Charla de Riego (Diseño) NETAFIM GOTEO aspersion

DISEÑO DE RIEGO
Guayaquil: Km. 4 ½ vía Duran Tambo
Telf.: 2 802020 Fax: 2 804848
www.plastigama.com.ec
e-mail: renato.quijano@amanco.com
Ing. Agr. Renato Quijano B.

Objetivos del manejo del agua
Suplir las necesidades hídricas del
cultivo en sus estadios de desarrollo,
con el intento de obtener los
rendimientos óptimos, utilizando
eficientemente la energía y otros
insumos
Ing Agr. Renato Quijano B.
Amanco Soluciones Agrícolas

UN SISTEMA MAL
DISEÑADO PERO BIEN
MANEJADO PUEDE
FUNCIONAR MEJOR QUE
UN SISTEMA BIEN
DISEÑADO PERO MAL
MANEJADO

DISEÑOS DE RIEGO
CLIMA
CULTIVO
SUELO
CALIDAD DEL AGUA
TOPOGRAFIA
CONDUCCION
BOMBAS
CAUDAL DISPONIBLE
DISEÑO AGRONOMICO
DISEÑO HIDRULICO

CLIMA
• EVAPORACION DEL AGUA
• PRECIPITACION
• HORAS SOL
• VIENTO
CULTIVO
• USO CONSULTIVO (Evapotraspiración)
• PROFUNDIDAD Y DISTRIBUCION DEL
SISTEMA RADICULAR
• NATURALEZA Y CICLO DEL CULTIVO
Tina de evaporación

SUELO
• CAPACIDAD DE CAMPO,
Y PUNTO DE
MARCHITEZ
• DENSIDAD APARENTE
• INFILTRACION
• PENDIENTE
• SALINIDAD
AGUA
• CALIDAD
• CANTIDAD
• DISPONIBILIDAD

DISEÑO
AGRONOMICO

Factores del Cultivo
• Tipo de planta;
• Variedad;
• Fase del desarrollo;
• Resistencia a la transpiración;
• Altura de la planta;
• Rugosidad de la superficie vegetada;
• Reflectancia de la superficie vegetada;
• Características del sistema de raíces.
Esquema de las fases fisiológicas de
la plantas

Factores de manejo y
ambientales
• Salinidad del suelo;
• Fertilidad del suelo;
• Disponibilidad de fertilizantes;
• Presencia de capas endurecidas del suelo;
• Controle de enfermedades y plagas;
• Manejo del suelo;
• Densidad del siembra;
• Espaciamiento entre plantas;
• Contenido del agua en el suelo;
• Uso de cobertura sobre el suelo;
• Tipo de riego;
• Formas de manejo del agua;

En los primeros 3 resultados se nota que hay una perdida por
percolación ya que la producción no aumenta mayormente, inicialmente se
aplicaba una lamina para llegar 1.0 mt de profundidad, actualmente se
puede llegar a una lamina de 0.35 mt
0
1
2
3
4
5
6
-1000
-800
-600
-400
-200
0
mm de riego
1 m
0.8 m
0.6 m
0.4 m
0.35 m
Profundidad de la
lamina de Riego
TM / Ha

• Localización del sitio (Latitud, Longitud,
altitud, Huso horario)
• Temperatura del aire (Temp. Máxima, Temp.
Mínima, y promedio)
• Radiación solar
• Humedad del aire
Factores meteorológicos básicos
requeridos en la determinación de ETo.

Evapotraspiración
Los efectos de la transpiración del
cultivo y de la evaporación de agua del
suelo son combinados en uno solo
factor de conversión entre la ETo a
ETc mediante un factor único de cada
cultivo ( K )
ETc = evapotranspiración del cultivo [mm día-1];
ETo = evapotranspiración de referencia [mm día-1];
Kc = coeficiente único del cultivo.

Evapotranspiración de referencia
(ETo)
ETo es la tasa de transferencia de agua de una superficie
estándar sin ninguna falta de agua.
Esa superficie de referencia es una área hipotética
cultiva con una gramínea.

