Tesis Correcion 3.1.docx

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE MECÁNICA ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE ELEMENTOS PARA OPTIMIZAR UN SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSIÓN EN LA QUINTA “LA DELICIA” (SAN JUAN, CANTÓN RIOBAMBA). CRISTIAN FERNANDO SALAZAR ALEX EMILIO APUGLLON MALAN

TRABAJO DE TITULACIÓN TIPO: PROYECTO TÉCNICO

Previa para la obtención del título de: INGENIERO INDUSTRIAL

RIOBAMBA – ECUADOR 2018

ESPOCH Facultad de Mecánica

CERTIFICADO DE APROBACIÓN DEL TRABAJO DE TITULACIÓN 2018-09-24 Yo recomiendo que el trabajo de titulación preparado por: CRISTIAN FERNANDO SALAZAR VALVERDE ALEX EMILIO APUGLLON MALAN Titulado: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE ELEMENTOS PARA OPTIMIZAR UN SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSIÓN EN LA QUINTA “LA DELICIA” (SAN JUAN, CANTÓN RIOBAMBA). Sea aceptada como total complementación de los requerimientos para el Título de:

INGENIERO INDUSTRIAL Nosotros coincidimos con esta recomendación:

_______________________________ Ing. Carlos José Santillán Mariño DECANO FAC. DE MECÁNICA

_______________________________ Ing. Eugenia Naranjo TUTOR

_______________________________ Ing. Patricio López ASESOR

ESPOCH Facultad de Mecánica

CERTIFICADO DE APROBACIÓN DE TRABAJO DE TITULACIÓN NOMBRE DEL ESTUDIANTE: CRISTIAN FERNANDO SALAZAR VALVERDE ALEX EMILIO APUGLLON MALAN TÍTULO DEL TRABAJO DE TITULACIÓN: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE ELEMENTOS PARA OPTIMIZAR UN SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSIÓN EN LA QUINTA “LA DELICIA” (SAN JUAN, CANTÓN RIOBAMBA). Fecha de Examinación: 2018 – RESULTADO DE LA EXAMINACIÓN: COMITÉ DE EXAMINACIÓN

APRUEBA

NO APRUEBA

FIRMA

PRESIDENTE TRIB. DEFENSA

Ing. Ángel Guamán DIRECTOR Ing. Marcelino Fuertes ASESOR *Más que un voto de no aprobación es razón suficiente para la falla total.

RECOMENDACIONES:___________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ _______________________

El Presidente del Tribunal certifica que las condiciones de la defensa se han cumplido. ________________________________________

Ing. PRESIDENTE TRIB. DEFENSA

DERECHOS DE AUTORÍA

El Trabajo de Titulación que presente, es original y basado en proyecto técnico establecido en la Facultad de Mecánica de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. En tal virtud, los fundamentos teóricos–prácticos y los resultados son de exclusiva responsabilidad del autor. El patrimonio intelectual le pertenece a la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo.

__________________________________ Cristian Fernando Salazar Valverde

_____________________________ Alex Emilio Apugllón Malán

DECLARACIÓN DE AUTENTICIDAD

Nosotros, Cristian Fernando Salazar Valverde y Alex Emilio Apugllón Malán, declaramos ser los autores del presente trabajo de titulación y que los resultados del mismo son auténticos y originales. Los textos constantes en el documento que provienen de otra fuente están debidamente citados y referenciados. Como autores, asumo la responsabilidad legal y académica de los contenidos de este trabajo de titulación.

________________________________

_______________________________

Cristian Fernando Salazar Valverde

Alex Emilio Apugllon Malán

C.I. 0604097303

C.I. 060413978-2

DEDICATORIA A Dios. Por haberme permitido llegar hasta este punto y haberme dado salud para lograr mis objetivos, además de su infinita bondad y amor. A mi madre Por haberme apoyado en todo momento, por sus consejos, sus valores, por la motivación constante que me ha permitido ser una persona de bien, pero más que nada, por su amor. A mi padre Por los ejemplos de perseverancia y constancia que lo caracterizan y que me ha infundado siempre, por el valor mostrado para salir adelante y por su amor.

Cristian Salazar

El presente trabajo investigativo lo dedico principalmente a Dios, por ser el inspirador y darme la fuerza para continuar en este proceso de obtener uno de los anhelos más deseados. A mis padres, por su amor, trabajo y sacrificio en todos estos años, gracias a ustedes he logrado llegar hasta aquí́ y convertirme en lo que soy. Ha sido el orgullo y el privilegio de ser su hijo, son los mejores padres. A mis hermanos por estar siempre presentes, acompañándome y por el apoyo moral, que me brindaron a lo largo de esta etapa de mi vida. A todas las personas que me han apoyado y han hecho que el trabajo se realice con éxito en especial a aquellos que nos abrieron las puertas y compartieron sus conocimientos.

Alex Apugllón

AGRADECIMIENTOS Agradecemos a Dios por bendecirnos la vida, por guiarnos a lo largo de nuestra existencia, ser el apoyo y fortaleza en aquellos momentos de dificultad y de debilidad.

