Ministerio de Agricultura
Ing. Pedro Chucya Ccahua
I N T R O D U C C I O NEl diseo agronmico es un componente fundamental de los clculos justificatorios de cualquier expediente tcnico de un proyecto de riego (presas de riego, reservorios de riego, canales de riego, riego por aspersin, riego por goteo etc.)
La importancia de un buen diseo agronmico en los proyectos de riego por goteo repercutir directamente en :
- La produccin y operaciones de riego- Capacidad de las redes y estructuras de riego
El objetivo de la exposicin es aprender a:1.- Determinar las Necesidades de agua (02 mtodos)2.- Determinar parmetros de diseo (parcela 14Ha)
NECESIDADES DE AGUASe pretende conocer las necesidades mximas de agua para dimensionar posteriormente las instalaciones de riego. Para esto se utilizara el mtodo del libro de Pizarro y despus el mtodo desarrollado en la primera practica.
ETo Evapotranspiracion potencialKc Coeficiente de cultivoKl Coeficiente de localizacinKcl Coeficiente de variacin climticaKad Coeficiente por adveccinPe, Ac, Aa Precipitacin, agua capilar, agua almacenadaK Coeficiente por eficiencia aplicacin o lavadoCU Coeficiente de uniformidad
Necesidades totales o = { (ETo*Kc*Kl*Kcl*Kad) -Pe-Ac-Aa } / {(1-K)*CU }Lamina de riego
Determinacin ETo Existen diferentes mtodos para llegar a determinar la
ETo. Entre los mtodos mas empleados para hallar ETo tenemos :
Mtodo Tanque evaporimetro, Clase AMtodo Blaney ChiddleMtodo Penman modificadoMtodo de Hargreves
Una vez hallado el ETo de todos los meses, para fines de diseo se seleccionara aquel que multiplicado por Kc nos de el mximo valor
Determinacin Kc El Kc es el coeficiente de cultivo y es aquel que
expresa la relacin entre ETc. y Eto, sus valores varan en funcin de la fase del cultivo
Una vez hallado el Kc de todos los meses, para fines de diseo se seleccionara aquel que multiplicado por ETo nos de el maximo valor
Kc PARA PAPRIKA
FASE DEL CULTIVO Dias KcFASE INICIAL ( Emergencia ) 14 0.50
( Crecimiento Inicial ) 56 0.70( Cresimiento Final ) 28 1.00
FASE DESARROLLO 28 0.95FASE MEDIA ESTACION 56 0.70FASE ESTACION FINAL 28 0.60
Kc PARA PAPRIKA
TIEMPO KcMES 1 0.60MES 2 0.70MES 3 0.90MES 4 1.00MES 5 0.75MES 6 0.70MES 7 0.60
Ejemplo Seleccin ETo y KcCUADRO : Clculos de demanda de agua
E F M A M J J A S O N DEo (mmdia) 7.2 6.8 6.3 5.6 5.4 5.5 5.5 6 6.6 7.7 7.7 6.9K-tanque 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75ETo (mm/dia) 5.40 5.10 4.73 4.20 4.05 4.13 4.13 4.50 4.95 5.78 5.78 5.18
P A P R I K AKc (cultivo) 0.60 0.70 0.90 1.00 0.75 0.70 0.60ETc (mm/dia) 2.48 2.89 4.05 4.95 4.33 4.04 3.11
maximo
El valor de Etc seleccionado para efectos de diseo es elmximo de los obtenidos mensualmente.
Determinacin Kl El coeficiente de localizacin (Kl) corrige la ET disminuyndola, debido a la
reduccin del rea de riego, producto de la localizacin del riego con goteros o microaspersores La ET depende de masa de follaje, superficie de hojas, volumen de copa, etc. y como estas variables son difciles de cuanticar se las representa en funcin del % rea sombreada.
