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Ing. Dr. Carlos Jesús Baca García UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO “MAESTRIA EN INGENIERIA CIVIL” MENCION EN RECURSOS HIDRICOS Y MEDIO AMBIENTE
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Ing. Dr. Carlos Jesús Baca García
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN
ANTONIO ABAD DEL CUSCO
“MAESTRIA EN INGENIERIA CIVIL”
MENCION EN RECURSOS HIDRICOS Y MEDIO AMBIENTE
RIEGO:
Necesario en la Agricultura, sobre todo en lugares donde las lluvias son estacionales.
DESARROLLAR TECNOLOGIAS QUE:
Racionalicen el consumo de agua,
Sean adoptadas por los usuarios.
INVESTIGACION
- Muy ligada al entorno climático y edáfico donde se desarrolla.
INVESTIGACION EN
IRRIGACIONES
Análisis de la demanda evaporativa de los cultivos,
Uso de las cantidades limitadas de agua (Riego deficitario),
Mejorar aplicación y distribución (CU) – Repercusión en producción, impacto ambiental,
Mejora de la Gestión, manejo y aplicación en las parcelas y no solo infraestructura.
INVESTIGACION EN
IRRIGACIONES
FUTURO
La mecanización y automatización del riego,
Adecuado diseño de los aspersores y emisores,
- - Máximo alcance (aspersores – emisores)
- - Tamaño de gota medio (entre 1,5 y 4 mm),
- - Mínima presión de trabajo,
Aprovechar el riego nocturno
- - Menores pérdidas, menor costo de energía, menos viento.
PRINCIPALES AVANCES
TECNOLÓGICOS EN
RIEGO TECNIFICADO
Carlos Jesús Baca García
ABRIL 2014
INNOVACIONES TECNOLOGICAS
EN SISTEMAS DE RIEGO
INTRODUCCIÓN
Las sucesivas crisis internacionales en los últimos
años, han determinado cambios significativos en las
alternativas de riego practicadas en muchos países.
En algunas localidades, hasta una reducción en el
área irrigada ha sido observada.
Riego es una tecnología selectiva, prevaleciendo en
cultivos con mayor valor económico. Por tanto
depende mucho del momento económico mundial.
En momentos desfavorables, los agricultores buscan
repasar a las lluvias, el encargo de irrigar sus
cultivos.
La recesión en el consumo de muchos productos
agrícolas, obligó a una reorganización de los
inventarios de costos, buscando reducir tanto los
costos de inversión como los costos de operación
practicados en la agricultura irrigada.
Solamente en el mes septiembre 2012, el precio del
jugo de naranja en Chicago bajó 15,8%.
Mismo con el aumento actual en los precios observado
en algunas “commodities”, como soya, maíz, algodón
y azúcar, no estimulan la práctica generalizada del
riego en esos cultivos por los agricultores, en función
de una reconocida inestabilidad de precios de esos
productos, particularmente acentuada en periodos de
crisis.
SITUACIÓN ACTUAL DEL RIEGO
Los sistemas de riego por superficie aún prevalecen
en gran proporción en las áreas irrigadas del mundo.
En los Estados Unidos están presentes en cerca de
50% de la área total irrigada, estimada en 23
millones de hectáreas (Yonts, 2010).
Solamente en el Estado de California riegan más de
1,5 millones de hectáreas.
Para presentar las tendencias en tecnología del riego
vamos a apreciar la situación actual en el Valle de
San Joaquín en California, que fue diagnosticada en
febrero de 2010, en la siguiente investigación.
Irrigation Practices and Influencers Survey
Findings
San Joaquin Valley
Agricultural Water Management Council and
California Farm Water Coalition
February, 2010
El Valle de San Joaquín incluye 7 de los 10 condados
con mayor valor de producción agrícola en el Estado
de California, avaluada anualmente en más de US$
25,3 billones.
También, 9 de los 10 condados con mayor valor de la
producción agrícola de los Estados Unidos están en
California.
En 2008, el Departamento de Agricultura
americano reveló un rendimiento de US$ 39
billones de los productos agrícolas en California,
con más de 1,4 millones de trabajadores (USDA
Economic Research Service).
La área irrigada en California representa 16% del
área irrigada en el país.
Mismo en regiones tradicionalmente irrigadas y
reconocidas por el elevado potencial agrícola, como
el Valle de San Joaquín, en California, se busca
utilizar técnicas simples y de bajo costo para
orientar los riegos, conforme presentado en las
diapositivas que a continuación presentamos:
Sistemas de bajo costo
Granjas de cultivos permanentes en la encuesta reportaron haber usado
uno o más de los sistemas de riego para satisfacer las necesidades de
los cultivos (Los porcentajes no son acumulativos)
Las granjas en el área de la encuesta reportaron múltiples factores que
influyen en la elección del sistema de riego
Barreras para aumentar la eficiencia de riego
Costo - ya optimizado - Viabilidad Técnica - Falta de entrenamiento
Además de las respuestas anteriores, 12% informó de otros factores que afectan
a la programación de riego
Factores relacionados con la programación del riego
Estrés de planta/suelo calendario o rotación/Instituto/ caudales
Argumentos para no utilizar procedimientos
científicos (basados en evapotranspiración) en la
programación del riego:
57% - Costo elevado.
