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DESARROLLO DE DISEÑO AGRONOMICO EN CULTIVOS

CURSO DE ACTUALIZACIÓN: “SISTEMAS DE RIEGO TECNIFIFCADO”

28 DE Mayo del 2011Cuzco - Perú

I. Disponibilidad de recursos hídricos

Existen unos 1400 millones de Km3 de agua.

35 millones de agua dulce o sea 2.5%.

La gran cantidad de agua dulce no es utilizable: glaciares y capas polares y acuíferos profundos.

Cuadro 1

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� Promedio anual de precipitación: 119,000 Km3

� Evaporan a la atmósfera: 74,000 Km3.

� Hacia lagos, embalses, sumos de agua, subterráneos:45,000 Km3

Cuadro 2

Esto corresponde a lo conocido como recursos hídricos.

No todos estos recursos son utilizables: parte en ríos remotos y en inundaciones.

Conclusión: 3,600 Km3 de agua dulce (580m3 per. cápita) son extraídos anualmente para el consumo humano.

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II. Uso agrícola del agua y seguridad alimentaría

� Agua extraída ≠ Agua consumida realmente.

50% del agua extraída por año es evaporada y transpirada por las plantas

Cuadro 3

� Agricultura: mayor usuaria de agua (casi 70%).� Industria: usa casi un 20%.� Municipios: 10%.� La producción de cultivos necesita una gran cantida d de agua: por

ejemplo 1 a 3 m3 de agua para un kilo de arroz.� Con el crecimiento demográfico las necesidades de a gua para la

agricultura incrementarán.

Cuadro 4

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� Gran presión de la agricultura sobre los recursos h ídricos que son limitados.

� 20 países en situaciones críticas (más del 40% de a gua para agricultura).

� 36 países sufren de stress hídrico.

� Aproximadamente 800 millones de personas pasan hamb re y desnutrición

� La mayoría vive en regiones deficitarias de agua.

Cuadro 5

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VENTAJAS DEL RIEGO POR GOTEO

�ALTA EFICIENCIA EN EL USO DEL AGUA

EFICIENCIA DE APLICACIÓN

50%

75%

90%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Gravedad Aspersión GOTEO

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�USO DEL SISTEMA PARA APLICAR PRODUCTOS QUIMICOS

�REDUCCION DE MALEZAS, ALIVIANDO LA

POSIBILIDAD DE ENFERMEDADES

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�BUENA UNIFORMIDAD DE RIEGO

�ALIVIA EL PROBLEMA DE SALES EN EL SUELO

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DISTRIBUCION DE SALES

Distribución del agua Distribución de sales

�INCREMENTO EN EL RENDIMIENTO Y CALIDAD DEL PRODUCTO

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El diseño agronómico es parte del proyecto en cuanto decide una serie de elementos de la instalación tales como el número de

emisores, disposición de los mismos, etc. Además proporcionan datos básicos para el posterior diseño hidráulico, como el caudal del

emisor y planta, duración del riego, etc.

El diseño agronómico se desarrolla en dos fases:

1. Cálculo de las necesidades de aguaPara los efectos del diseño hemos considerado las necesidades máximas de la planta, en función del cual se dimensionarán las instalaciones del riego.

2. Determinación de la dosis, frecuencia y tiempo de riego (PIZARRO, 1990)

DISEÑO AGRONOMICO

Area mojada P= x 100Área Mojada

Área Total

ETovalores máximos

Kcvalores máximos

NECESIDADES NETAS

NECESIDADES BRUTAS

+ Pérdidas(+ Necesidades de lavado)

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ASPECTOS AGRONOMICOS

El diseño agronómico es el componente fundamental en todo proyecto de riego. Es la parte en que los errores tienen consecuencia graves; de nada sirven unos afinados cálculos hidráulicos en la instalación de riego o una perfecta elección de los automatismo, si se parte de un diseño agronómico equivocado cuya consecuencia es, por ejemplo, la salinización del suelo por falta de lavado o la insuficiencia en el volumen de suelo humedecido, por instalar un numero equivocado de emisores. Por otra parte, como también ocurre en los demás métodos de riego

� El diseño agronómico es parte del proyecto en cuanto decide una serie de elementos de la instalación tales como numero de emisores, disposición de los mismos, etc. Además proporciona unos datos básicospara el posterior diseño hidráulico, como caudal por emisor y planta, duración del riego, etc

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Consideraciones básicas de diseño

� Cedula de cultivo, para cultivos anuales, posibilidades de emplear el sistema de riego con dos o más cultivos de diferente demanda de agua, de manera que el campo de cultivo se explote todo el año.

