Riego por Aspersión (página 2)

Partes: 1, 2

2) Marco o disposición conjunta de los aspersores

Separación entre aspersores en el lateral
Separación entre laterales

Marco: cuadrado, rectangular, triangular

Marcos mas comunes: 12*12, 12*18
18*18 m

Aspersión portátil: múltiplos de 6 m

Disposición de los aspersores
cuadrado
rectangular
triangular
(Gp:)

(Gp:) 12 9 6 3 0 3 6 9 12
(Gp:) Patrón de los aspersores individuales
(Gp:) 30-

25-

20-

15-

10-

5 –

0
(Gp:) Patrón de mojado del conjunto
(Gp:) Lb (mm)

El espaciamiento entre aspersores es uno de los factores fundamentales en el diseño del sistema
Heerman y Kohl (1980) recomiendan las
siguientes separación entre aspersores

Marcos cuadrados y triangulares
60% del diámetro efectivo mojado

Marcos rectangulares
40 a 75 % del diámetro efectivo mojado

Pluviosidad media del sistema

– Caudal del aspersor (l.h-1)
– Área del marco de riego (m2)

Ipp (mm.h-1) = q / S

S = Easp * E lat

La Pluviosidad media del sistema Ipp < Velocidad de infiltración del suelo

3) Efecto del viento
Principal agente distorsionador de la uniformidad de reparto

Perdidas del agua aplicada: evaporación
arrastre fuera del área regada

La velocidad del viento se incrementa en función logarítmica con la altura

Angulo de descarga: aspersor 25 º a 27 º
emisores (pivot, avance frontal) 7 º

Menor efecto del viento en riegos nocturnos

Mayor efecto en sistemas estacionarios y cañon

Distorsión producida por el viento en el modelo de reparto de agua de un aspersor Naan trabajando con una boquilla de 3.5 mm de diámetro a 300 kPa con un tubo portaspersor de 1m.
(Gp:) Von Bernuth y Seginer 1990

3) Presión de trabajo
Presión normal
Presión alta
Presión baja

SISTEMAS ESTACIONARIOS

Sistema fijo enterrado

Disposición de laterales en sistemas semifijos

Diseño agronómico
Estimación de las necesidades de agua de los cultivos

Determinación de los parámetros de riego
Lamina
Frecuencia
Duración
Número de emisores por posición
Caudal

Disposición de los emisores en el campo

Eficiencia de riego
LB = LN / Ea

Ea = EDa * Pe

EDa = LN / Linf

LB – Lámina Bruta
LN – Lámina neta
Ea – Eficiencia de aplicación
EDa – Eficiencia de distribución
Pe – Proporción de agua que llega al suelo
Linf – Lámina media infiltrada

Coeficiente de Uniformidad (CU)
Pn – Presión mínima en el cuadro de riego
Pa – Presión nominal del aspersor
M. valor medio del agua recogida en los pluviómetros
n. numero de pluviómetros

Coeficiente de Uniformidad

Eficiencia de distribución (EDa)

Eficiencia de distribución (EDa)
EDa = 100 + (606 – 24.9 a + 0.349 a2 – 0.00186 a3)* (1 – CU/100)
(Allen ,1987)

a – Fracción de área adecuadamente regada
CU – Coeficiente de Uniformidad del sistema

Proporción del agua emitida por los aspersores que llega al suelo (Pe)
Sistema de riego Pe %
Sistemas semifijos, ramales móviles 88 – 90
Sistema fijo, en bloques 90 – 92
Pivot central 93 – 96
Cañones 94 – 96

La falta de uniformidad en sistemas de riego a presión se debe a:

Variación de fabricación de los emisores
Diferencias de presión en la subunidad
Envejecimiento y obstrucciones

Coeficiente de uniformidad según sistema de aspersión
Keller, 1990

Diseño hidráulico

Q = K * Hx x ? 0,5

Criterio Pmáx – Pmín = 0,2 Pa (aspersores de un lateral)

Ipp = Q / S S = Easp * Elat E = n * 6

Criterio E ? 60% Ø efectivo mojado (vientos < 2 m/s)

Consideraciones para el diseño agronómico
Las diferentes posiciones deben tener el mismo o similar número de aspersores.
Máxima utilización del sistema en período punta (20 horas por día)
La Ipp no debe superar la Vinf al final de cada riego
Se procurará hacer de 2 a 4 posiciones por día
Riegos nocturnos
Laterales a nivel o descendentes
Presión de trabajo entre 250 y 350 kPa
En sistemas fijos, riego en bloques (>Hf, < evap. y deriva)
En sistemas móviles, el número de posiciones múltiplo del número de hidrantes

