Compontes Riego Presurizado

IR-559: DISEÑO DE SISTEMAS DE RIEGO

UNIDAD 1 INTRODUCCION

1. LOS SISTEMAS DE RIEGO PRESURIZADO 1.1 DESCRIPCION DE COMPONENTES DE LAS INSTALACIONES DE RIEGO PRESURIZADO La instalación de un sistema de Riego Presurizado consta de los siguientes componentes: Fuente de agua, Fuente de Energía, Cabezal de Riego, la Red de riego (Tubería Principal, Tubería Secundaria, Tubería Terciaria o distribuidor o manifold, Tuberías Laterales o porta emisores) y los Emisores. El agua de riego debe entrar en el sistema con la presión necesaria para hacer funcionar correctamente a la instalación. Inicia su camino desde la fuente, luego la dotación de la energía necesaria en términos de presión, entra al cabezal de riego que está compuesto por una serie de elementos que filtran y tratan, es decir ajustan su calidad a los requerimientos tanto del sistema de riego como del cultivo; entonces pasa a la red de distribución de la instalación donde es repartida a través a través de tuberías y elementos accesorios a las diferentes unidades y subunidades a regar; finalmente sale por los emisores de riego, quienes son los encargados de aportar agua al suelo de donde será extraído por el sistema radical de las plantas.

1.1.1 Fuente de Agua La fuente de agua utilizada para el riego puede ser subterránea o un curso superficial, río, canal u otro. Es vital tener en cuenta su calidad, en cuanto a sus características físicas: materiales de arrastre y en suspensión que trae, partículas minerales arena, limo arcilla, partículas orgánicas: algas, bacterias, restos vegetales; sus características químicas, sales, depósitos de Fe, Ca, conductividad eléctrica, relación de absorción de sodio, concentración de boro, cloro, calcio entre otros y de fertilizantes. La determinación de dichas características permitirá recomendar el adecuado sistema de tratamiento, especialmente en cuanto se refiere a la filtración de materiales en suspensión.

1.1.2 Fuente de Energía La energía requerida para la operación de los riegos presurizados pueden suministrarse de dos formas: mediante bombas hidráulicas, pudiendo ser motobombas o electrobombas; la otra forma de suministrar energía al sistema es a través de diferencias topográficas, aprovechando las caídas para generar la presión necesaria. En el Perú tenemos estos casos, podemos citar entre otros a sistemas de riego que funcionan con estaciones de bombeo en Ica, Villacurí, Olmos, Viru, Yarada y mediante diferencias topográficas los casos de Majes, Chavimochic, entre otros y los proyectos de riego a presión que se vienen implementando en la sierra peruana, donde es propicio obtener esta segunda forma de energía. Es usual es contar con un sistema de bombeo que suministra al agua la presión necesaria para alcanzar el punto más lejano de la red, y puede formar parte del cabezal o estar alojado en un lugar independiente. También existen casos en los que el agua llega a la instalación a través de una red de riego, con la presión suficiente, por lo que este sistema no es necesario. R. Meneses R.

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1.1.3 Cabezal de Riego Se entiende por Cabezal de Riego al conjunto de elementos que permiten el tratamiento del agua de riego, su filtrado y medición, el control de la presión y la aplicación de fertilizantes. Siendo sus principales funciones: El control y regulación, se controla la presión a través de válvulas reductoras de presión, sostenedoras de presión y las de purga o alivio, se controla el volumen, se detectan el paso del agua, las válvulas anti retorno. La medición de la presión, del caudal. El tratamiento del agua a través del sistema de filtrado, que se compone de la filtración primaria con hidrociclones y los filtros de grava o arena; la filtración secundaria mediante los filtros de mallas y de anillos. El hidrociclón permite separar partículas de densidad superior a 1.5 g/cc y mayores a 75 micras, como las arenas. En los filtros de grava o arena hay tamizado, sedimentación y adhesión y cohesión. Los filtros de mallas y anillos afinan la limpieza del agua, reteniendo las partículas minerales y orgánicas que han pasado por los filtros primarios. Protección, prevención del golpe de ariete mediante alivio de presión o purga de aire (ventosa); interruptor de flujo. Válvulas de drenaje y cierre de paso. Operación, a través de la bomba, bomba inyectora de fertilizantes. El tablero de control y operación SISTEMA DE FILTRADO La obturación de los emisores es uno de los problemas más importantes en los sistemas de riego a presión. Suele producirse por partículas minerales (arena, limo y arcilla), partículas orgánicas (algas, bacterias, restos de plantas y animales), y sales precipitados que provienen de los fertilizantes añadidos, o las que están presentes en el agua de riego. Cuando se producen obturaciones el costo de mantenimiento de la red será mayor, la duración de los componentes de la instalación se verá reducida y la aplicación del agua de riego será con menor uniformidad. Para evitar las obturaciones se colocan una serie de filtros en el cabezal. Si el agua de riego acarrea gran cantidad de sólidos en suspensión es conveniente realizar un prefiltrado a la entrada del cabezal, para evitar una limpieza demasiado frecuente del equipo de filtrado. Para realizar el prefiltrdao se instalan uno o varios hidrociclones (sistema de filtrado primario), que se utilizan para separar principalmente las partículas de arena y elementos sólidos más pesados que el agua. Si el agua llega al cabezal sin presión, una mejor forma de separar los sólidos en suspensión son las pozas o depósitos de decantación. Una vez que las partículas más gruesas se han eliminado, el agua pasa por el equipo de filtrado secundario y quedará lista para su distribución por la red. Debe conocerse la capacidad de filtrado del sistema, ya que si el conjunto de filtros está en paralelo, la capacidad será la suma de cada uno de ellos, y si está en serie, ésta será la del filtro de menor R. Meneses R.