Gracias a nuestros padres: _______y, __________por ser los principales promotores de nuestros sueños, por confiar y creer en nuestras expectativas, por los consejos, valores y principios que nos han inculcado.

Agradecemos a nuestros docentes de la Escuela de Ingeniería Industrial de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, por habernos compartido sus conocimientos a lo largo de la preparación de nuestra profesión, de manera especial, a la Ingeniera Eugenia Naranjo tutor de nuestro proyecto de titulación quien ha guiado con su paciencia, y su rectitud como docente y por su valioso aporte para nuestra trabajo.

Cristian Salazar & Alex Apugllon

CONTENIDO

CAPÍTULO I 1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 22 1.1

Introducción a los sistemas de riego ............................................................. 22

1.2

Antecedentes ................................................................................................... 23

1.3

Planteamiento del problema ......................................................................... 24

1.4

Objetivos ......................................................................................................... 25

1.4.1 General......................................................................................................... 25 1.4.2 Específico ..................................................................................................... 25 1.5

Justificación .................................................................................................... 26

1.5.1 Justificación teórica .................................................................................... 26 1.5.2 Justificación metodológica.......................................................................... 26 1.5.3 Justificación práctica .................................................................................. 26 CAPÍTULO II 2. MARCO TEÓRICO .............................................................................................. 28 2.1

Riego ................................................................................................................ 28

2.1.1 Objetivos de la irrigación ............................................................................ 28 2.2

Métodos de riego ............................................................................................ 29

2.2.1 Riego por difusores...................................................................................... 29 2.2.2 Riego por subterráneo ................................................................................. 30 2.2.3 Riego por aspersión ..................................................................................... 30 2.2.4 Riego por gravedad...................................................................................... 31 2.2.5 Riego por Exudación ................................................................................... 31 2.2.6 Riego por microaspersión ........................................................................... 32 2.3

Sistemas estacionarios ................................................................................... 32

2.3.1 Sistema Móvil .............................................................................................. 33 2.3.2 Sistema semi-fijo.......................................................................................... 33 2.3.3 Sistema cobertura total................................................................................ 33 2.4

Sistemas de riego ............................................................................................ 33

2.4.1 Estación de riego ......................................................................................... 33 2.4.2 Tubería principal ......................................................................................... 33 2.4.3 Tubería secundaria...................................................................................... 34 2.4.4 Tubería Terciaria ........................................................................................ 34

2.4.5 Laterales de riego ........................................................................................ 34 2.5

Sistemas de riego tecnificados ....................................................................... 34

2.5.1 Ventajas de los sistemas tecnificados ......................................................... 35 2.5.2 Desventajas de los sistemas tecnificados .................................................... 35 2.5.3Mapa conceptual de la clasificación de los sistemas tecnificados de riego...…………………………………………………………………………………………………………………35 2.6

Tipos de aspersores ........................................................................................ 42

2.6.1 Los tipos de aspersores son de rotación y fijos........................................... 43 2.6.2 Aspersores con trípode ................................................................................ 43 2.6.3 Aspersores de riego automático .................................................................. 44 2.6.4 Aspersores de riego pequeño....................................................................... 45 2.6.5 Aspersores agrícolas.................................................................................... 45 2.6.6 Aspersores de riego para césped ................................................................. 46 2.6.7 Aspersores de largo alcance ........................................................................ 47 2.6.8 Clasificación de los aspersores ................................................................... 47 2.6.9 Tipos de aspersores según su mecanismo .................................................. 48 2.6.10

Características de los aspersores............................................................. 54

2.6.11

Relación presión-caudal aspersor ........................................................... 56

2.6.12

Precipitación máxima .............................................................................. 56

2.6.13

Tolerancia en caudales ............................................................................ 58

2.6.14

Tolerancia de presión .............................................................................. 58

2.6.15

Componentes de los sistemas de riego por aspersión ............................. 58

2.7Distribución del recurso hídrico en sistemas de riego tecnificado por aspersión………………………………………………………………………………………………………………..59 2.8

Elección de aspersores ................................................................................... 60

2.9

Fundamentos hidráulicos .............................................................................. 61

2.9.1 Velocidad media de flujo ............................................................................. 61 2.10

Tuberías .......................................................................................................... 61

2.10.1

Tuberías PVC ........................................................................................... 61

2.10.2

Tuberías PE ............................................................................................. 62

2.10.3

Selección de diámetro de la tubería ........................................................ 63

2.10.4

Numero de Reynolds ................................................................................ 64

2.10.5

Eficiencia ................................................................................................. 64

2.10.6

Pérdidas de carga en la tubería ............................................................... 64

2.11

Pérdidas en accesorios ................................................................................... 65

2.12

Estaciones de bombeo .................................................................................... 65

2.12.1 2.13

Accesorios ....................................................................................................... 67

2.13.1 2.14

Bomba centrifuga .................................................................................... 66 Partes de un sistema tecnificado de riego por aspersión ....................... 67

Estudios primordiales .................................................................................... 67

2.14.1

Estudio climático ..................................................................................... 67

2.14.2

Estudio geodésico .................................................................................... 67

