siguientes frmulas. 100 * 1100 *

ra%JDDnJJn Donde: n = Porosidad en %. VV = Volumen de vacos. VT = Volumen total. e = Relacin de vacos, oquedad o ndice de poros. Da = Densidad aparente. Dr = Densidad real (para suelos agrcolas suvalor promedio = 2.65 g/cc) La siguiente figura nos muestra como actan las siguientes variables. ASE GASEOSAASE LIQUIDAASE SOLIDAVsVm VwVaVvWmWsWwWaPESOS VOLUMENES La porosidad esta constituida por macro poros y micro poros. Los macro poros tienen la propiedad de mantener la aireacin del suelo. Los micro poros, tienen la capacidad de retener el agua del suelo. 11 h) InfiItracin. La infiltracin se refiere a la entrada vertical del agua en el suelo Factores que afectan la velocidad de infiltracin son: Caractersticas fsicas del suelo Carga hidrulica usada en la prueba Contenido de materia orgnica y carbonatos Caractersticas de humedad del suelo Mtodo de riego y manejo del agua, etc Formas de ex5resar Ia InfiItracin deI SueIo a)InfiItracinAcumuIada. Es la lamina acumulada a travs del tiempo, aumenta con el tiempo; segn Kostiakofel modelo de infiltracin acumulada en un punto es la siguiente: aC% a Donde: a : nfiltracin acumulada o lamina neta, se expresa en cm. C : Coeficiente de infiltracin por unidad de tiempo en cm. T: tiempo acumulado enminutos a : pendiente de la grafica o recta b)InfiItracinInstantneaIlamadasimplementevelocidaddeinfiltracin,se definecomolavelocidaddeentradaverticaldelaguaenelperfildelsuelo, cuandolasuperficiedelterrenosecubreconunalaminadelgadadeagua,la formula segn Kostiakov resulta de derivar la a. Derivando la infiltracin acumulada: min /1.2 aC%dtdaa

hora .2 aC% a/ 601

Haciendo60aC = K 12 a-1= n nK% n varia entreo y -1 c)InfiItracin bsica (Ib)

Eselvalordelainfiltracininstantneacuandoestasehaceaproximadamente constante, se expresa encm/horay generalmenteseconsidera quese ha llegadoalainfiltracinbsicacuandoeldecrementodelainfiltracininstantneaesdel 10% en una hora. El tiempo al cual se logra la velocidadde infiltracin bsica se encuentra igualando la derivada de la infiltracin instantnea a0.1 la infiltracin instantnea. nnK%dtdK%1 . 0 n nK% Kn% 1 . 01

nnK%%%Kn 1 . 0 % K% Kn%n n1 . 0n = - 0.1T T= -10n (horas) T= -600n (minutos) nn K - 10 d)InfiItracin MediaEs la relacin entre la infiltracin acumulada y el tiempo acumulado, llegando a demostrar de la siguiente manera: Sipartimosdelainfiltracinacumulada,diciendosiseinfiltraaenTmin Cuantos cm se infiltra en 60 min. a T X 60 13

n aa%aKC%%C% 16060

) / (60h .2%a

METODOS PARA DETERMINAR LA INFILTRACION Los ms importantes son: a)Mtodo de los cilindros infiltr metros MateriaIes Unjuegodecilindrosinfiltrometrosdeaceroofierrogalvanizadode2mmde espesorde 30 y 40 cm de dimetro para los cilindros interiory exteriory unos 40 cm de alto. Una plancha metlica o tablones de madera Un escalimetro o regla graduadaCinta adhesiva o ganchos sujetadores de la regla graduada CronometroComba Nivel de carpintero Lamina de plstico Hoja de registro Baldes o latasGancho metlico InstaIacin de Ios ciIindros ntroducirelcilindroexteriorenellugarseleccionado,golpeandoconuna combasobreunaplanchametlicaomaderaquesehallacolocadasobreel cilindro.Elcilindrosedebeintroducirunos15cmaproximadamente,luegose introduce el cilindro interior. La introduccin de los cilindros debe efectuarse verticalmente Luego se extiende la lamina de plsticosobre la superficie de suelo del cilindro interior LIenado de Ios ciIindros 14 Una vezcolocado el plstico en elcilindro interiorse procede asu llenadocon agua colocando una lmina de 15 cm. El agua debe ser colocado primero al cilindro exterior y luego inmediatamente al cilindrointerior,siendopreferiblequesimultneamenteseallenadolosdos cilindros.Lectura deI niveI de agua Retiradoelplsticodelcilindroseprocedeaefectuarlaslecturasdelnivelde agua en el cilindro interior a intervalos de 1 a 2 minal inicio y luego cada 5, 10, 15,20,30minutoshastacumplirlaprueba.Cuandoenloscilindrosseha infiltradounalminadealrededorde2.5a3cmseprocedeallenar nuevamente al mismo nivel inicial. La duracin de la prueba para suelos arcillosos debe ser de 3 a 5 horasnunca debe ser menor de 2 horas La prueba esta terminada cuando la infiltracin se hace constante Ejemplo. PRUEBA DE NFLTRACON CampoObservador FechaN de Prueba MtodoObservaciones Textura HoraTiempo (minutos)Lamina nfiltrada (cm) V. de nfiltracin(cm/h) ParcialAcumuladoParcialAcumuladaim 10,00000000 10,01110.900.9054.054.0 10,02120.501.4030.042.0 10,03130.702.1042.042.0 10,04140.402.5024.037.5 10,05150.352.8521.034.2 10,06160.303.1518.031.5 10,07170.353.5021.030.0 10,103100.754.2515.025.5 10,133130.704.9514.022.8 10,163160.805.7516.021.6 10,215211.307.0515.620.1 10,265261.808.8521.620.4 10,315311.2010.0514.419.5 10,4110412.6012.6515.618.5 15 10,5110512.8015.5416.818.3 11,0110612.8018.2516.818.0 11,2120814.9023.1514.717.1 11,41201014.2027.3512.616.2 12,21401418.4035.7512.615.2 13,216020112.3048.0512.314.3 Ii = ? 1'-------0.9 60 ------ X5419 . 0 * 60