ETc es la tasa de transferencia de agua de una superficie
cultivada en condiciones óptimas.
Evapotranspiración del cultivo
en condiciones óptimas (ETc)

Ejemplos del Kc
Consulte Tabla 11 en FAO 56 para otros cultivos

Evapotraspiración = Kc * Evapotranspiracion del cultivo de referenecia
Etc = 0.82 * 4.0 = 3.28 mm
Inicial - Desarrollo - Media - Maduracion
Kc
Evapotraspiración
0.82

1 mm = 10 m3 x Ha
3.28 mm = 32.8 m3 x Ha
Evapotraspiración
• La transpiración puede ser mayor que la evaporación
• Con riegos mas frecuentes mas alta es la magnitud de
la evaporación
• Se requieren cerca de 500 Kg. De agua para producir
un Kg. De materia seca

Por que es importante estimar el ETc
• Programación de riego (cuando y cuanto agua a
aplicarse
• Algunos regadores “saben” realmente cuando y
cuanto regar?
• Para determinar el caudal máximo del sistema
($$$$$)
• Calcular cuanta agua se “gasta” y que pudiera
estar disponible para otros usos
• Para la operación de los sistema de distribución y
entrega de agua

Estacion: Milagro
Cultivo: Banano
MESES 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Eto 155.4 140.5 156.9 150.4 151.4 151.9 145.4 145.8 138.8 148.9 153.5 154.6
Kc 0.82 0.82 0.82 0.84 0.84 0.84 0.85 0.85 0.85 0.85 0.84 0.84
Etc 127.4 115.2 128.7 126.3 127.2 127.6 123.6 123.9 118.0 126.6 128.9 129.9
Precipitacion (65 %) 154.7 178.1 218.4 143.6 42.9 22.8 13.7 0 3.9 2.6 7.8 33.2
Uso Cons. (mes) 27.3 62.9 89.7 17.3 -84.3 -104.8 -109.9 -123.9 -114.1 -124.0 -121.1 -96.7
Uso Cons. (dia) -0.6 2.8 3.5 3.7 4.1 3.8 4.1 4.0 3.2
124 mm/mes = 4.1 mm /dia
BALANCE HIDRICO
Uso consultivo diario

USO CONSULTIVO DIARIO AJUSTADO
Uso consultivo diario * 7 días
días de Riego a la semana
UC aj =
4.1 mm * 7 días
6 días
UC aj = = 4.78 mm

RETENCION DEL AGUA EN EL SUELO
Capacidad de campo (CC)
• Cantidad de agua retenida en el suelo después que todo el exceso
gravitacional a sido drenado
• Cantidad máxima de agua en el suelo disponible para las plantas
• Valores clásicos : 8 – 10 kPa para suelos de textura gruesa y latosuelos
(oxisoles)
Punto de marchites permanente (PMP)
• Cantidad de agua retenida en el suelo que limita el desarrollo normal de las
plantas y si prolongado produce su muerte

POROSIDAD DEL SUELO
TIPO DE SUELO % C. C. % P.M.
ARCILLAS 35 18
LIMO 18 9
LIMO - ARENA 14 6
ARENA 6 2

RANGO DE MAXIMA PRECIPITACION A APLICARSE
EN EL SUELO
Arena Gruesa 19 25,4
Arena fina 12,7 19
Limo Arenoso 8,9 12,7
Limo Arcilloso 6,3 8,9
Arcilla 2,5 6,3
TIPO DE SUELO
VELC. INFILTRACION
mm / hora

Densidad Aparente
Es la relación ente el peso seco del suelo en gr. Sobre su
volumen en centímetros cúbicos.
Esto esta influenciado por la textura, porosidad y el contenido
de materia orgánica.
Valores altos diferentes a los de la tabla significa que hay un
proceso de degradación de la estructura del suelo y por
consiguiente de la porosidad, por lo que se podría pensar en
una capa compactada o en un piso de arado
Peso del suelo seco (gr.)
Volumen de suelo cc.
da =

Tipos de suelo
Densidad del
suelo (g/cm3)
Arenosos 1,25 – 1,50
Arcillosos y francos 1,00 – 1,40
Húmicos 0,75 – 1,00
Turfosos 0,20 – 0,45
Densidad Aparente