Alljiburi Kl = 1.34*ADecroix Kl = 0.1+AHoara Kl = A+0.5*(1-A)Keller Kl = A+0.15*(1-A)
Para obtener Kl se calcula por los 4 mtodos y se trabaja con el promedio
Ejemplo KlEjemplo: Palto con marco de 6 * 4 A.sombreada = Pi*D2 / 4 = 3.14*42 / 4
= 12 .56 m2 rea total = 6 x 4 = 24 m2
% A.Sombreada = A.Sombreado/A.total % A.Sombreada = 12.56 / 24 = 0.52 Resultados Kl con rea sombreado para palta 52% y para paprika 70%
PALTA PAPRIKAAlljiburi Kl = 0.70 Kl = 0.94Decroix Kl = 0.62 Kl = 0.80Hoara Kl = 0.76 Kl = 0.85Keller Kl = 0.59 Kl =0.74
PROMERDIO 0.67 0.83
==> 4.95 mm/dia * 0.83 = 4.10
Determinacin Kcl
El Kcl es el coeficiente variacin climtica y se utiliza para corregir los valores de promedios mensuales o de los promedios de un periodo determinado, utilizados para los clculos de la ETo.Para riego localizado este valor se estila poner entre 1.15 y 1.2
==> 4.10mm/dia*1.20 = 4.92 mm/dia
Determinacin Kad El Kad es el coeficiente por adveccin, el cual castiga a la ETo
debido a que el efecto producido por un rea de riego cada vez mas grande disminuir la ETo
Ejemplo: Para nuestro caso
Suponemos un rea de riego de 14 Ha
=> 4.92mm/da * 0.90=4.43mm/da
Determinacin Pe, Ac, Aa Pe, es aporte de agua por la precipitacin efectiva,
Ac, es aporte de agua capilar que se debe considerar en el caso de que el nivel fretico este prximo. Aa, es aporte del agua almacenada que tampoco se considera, por que con los riegos de alta frecuencia, pretendemos reponer inmediatamente el agua extrada para no gastar energas en sustraer agua almacenada mas all de la lamina diaria.
Ejemplo: para nuestro ejemplo no tenemos aportes de agua provenientes de precipitacin, capilaridad ni por almacenamiento.
==> 4.10mm/da - 0 - 0 - 0 = 4.10 mm/da
Determinacin K El K es un coeficiente que depender de la eficiencia de aplicacin o de la
cantidad de agua de lavado. debiendo de escogerse el que nos de un mayor valor de K, la aplicacin de este coeficiente nos permitir mayorar el valor de la ETo para garantizar una cantidad de agua para lavado o por perdidas en precolacin profunda
K = 1 - EaK = LR
Ea = eficiencia de aplicacinLR = % de agua de lavado
LR = CEi / 2CEe
CEi = conductividad elctrica del agua de riegoCEe = conductividad conductividad elctrica del extracto de saturacin
Determinacin K Ejemplo:
CEi = conductividad elctrica del agua de riego 0.8 mmhos/cmCEe = conductividad elctrica del extracto de saturacin 1.7 mmhos/cmEa = Eficiencia de aplicacin 90%
K = 1 Ea = 1- 0.9 = 0.10 K = LR = CEi / 2CEe = 0.8 / (2*1.7) = 0.24
podemos ver que el agua de lavado es superior a las aguas de perdidas
0.24 > 0.10por lo tanto se considera el porcentaje del de agua de lavado
==> 4.92mm/da / (1- 0.24) = 6.47 mm/dia ==> 4.92mm/da / (1- 0.10) = 5.46 mm/dia
Determinacin CU
Este factor es el coeficiente de uniformidad, su aplicacin nos garantiza que los lugares que reciben menos agua (debido a que todos los goteros no arrojan caudales exactamente iguales) pueden recibir la cantidad de agua necesaria.