2.14.3

Control del recurso hídrico ..................................................................... 67

2.14.4

Humedad .................................................................................................. 68

2.15

Reservorios ..................................................................................................... 68

2.16

Válvulas........................................................................................................... 68

2.16.1

Válvulas check tipo columpio.................................................................. 69

2.16.2

Válvula de pie........................................................................................... 69

2.16.3

Válvula de Clapet ..................................................................................... 70

2.16.4

Válvula de bola ........................................................................................ 71

CAPÍTULO III 3. MARCO METODOLÓGICO .............................................................................. 72 3.1

Tipo de investigación ..................................................................................... 72

3.2

Tipo de estudio ............................................................................................... 72

3.3

Técnicas........................................................................................................... 73

3.4

Herramientas .................................................................................................. 73

3.5

Población y muestra....................................................................................... 73

3.6

Hipótesis y variables ...................................................................................... 74

3.6.1 Variables ...................................................................................................... 74 3.6.2 Descripción de variables independiente y dependiente. ............................. 74 3.7

Diseño agronómico ......................................................................................... 75

3.7.1 El diseño del sistema de riego por aspersión consiste................................ 76 3.7.2 Componentes para el sistema tecnificado por aspersión ........................... 76 3.7.3 Condiciones para su instalación ................................................................. 76 3.7.4 Descripción del sistema tecnificado de riego por aspersión ...................... 77 3.7.5 Condiciones de instalación ......................................................................... 77 3.7.6 Se debe tomar en cuenta para el diseño los siguientes pasos que depende del técnico como ejecute el estudio de riego........................................................... 77 3.8

Tipo de pendiente ........................................................................................... 77

3.9

Software de diseño ......................................................................................... 78

3.11

Diseño hidráulico ........................................................................................... 82

CAPÍTULO IV 4. IMPLEMENTACIÓN Y RESULTADOS ........................................................... 87 4.1

Diseño y construcción del sistema de riego tecnificado por aspersión. ..... 87

4.2

Generalidades de la quinta “La Delicia” ..................................................... 87

4.3

Ubicación ........................................................................................................ 87

4.4

Cultivos de la Quinta “La Delicia” ............................................................... 88

4.5

Parámetros básicos de la quinta “La Delicia” ............................................. 88

4.6

Parámetros topográficos y climáticos de la quinta “La Delicia”............... 89

4.7

Clima en San Juan, Riobamba ..................................................................... 90

4.7.1 Climograma san juan .................................................................................. 90 4.7.2 Diagrama de temperatura san juan ............................................................ 90 4.8

Cálculos del diseño agronómico.................................................................... 93

4.9

Calculo de la precipitación efectiva .............................................................. 95

4.10

Datos del cultivo de forraje ........................................................................... 96

4.11

Datos de suelo ................................................................................................. 97

4.12

Calculo del requerimiento de recurso hídrico en el suelo .......................... 98

4.13

Diseño hidráulico ......................................................................................... 100

4.13.1

Selección del aspersor ........................................................................... 100

4.13.2

Distribución de aspersores en el cultivo de forraje .............................. 102

4.13.3

Calculo del caudal ................................................................................. 104

4.13.4

Caudal Total .......................................................................................... 105

4.13.5

Rugosidad absoluta “𝜺”......................................................................... 106

4.13.6

Rugosidad relativa ................................................................................. 106

4.13.7

Viscosidad cinemática “𝝏” .................................................................... 106

4.13.8

Numero de Reynolds .............................................................................. 107

4.13.9

Coeficiente de fricción ........................................................................... 107

4.13.10 Perdidas por fricción ............................................................................. 107 4.13.11 Pérdida por velocidad de carga ............................................................. 108 4.13.12 Pérdida de accesorios ............................................................................ 108 4.13.13 Altura estática de descarga.................................................................... 109 4.13.14 Pérdidas totales del sistema ................................................................... 110 4.14

Lista de materiales para el sistema de riego tecnificado por aspersión .. 110

4.15

Implementación del sistema de riego por aspersión ................................. 111

4.15.1

Adquisición de materiales para el sistema de riego.............................. 111

CAPÍTULO V 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES................................................. 116 5.1

Conclusiones ................................................................................................. 116

5.2

Recomendaciones ......................................................................................... 117