PROPIEDADES FISICAS DEL SUELO SEGÚN
SU TEXTURA
50 38 1.65 9 4 5 8 8.2
(25 - 250) (32 - 42) (1.55 - 1.8) (6 -12) (2 - 6) (4 - 6) (6 - 10) ( 6.2 - 10.8)
25 43 1.5 14 6 8 12 12
(15 - 75) (40 - 47) (1.4 - 1.6) (10 -18) (4 - 8) (6 - 10) (9 - 15) (8.4 - 16)
12.5 47 1.4 22 10 12 17 16.8
(7.5 - 20) (43 - 49) (1.35 - 1.50) (18 - 26) (8 -12) (10 - 14) (14 - 20) (13.5 - 21)
7 49 1.35 27 13 14 19 18.9
(2 - 15) (47 - 51) (1.30 - 1.40) (23 - 31) (11 -15) (12 - 16) (16 - 22) (15.6 - 22.4)
2 51 1.3 31 15 16 21 20.8
(0.2 - 5.0) (49 - 53) (1.25 - 1.35) (27 - 35) (13 - 17) (14 - 18) (18 - 23) (17.5 - 24.3)
0.5 53 1.25 35 17 18 23 22.5
(0.1 - 1.0) (51 - 55) (1.20 -1.30) (31 - 39) (15 -19) (16 -20) (20 - 25) (19.2 - 26)
Franco
Arcilloso
Arcillo
Limoso
Arcilloso
Arenoso
Franco
Arenoso
Franco
mm agua cada
10 cm. suelo
CAPACIDAD
DE CAMPO
(2)( % )
PUNTO DE
MARCHITEZ
(3) (%)
Peso seco %
(4)=(2-3)
Volumen
% v
HUMEDAD DISPONIBLE
TEXTURA
DEL SUELO
INFILTRACION
BASICA
(mm/hora)
ESPACIO
POROSO (
% )
PESO
ESPECIFICO
APARENTE
(g/cm
3
)

LAMINA DE ALMACENAJE
18 (%) - 9 (%)
100
1.5 * 30 * 10 = 40.5 mm
La =
CC - PM
100
Da * Pr * 10
La =
Volumen de agua
1 mm = 10 m3 x Ha
40.5 mm = 405 m3 x Ha
Da = Densidad Aparente
Pr = Profundidad Radicular (cm)

Estrés Hídrico
Capacidad
de campo
Punto de
marchitez
NIVEL DE AGOTAMIENTO PERMISIBLE (NPA)
33 % - 50 % - 66%
15 dias 30 dias
2/3 = 66%
1/3 = 33%
Evapotraspiración del cultivo
Saturación
Punto de
marchitez
Permanente
RIEGOS DE ALTA
FRECUENCIA
RIEGOS
ESPORADICOS
Nivel de agotamiento
permisible (NAP)
Escorrentia

LAMINA NETA DE RIEGO
33 % * 40.5 = 13.36 mm
Lnr =
N.A.P. * Lamina de Almacenaje
Lnr =
N.A.P. => 33 % a 66 %
Nivel de agotamiento permisible (N.A.P.)

FRECUENCIA DE RIEGO
Lamina Neta Riego
Uso consultivo diario
Fr =
13.36 mm
4.78 mm
Fr = = 2.79 dias C/Riego

LAMINA NETA DE RIEGO AJUSTADA
3 dias * 4.78 mm/dia = 14.34 mm
Lnr =
Frec. Riego aj * Uso consultivo
Lnr aj =
2.8 dias => 3 dias

• Por mejor que sea el diseño, siempre existen pérdidas
de agua que pueden ocurrir durante su conducción y
distribución en la área irrigada.
• Estas pérdidas son prácticamente inevitables
• Al proyectar, diseñar y manejar el sistema de riego, es
posible elaborarlo de manera que las pérdidas sean
disminuidas y con poco o ninguno impacto sobre los
rendimientos de las plantas
EFICIENCIA DEL RIEGO

volumen útil
Volumen real que se aplico
Efic. del Riego % =
EFICIENCIA DEL RIEGO
Es la relación del volumen útil que llego a la planta vs. El
volumen que se aplico realmente al suelo.
Goteo = 70 - 95 %
Aspersión = 65 - 85 %
Surcos = 25 - 55 %

