El documento presenta información sobre el diseño agronómico de proyectos de riego. Explica cómo calcular la evapotranspiración de referencia (ETo) usando diferentes métodos, y cómo determinar el coeficiente de cultivo (Kc). También cubre factores como el coeficiente de localización, variación climática y advección que afectan las necesidades hídricas del cultivo. El objetivo es conocer las máximas necesidades de agua para dimensionar adecuadamente las instalaciones de riego.
2. GENERALIDADES
FACTORES DEL BALANCE HIDRICO
LAMINA DE RIEGO
AGUA DE RIEGO
SUELO
INFILTRACION
CULTIVO
APORTE FREATICO
PRECIPITACION
APORTE DE
AGUA
•SUBTERRANEA (POZOS)
•SUPERFICIAL (MITA JUs)
3. GENERALIDADES
FACTORES 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 + TRANSPIRACION
4. GENERALIDADES
EL COEFICIENTE DEL CULTIVO
COEFICIENTE DEL CULTIVO - Kc.
ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV
0.00
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)
5.
6. 1.SECTORIZACION
1.Dirección de surcos
2.Forma de terreno
2.NECESIDADES DE RIEGO
1.Tomar el pico de diseño
3.CAPACIDAD DE RIEGO,
PRECIPITACION HORARIA O
INTENSIDAD DE APLICACIÓN
1.Caudal de goteros (L/h)
2.Distancia entre goteros (m)
3.Distancia entre laterales (m)
4.TIEMPO DE RIEGO
5.TURNOS DE RIEGO
6.CAUDAL DE DISEÑO
DISEÑO AGRONOMICO
7. Introducción
El diseño agronómico es un componente
fundamental de los cálculos justificatorios de
cualquier expediente técnico de un proyecto de riego
(presas de riego, reservorios de riego, canales de
riego, riego por aspersión, riego por goteo etc.).
La importancia de un buen diseño agronómico en
los proyectos de riego por goteo repercutirá
directamente en :
- La producción y operaciones de riego
- Capacidad de las redes y estructuras de riego
8. El diseño agronómico es parte del proyecto y
decide una serie de elementos de la instalación
tales como número de emisores, disposición de
los mismos, etc. Además proporciona datos
básicos para el posterior diseño hidráulico,
como caudal por emisor y planta, duración de
riego, etc.
Se desarrolla en dos fases:
- Cálculos de las necesidades de agua,
- Determinación de las dosis, frecuencia y
tiempo de riego, número de emisores por planta
y caudal del emisor.
9. Lo que nos
interesa saber, es
su valor crítico,
para su posterior
dimensionamiento
de las
instalaciones de
riego.
11. Cálculo de ETo Elección de Kc
ETc = Kc*ETo
Kl
(Coeficiente de localización)
ETc *Kl
Correcciones por
condiciones locales
ETrl
Gw (aporte capilar)
Nn Ea, CU, R
Nt
12. Se pretende conocer las necesidades máximas de
agua para dimensionar posteriormente las
instalaciones de riego.
ETo Evapotranspiración de referencia,
Kc Coeficiente de cultivo,
Kl Coeficiente de localización,
Kcl Coeficiente de variación climática,
Kad Coeficiente por advección,
Pe, Ac, Aa Precipitación, agua capilar, agua almacenada,
K Coeficiente por eficiencia aplicación o lavado,
CU Coeficiente de uniformidad
Necesidades
totales o = { (ETo*Kc*Kl*Kcl*Kad) -Pe-Ac-Aa } / {(1-K)*CU }
Lamina de riego
13. Existen diferentes métodos para hallar ETo tenemos:
• Método Tanque evaporimetro, Clase “A”,
• Método Blaney Chiddle,
• Método Penman modificado,
• Método de Hargreves,
• Penman Monteith (CROPWAT 8.0).
Una vez hallado el ETo de todos los meses, para
fines de diseño, se seleccionará aquel que
multiplicado por el Kc, nos de, el máximo valor .
14. Dato Climático
METODO
Blaney
Criddle
Radiación Penman Tanque A
Temperatura X X X
Humedad Relativa X X X X
Viento X X X X
Insolación X X X
Radiación X X
Evaporación X
Condiciones Locales X X X X
METODOS DE CALCULO :
17. METODO DEL TANQUE EVAPORIMETRO CLASE “A”
ETo (mm/día) = ETan (mm/día) x KTan
ETo : 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 intersticios 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.