CU = 0.90
==> 6.47mm/da / 0.90 = 7.18 mm/dia
==> 5.46mm/da / 0.90 = 6.06 mm/dia
NECESIDADES DE AGUA Ejemplo paprika
ETo Evapotranspiracion potencial= 4.95mm/diaKc Coeficiente de cultivo = 1.0Kl Coeficiente de localizacin = 0.83Kcl Coeficiente de variacin climtica =1.20Kad Coeficiente por adveccin = 0.90 Pe, Ac, Aa Precipitacin, agua capilar, agua almacenada = 0K Coeficiente por eficiencia aplicacin o lavado = 0.10 y 0.24CU Coeficiente de uniformidad = 0.90
Lr = { (ETo*Kc*Kl*Kcl*Kad) -Pe-Ac-Aa } / {(1-K)*CU}
Lr = {(4.95*1*0.83*1.20*0.90)0 0 - 0} / {(1-0.24)*0.90} = 7.18 Lr = {(4.95*1*0.83*1.20*0.90)0 0 - 0} / {(1-0.10)*0.90} = 6.06
METODOS PRIMERA PRACTICA
Un mtodo mas fcil y rpido , el cual se ha venido usando en las primeras clases y primera practica
ETo Evapotranspiracion potencialKc Coeficiente de cultivoEa Eficiencia de aplicacinLR Porcentaje de agua de lavado
Lr = ( Eto * Kc ) / { (1- LR) * Ea }
METODOS USUALES EJEMPLO : cultivo de paprika
ETo Evapotranspiracion potencial = 4.95 Kc Coeficiente de cultivo = 1.0Ea Eficiencia de aplicacin = 90%LR Porcentaje de agua de lavado =10% y con 0 %
Lr = ( ETo * Kc ) / { (1- LR) * Ea }
c/sal Lr = ( 4.95 * 1.0 ) / { (1- 0.10) * 0.90 } = 6.11 mm/da
s/sal Lr = ( 4.95 * 1.0 ) / { (1- 0) * 0.90 } = 5.50 mm/da
EJEMPLO DE CALCULO DE LAMINA NETA
METODO CLASESCUADRO : Clculos de demanda de agua
E F M A M J J A S O N DEo (mmdia) 7.2 6.8 6.3 5.6 5.4 5.5 5.5 6 6.6 7.7 7.7 6.9K-tanque 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75ETo (mm/dia) 5.40 5.10 4.73 4.20 4.05 4.13 4.13 4.50 4.95 5.78 5.78 5.18
P A P R I K AKc (cultivo) 0.60 0.70 0.90 1.00 0.75 0.70 0.60ETc (mm/dia) 2.48 2.89 4.05 4.95 4.33 4.04 3.11Lavado Sales (%) 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10%ETA (mm/dia) 2.75 3.21 4.50 5.50 4.81 4.49 3.45Ef. Aplicacin (%) 90% 90% 90% 90% 90% 90% 90%Lamina de Riego 3.06 3.56 5.00 6.11 5.35 4.99 3.83Modulo de riego 0.35 0.41 0.58 0.71 0.62 0.58 0.44
maximoCUADRO : Clculos de demanda de agua
E F M A M J J A S O N DEo (mmdia) 7.2 6.8 6.3 5.6 5.4 5.5 5.5 6 6.6 7.7 7.7 6.9K-tanque 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75ETo (mm/dia) 5.40 5.10 4.73 4.20 4.05 4.13 4.13 4.50 4.95 5.78 5.78 5.18
P A P R I K AKc (cultivo) 0.60 0.70 0.90 1.00 0.75 0.70 0.60ETc (mm/dia) 2.48 2.89 4.05 4.95 4.33 4.04 3.11Lavado Sales (%) 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%ETA (mm/dia) 2.48 2.89 4.05 4.95 4.33 4.04 3.11ETA (mm/mes) 74.25 89.51 125.55 148.50 134.27 121.28 96.26Ef. Aplicacin (%) 90% 90% 90% 90% 90% 90% 90%Lamina Riego mm/dia 2.75 3.21 4.50 5.50 4.81 4.49 3.45Modulo de riego litros / segundo 0.32 0.37 0.52 0.64 0.56 0.52 0.40
maximo
CAUDALES REQUERIDOS Con los datos obtenidos ya estamos en capacidad de estimar las necesidades hdricas para una determinada rea y tiempo de riegoPara el diseo obtuvimos Lamina 6.11 mm/da y un modulo de 0.74 lit/seg-ha por 24 horas .