BIBLIOGRAFÍA Commented [UdW1]: FALTAS DE ORTOGRAFÍA CORRERGIR

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1-2: Capacidad de infiltración ..............................Error! Bookmark not defined. Tabla 2-2: Disminución de infiltración en porcentaje debido a su pendiente. ....... Error! Bookmark not defined. Tabla 2-3: Espaciamiento de aspersores respecto a la velocidad de viento .................. 61 Tabla 1-3: Coordenadas topográficas del terreno........... Error! Bookmark not defined. Tabla 2-3: Variable independiente ................................Error! Bookmark not defined. Tabla 3-3: Variable dependiente .................................... Error! Bookmark not defined. Tabla 4-3: Parámetros básicos de un sistema de riego. .. Error! Bookmark not defined. Tabla 5-3: Coeficiente absoluta ...................................... Error! Bookmark not defined. Tabla 6-3: Coeficiente para pérdidas de tuberías primarias. ........ Error! Bookmark not defined. Tabla 1-4: Parámetros básicos de la quinta "La Delicia" ............. Error! Bookmark not defined. Tabla 2-4: Datos históricos de San Juan de Riobamba .. Error! Bookmark not defined. Tabla 3-4: Características topográficas ......................................................................... 95 Tabla 4-4: Entrada de datos de cultivo de forraje.......... Error! Bookmark not defined. Tabla 5-4: Aspersor 5022 SD ......................................... Error! Bookmark not defined. Tabla 6-4: Parámetros de aspersor ................................. Error! Bookmark not defined. Tabla 7-4: Lista de materiales ........................................ Error! Bookmark not defined.

ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1-2: Riego por difusión ...................................................................................... 30 Figura 2-2: Riego subterráneo ....................................................................................... 31 Figura 3-2: Riego por aspersión .................................................................................... 31 Figura 4-2: Riego por gravedad. ................................................................................... 32 Figura 5-2: Riego por exudación................................................................................... 33 Figura 6-2: Riego por microaspersores. ........................................................................ 33 Figura 7-2: Sistema de riego tecnificado....................................................................... 35 Figura 8-2: Clasificación de los sistemas de riego tecnificado ..................................... 37 Figura 9-2: Sistema de riego californiano ..................................................................... 38 Figura 10-2: Sistema tecnificado de riego por goteo .................................................... 39 Figura 11-2: Gotero de largo recorrido ......................................................................... 40 Figura 12-2: riego por surcos ........................................................................................ 41 Figura 13-2: Sistema de riego tecnificado por aspersión………………………...........38 Figura 14-2: Partes principales de un aspersor.............................................................. 44 Figura 15-2: Aspersor con trípode ................................................................................ 45 Figura 16-2: Partes que componen un trípode .............................................................. 45 Figura 17-2: Aspersor automático ................................................................................. 46 Figura 18-2: a) Aspersor pequeño riego; b) Forma de riego ......................................... 47 Figura 19-2: Aspersor agrícola...................................................................................... 47 Figura 20-2: Aspersor de césped ................................................................................... 48 Figura 21-2: Aspersor de largo alcance ........................................................................ 49 Figura 22-2: Aspersor de martillo ................................................................................. 50 Figura 23-2: Aspersor de balancín. ............................................................................... 50 Figura 24-2: Aspersores de reacción ............................................................................. 51 Figura 25-2: Aspersor de turbina .................................................................................. 51 Figura 26-2: Aspersor de presión baja .......................................................................... 52 Figura 27-2: Aspersor de media presión ....................................................................... 52 Figura 28-2: Aspersor de alta presión ........................................................................... 53 Figura 29-2: Aspersor de una boquilla .......................................................................... 54 Figura 30-2: Aspersor de dos boquillas ........................................................................ 54

Figura 31-2: Aspersor de dos o más boquillas .............................................................. 55 Figura 32-2: a) Marco cuadrado; b) Marco rectangular; c) Marco triangular............... 61 Figura 33-2: Tubos PVC ............................................................................................... 63 Figura 34-2: Tubos PE .................................................................................................. 63 Figura 35-2: Carta de elección de diámetro de tubería de succión. .............................. 64 Figura 36-2: Carta de selección de diámetro de tubería para la descarga. .................... 64 Figura 37-2: Curva Q-H ................................................................................................ 67 Figura 38-2: Bomba centrifuga. .................................................................................... 67 Figura 39-2: Reservorio plástico. .................................................................................. 69 Figura 40-2: Válvula check tipo columpio. ................................................................... 70 Figura 41-2: Válvulas de pie ......................................................................................... 70 Figura 42-2: Válvula de clapet ...................................................................................... 71 Figura 43-2: Válvula de bola......................................................................................... 72 Figura 1-3: Icono de SennREG ..................................................................................... 79 Figura 2-3: Escritorio de WinSIPP3.............................................................................. 80 Figura 3-3: Irri-Maker ................................................................................................... 80 Figura 4-3:IrriExpress ................................................................................................... 81 Figura 5-3: Pivot Placer ................................................................................................ 81 Figura 6-3: Calculadora de energía ............................................................................... 82 Figura 7-3: Cropwat 8.0 ................................................................................................ 82 Figura 8-3: Esquema riego por aspersión...................................................................... 86 Figura 9-3: Diagrama de bloques .................................................................................. 87 Figura 1-4: Ubicación de la quinta “La Delicia”........................................................... 88 Figura 2-4: Cultivo de forraje........................................................................................ 89 Figura 3-4: Topografía de la quinta "La Delicia" ......................................................... 90 Figura 4-4: Coordenadas San Juan ................................................................................ 91 Figura 5-4: Calculo de evapotranspiración ................................................................... 96 Figura 6-4: Precipitación efectiva ................................................................................. 98 Figura 7-4: Datos del cultivo de forraje ........................................................................ 99 Figura 8-4: Valores del suelo ...................................................................................... 100 Figura 9-4: Recurso hídrico necesario para cultivo de forraje .................................... 100 Figura 10-4: Calculo de caudal requerido y plan de riego .......................................... 101 Figura 11-4: Características de aspersor Nadanjain modelo 5022 SD ........................ 102 Figura 12-4: Aspersor Nadanjain 5022 SD ................................................................. 103