� Demanda de agua de diseño, considerar la máxima demanda de agua a lo largo del año, para los cultivos considerados en la cedula respectiva.

� Uniformidad de riego, mayor de 85%, como condición de diseño. Para ello seleccionar los emisores más adecuados, considerando sus características hidráulicas y constructivas.

� Lamina de lavado de sales, según la tolerancia de los cultivos a las sales disueltas en el agua de riego y el suelo, incluir láminas de lavado de sales en el calculo de las necesidades de riego de diseño.

� Turnos de riego, la disposición de los turnos de riego deberá adecuarse a las diversas labores culturales, además de considerar factores hidráulicos.

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� Tiempo de operación diaria, según la disponibilidad de mano de obra. En caso de emplear energía eléctrica evitar “ horas punta”.

� Traslape de bulbos húmedos, seleccionar el distanciamiento entre goteros que permita obtener un traslape entre bulbos húmedos mayor de 30%. Para ello tomar en cuenta el caudal nominal del gotero, el tiempo de riego y la textura del suelo.

� Velocidad máxima en tuberías, para que las ecuaciones de perdidas de carga empleadas sean validas, la velocidad dentro de la tubería no deberá exceder los 2.5 m/s.

� Sistema de filtrado, deberá garantizar que los sólidos en suspensión que pasen al campo sean de un tamaño diez veces menor al diámetro medio del gotero.

� Sistema de seguridad, según las características de la red y las presiones de operación, estudiar la posibilidad de incluir válvulas de aire y alivio

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� Sistemas de inyección de fertilizantes, tendrá que operar eficientemente en la situación mas critica (mínimo tiempo de riego y máximo volumen de solución de fertilizante).

� Sistema de automatización, comparar los costos de inversión adicional por el sistema de automatización, con los de mano de obra por operar llaves de riego manuales. Se recomienda automatizar los sistemas de riego cuando las áreas sean mayores de 10 ha.

� Dimensionamiento del reservorio, el volumen de excavación del reservorio deberá calcularse en función al caudal, frecuencia y duración de riego del canal abastecedor, cubriendo la demanda máxima de diseño. Deberá dejarse un volumen muerto como deposito de sólidos

GENERALIDADESFACTORES DEL BALANCE HIDRICO

LAMINA DE RIEGO

AGUA DE RIEGO

SUELOINFILTRACION

CULTIVO

APORTE FREATICO

PRECIPITACION

APORTE DE AGUA

•SUBTERRANEA (POZOS)

•SUPERFICIAL (MITA JUs)

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GENERALIDADESFACTORES DEL BALANCE HIDRICO

EVAPORACION

LAMINA DE RIEGO

TRANSPIRACION

SUELO INFILTRACION

PERCOLACION

EFICIENCIA DE RIEGO

ESCORRENTIA SUPERFICIAL

CULTIVO Y SU ESTADO FENOLOGICO (Kc)

ABSORCION

CONSUMO DE AGUA

EVAPOTRANSPIRACION

EVAPORACION + TRANSPIRACIONEVAPORACION + TRANSPIRACIONEVAPORACION + TRANSPIRACIONEVAPORACION + TRANSPIRACION

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FORMAS DEL BULBO HUMEDO

SUELO ARENOSOSUELO ARCILLOSO SUELO FRANCO

ECUACION DEL EMISORSegún el tipo de curva de gasto:

-No compensantes : son aquellos que proporcionan caudales diferentes alvariar la presión en la entrada del emisor.

- Autocompensantes : son los que, dentro de los límites de presión fijadospor el fabricante, mantienen un caudal prácticamente constante . Al intervalode presiones para las cuales el emisor se comporta como autoc ompensantese le denomina intervalo de compensación.

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BULBO DE HUMEDECIMIENTO

BULBO DE HUMEDECIMIENTO

FRENTE DE HUMEDICIENTO

�BUENA UNIFORMIDAD DE RIEGO

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3.- Espaciamiento de los goteros. Bulbo de humedecimiento Textura Caudal del gotero 2.0 l/hr

húmedo = 0.50 m

20-30 cm.