43% - Dificultades para incorporar los datos de ET, en
la programación del riego.
40% - No creen que los datos de evapotranspiración
disfruten un valor significativo en los resultados.
(decepción para la tecnología)
32% - Requieren mucho tiempo.
6% - Otros motivos.
Con la mano/aspecto visual de la planta/equipos simples
TENDENCIAS ACTUALES EN TECNOLOGÍA DEL RIEGO
Una de las opciones para reducir los costos en riego,
han sido el cambio de algunos componentes
específicos por similares, con uso mas generalizado,
que presentan menores costos.
Así, por ejemplo, podemos por lo menos en parte de
un sistema de riego por aspersión reemplazar
tuberías especificadas para alta presión por baja
presión o mismo para aplicaciones sanitarias, en
general de menor costo.
A pesar de que esas tuberías no estén especificadas
en ninguna clase de presión, pueden soportar cerca
de 300 kPa cuando operan enterradas a 30 cm de
profundidad en el suelo.
El empleo de aspersores de bajo caudal, con solamente
una boquilla, operando a bajas presiones resulta en
inúmeros beneficios de economía en los proyectos de
riego por aspersión, como:
1) Reducción en la potencia de las unidades de bombeo,
2) Reducción en el consumo de energía,
3) Reducción en la intensidad media de precipitación de
los aspersores y
4) Aumento en la uniformidad de distribución del agua
en el área regada.
Así mismo, posibilita el empleo de tuberías especificadas
con menores valores de presión a un costo más barato.
Estas opciones han sido muy ajustadas para
limitados recursos financieros disponibles, tanto
para adquisición cuanto para operación de los
principales sistemas de riego (surcos, aspersión y
localizada) para áreas reducidas.
Sin embargo, han sido encontradas soluciones muy
convenientes y de bajo costo, capases de asegurar la
práctica de agricultura irrigada para agricultores
con pocos recursos financieros.
Reducir costos:
Imaginación en la sierra cusqueña
Otra modificación importante se refiere a una
dotación hídrica mas flexible (dotación
deficitaria), buscando aumentar la eficiencia y
ahorrar agua. Al mismo tiempo, reservando
mayores volumen para almacenamiento de las
precipitaciones pluviales en el suelos cultivados.
En este caso, el diseño conduce a una reducción
en el caudal, beneficiando todos los factores
asociados, como la potencia de las unidades de
bombeo, el diámetro de las tuberías y las perdidas
de presión en todo el sistema hidráulico.
0
1
2
3
4
5 D
em
an
da
hid
ric
a m
m/d
0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 102108114120
Dias apos o plantio
Deficit Excesso
Capac. bombeamento
Considerar el empleo del riego por superficie
En condiciones favorables, los sistemas por superficie
continuarán prevaleciendo, en función de desempeños
ventajosos comparados a otros sistemas alternativos
(Clemmens, 1998).
Ventajas incontestables de los sistemas por
superficie:
1) Costo
Representa la principal razón de la elevada
proporción observada en las áreas regadas en todo el
mundo.
Un equipo originariamente denominado “cablegation”
(Kemper et al., 1981) fue instalado para satisfacer la
exigencia de bajo costo, reduciendo el costo para
solamente US$ 300/ha, para surcos ejecutados con cerca
de 100 m de largo.
Mayores anchos de las parcelas o cambios sucesivos del
equipo en el área regada reducen proporcionalmente el
costo.
Además, hay una gran simplicidad de operación con
significativa reducción de costos variables (Kemper et
al.,1981 se refieren como un “automatic furrow
irrigation”).
2) Eliminan el bombeo o reducen el consumo de energía:
E = V P/ρ
E = consumo energético, kJ,
V = volumen bombeado, m3,
P = presión en la salida de la bomba, kPa,
ρ = Rdto. operacional de bombeo, adimensional.
La presión requerida en sistemas por aspersión puede
ampliar de 5 a 10 veces la requerida en sistemas por
superficie.
Asumiendo una eficiencia típica de 80% para aspersión,
la eficiencia en sistemas por superficie, para resultar con
el mismo consumo energético, debería llegar a valores
entre 8 y 16%, inaceptables desde punto de vista técnico o
económico.
3) Calidad da agua.
Las aguas superficiales son ampliamente disponibles
y, en general, presentan menores costos.
Con frecuencia, incorporan cantidades significativas
de material orgánico y mineral en solución o
suspensión, inclusive contaminantes que,
eventualmente, pueden contribuir para satisfacer las
necesidades nutricionales de los cultivos y mejorar
las características físico-químicas de los suelos,
pudiendo ser utilizadas, casi sin restricciones o
condiciones, en los sistemas por superficie.