Figura 13-4: a) Sistema ideal b) sistema implementado ............................................. 104 Figura 14-4: Líneas Principales. ................................................................................. 104 Figura 15-4: Distribución de aspersores...................................................................... 105 Figura 16-4: Diámetro de tubería ................................................................................ 107 Figura 17-4: Diagrama de succión .............................................................................. 109 Figura 18-4: Matrices Pricipales. ................................................................................ 114 Figura 19-4: Vista Panoramica.................................................................................... 114 Figura 20-4: Construcción de puntos de emision de agua…………………………...115 Figura 21-4: Reducciones de válvulas de paso de 1 ½” a ¾” ..................................... 116 Figura 22-4: Armado de puntos de union…………………………………………….116 Figura 23-4: Conexión de tubería secundaria a primaria ............................................ 117 Figura 24-4: Conexión de la red secundaria al emisor ................................................ 117 Figura 25-4: Prueba del sistema de riego en la quinta “La Delicia” ........................... 118

ÍNDICE DE GRÁFICOS

Gráfico 1-4: Diagramas de barras de climograma. ........................................................ 92 Gráfico 2-4: Diagrama de dirección de las temperaturas durante todo el año. ............. 93 Gráfico 3-4: Temperatura max, min y humedad relativa ............. Error! Bookmark not defined. Gráfico 4-4: Precipitaciones y cobertura de nubes ......... Error! Bookmark not defined. Gráfico 5-4: Fuerza del viento (Km/h) .......................................................................... 94 Gráfico 6-4: a)Temperaturas; b) humedad; c) velocidad de viento………...………….93 Gráfico 7-4: Precipitacion durante el año…………………...……………...………….93

ÍNDICE DE ECUACIONES Ecuación 1-2: Aspersores giratorios Ecuación 2-2: Caudal Ecuación 3-2: Índice de Oheler Ecuación 4-2: Índice de Tanda

Ecuación 5-4: Índice de Degan Ecuación 6-2: Índice de gota Ecuación 7-2: Coeficiente de regularidad Ecuación 8-2: Relación presión-caudal aspersor

Ecuación 9-2: Precipitación máxima Ecuación 10-2: Tolerancia de presión Ecuación 11-2: Velocidad media de flujo Ecuación 12-2: Número de Reynolds Ecuación 13-2: Pérdidas de carga en la tubería Ecuación 14-2: Pérdidas en accesorios Ecuación 1-3: Caudal Ecuación 2-3: Número de Reynolds Ecuación 3-3: Rugosidad relativa Ecuación 4-3: Ecuación general de pérdidas primarias Ecuación 5-3: Ecuación general de pérdidas secundarias

ÍNDICE ABREVIATURAS

PVC : significa “policloruro de vinilo” ºC: Grados Centigrados mm: Milímetros de agua ABS: (Acrylonitrile Butadiene Styrene) PE: Polietileno Gpm: Galones por minuto Psi: Libras por pulgada cuadrada) Bar: Millón de barias, aproximadamente igual a una atmósfera (1 atm). l/h: Litros por hora m.c.a: Metro de columna de agua k: Coeficiente de perdida WGS 84: World Geodetic System 84(que significa Sistema Geodésico Mundial 1984 ºF: Grados Fahrenheit Temp.: Temperatura Max.: Máxima Min.: Mínima mm/day: Milímetros de agua por día mm/dec: milímetros de agua por diez días. SD: Estándar

ÍNDICE DE ANEXOS ANEXO A. Tabla de viscocidad del agua a diferentes temperaturas ANEXO B. Fotografia de la implementacion del sistema de riego ANEXO C. Catalogo de aspersores Naandanjain ANEXO D. Catálogo de accesorios polietileno. ANEXO E. Catálogo de tubos PVC

RESUMEN

El objetivo del trabajo de titulación de tipo proyecto técnico trata del diseño y construcción de elementos para optimizar un sistema de riego por aspersión en la quinta “La Delicia” (San Juan, cantón Riobamba), con la finalidad de obtener mejor rendimiento de producción en el cultivo de forraje, de principal alimentación para el ganado, se investigó metodologías para optimizar materiales en el diseño del sistema tecnificado de riego por aspersión ahorrando el recurso hídrico para obtener mayor producción y eficiencia. Se desarrolló un análisis previo al abastecimiento de la fuente de agua con la intención de aplicar métodos que permitan mejorar el diseño hidráulico y agronómico con el fin de disminuir tiempos de riego innecesarios a través del cálculo mediante el software de licencia libre Cropwat 8.0 herramienta de ayuda agrometeorológico a partir de los datos del cultivo, como suelo, temperatura, humedad y velocidad de viento. La principal contrariedad que da paso a este trabajo reside en la falta de conocimientos por parte de agricultores que permiten la ejecución de diseños de sistema de riego empíricos sin estudios hidráulicos y agronómicos. Concluyendo se obtuvo a través del software cropwat 8.0 para el diseño agronómico un caudal de 2,29 (litros/segundos/hectárea), uso de agua por cultivo de 285,4 milímetros, déficit de 76 milímetros en el desarrollo del cultivo y el requerimiento de agua ideal para el cultivo de 259 milímetros, para el diseño hidráulico se obtuvo un caudal total de 90 GPM con un diámetro de tubería de tres pulgadas de sistema turbulento con pérdidas totales de 135 metros en el diseño. Recomendando analizar las ventajas y desventajas que presenta este sistema de riego.