18. METODO DEL TANQUE EVAPORIMETRO CLASE “A”
EL COEFICIENTE DEL TANQUE Ktan (Caso 1)
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
0
a
9
< 175
175 – 425
425 – 700
>700
< 2
2 – 5
5 – 8
>8
0.55
0.50
0.45
0.40
0.65
0.60
0.50
0.45
0.75
0.65
0.60
0.50
10
a
99
< 175
175 – 425
425 – 700
>700
< 2
2 – 5
5 – 8
>8
0.65
0.60
0.55
0.45
0.75
0.70
0.60
0.55
0.85
0.75
0.65
0.60
19. METODO 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
Barlovent
o
D (m)
Velocidad del viento Humedad Relativa Media
( Km/día ) ( m/s ) <40 40 – 70 > 70
0
a
9
< 175
175 – 425
425 – 700
>700
< 2
2 – 5
5 – 8
>8
0.70
0.65
0.60
0.50
0.80
0.75
0.65
0.60
0.85
0.80
0.70
0.65
10
a
99
< 175
175 – 425
425 – 700
>700
< 2
2 – 5
5 – 8
>8
0.60
0.55
0.50
0.45
0.70
0.65
0.55
0.50
0.80
0.70
0.65
0.55
20. El Kc es el coeficiente de cultivo y es aquel que
expresa la relación entre ETc y ETo, sus
valores varían en función de la fase del cultivo.
Una vez hallado el Kc de todos los meses, para
fines de diseño se seleccionará aquel que
multiplicado por ETo nos de el máximo valor.
Kc PARA PAPRIKA
FASE DEL CULTIVO Dias Kc
FASE INICIAL ( Emergencia ) 14 0.50
( Crecimiento Inicial ) 56 0.70
( Cresimiento Final ) 28 1.00
FASE DESARROLLO 28 0.95
FASE MEDIA ESTACION 56 0.70
FASE ESTACION FINAL 28 0.60
Kc PARA PAPRIKA
TIEMPO Kc
MES 1 0.60
MES 2 0.70
MES 3 0.90
MES 4 1.00
MES 5 0.75
MES 6 0.70
MES 7 0.60
21. EL COEFICIENTE DEL CULTIVO
COEFICIENTE DEL CULTIVO - Kc.
ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV
0.00
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)
22. Cultivados limpios :
Kc = 0.55
Sin programa de lucha contra malas hierbas:
Kc = 0.85
Por motivos de efecto de localización, la cubierta
arbórea es de aproximadamente 50%, entonces las
FAO, distingue dos posibilidades:
Se puede elegir un valor intermedio estimado:
Kc = 0.70
23.
24.
25.
26. 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 Kc1+ A2 x Kc2+ A3 x Kc3+ …….+A7 x Kc7)
(A1 + A2 + A3 + A4 + A5 + A6 + A7)
Área del
Proyecto
EL COEFICIENTE DEL CULTIVO
27. Ejemplo selección ETo y Kc
CUADRO :Cálculosdedemandadeagua
E F M A M J J A S O N D
Eo (mmdia) 7.2 6.8 6.3 5.6 5.4 5.5 5.5 6 6.6 7.7 7.7 6.9
K-tanque 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75
ETo (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 A
Kc (cultivo) 0.60 0.70 0.90 1.00 0.75 0.70 0.60
ETc (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 diseño
es el máximo de los obtenidos mensualmente.
Ejemplo, fue calculado: ETo = 6,51 mm/día y Kc = 0,70
29. E
T
T
RIEGO POR GRAVEDAD
E
T
E
T
RIEGO LOCALIZADO
El coeficiente de localización (Kl) corrige la ET
disminuyéndola, debido a la reducción del área de riego,
producto de la localización del riego con goteros o
microaspersores.
microclima
31. La ET depende de la masa de follaje, superficie de hojas, volumen de
copa, etc. y como estas variables son difíciles de cuantificar se las
representa en función del % área sombreada.
Aljibury Kl = 1.34*A
Decroix Kl = 0.1+A
Hoare Kl = A+0.5*(1-A)
Keller Kl = A+0.15*(1-A)
• A = Fracción de Área Sombreada por el Cultivo (al medio día)
• Kl = Factor de Localización (Se utiliza para corregir la ETc)
Para obtener Kl se
calcula por los 4 métodos
y se trabaja con el
promedio.
32. Ejemplo:
Palto con marco de 6 * 4
A. sombreada = Pi*D2 / 4 = 3.14*42 / 4
= 12 .56 m2
Área total = 6 x 4 = 24 m2
% A. Sombreada = A. Sombreado/A.total
% A. Sombreada = 12.56 / 24 = 0.52
Resultados Kl con área sombreado para palta 52% y para paprika 70%
PALTA PAPRIKA
Alljiburi Kl = 0.70 Kl = 0.94
Decroix Kl = 0.62 Kl = 0.80
Hoara Kl = 0.76 Kl = 0.85
Keller Kl = 0.59 Kl =0.74
PROMEDIO 0.67 0.83
==> 4.56 mm/día * 0.67 = 3.05 mm/día
33. Determinación de Variación Climática (Kcl)
El Kcl es el coeficiente variación climática y se utiliza
para corregir los valores de promedios mensuales o de
los promedios de un periodo determinado, utilizados
para los cálculos de la ETo.