1' ------ 0.50 60 ------ X 30150 . 0 * 60

Im =? 2'------- 1.40 60 ------ X42240 . 1 * 60

3' ------2.10 60 ------ X 42310 . 2 * 60

Entoncesparadeterminarlainfiltracininstantneasetomalostiempos parciales y la lamina parcial. DeterminacindeIos5armetrosdeImodeIodeInfiItracinacumuIadae infiItracin instantneaEstosparmetrossedeterminanmedianteelmtodograficooelmtodo analtico. a)Mtodo Analtico Conlosdatosdecamposeprocedeadeterminarlosparmetrosdel modelodeinfiltracinhaciendousodelatcnicadelosmnimos cuadrados. Si tenemos la funcin aC% a 16 calcular los parmetros a y c, primeramente esta funcin se convierte en una funcin lineal de la siguiente forma: Log a = Log C + a logT Y = N + aX Quecorresponde a un modelo lineal tpico dondeY=log a N= Log C X= log T Aplicando la tcnica de los mnimos cuadrados se tiene:

22nYYn-

anY

C = Antilog N Ejemplo CALCULODELAFUNCONDELALAMNANFLTRADA ACUMULADA T.Acu.(min) aX= log ToY=log a X*YX 2Y2

To 10.90000.00000-0.04580.000000.000000.00210 21.40000.301000.14610.043980.090600.02135 32.10000.477100.32220.153720.227620.10381 42.50000.602100.39790.239580.362520.15832 52.85000.699000.45480.317910.488600.20684 63.15000.778200.49830.387780.605600.24830 73.50000.845100.54410.459820.714190.29604 104.25001.000000.62840.628401.000000.39489 134.95001.113900.69460.773711.240770.48247 165.75001.204100.75970.914751.449860.57714 217.05001.322200.84821.121491.748210.71944 268.85001.415000.94691.339862.002230.89662 3110.05001.491401.00221.494682.224271.00440 4112.65001.612801.10211.777472.601121.21462 5115.54001.707601.19152.034612.915901.41967 17 6118.25001.785301.26132.251803.187301.59088 8123.15001.908501.36462.604343.642371.86213 10127.35002.004301.43702.880184.017222.06497 14135.75002.149201.55333.338354.619062.41274 20148.05002.303201.68173.873295.304732.82811 24.7200016.789126.6357138.4421818.50487 Aplicando formulas de mnimos cuadrados se tiene: A=0.7534 N = -0.094 C = 0.8053 75 . 08053 . 0 % a b)Mtodo deI surco o de entradas y saIidas Pasos En estaprueba se toma 3 surcos a los que se le aplica agua, las mediciones se realiza en el surco central, la carga de agua en los surcos debe ser constante ParalamedicindelgastoseinstalaaforadoresquepuedeserParshalo Chamberlalain,seponedosmedidores,unoalaentradadelsurcocentralyel otro a una distancia de20 30 m a partir de la cabecera Seaforaalaentradayalasalidadelsurcollevandounregistrodetiempoy caudal paracada uno de ellos y desde elmomento que el agua empieza aser derivadaLasmedicionespuedenhacerseinicialmentecadaminutoyposteriormenteir distanciando a medida que se estabiliza el caudal hasta llegar a intervalos de 5- 10minutos,lapruebadebedurarenpromedio2a5horassegneltipode suelo. El clculo se realiza con la relacin: 360 **2 1L -" "