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capacidad. Así, conocida la capacidad de filtrado se sabrá cuántos filtros hay que instalar en paralelo o en serie dependiendo del caudal que debe circular por la red. Los filtros más usados en este sistema de filtrado son: 

Filtros de arena: se usan para retener las partículas orgánicas en suspensión. Son depósitos llenos de arena o grava por la que circula el agua quedando ésta parcialmente limpia. Tiene gran capacidad de acumulación de suciedad.



Filtros de malla: retienen todo tipo de sólidos en suspensión. Las impurezas se retienen en la superficie de unas mallas dotadas de orificios de pequeño tamaño, fabricadas en material no corrosivo (acero plástico).



Filtros de anillas: su función es también la de atrapar todo tipo de sólidos en suspensión. Las impurezas quedan atrapadas entre unas anillas ranuradas que se encuentran agrupadas y ajustadas unas contra otras en un cartucho insertado en la cáscara del filtro.

Actualmente existen en el mercado filtros de malla o anillas autolimpiantes que incluyen un mecanismo de inversión de flujo y aprovechan la misma presión del agua para expulsar la suciedad a un circuito de drenaje. Cuando el agua proviene de un pozo, lo usual es que no lleve algas en suspensión, al no recibir directamente la luz solar, y no sería necesario disponer de un filtro de arena; sin embargo, el agua puede llevar partículas de arena o limo por lo que deben colocarse uno o varios hidrociclones a la entrada al cabezal para eliminar dichas partículas. Si el agua procede de un embalse o depósito, en estos casos es probable que tenga contacto con la luz solar y por lo tanto lleve algas, bacterias y otras sustancias orgánicas, pero que no tenga cantidades de arenas o limos en suspensión. Entonces no serían necesarios los hidrociclones, pero es imprescindible colocar uno ovarios filtros de arena a la entrada al cabezal, que además podrán eliminar los limos y arcillas en suspensión. SISTEMA DE FERTIRRIEGO La fertirrigación es una práctica imprescindible cuando se riega de manera localizada. Consiste en la distribución de fertilizantes a través del agua de riego. Es una práctica bastante sencilla y usual para aportar al cultivo los elementos nutritivos necesarios para su desarrollo adecuado. Lo más usual es que los elementos de fertirriego se instalen en el cabezal; sin embargo, en determinadas ocasiones se colocan en cabecera de cada unidad de riego si el sistema riega diferentes cultivos con distintas necesidades de abonado. Es recomendable que el equipo de fertirriego se instale después del sistema de filtrado primario (hidrociclón o arena) y antes de la unidad de filtrado secundario (malla o anillas). Los equipos de fertirriego más usados son. 

Tanques de fertilización: son depósitos conectados en paralelo a la red de distribución. El fertilizante se incorpora al agua por diferencia de presión entre la salida y la entrada.



Inyectores tipo Venturi: consisten en un tubo conectado en paralelo a la tubería principal con un estrechamiento donde se produce una succión que hace que el fertilizante pase a la red.

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Inyectores: son depósitos que introducen la solución contenida en un depósito accionado por una bomba eléctrica o hidráulica.

1.1.4 La Red de Riego La red de conducción y distribución está formada por las tuberías, que llevan el agua filtrada y tratada desde el cabezal, y los elementos singulares o piezas para adaptar la red de tuberías a la forma o configuración de la parcela a regar, como las juntas y otros accesorios. Dependiendo de la categoría de la tubería en la red, esta recibe diferentes denominaciones: 

Tubería Principal, parte del cabezal de riego y lleva agua hasta el área de riego.