Ejm-01: 11 Has y 12 horas de disponibilidad de agua Q ? => modulo por 12 horas = 0.74 x (24 / 12) = 1.48 l/s-ha
y para 11 Has Q requerido = 11*1.48 = 16.28 l/s Ejm-02; 11 Has y 8 horas de disponibilidad de agua Q ? => modulo por 08 horas = 0.74 x (24 / 8) = 2.22 l/s-ha
y para 11 Has Q requerido = 11*2.22 = 24.42 l/s
CALCULO DE PARAMETROS AGRONOMICOS
Frecuencia Dosis Tiempo riego Precipitacin del sistema # de Unidades o Turnos de riego rea de las Unidades de riego Caudal de diseo
FRECUENCIA La frecuencia de riego es el intervalo de tiempo necesario para volver aplicar un riego.En riegos por goteo y microaspersin no existe un valor mnimo de intervalo de riego, pero el valor mximo del intervalo de riego se calcula teniendo en cuenta que la humedad del rea mojada, no descienda de un cierto valor.
En su mayora de casos se disea para frecuencias de un da
Textura Frecuencia (max) Ligera 3 dasMedia 4 dasPesada 5 das
FRECUENCIA DE RIEGO (goteo)
rea mojada
% rea mojada = -----------------
rea Total
Frecuencia (max) = Dosis de riego (max) / Lamina riego
Dosis de riego (max) = Lamina de agua aprovechable X % rea mojada
Lamina de agua aprovechable = (CC-PM ) * Da * Pr * %Ag
dD
Comparacin frecuencias 1, 3 y 8 das
% AREA MOJADA
Se define como la relacin entre el rea mojada y el rea total medidos a una profundidad de 30 cm.
% rea mojada = rea mojada / rea total
% altos son mas seguros pero incrementan los costos de instalacin por mas cantidad de goteros y mayores dimetros de tuberas.
Keller recomienda En frutales el rea mnima mojada para
clima hmedo es 20%, clima rido es 33% En cultivos herbceos este % es mayor llegando hasta 70%.
AREA MOJADA POR EMISORCalculo de rea mojado
Microaspersores.- el rea o dimetro mojado en la superficie viene especificado en los catlogos y se asume este valor como el valor de rea mojadaGoteros.- en el caso de goteros es mas complicado dependiendo mucho de la textura, estratificacin, caudal de gotero y tiempo de riego, su calculo se puede hacer:
1) Utilizando tablas 2) Pruebas de campo
Tabla de dimetro mojado
Diferentes tipos de rea mojada
dD
# DE EMISORES El numero de emisores se calcula teniendo en cuenta que
la suma del rea mojada de todos los emisores de un rbol sea superior al mnimo de rea mojada impuesto. #e * Ae > A.total * % A.mojadomin
#e > ( A.total * % A.mojadomin ) / Ae
El tiempo de riego seria = Dosis / ( #e * qe )
#e = numero de emisores Ae = rea de un emisor qe = caudal de emisor Litros/hora Dosis = litros / rbol
DOSIS DE RIEGO Es la cantidad de agua a aplicarse en un riego, la cual ser infiltrada y retenida por el reservorio suelo, esta dosis es un mltiplo de la lamina riego diaria y depende de la frecuencia de riegoLa dosis de riego pueden ser:
- Dosis de riego (max) = Lamina aprovechable X % rea mojada - Lamina aprovechable = (CC-PM ) * Da * Pr * %Ag
Frecuencia DOSIS
01 da 1*Lr
02 das 2*Lr
03 das 3*Lr
TIEMPO DE RIEGO Para calcular el tiempo de riego, se compara
la dosis de agua (cantidad de agua a infiltrar y retener en el suelo) para riego con la oferta de agua del sistema de goteo.