28 0t tta

= velocidad de infiltracin (cm/hora) Q1 =caudal deentrada (lit/s) Q2= caudal de salida (lit/s) 18 b = separacin o espaciamiento entre surcos (m) L = Longitud de separacin entre los dos medidores (m) ta = tiempo acumulado promedio (min) te = tiempo transcurrido desde el inicio de la prueba ts=tiempotranscurridodesdequeelaguacomienzaapasarporelsegundo medidor (min) Ejemplo.Textura : FrancoN de prueba : 1 Campo: Longitud de Prueba : 30 m Espaciamiento entre surcos : 0.80 m Hora (1) Tiempo de lecturaEn las estaciones Tiempo Promedio Acumulado (min) (4) Caudal l/segVelocidad denfiltracin (cm/hora) (7) Entrada (2) Salida (3) Entrada (5) Salida (6) 9.00 9.01 9.02 9.03 9.04 9.05 9.07 9.09 9.10 9.12 9.14 9.16 9.20 9.26 9.30 9.40 9.50 nicio 1 2 3 4 5 7 9 10 12 14 16 20 26 30 40 50 ----- 0.00 0.00 1 2 3 5 7 8 10 12 14 18 23 28 38 48 ---- 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 6.0 8.0 9.0 11.0 13.0 15.0 19.0 24.0 29.0 39.0 49.0 ----- 2.0 2.0 2.0 2.0 ----- 0.00 0.00 0.8 0.95 1.202 1.25 1.28 1.295 1.30 1.32 1.356 1.358 1.362 1.38 1.386 1.395 ------ 29.99 29.99 18.00 15.73 11.95 11.23 10.80 10.58 10.51 19 10.00 10.15 10.30 10.45 11.00 11.30 12.00 60 75 90 105 120 150 180 58 73 88 103 118 148 178 59.0 74.0 104.0 119.0 149.0 179.0 1.400 1.45 1.50 1.556 1.58 1.60 1.688 EL SISTEMA AGUA La fuente de agua para riego pude ser superficial y subterrnea 2.1CALIDAD DEL AGUA DE RIEGO La calidad del agua de riego esta determinada por la composicinyconcentracin de losdiferenteselementosquepuedateneryaseaensolucinoensuspensin.La calidaddelaguaderiegodeterminaeltipodecultivoasembraryeltipodemanejo que debe drsele al suelo. Las caractersticas que determinan la calidad del agua de riego son: Concentracin total de Sales solubles. Concentracin relativa de Sodio. Concentracin de Boro u otros elementos txicos. Dureza del agua, determinada por la concentracin de bicarbonatos. Concentracin totaI de SaIes LaconcentracintotaldeSalessolublesenelaguaderiegoseexpresaentrminos deconductividadelctrica(CE),siendosusunidadesmmhos/cmmohos/cm,o desisiemenes/m(ds/m)amayorconcentracindesalmayorconduccinde electricidad. Elcontenidodesalestotales(ST)yconductividadelctrica(CE) estnrelacionadas mediante la ecuacin:ST = 0.64CE ST = Contenido de sales expresado en g/litro CE = conductividad elctrica, expresada enmmhos/cm Ds/m = mmhos/cm 20 CONDUCTVDAD ELECTRCA O CONDUCTVDAD ESPECFCA La conductividadelctricaes la facilidad que ofrece el suelo o el aguaal paso de la corriente elctrica, la medicin se realiza a 25c, dado a que la conductividad elctrica varia con la temperatura. La conductividad elctrica es igual a la siguiente relacin: S RCE1*1 1 8 R = resistencia (Ohm) p = Resistividad elctrica l = longitud del conductor S = rea transversal del conductor Concentracin reIativa de Sodio LaconcentracinrelativadeSodio,tieneefectosobrelasodificacindelsuelo.Un sueloquehasufridodispersinporefectodelNa,suestructurasevealterada, sellndose ya sea total o parcialmente, la superficie del suelo a la infiltracin del agua de riego y a un adecuado intercambio gaseoso entre la atmsfera y el perfil del suelo. UnindicadordelaconcentracinrelativadeSodioeslaRelacindeAdsorcinde Sodio (RAS). 2g CaaRAS

Laconcentracinde "NasepuedecalcularsiseconocelaCE(micromhos/cm)yla concentracin de Calcio y Magnesio. Na(CE * 104) (Ca + Mg) Concentracin de oro ElBoroesunelementoesencialparaelcrecimientodelasplantasconvirtindoseen unelementotxicocuandoexcedesunivelptimo,elmismoqueseconsideraentre 0.03a0.04 ppm;paralamayoradeloscultivos.Lossntomasdetoxicidadporboro consistenenquemadurascaractersticas,en lashojas,queseconoceconelnombre de clorosis. 21 Lmites tolerables de BORO en el agua de riego. ToIerantesSemitoIerantesSensibIes 455m255m155m EsprragosGirasolNogal Palmera Patata Alcachofa Remolacha azucareraAlgodnCiruelo Remolacha forrajeraTomatePeral AlfalfaGuisanteManzano GradioloRbanoVid HabaOlivoHiguera CebollaCebadaNspero NaboTrigoCerezo ColMazMelocotn LechugaSorgoNaranjo 255mAvenaAguente ZanahoriaPimienta0.355m Limoneso CIasificacin deI agua de Riego segn su caIidad (cIasificacin de Richard) El siguiente cuadro nos ilustra la clasificacin: 22 23 Clasificacin CE a 25 CConcentracin de mhos/cmsal en g/litro C1 Agua de baja salinidad0-------------------250