LAMINA BRUTA
Lnr aj
Efic. del Riego * (1 - Frac. de lavado)
Lb =
14.34
0.75 * (1 – 0.15)
Lb = = 22.51 mm
Fraccion de lavado 15 %

INTENSIDAD PLUVIOMETRICA
227.1 * Q (GPM)
Marco de riego
Int =
3600 * 0.21
12 * 12
Int = = 5.25 mm/h
3600 * Q (LPS)
Marco de riego
Int =

TIEMPO DE RIEGO x MODULO
Lb
Intensidad Pluviometrica
TP r =
22.51 mm
5.25 mm/h
TP r = = 4.28 horas = 4:17

HORAS DE RIEGO AL DIA
1 Turno 4.28 Horas
2 Turnos 8.56 Horas
3 Turnos 12.84 Horas
Ha
# horas al día * Fr * Tpr
Ha x modulo =
100 Ha
12.84 horas * 3 días * 4.28
Ha x modulo = = 2.59 Ha
Hay que ser flexibles para acomodarse a la geometría de la parcela

10 * Lb * Area
Horas * Dias
Q (m3/h) =
ESTIMACION DEL CAUDAL NECESARIO
10 * 22.51 mm * 100 Ha
12.84 horas * 3
Q = = 584.3 m3/h
Lb: Lamina Bruta
Horas: Horas por días
Dias: Frecuencia de Riego

44.07 * Area * Lb
Horas * Dias
Q (GPM) =
ESTIMACION DE REQUERIMIENTO DEL SISTEMA
DE BOMBEO
44.07 * 100 * 22.51
12.84 horas * 3 dias
Q = = 2575.3 GPM

30 cm. 3.4 lph x mt 20 cm. 3.7 lph x mt

20 cm 3.70 lph x mt
Después de 30 hrs

56 cm

DIAMETRO DEL BULBO HUMEDO
4.0
0.785 * 4
Dbh = = 1.12 m
Q (LPH)
0.785 * Velocidad de Infiltración
Dbh =

LAMINA NETA DE RIEGO
0.20 * 40.5 = 8.1 mm
Lnr =
N.A.P. * La
Lnr =
10 % - 30 %

60 %
40 %
• Clima árido: 33 al 50% de humedecimiento del área de
cultivo.
• Clima húmedo: puede ser reducido hasta el 20%.
• Este porcentaje de humedecimiento no deberá exceder de
50% a 60%, principalmente en los casos de cultivos con
espaciamiento grandes, por ejemplo: cultivos de mango,
limón, frutales.
Sistemas de Riego por Goteo
Sistemas de Riego por Goteo

GOTEO

PORCENTAJE DE AREA BAJO RIEGO
POR PLANTA
100 * 0.785 * (Dbh)2 * # Emisores x Planta
Marco de riego
P arp =
100 * 0.785 * (1.12)2 * 1
4 x 4
P arp = = 6.15 %
100 * 0.785 * (1.12)2 * 4
4 x 4
P arp = = 24.6 %
Angulo
360º
x

PORCENTAJE DE AREA BAJO RIEGO
POR PLANTA

INTENSIDAD PLUVIOMETRICA
4.0
4 * 4
Int = = 0.25 mm/h
Q (LPH)
Marco de riego
Int =

PRECIPITACION HORARIA DEL
SISTEMA DE RIEGO
Int = = 1.01 mm/h
Q (LPH)
Marco de riego * P arp
Int =
4.0
4 * 4 * 0.246

DISEÑO
HIDRAULICO

CALCULO HIDRAULICO DE TUBERIAS
Uno de los problemas más estudiados en la
hidráulica de tuberías es la relación
cuantitativa que existe entre las siguientes
magnitudes:
q: caudal
d: diámetro
v: velocidad
L: longitud de la tubería
H: pérdida de carga por rozamiento

¿ PRESION ?
• ESTATICA
• DINAMICA

PRESION ESTATICA
• La presión estática del agua es una
indicación de la energía potencial
de presión disponible en una red
hidráulica cerrada.
• Un sistema “cerrado” es aquel
donde existe agua en reposo.

PRESION DINAMICA
• La presión dinámica del agua es una
indicación de la energía de presión
disponible en una red hidráulica
abierta.
• Un sistema abierto es aquel donde
existe agua en constante movimiento.