Palabras clave: , , , ,
RECURSOS>,

,

.

,

,

Commented [UdW2]: Descripción leve del programa , para que el lector entienda Commented [UdW3]: Faltas de ortografía

SUMMARY

CAPÍTULO I 1. INTRODUCCIÓN 1.1 Introducción a los sistemas de riego Utilizar sistemas de riego por aspersión para cultivo permite que las parcelas se manejen de modo adecuado mientras que para potreros el riego se realiza a campo abierto, este tipo de sistemas resulta ventajoso por el cual puede adaptarse a topografías obteniendo optimizar el consumo de agua, ahorro de tiempo y dinero, este método de riego involucra una lluvia artificial más o menos intensa y uniforme con el objetivo principal que el agua se infiltre en el mismo punto donde cae (Ministerio de desarrollo e inclusion social, 2016).

Los riegos a gravedad que se utilizan actualmente en determinados sectores del Perú como en el país, para ser explícitos en comunidades campesinas, la eficiencia del riego por aspersión alcanza el 70% y 80%, esto se debe que el caudillaje del agua es través de tubería PVC o mangueras plásticas a comparación del riego por gravedad que tiene un alcance del 30% y 40% (Ministerio de desarrollo e inclusion social, 2016).

Mediante el estudio tecnificado y el asesoramiento de personal técnico de locales comerciales dedicados al diseño e instalación de sistemas de riegos en conjunto con los autores de este trabajo de titulación y la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo se realiza el: Diseño y construcción de elementos para optimizar un sistema de riego por aspersión en la quinta “La Delicia” (San Juan, cantón Riobamba).

Las tecnologías para sistemas de riego se componen de consolidación y fortalecimiento haciendo uso de la implementación de la misma de forma práctica mostrando sus principales ventajas y desventajas del riego por aspersión (Ministerio de desarrollo e inclusion social, 2016).

Commented [UdW4]: Faltas de ortografía

1.2 Antecedentes Alrededor del 10% de riegos a nivel mundial son sistemas por aspersión en países desollados donde los costos por mano de obra son elevados en comparación con los bajos costos en energía. Las tecnologías que se incorporan tienen la finalidad de mejorar el funcionamiento del riego favoreciendo la adaptación de aspersores en distintos tipos de suelo, cultivos y climas. (Tarjuelo J.M, 2005.)

Commented [UdW5]: Un solo tipo de letra, y tamaño

El riego en américa latina tanto las culturas de México y Perú como: Tolteca Azteca, Chavín, Pucará e inca desarrollaron complejos sistemas de riego. En México conocido como “El Pedregal” hoy en día se aprovecha las pequeñas presas para sistemas de riego. Latinoamérica se manifiesta como uno de los mayores consumidores de agua llegando así a tener un promedio anual mundial un ejemplo México que consume un 90% , el riego es primordial en la agricultura en la mayoría de países, en general el 20% de terrenos tiene plantaciones generando un 50% del valor de la producción en países como Chile, México y Perú sin embargo en aspectos ambientales el uso de agua no se limita, además el incremento de la contaminación resultado del uso de fertilizantes conduce a los efectos de salinización. El principal problema económico y ambiental asociado con el riego en América latina es el proceso acelerado de salinización del suelo (Marc Dourojeanni, 1982).

Commented [UdW6]: Tipo y tamaño

En Ecuador, en la provincia de los Ríos el cultivo de mayor importancia es el banano debido que requiere grandes inversiones de infraestructura de riego, entre las cuales existen 637,000 hectáreas de campo agrícola entre ellas 55,040 hectáreas de sembrado

Commented [UdW7]: 10 000, 625,35

de cultivo de banano las mismas que poseen sistemas de riego por aspersión sub-foliar y de alta carga (cañón). (M.Sc. Oscar Caicedo Camposano, 2015) En los últimos 12 años,

Commented [UdW8]: tamaño

Manos Unidas una organización de financiamiento privado y fondos público que imparte valores como la solidaridad, el bien común, la dignidad de la persona ha financiado 393 proyectos relacionados con el agua: 242 en el sector sanitario con un monto de 15 millones de dólares americanos y 151 en el sector de la agricultura con un importe de 15 millones de dólares americanos. Uno de ellos, y quizá uno de los de mayor envergadura, se sitúa en Ecuador, y constituye el mayor sistema de riego por aspersión de América Latina. (Manos Unidas, 2016).