Para riego localizado este valor se estila poner
entre 1.15 y 1.2 (Pizarro 1996)
==> 3.05mm/día*1.20 = 3.66 mm/día
34. El Kad es el coeficiente por advección, el cual castiga a la ETo
debido a que el efecto producido por un área de riego cada vez mas
grande disminuirá la ETo.
Ejemplo:
Supongamos un área
de riego de 11 ha.
=> 3.66mm/día * 0.90 = 3.29mm/día
Determinación de la Variación por Advección (Kad)
35. Nn = ETrl – Pe – Ac - Aa
Pe, es aporte de agua por la precipitación efectiva,
Ac, es aporte de agua capilar que se debe considerar en el caso de
que el nivel freático este próximo.
Aa, es aporte del agua almacenada que tampoco se considera, por
que con los riegos de alta frecuencia, pretendemos reponer
inmediatamente el agua extraída para no gastar energías en
sustraer agua almacenada mas allá de la lamina diaria.
Ejemplo:
Para nuestro ejemplo no tenemos aportes de agua provenientes de
precipitación, capilaridad ni por almacenamiento.
==> Nn = 3.29 mm/día - 0 - 0 - 0 = 3.29 mm/día
36. Para dicho cálculo, a partir de las Nn, hay que
tener en cuenta 3 hechos:
- Pérdida de agua por percolación,
- Necesidades de lavado, (LR).
- Falta de uniformidad de riego.
37. Necesidades totales
Agua a aplicar (A)
K = 1 – Ea (en el caso de pérdidas) Se elige el valor
K = LR (en el caso de lavado) mas alto
- Si las pérdidas son mayores que las necesidades, el lavado se
cumplirá,
- Si las pérdidas provocan un lavado superior al necesario, el
nivel de salinidad se mantendrá bajo.
- Si las pérdidas son menores que las necesidades de lavado,
habrá que provocar una percolación para evitar salinización.
38. Eficiencia de aplicación (Ea)
Profund.
de raíces
(m)
Textura
Muy
porosa
(grava)
Arenosa Media Fina
<0.75 0.85 0.90 0.95 0.95
0.75 -
1.50
0.90 0.90 0.95 1.00
> 1.50 0.95 0.95 1.00 1.00
Keller 1978
Climas cálidos
39. Eficiencia de aplicación
Profund.
de raíces
(m)
Textura
Muy
porosa
(grava)
Arenosa Media Fina
<0.75 0.65 0.75 0.85 0.90
0.75 -
1.50
0.75 0.80 0.90 0.95
> 1.50 0.80 0.90 0.95 1.00
Keller 1978
Climas húmedos
40. Necesidades de lavado:
CE I : conductividad eléctrica del agua
de riego
CE e : conductividad eléctrica del
extracto de saturación del suelo,
valor para conseguir el lavado.
- Asunto complicado, y puede ser conveniente no cargar
al riego todas las necesidades de lavado, sino a la lluvia.
41. Ejemplo:
Nn = 3,29 mm/día
CEi = Conductividad eléctrica del agua de riego 0,8 mmhos/cm
CEe = Conductividad eléctrica del extracto de saturación 1,7 mmhos/cm
CU = 90%
Ea = Eficiencia de aplicación 95%
K = 1 – Ea = 1- 0.95 = 0.05
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, lo que evita la salinización, o sea se regará con un exceso
del 24%:
0.24 > 0.05
Por lo tanto se considera el porcentaje del agua de lavado:
==> 3.29mm/día / (1- 0.24) = 4.33 mm/día
==> 3.29mm/día / (1- 0.05) = 3.46 mm/día
44. También se puede expresar en:
- Necesidades diarias por árbol (Marco de plantación de 6m x 4m)
4,81 mm/día x 6m x 4m = 115,44 L/árbol-día
- Caudal Ficticio Continua
4,81 mm/día x 10,000/24x3600 = 0,56 L/s.ha
45. Engloba una serie
de parámetros que
caracterizan al
riego y
condicionan el
posterior diseño
hidráulico.
47. 1.- Número de emisores
El numero de emisores se calcula teniendo en cuenta que
la suma del área mojada de todos los emisores de un
árbol sea superior al mínimo de área 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 = Área de un emisor
qe = caudal de emisor Litros/hora
Dosis = litros / árbol
48. ECUACION DEL EMISOR
Según el tipo de curva de gasto:
-No compensantes: son aquellos que proporcionan caudales diferentes al variar la
presión en la entrada del emisor.
- Autocompensantes: son los que, dentro de los límites de presión fijados por el
fabricante, mantienen un caudal prácticamente constante. Al intervalo de presiones
para las cuales el emisor se comporta como autocompensante se le denomina
intervalo de compensación.