VELOCIDAD
ES LA RAPIDEZ DEL AGUA
DENTRO DE LA TUBERIA
LA VELOCIDAD MATA
V < 2 m/s

TUBERIAS
• Las tuberías usualmente empleadas en conducciones
de agua pueden ser de cinco materiales:
• PVC (policloruro de vinilo)
• PE (polietileno)
• PP (polipropileno)
• fibrocemento
• hormigón
• acero.
• De ellas se utilizan para riego las de PVC y PE .
• Las tuberías de plástico (PVC y PE) son uno de los
elementos típicos del riego y de hecho, el gran
desarrollo de estos riegos en los últimos años se
debe sobre todo a la aparición de las tuberías de
plástico.

TUBERÍAS DE PLÁSTICO. NORMALIZACIÓN Y
DEFINICIONES
NORMALIZACIÓN
• Se dispone de una variada normativa para las
tuberías de PVC y PE.
• En el Ecuador utilizamos la Norma INEN 1373
• Con el objetivo de establecer una normativa
internacional, no sólo de tuberías sino de todo
tipo de materiales, se creo la Internacional
Standard Organization (ISO)

• Las normas ISO la definen como: “Valor de la presión
interna para la que se ha diseñado el tubo con un
coeficiente de seguridad que puede mantenerse sin
falla durante 50 años, teniendo en cuenta un método
de extrapolación definido en condiciones estáticas,
para una sección dada del tubo que contiene agua a
20 °C.”
• El coeficiente de seguridad (3.36) tiene en cuenta las
fluctuaciones de los parámetros que se pueden
producir normalmente durante el uso continuado del
material”
PRESIONES

• “Es el valor de la presión interna máxima a la que en
servicio puede estar sometido un tubo a la temperatura de
utilización”. Las normas ISO establecen que la presión de
trabajo (Pt) a 20 °C se corresponde con la presión nominal
(Pn).
• Según las normas ISO, las presiones se expresan en
Megapascales (1 MPa = 145 PSI = 100 m.c.a), pero en la
práctica se sigue utilizando otras unidades como PSI, Atm,
kg/cm2 y m.c.a.
PRESIONES
0.50 Mpa 73 PSI 50 m.c.a.
0.63 Mpa 91 PSI 63 m.c.a.
0.80 Mpa 116 PSI 80 m.c.a.
1.00 Mpa 145 PSI 100 m.c.a.
1.25 Mpa 181 PSI 125 m.c.a.
1.60 Mpa 232 PSI 160 m.c.a.

TUBERÍAS DE PVC
• Son tubos de plástico rígidos fabricados a partir de una
materia prima compuesta esencialmente de resina
sintética de poli cloruro de vinilo (PVC),
• Mezclada con la proporción mínima indispensable de
aditivos colorantes, estabilizantes y lubricantes y exenta
de plastificantes y materias de relleno (fillers).
• Estas tuberías están reguladas por las normas ISO que
establece cuatro presiones nominales:
0.5, 0.63, 0.8, 1.0, 1.25 y 1.6 MPa.

TUBERÍAS DE POLIETILENO
• El polietileno (PE) es un plástico derivado del etileno,
al que se somete a un proceso de calor y presión que
provoca su polimerización. Las tuberías de polietileno
se fabrican mediante extrusión.
• El enorme impulso del Riego localizado en los
últimos años se debe en gran parte al desarrollo de las
tuberías de PE, que presenta dos ventajas y
desventajas con respecto al PVC

Comercialmente se fabrican tres tipos de tubos de polietileno
• Tubo de polietileno de baja densidad. Las normas ISO aceptan
dos designaciones para estos tubos: LDPE o bien PE 32, ésta
última debido a que el σ del material es de aproximadamente
32 kgf/cm2.
• Tubo de polietileno de media densidad. La ISO lo designa
MDPE o bien PE 50 B, ya que el σ del material es de
aproximadamente 50 kgf/cm2.
• Tubo de polietileno de alta densidad. La ISO lo designa HDPE
o bien PE 80 A y 100 A.
• Las normas ISO establecen tres presiones nominales: 0.20,
0.32, 0.4, 0.6 y 1.0 MPa y diámetros nominales desde 10 mm
hasta 160 mm.
TUBERÍAS DE POLIETILENO