Commented [UdW9]: tamaño

En nuestra localidad a 3.850 msnm, en la provincia de Chimborazo tomando de referencia la parroquia Palmira sus habitantes desde varios años soñaban con llevar agua hasta el lugar y poder hacer parir la tierra y de esta manera convertirse en un lugar de producción de varios cultivos. Uno de los proyectos en marcha por Manos Unidas es la construcción de una red de riegos por aspersión, desde la captación de agua desde sus fuentes hasta la conducción y almacenaje para ser utilizado en riegos para parcelas cubriendo una superficie de 514 hectáreas que beneficio a 532 familias de comunidades como Atapo Quichala, Atapo Santa Cruz, Palmira Centro y Palmira Dávalos. (Manos Unidas, 2016)

1.3 Planteamiento del problema Desde tiempos inmemorables, los seres humanos buscamos mejorar la calidad de vida y satisfacer las necesidades básicas que nos acompleja en el día a día, por el cual las personas se dedican a desarrollar técnicas como son los sistemas de riego que permiten mejorar la producción y disminuir el esfuerzo de mano de obra.

El desconocimiento de las diferentes técnicas, métodos sistemas de riego en la provincia de Chimborazo exactamente en el sector San Juan quinta “La Delicia “conlleva a la ejecución de estudios previos a la implementación sobre la eficiencia y uniformidad del mismo que como función primordial la optimización del recurso hídrico, económica y parámetros que evalúan el sistema de riego por aspersión.

En la actualidad los sistemas de riego ayudan a los cultivos e incluso el de forraje que es alimento principal del ganado, en la quinta la “La Delicia “se comprendió que es importante el desarrollo de una agricultura sostenible donde se requiere de técnicas de optimización y ahorro de recursos, con esto me refiero que en diferentes sectores de la provincia existe los problemas de desperdicio y mal uso de los recursos no renovables, contestando de esta manera varios factores como falta de capital, tecnificación de regadío, desconocimiento de riegos tecnificados, entre otros.

En la provincia de Chimborazo, cantón Riobamba parroquia San Juan quinta “La Delicia “se ejecuta un diseño sistematizado y ordenado para el cultivo de forraje (potrero), para obtener el máximo beneficio optimizando infraestructura, reduciendo costos en materiales, por otro lado San Juan presenta una precipitación de 2314mm con una temperatura promedio de 23,5 ºC , con un clima Tropical Monzónico, actualmente la población de San Juan aun realiza riegos de forma ancestral, inunda cultivos causando deficiencia en la producción y secuelas considerables en los terrenos.

No obstante, queda mucho por desarrollar en materia de sistematización, agricultura y riegos tecnificados concientizando el medio ambiente.

1.4 Objetivos 1.4.1

General

Diseñar y construir elementos para optimizar un sistema de riego por aspersión en la quinta “La Delicia” (San Juan, Cantón Riobamba).

1.4.2 

Específico Analizar y determinar un sistema de riego adecuado a partir de la situación actual en la Quinta “La Delicia”, Parroquia San Juan.



Identificar los parámetros de diseño agronómico e hidráulico para la optimización de elementos de un sistema de riego por aspersión.



Determinar la cantidad de agua necesaria mediante el software cropwat 8.0



Determinar y evaluar la implementación del sistema de riego por aspersión y su costo.

1.5 Justificación 1.5.1

Justificación teórica

Este trabajo de titulación se lo realiza con el objetivo de contribuir al conocimiento existente sobre el diseño de sistemas de riego por aspersión como herramienta de evaluación técnica y competencias científicas en la educación superior donde sus resultados pueden sistematizarse en una implementación y los resultados ser expuestos demostrando que el uso de riegos tecnificados mejora la eficiencia y la productividad optimizando recursos hídrico e infraestructura. 1.5.2

Justificación metodológica

La elaboración de diseños de sistemas riegos y su construcción para un área determinada en este caso la Quinta “La Delicia” donde se debe optimizar el uso de materiales y recursos hídricos mediante la investigación científica y el uso de fórmulas que apoyan al cálculo del diseño del sistema de riego con el principio principal de optimizar costos mínimos de infraestructura y ahorrar el uso inadecuado de agua , su validez y confiabilidad se basa en la investigación exhaustiva de los autores de este trabajo para de esta forma próximos trabajos de investigación o construcción en conjunto con empresas u organizaciones dedicadas a desarrollar sistemas sostenibles puedan obtener información optima y veraz. 1.5.3

Justificación práctica

El cantón Riobamba, parroquia San Juan ubicada en la provincia de ChimborazoEcuador se identifica por ser uno de las parroquias con sectores agrícolas de mayor producción al igual que el sector ganadero, en nuestro caso de estudio el cultivo de forraje (potrero) que sirve de alimento para la cría de animales de granja un sector de producción de leche y sus derivados, los animales requieren de alimento en abundancia siendo indispensable el agua para el desarrollo del cultivo. Recalcando en líneas anteriores el principal problema es el desconocimiento de sistemas de riego tecnificados. De aquí surge la necesidad de diseñar y construir un sistema de riego por aspersión tecnificado que condescienda el uso de agua en cantidades adecuada y de acuerdo al cultivo y concientizando el medio ambiente, satisfaciendo las necesidades de los

productores con un manejo responsable del mismo, obteniendo excelentes condiciones agrarias y productividad. El diseño y construcción de un sistema de riego por aspersión tecnificado optimizando los recursos permitirá la capacitación de miembros de las distintas comunidades a su alrededor que optaran por un sistema que promueva el uso de técnicas alternativas de riego que permitan aprovechar los recursos naturales respetando el medio ambiente.