Dosis de agua para riego mm / da m3/Ha-da horas
TR = ------------------------------------- = ----------- = -------------- = -------- Oferta de Agua del Sistema mm / Hora m3/Ha-hora da
Dosis de agua para riego = Funcin de Lamina neta y la frecuencia de riego Oferta de Agua del sistema = Funcin de Q-gotero, dist. goteros y dist. late
PRECIPITACION DEL SISTEMA Cantidad de agua que entrega un campo en
funcin de las caractersticas del sistema de goteo instalados (caudal y distanciamiento de los emisores)
Caudal del Gotero P = ---------------------------------
Dist. Emisores X Dist. Laterales
Caudal del Gotero = Litros / Hora Dist. Emisores = Metros Dist. Laterales = Metros
# DE UNIDADES TURNOS
Es la cantidad de unidades de riego o sectores en que se puede dividir una parcela,
Es el numero de turnos de riego que se pueden atender durante un periodo de tiempo disponible
Tiempo Disponible # Unidades de riego = -----------------------
Tiempo de riego
Tiempo disponible = tiempo total disponible para regarTiempo de riego = tiempo necesario para aplicar 1 dosis
AREA DE LA UNIDAD
Es el rea que puede ser atendida por un turno de riego Esta rea nos servir para poder dividir la parcela en un
numero de unidades de igual rea para que puedan ser regados en un turno de riego.
rea Total rea de Unidad = -------------------------------
# de Turnos o Unidades
Area Total = area donde se instalara el sistema de goteo
CAUDAL DEL SISTEMA
Es un caudal constante durante un determinado tiempo, que es necesario para poder regar una determinada superficie de terreno . Este caudal es funcion del area de riego, Lamina de riego y el tiempo total disponible para riego.
2.78 * A * Lr Q-sistema = -------------------------------
Tiempo A = rea total a regar Lr = Lamina de riego diaria Tiempo = tiempo total disponible para regar
Ejemplo 01 Se desea instalar un sistema de riego por goteo con cintas para 14 Has
de cultivo de paprika, se cuenta con 13 Horas disponibles de agua. La cinta a utilizar tiene emisores de 1.0 LPH @ 0.20 y 1.50 mt entre
laterales y la Lamina neta de riego es de 6 mm/dia y la frecuencia de riego es 1. Calcular los parmetros agronmicos del diseo?
Caudal del Gotero 1.0 LPH PP = --------------------------------- = ----------------------- = 3.33 mm/Hora
Dist. Emisores X Dist. Laterales 0.20 mt. x 1.50mt
Dosis de agua de riego 6.00 mm / da TR = ------------------------------------- = ------------------ = 1.80 Horas/dia
Oferta de Agua del Sistema 3.33 mm / Hora
Frecuencia = dosis de riego / lamina de riego
Frecuencia 1 => la dosis de riego es igual a la Lamina neta o demanda diaria cultivo
Ejemplo 01 2.73*A*Ln 2.78*14*6 Q-estimado = --------------------- = ------------------- = 17.96 L/s
Tiempo disponible 13. horas
Tiempo total 13 horas Unidades = --------------------- = ------------------- = 7.22 = 7 unidades
Tiempo de riego 1.8. horas
rea Total 14 Ha rea unidad = --------------------- = -------------- = 2.00 Ha
# unida 7
2.73*A*Ln 2.78*14*6 Q-real = --------------------- = ------------------- = 18.53 L/s
Tiempo disponible 12.6. horas
Diseo Agronmico Final
U-1
2 Ha
U-2
2 Ha
U-4
2 Ha
U-5
2 Ha
U-3
2 Ha
U-6
2 Ha
U-7
2 Ha
Pp = 3.33 mm/da
TR = 1.8 horas / und
TR-total = 12.6 horas / da
# Unidades = 7 unid
rea Und = 2 Has
rea Total = 14. Has
Lamina R. = 6 mm/da
Caudal = 18.53 Has
Q
14 Has
GRACIAS