DISEÑO DE TUBERÍAS SIMPLES

Hanzen & Williams
• Es una de las ecuaciones empíricas mas exitosas
• Fue desarrollada por G.S Williams y A. H. Hanze en 1933.
• La forma original de la formula es la siguiente
V = 0.849 C * R0.63 * S0.54

Q
C
Hf =
1.852
D
- 4.872
1.131 x 109
Hf = Perdida de carga en metros de columna de
agua por 100 metros de tubería (m/100m).
Q = Caudal en m3/h
C = Coeficiente adimensional de de H&W para
tuberías plásticas C = 150
D = Diámetro interior de la tubería en mm.
Hanzen & Williams

Q
C
Hf
1.85
DInterno =
4.87
10.64
Q = V * A
A =
Q
V
A =
 D
4
2
D =
4

Q
V
Hanzen & Williams

VALORES TIPICOS DE C
PVC 150
Polietileno 140
Acero Epoxico 145
Asbesto cemento 140
Aluminio con acoples 130
Acero nuevo 130
Acero viejo (20 años) 100

LA IMPORTANCIA DEL ANALISIS
HIDRAULICO
• Debido a que el flujo hidráulico del agua bajo presión es
el corazón del sistema de riego, es necesario prestar
atención a los detalles al hacer cambios a sistemas de riego
ya instalados
• Algún cambio que aparentemente es mínimo en una sección
del sistema puede causar que alguna otra sección no
funcione correctamente
• O quizás al arreglar algún problema pequeño en un sitio,
podemos causar que otra parte del sistema falle

DISEÑO DE TUBERÍAS EN MODULO

1
2
3
4
5
6

Laterales de riego
Tubería de abastecimiento
Diferencia de Caudal 10 % (A - B)
Diferencia de Presión 20 % (A - B)
A
B
• En este punto es necesario
determinar la presión de entrada y
saber la diferencia de presión entre
el punto A y B (este no tiene que
ser mayor que 20 %)
Válvula

Aplicación del Agua sin el regulador depresión
Aplicación del Agua con el regulador de presión
Regulación de Presión ®

25 psi 30 psi 40 psi 50 psi 80 psi
REGULADORES DE PRESION
Variación de Presión vs. EU
ASPERSION SIN
REGULACION
ASPERSION CON
REGULACION

Parcela: Demostrativa
Cultivo: Pastos

Diseño de modulos Reservorio

Ubicación de los Aspersores Reservorio

Ubicación de Laterales Reservorio

Reservorio
350 m
32 m
150 m
70 m
Medición de Alturas

35 m.
30 camas de babaco
35 m.
35 camas de melon
30 m. Tub 50
mm
con tapon de
limpieza al
final
Valvula PVC50 mm y
regulador de presion 10 PSI
Filtro de (20 - 38 GPM) de
anillos

Filtro de 1 1/2 “de anillos
(15 - 20 GPM)
Tub 40 mm con tapon de
limpieza al final
4 Modulos
de 21 camas
de tomate
Valvula bronce 1 1/4” (4)
Regulador de presion 10 PSI
Tub 50 mm
Tub 50 mm y tapon para coneccion del
siguiente invernadero
Cintas de Riego 16 mm gotero/30 cm
Inyector y
tanque
Valvula de Aire 1”

Filtro 1 “
anillas
(15 - 20 GPM)
Inyector y
tanque
35 m.
17 camas deTomate
Reservorio
12 m3
(para 5 Días)
30 m. Tub 40 mm
con tapon de limpieza al final
Regulador de presion 10
PSI
Valvula bronce 1 1/4”
1000 m2

Equipo de Bombeo ( 830 GPM)
Cable Via
Canal de Drenaje
200 mm
125 mm
110 mm
90 mm
75 mm
63 mm
50 mm
25 mm

Equipo de Bombeo
Principal
Secundaria
Conducción
Laterales
Abastecimiento

Guayaquil: Km. 4 ½ vía Duran Tambo
Telf.: 2 802020 Fax: 2 804848
www.plastigama.com.ec
e-mail: renato.quijano@amanco.com
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