Tuberías Secundarias, son la división o ramificación de la tubería principal para abastecer a las unidades de riego.



Tuberías Terciarias, son a su vez la división de las tuberías secundarias, son denominados también tuberías distribuidoras o manifold, son las que distribuyen el agua a los laterales de riego. Laterales de Riego, están abastecidas por una tubería terciaria y es donde se encuentran insertados los emisores de riego presurizado.



El área a regar se divide en unidades de riego según determinados criterios, superficie, cultivo, suelo, etc. La superficie regada por cada terciaria se denomina subunidad de riego. TUBERÍAS Las tuberías empleadas en riego presurizado son normalmente de plástico, siendo los materiales más frecuentes el PVC (policloruro de vinilo) y el HDPE (polietileno). Las tuberías laterales, las terciarias y normalmente las secundarias se instalan en polietileno, mientras que la tubería principal puede ser de PE o de PVC dependiendo de su diámetro. Las características más resaltantes que la hacen adecuadas para este tipo de instalación son:    

Muy ligeras, lo que facilita su manejabilidad. Baja rugosidad interior. Presentan baja alteración ante fertilizantes y otras sustancias químicas. Bajo costo para las presiones y caudales empleados en el riego a presión.

Las características básicas para clasificar las tuberías de plástico para riego son:    

Presión: presión máxima de trabajo a 20°C. Presión de trabajo: es el valor de la presión máxima interior a la que la tubería está en servicio. Diámetro: es el diámetro exterior del tubo declarado por el fabricante. Espesor: grosor del tubo señalado por el fabricante.

La calidad de las tuberías debe estar determinados por las normas correspondientes. El PVC es un material rígido y bastante frágil por lo que no deben ser utilizadas cuando puedan ser sometidas a presiones externas o impactos. Nunca deben colocarse sin enterrar, ya que la exposición a los rayos solares puede disminuir su vida útil o destruirlo. Suelen emplearse en tuberías con diámetros superiores a 50 mm. R. Meneses R.

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El PE es flexible y fácilmente manejable, lo que facilita su instalación incluso de forma mecanizada. Suele emplearse hasta diámetros de 50 mm. Existen tres tipos: PE de baja densidad (PE 32), de mediana densidad (PE 50B) y de alta densidad (PE 50ª), la diferencia entre ellas está en la flexibilidad, dureza y resistencia. ELEMENTOS SINGULARES Además de las tuberías, los elementos singulares constituyen una parte importante de la red de distribución de agua. Son piezas especiales diseñadas para empalmar dos tubos, cambiar el diámetro entre tuberías, cambiar la dirección de éstas, conectar más de dos entre sí, etc. Las unión entre tuberías de PVC suele realizarse mediante una junta elástica o tórica, para diámetros superiores a 60 mm. Por el contrario, para los diámetros menores a 60 mm, la unión se suele realizar por encolado. En tubos de PE no puede realizarse el pegado o el roscado, por lo que la unión en este tipo de tuberías se hace con juntas mecánicas entre las que destacan los racores y los manguitos interiores. Los manguitos son piezas simples y baratas que se acoplan a presión, mientras que los racores son más complejos y caros que permiten una unión más sólida.

1.1.5 Emisores Son los elementos de la red que producen y controlan la salida del agua desde los laterales, son los dispositivos que finalmente entregan agua al suelo. Existe una variedad de emisores tales como:    

Aspersores: emisores que distribuyen agua al aire y cubre el 100% del terreno. Goteros: emisores que distribuyen el agua directamente al suelo y cubren menos del 100% del terreno Microemisores: distribuyen al agua al aire y cubren menos del 100% del terreno. Pueden ser microaspersor, rociador (microjet) y nebulizadores. Tuberías emisoras.

Las características o requisitos que debe cumplir un buen emisor son:      

Alta uniformidad de fabricación Resistencia a las condiciones de trabajo Fácil instalación. Buena relación calidad / precio. Caudal uniforme (poco sensible a las variaciones de presión). Poco sensible a las obturaciones.

Las características que debe proporcionar el fabricante son:    

Presión nominal: a la que se ha diseñado el emisor y éste deberá funcionar. Caudal nominal: es la descarga del emisor cuando funciona a presión nominal. Coeficiente de variación de fabricación: indica la variabilidad que se produce en el proceso de fabricación de los emisores. Pérdidas de carga en la conexión.

Sin embargo los emisores proporcionan diferente caudal a una presión distinta a la nominal, relación representada por la curva de gasto, que debe ser también proporcionada por el fabricante para conocer el caudal que aplica el emisor según la presión de trabajo. R. Meneses R.