Criterios de diseño de un equipo de riego por aspersión
Se debe aplicar una cantidad de agua tal que una fracción “a” de la superficie total reciba por lo menos la Lámina Neta
No puede existir escurrimiento, por lo tanto la Intensidad de Precipitación no debe superar la Velocidad de Infiltración.
Los caudales erogados por los diferentes aspersores no deben variar en más de un 10% del caudal nominal. Para ello la diferencia de presión entre los mismos no debe superar el 20% de la presión nominal.
La lámina aplicada debe ser uniforme en toda la superficie, por lo que la separación entre emisores no debe superar el 60% del diámetro mojado.
Debe tener los menores costos de inversión y operativos, pero que permita cumplir con los cuatro puntos anteriores.

Ejemplo diseño aspersión portátil
1. Datos del predio
Superficie – 540 x 360 m (aprox. 19.5 has)
Cultivo – Papa (40 cm de profundidad de arraigamiento)
Suelo – Franco limoso, V.inf. 8 mm/hora
Agua disponible – 50 mm (en los 40 cm)
Umbral de riego – 50% (-1 bar) – L.N. = 25 mm
Jornada de riego – 16 horas por día
ETc pico – 5.3 mm/día
Profundidad del agua en el pozo – 15 m (Nivel dinámico)

2. Elección del aspersor
Marca SIME modelo SILVER
Boquilla 6 mm; Pa 3 atm.; Q 2.30 m3/hora; alcance 15 m.
Ipp(18 x 18 m) = Q/A = 2300l/h / 324m2 =7.1 mm/hora

3. Estimación de la Eficiencia (Ea)

CU(Christiansen) – 90% (comparando con datos experimentales)

CU sistema =

CUs. = 88
CUs = 88; “a” = 90 EDa = 0.80
Ea = EDa * Pe = 0.80 * 0.90 = 0.72

4. Cálculo de la operación del riego

Frecuencia de riego
Fr. = LN / ETc = 25 mm / 5.3 mm/día = 4.7 días 5 días
LN ajustada 5.3 mm/día * 5 días = 26.5 mm U.R. ajustado = 26.5 / 50 = 53%
 
Lámina Bruta
L.B. = L.N. / Ef. = 26.5 / 0.72 = 36.8 mm
 
Tiempo de operación
T riego = L.B. / Ipp = 36.8 mm / 7.1 mm/hora = 5.2 horas
T operación = T riego + T cambios = 5.2 + 0.5 = 5.7 horas

Nº de posiciones por día
Nº pos. = Jornada / T operación = 16 horas/día / 5.7 horas/pos. = 2.8 pos/día
               3 posiciones/día

Jornada ajustada = 5.7 horas/pos. * 3 pos./día = 17.1 horas/día

5. Cálculo del Nº mínimo de aspersores y laterales

Número de aspersores
Nº mín. = (Superficie) / (Nº pos.dia-1 *FR * Marco del aspersor)
Nº mín. = (540*360) / (3*5*18*18) = 40 aspersores
 
Distribución en el campo
180 m/lateral / 18 m/aspersor = 10 aspersores/lateral
Long. Lateral = Esp./2 + (Esp. * (n-1)) = 18/2 + (18 * 9) = 171 m
 
Número de laterales
40 aspersores totales / 10 asp./lat = 4 laterales
 
Número de posiciones por lateral
540 m / 18 m/pos = 30 * 2 = 60 posiciones
60 pos. / 4 lat. = 15 pos./lateral (5 días * 3 pos/día)

6. Diseño del lateral
Caudal = 2.300 l/h/asp * 10 asp./lat = 23.000 l/h/lat = 6,4 l/s
Criterio – Pérdidas <20% Pa 30 m * 0.20 = 6 m
Se selecciona una tubería del menor diámetro, tal que con un caudal de 6.4 l/s, una longitud de 171 m, y 10 salidas de agua, genere una pérdida de carga no superior a 6 m (considerando además la topografía).

7. Diseño del principal
Caudal = 6.4 * 4 = 25.6 l/s
Se selecciona en función de criterios económicos (costo de tubería vs. costo de bombeo)

8. Selección de la bomba
Se selecciona una bomba que erogue un caudal de 25.6 l/s, generando la presión suficiente para que los aspersores trabajen a 30 m, con una eficiencia adecuada.