50. 2.- % Área mojada
Se define como la relación entre el área mojada y el área total
medidos a una profundidad de 30 cm.
% área mojada = Área mojada / Área total
% altos son mas seguros pero incrementan los costos de instalación
por mas cantidad de goteros y mayores diámetros de tuberías.
Keller recomienda
En frutales el área mínima mojada para
clima húmedo es 20%,
clima árido es 33%
En cultivos herbáceos este % es mayor llegando hasta 70%.
51. Área mojada por emisor
Calculo de área mojado
Microaspersores.- el área o diámetro mojado en la
superficie viene especificado en los catálogos y se
asume este valor como el valor de área mojada
Goteros.- en el caso de goteros es mas complicado
dependiendo mucho de la textura, estratificación,
caudal de gotero y tiempo de riego, su calculo se
puede hacer:
1) Utilizando tablas
2) Pruebas de campo
53. Tabla de diámetro mojado
Diámetro mojado por un emisor de 4 L/h
Profundidad de raíces y
textura del suelo
Grados de estratificación del suelo
Homogéneo Estratificado En capas
Diámetro mojado (m)
Profundidad 0,80 m
Ligera
Media
Pesada
0.50
1.00
1.10
0.80
1.25
1.70
1.10
1.70
2.00
Profundidad 1,70 m
Ligera
Media
Pesada
0.80
1.25
1.70
1.50
2.25
2.00
2.00
3.00
2.50
54. Frecuencia
La frecuencia de riego es el intervalo de tiempo necesario
para volver aplicar un riego.
En riegos por goteo y microaspersión no existe un valor
mínimo de intervalo de riego, pero el valor máximo del
intervalo de riego se calcula teniendo en cuenta que la
humedad del área mojada, no descienda de un cierto valor.
En la mayoría de casos se diseña para frecuencias de un día.
Textura Frecuencia
(máxima)
Ligera 2 días
Media 3 días
Pesada 4 días
55. Área mojada
% área mojada = -----------------
Área Total
Frecuencia (max) = Dosis de riego (max) / Lamina riego
Dosis de riego (max) = Lamina de agua aprovechable X % área mojada
Lamina de agua aprovechable = (CC-PM ) * Da * Pr * %Ag
d
D
Frecuencia de riego en goteo
56. Dosis de riego
Es la cantidad de agua a aplicarse en un riego, la cual
será infiltrada y retenida por el reservorio suelo, esta
dosis es un múltiplo de la lamina riego diaria y
depende de la frecuencia de riego
La dosis de riego pueden ser:
- Dosis de riego (max) = Lamina aprovechable X % área mojada
- Lámina aprovechable = (CC-PM ) * Da * Pr * %Ag
Frecuencia DOSIS
01 día 1*Lr
02 días 2*Lr
03 días 3*Lr
57. 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 / día m3/Ha-día horas
TR = ------------------------------------- = ----------- = -------------- = --------
Oferta de Agua del Sistema mm / Hora m3/Ha-hora día
Dosis de agua para riego = Función de Lamina neta y la frecuencia de riego
Oferta de Agua del sistema = Función de Q-gotero, dist. goteros y dist. laterales
58. Precipitación del sistema
Cantidad de agua que entrega un campo en
función de las características del sistema de
goteo instalados (caudal y distanciamiento de
los emisores)
Caudal del Gotero
P = --------------------------------------------------------
Distancia Emisores * Distancia Laterales
Caudal del Gotero = Litros / Hora
Dist. Emisores = Metros
Dist. Laterales = Metros
59. # DE UNIDADES ó 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 regar
Tiempo de riego = tiempo necesario para aplicar 1 dosis
60. AREA DE LA UNIDAD
Es el área que puede ser atendida por un turno de riego
Esta área nos servirá para poder dividir la parcela en un
numero de unidades de igual área para que puedan ser
regados en un turno de riego.
Área Total
Área de Unidad = -------------------------------
# de Turnos o Unidades
Area Total = area donde se instalara el sistema de goteo
61. 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 = área total a regar
Lr = Lamina de riego diaria
Tiempo = tiempo total disponible para regar
62. 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 parámetros agronómicos del diseño?
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 / día
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
63. 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
Área Total 14 Ha
Área unidad = --------------------- = -------------- = 2.00 Ha
# unidades 7
2.73*A*Ln 2.78*14*6
Q-real = --------------------- = ------------------- = 18.53 L/s
Tiempo disponible 12.6 horas
64. Diseño Agronómico 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/día
TR = 1.8 horas / und
TR-total = 12.6 horas / día
# Unidades = 7 unid
Área Und = 2 ha
Área Total = 14. ha
Lamina R. = 6 mm/día
Caudal = 18.53 ha
Q
14 ha