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ASPERSORES Son emisores que en el riego por aspersión aplican el agua sobre la totalidad de la superficie del suelo en forma de lluvia. La red de distribución lleva agua a presión hasta los aspersores, el agua sale de ellos con gran velocidad y cae en forma de lluvia sobre el terreno, donde se infiltrará pasando desde la superficie del suelo hasta las capas cada vez más profundas, quedando así a disposición del cultivo. Una vez que el agua ha salido por el aspersor queda fuera de control y a merced de las condiciones climáticas. El viento es el elemento que tiene mayor influencia en la distorsión del chorro de agua pulverizada y es el responsable de la uniformidad de aplicación. También es afectado por la evaporación directa en zonas cálidas. GOTEROS Constituyen el tipo de emisores de riego localizado más usado. Son dispositivos fabricados en plástico que se colocan en las tuberías laterales y disipan la presión haciendo que el agua salga prácticamente sin velocidad, es decir, goteando. Trabajan a presiones próximas a 1 Atm. Para disipar la presión tienen en su interior un conducto muy ondulado o sinuoso, parecido a un laberinto. Según la manera cómo se colocan en los laterales se tienen goteros:   

Interlinea o insertados: se instalan cortando la tubería y empalmando por ambos lados. Pinchados: se colocan en un orificio previamente practicado en la tubería. Integrados: se embuten en la tubería durante el proceso de fabricación.

Dependiendo de la relación Presión – Caudal, los goteros se denominan:  

No compensantes: el caudal cambia cuando varía la presión. A mayor presión, la descarga del emisor es mayor. Autocompensantes: el caudal que suministra el gotero prácticamente no varía dentro de unos límites de presión que debe especificar el fabricante. El intervalo de presiones para el que el gotero compensa la presión se llama intervalo de compensación.

MICROASPERSORES Y DIFUSORES (MICROJET) Son emisores que distribuyen el agua en forma de lluvia fina, sin llegar a humedecer toda la superficie del terreno (se les incluye dentro de los emisores de riego localizado). Se instalan por cada cultivo (generalmente un árbol). Mojan una superficie circular con radio normalmente menores a 3 – 4 m, también pueden aplicar el agua en sectores circulares. Los microaspersores tienen alguno de sus elementos móviles, generalmente efectuando un movimiento de rotación; mientras que los difusores (microjet) tienen sus partes fijas. Ambos suelen trabajar a presiones de aprox. 2 Atm. Al igual que los goteros, existen en el mercado con dispositivo autocompensante, autolimpiante. El uso de microaspersores en riego agrícola es más frecuente que el de difusores. Los microaspersores más difundidos son los de bailarina, que son modulares, es decir permiten cambiar las piezas móviles para adaptar a las condiciones hídricas requeridas por los cultivos. Se conectan a los laterales de riego mediante un microtubo y colocadas sobre estacas de sujeción a unos 30 cm. Sobre el suelo para mayores alcances del chorro.

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Los Difusores se emplean en jardinería e instalaciones bajo plástico, invernaderos y semilleros, generan gotas mucho más finas que se dispersan fácilmente por el viento, trabajan como nebulizadores. Para solucionar este problema, se han desarrollado unos difusores llamados Microjets que tienen un mayor diámetro de boquilla y generan pequeños chorritos de agua, con lo que la influencia del viento en la distribución del agua no es considerable. TUBERÍAS EMISORAS Son tuberías que conducen y aplican el agua de forma simultánea a través de orificios practicados en el proceso de fabricación o a través de su pared porosa (riego por exudación). Se fabrican en PE y suelen utilizarse en cultivos en línea, con la finalidad de crear una banda continua de humedad. Las tuberías emisoras más utilizadas son: 

Tubería perforada: son tubos de PE en los que se practican orificios espaciados regularmente. Dependiendo de la presión de trabajo, el agua puede salir goteando o formando un pequeño chorro. Trabajan con presiones de 1 Atm.



Tubería goteadora: constan de dos partes: el tubo propiamente dicho de poco espesor que conduce el agua y un laberinto que disipa la presión y produce la salida del agua gota a gota. Funciona similar a un gotero, aunque su duración y costo son menores (cintas de goteo).



Tubería porosa o exudante: el agua sale de la tubería y se aplica al suelo a través del material poroso con que está fabricada. Trabaja con presiones muy bajas, de 0.1 a 0.3 Atm., con caudales menores a otros tipos de riego localizado, aunque la banda humedecida es completamente continua. Es susceptible a frecuentes obturaciones, por los pequeños poros, que disminuyen su uniformidad, además necesita de suelos nivelados para su correcto funcionamiento.

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