4) Posibilidad de incorporar fertirrigacion de bajo
costo.
El equipo para fertirrigacion puede ser integrado al
sistema de riego a un costo insignificante,
empleando fertilizantes usuales, sin exigencias
severas de pureza y solubilidad (hasta mismo
material en suspensión puede ser ventajosamente
aplicado, incluyendo fertilizantes orgánicos).
5) Independiente de las condiciones de vientos,
muchas veces frecuentes en la estación de riego.
6) Permiten localizar la aplicación del agua a las
plantas de interés y aumentar la eficiencia.
7) No interfieren con los tratamientos fitosanitarios.
8) Fácilmente asimilados por los irrigantes.
La operación de un sistema por superficie resume
prácticamente el control de una única variable: el
tiempo de aplicación de agua a la parcela irrigada.
Limitaciones reconocidas en los sistemas por superficie.
1) La diferencia fundamental entre los sistemas
presurizados y el sistema por superficie se resume en
la posibilidad de control en la aplicación de agua.
En cuanto en sistemas presurizados el aforo puede
ser previsible, o hasta mismo controlado, en cada
aspersor o emisor, esto no ocurre en sistemas por
superficie.
2) Parámetros hidráulicos variables con los sucesivos
riegos, requiriendo alteraciones operacionales.
3) La topografía debe ser plana a suavemente ondulada.
4) Los suelos arcillosos y profundos favorecen
su aplicación.
5) Dificultades para su difusión, porque no
existen intereses comerciales (John Merriam,
70’s, 80’s).
La divulgación esta restricta a los organismos
de extensión gubernamentales y cooperativas
diferenciadas.
6) Reputación inmerecida de reducida eficiencia de
aplicación.
Se trata de un visual desfavorable al reclamo universal
para ahorrar agua – gran parte del volumen aplicado
permanece transitoriamente en la superficie,
contrapuesto, por ejemplo, a los sistemas por goteo.
Así, 2,000 L de agua aplicados en surcos con 100 m2 de
área irrigada pueden parecer excesivos, pero representan
láminas medias de solamente 20 mm.
Por otro lado, Arizona Water Dept. adopta el sistema
“level basin” como una referencia para llegar a la meta
de 85% de eficiencia utilizada para determinar licencias
de agua (Clemmens, 1998).
Clemmens & Dedrick (1994):
Eficiencia de aplicación Alcanzable
Estas opciones han sido muy ajustadas para
limitados recursos financieros disponibles, tanto
para adquisición cuanto para operación de los
principales sistemas de riego (surcos, aspersión y
localizada) para áreas reducidas.
Sin embargo, han sido encontradas soluciones muy
convenientes y de bajo costo, capases de asegurar la
práctica de agricultura irrigada para agricultores
con pocos recursos financieros.
POTENCIALIDADES DEL RIEGO RACIONAL
Son bastantes, pero tomando en consideración y intentando
integrar los siguientes factores:
1) Estimular el uso racional del agua en acciones efectivas de
extensión, priorizando áreas más reducidas con pequeña
inversión, coincidente con las expectativas de la
agricultura familiar.
2) Procurar utilizar componentes alternativos de menor costo
y bueno desempeño.
3) Adoptar alternativas de bajas presiones.
4) Considerar al riego deficitario como una opción técnica y
económica.
5) Utilizar los sistemas de riego para fertilizar, empleando
alternativas efectivas y de bajo costo.
6) Promover la instalación de áreas demostrativas
en sitios estratégicos con el objetivo de presentar
los sistemas más apropiados y estimular su uso
racional por los agricultores.
BIBLIOGRAFIA:
1. Agricultural Water Management Council and California Water
Coalition. 2010. Irrigation Practices and Influencers Survey
Findings. San Joaquin Valley.
www.agwatercouncil.org/08312010.pdf, acesso em 15/06/11.
2. Clemmens, A.J. 1998. Achieving high irrigation efficiencies
with modern surface irrigation. Proc. 1998 Irrigation
Association Exposition & Technical Conference, p. 161-168.
3. Clemmens, A.J. & Dedrick, A.R. 1994. Irrigation techniques
and evaluations. In: Tanji, K.K. & Yaron, B. (eds.).
Management of water use in agriculture. Springer-Verlag,
Berlin, p.64-103.
4. Kemper, W.D., Heinemann, W.H., Kincaid, D.C., Worstell, R.V.
1981. Cablegation:I. Cable controlled plugs in perforated
supply pipes for automatic furrow irrigation. Transactions of
the ASAE, St. Joseph, v.24, n.6, p.1526-1532.
5. Scaloppi, E.J. 2011. Sistemas alternativos de
irrigação de baixo custo. Fundação de Estudos
Agronômicos e Florestais, Boletim Técnico 2,
Botucatu, SP, 47p.
6. Yonts, C.D. 2010. Surface irrigation. In: Heldman,
D.R. & Moraru, C.I. (eds). Encyclopedia of
Agricultural, Food, and Biological Engineering,
Second Edition, CRC Press, 1886 p.