Bulbo de humedecimiento

Esp. goteros = 0.50 * 0.8 = 0.40 m = 0.50 * 0.9 = 0.45 m

Caudal del gotero de 4 l/hr

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21

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60

RADIO (cm)

PR

OF

UN

DID

AD

(cm

)

2 LITROS

4 LITROS

6 LITROS

8 LITROS

10 LITROS

12 LITROS

( Translape) r = 0.25 m = 25 cm. Se

r

Se = r ( 2 – a ) 100

Se = 25 (2 – 20 ) = 45 cm 100 Se = 25 (2 – 40 ) = 40 cm 100

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DISPOSICION DE EMISORES

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DISPOSICION DE EMISORES

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Diseño Agronómico ( Ejemplo Practico)a) Necesidades netas:

Nn = Eto · Kc · Kl · Ka · KrSiendo:� Eto : factor mensual de consumo por las plantas en mm/mes.� Kc : coeficiente de cultivo. Para cada cultivo varía en función de

su fenología.� Kl : coeficiente de corrección por efecto de la localización. Para

el cálculo de estecoeficiente se tomará un valor medio de sombreamiento del cultivo para cada mes, desde el 15% en el mes de mayo hasta el 60% en el mes de agosto.

� Ka: corrección por variaciones climáticas locales.� Kr : corrección por advención.

� Cálculo de la Evapotranspiración de referencia:

� Para el cálculo de este factor se han tomado los factores diarios de consumo utilizando el Tanque tipo A:

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GENERALIDADES

Dato ClimáticoMETODOMETODOMETODOMETODO

Blaney Criddle Radiación Penman Tanque A

Temperatura X X XHumedad Relativa X X X XViento X X X XInsolación X X XRadiación X XEvaporación X

Condiciones Locales X X X X

EVAPOTRANSPIRACION

CONCEPTO :

EVAPOTRANSPIRACION DE REFERENCIA (ETo)

Es la tasa de evaporación (mm/día) de una extensa s uperficie de pasto (grama) verde, de 8 a 15 cm. de altura, en crecimiento acti vo, que sombrea completamente la superficie del suelo y que no sufre escasez de ag ua.

METODOS DE CALCULO :

GENERALIDADESMETODO DEL TANQUE EVAPORIMETRO CLASE “A”

ETo (mm/día) = ETan (mm/día) x KTanETo : Evapotranspiración del Cultivo de Referencia (mm/día)

ETan: Evaporación media diaria del Tanque A (mm/día)

KTan: Coeficiente del Tanque Evaporímetro Clase A

DESCRIPCION DEL TANQUE

DIAMETRO : 120.5 cm.

PROFUNDIDAD : 25.4 cm.

MATERIAL: Hierro Galvanizado

RECUBRIMIENTO : Pintura de Aluminio

CONDICIONES DE INSTALACION•Instalación sobre una plataforma de madera con inte rsticios para su ventilación.

•La base debe estar a 5 cm. del suelo.

•Se llena el tanque con agua hasta 5 cm. del borde. El nivel no debe bajar mas de 2.5 cm.

•Se toma las lecturas diariamente y a una hora fija.

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GENERALIDADESMETODO DEL TANQUE EVAPORIMETRO CLASE “A”

EL COEFICIENTE DEL TANQUE Ktan (Caso 1)

50m ó más Variable

D

Cubierta VerdeTanque

Barbecho de secano

Dirección del viento

Distancia a Barlovento

D (m)

Velocidad del viento Humedad Relativa Media

( Km/día ) ( m/s ) <40 40 – 70 > 70

0a9

< 175175 – 425425 – 700

>700

< 22 – 55 – 8>8

0.550.500.450.40

0.650.600.500.45

0.750.650.600.50

10a99

< 175175 – 425425 – 700

>700

< 22 – 55 – 8>8

0.650.600.550.45

0.750.700.600.55

0.850.750.650.60

GENERALIDADESMETODO DEL TANQUE EVAPORIMETRO CLASE “A”

EL COEFICIENTE DEL TANQUE Ktan (Caso 2)

50m ó más Variable

D

Cubierta Verde

Tanque

Barbecho de secano

Dirección del viento

Distancia a Barlovento

D (m)

Velocidad del viento Humedad Relativa Media

( Km/día ) ( m/s ) <40 40 – 70 > 70

0a9

< 175175 – 425425 – 700

>700

< 22 – 55 – 8>8

0.700.650.600.50

0.800.750.650.60

0.850.800.700.65

10a99

< 175175 – 425425 – 700

>700

< 22 – 55 – 8>8

0.600.550.500.45

0.700.650.550.50

0.800.700.650.55

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Cálculo de KcEl Kc varía, para un mismo cultivo, en función de su fenología. En el caso del Maíz Forrajero su valor va a oscilar a lo largo del ciclo, adquiriendo su valor máximo en la fase de media estación donde Kc = 1,15

GENERALIDADESEL COEFICIENTE DEL CULTIVO

COEFICIENTE DEL CULTIVO - Kc.

ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

Ini. Des. Max. Mad. Fin

Cosecha

ESTADOS FENOLOGICOS

Kc

Meses

I

II

III

IV

20d 35d 40d 30d

Kc = ETc (mm/día) / ETo (mm/día)

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COEFICIENTE DEL CULTIVO PONDERADO – Kc ponderado

A1 Kc1

A2 Kc2

A3 Kc3

A4 Kc4

A5 Kc5

A6 Kc6

A7 Kc7

A7 Kc7

Kc ponderado =(A1 x Kc 1+ A2 x Kc 2+ A3 x Kc 3+ …….+A7 x Kc 7)

(A1 + A2 + A3 + A4 + A5 + A6 + A7)

Área del Proyecto

GENERALIDADESEL COEFICIENTE DEL CULTIVO

GENERALIDADESEVAPOTRANSPIRACION DEL CULTIVO (ETc)

ETc (mm/día) = ETo (mm/día) x Kc

FACTORES DE CORRECCION DE LA ETcEFECTO DE LOCALIZACION

E

TT

RIEGO POR GRAVEDAD

E

T

E

T

RIEGO LOCALIZADO

•ALJIBURY ET AL ……………….. Kl = 1.34 A

•DECROIX …………………………. KL = 0.1 + A

•HOARE ET AL …………………… Kl = A+0.5(1-A)

•KELER ……………………………. Kl = A + 0.15(1-A)

A = Fracción de Área Sombreada por el Cultivo (al medio día)

Kl = Factor de Localización (Se utiliza para correg ir la ETc)

Se obtiene de las siguientes fórmulas, eliminando los valores extremos y calculando la media de los dos restantes

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CONDICIONES LOCALESLos valores calculados de ETo son valores medios, p or lo que debe mejorarse aumentando entre un 15% y 20% para prevenir que exi sta déficit de agua.

GENERALIDADESFACTORES DE CORRECCION DE LA ETc

VARIACION POR ADVECCIONEste efecto se cuantifica en función del tamaño de la zona de riego y del tipo de cultivo y también es conocido como “efecto de ro pa tendida”

El aire caliente y seco procedente de secanos vecin os tiene un efecto sobre los cultivos de regadío, aumentando enormemente la ET a barlovento y disminuyendo al aproximarse a sotavento, donde el a ire ya llega cargado de humedad y menos caliente.

LAVADO DE SALESLámina de Riego adicional que aleja las sales en ex ceso de la zona radicular.

CROPWAT

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CROPWAT

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Cálculo de KlPara el cálculo de Kl se tomará un valor medio de sombreamiento basándonos en cuatro autores que obtienen un valor de Kl; nosotros obtendremos este valor despreciando los dos extremos y haciendo la media aritmética de los dos centrales:Las fórmulas de cada autor son las siguientes

Aljibury et al. Kl = 1,34·A

Decroix Kl = 0,1+ A

Hoare et al. Kl = A+ 0,5 (1-A)

Keller Kl = A + 0,15 ( 1- A)

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Cálculo de KaEl coeficiente Ka según el criterio Hernández Abreu, será 1,20 en previsión de añoscon mayor demanda climática que el año medio.

- Cálculo de KrDepende de la superficie puesta en regadío. Kr = 0,9 ( para una superficie de 10hectáreas ).

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En resumen, las necesidades hídricas netas del cultivo de maíz que nos ocupa, son las recogidas en la tabla siguiente

Necesidades brutas o necesidades totales

Siendo:CU: coeficiente de uniformidad del cultivo → CU = 0,90K: coeficiente para el lavado. Es el valor mayor entre 1-Ea y LrSiendo:Ea (eficacia de aplicación = 0,95)Lr (necesidades de lavado)

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Siendo:

CEi = 0,5 mmho/cm, conductividad del agua de riego según análisis.CE máx = conductividad eléctrica del extracto de saturación calculadapara una pérdida de producción el 100%. (FAO, 1989).CE máx = 10 mmho/cm.

f = eficacia de lavado que depende del tipo de suelo:

f = 1 (suelos arenosos)f = 0,30 (suelos arcillosos)f = 0,85 (resto de suelos).

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FORMATOS

� PARAMETROS DE DISEÑO AGRONOMICO� PARAMETROS DE OPERACIÓN� DEMANDA DE AGUA� DISEÑO AGRONOMICO ASPERSIÓN

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