CAPÍTULO II 2. MARCO TEÓRICO 2.1 Riego Se define como sistema de riego o llamado también perímetro de riego, al conjunto de infraestructura que hace posible que una definida área logre ser cultivada mediante la aportación de agua a la tierra, estos sistemas se practican donde las precipitaciones no proveen la humedad necesaria, mencionando que el riego es una de las labores agronómicas de gran importancia que establece un incremento en el desarrollo agrícola, definiendo de manera técnica al riego como la aplicación artificial de agua al terreno. (Velasco Edwin, 2013 pág. 11)

2.1.1

Objetivos de la irrigación

Al ampliar el tema de sistemas de riego los objetivos son muchos desde la perspectiva que se desee ejecutar: 

Suministrar la humedad requerida para cultivos en desarrollo de producción.



Prevenir los cultivos contra sequias de corta duración.



Refrescar el suelo y atmosfera para mejorar las condiciones del medio ambiente.



Impedir la formación de drenajes naturales.

El objetivo fundamental del riego sistematizado es la aplicación del agua uniformemente sobre un área establecida y dejarla a disposición del cultivo, de acuerdo a lo antes mencionado los sistemas de riego se diseñan con la finalidad que el agua se aplique a un ritmo inferior a la velocidad de infiltración para impedir escorrentía (Montero, 2000).

Commented [UdW10]: tamaño

2.2 Métodos de riego Los sistemas de riego existentes aplicables en diferentes instalaciones son: 

Riego con difusores



Riego subterráneo



Riego con manguera



Riego con aspersores



Riego por gravedad



Riego con cintas de exudación



Riego con micro aspersores

2.2.1

Riego por difusores

Este tipo de riego es poco conocido pero igual de eficiente que los demás sistemas, este método por difusión trata de un riego uniforme similar al de aspersión con la diferencia que la gota es de menor tamaño aprovechando de esta forma la absorción en el sustrato permitiendo así mayor humedad en el ambiente, ahorrando de esta manera 30% del recurso hídrico con una eficacia del 80%. (Luis Francisco Gonzalez Gonzalez, 2013) En la siguiente figura 1-2 se muestra un riego por difusión.

Figura 1-2: Riego por difusión Fuente: (Luis Francisco Gonzalez Gonzalez, 2013)

2.2.2

Riego por subterráneo

Este sistema se define como la aplicación de agua por debajo de la superficie del suelo a través de zanjas o tuberías. (Luis Francisco Gonzalez Gonzalez, 2013). En la siguiente figura 2-2 se muestra un riego subterráneo.

Figura 2-2: Riego subterráneo Fuente: (Luis Francisco Gonzalez Gonzalez, 2013)

2.2.3

Riego por aspersión

El sistema por aspersión es uno de los métodos que emplea menos cantidad de agua, cada aspersor ubicado a lo largo de la tubería, distribuye agua pulverizada hasta llegar a las raíces del cultivo, sin embargo posee un eje principal de aspersores que gira como las manecillas del reloj , este sistema se aplica en cultivos como alfalfa, frejol, pasto, etc. (Velasco Edwin, 2013) En la siguiente figura 3-2 se muestra el riego por aspersión.

Figura 3-2: Riego por aspersión Fuente: (M.Sc. Oscar Caicedo Camposano, 2015)

2.2.4

Riego por gravedad

El sistema por gravedad es uno de los métodos para agricultores con pequeños cultivos que se debe a su baja inversión, este riego obliga al encargado realizar periódicamente mantenimientos preventivos por el mismo hecho de ser un riego por gravedad en el que influye la pendiente del terreno donde se requiere un diseño eficiente y factible. En la posterior figura 4-2 se muestra el riego por gravedad.

Figura 4-2: Riego por gravedad. Fuente: (Novatic)

2.2.5

Riego por Exudación

Con este sistema de riego se reduce considerablemente el uso de agua a través de un tubo poroso que exuda el recurso hídrico por todos partes en un determinado lugar, creando humedad uniforme con la principal ventaja que solo gasta el agua necesaria sin que se cree charcos. En la sucesiva figura 5-2 se señala el riego por exudación. (Tapia Daniel Fernado, 2014)

Commented [UdW11]: parafrasear para dismunir el % de copia

Figura 5-2: Riego por exudación Fuente: (TARJUELO J.M, 2005.)

2.2.6

Riego por microaspersión

Este tipo de riego similar al sistema por aspersión tiene la diferencia que su emisión de agua hacia el terreno se realiza mediante gotas finas el cual solo lo puede realizar un aspersor conocido como bailarina que se coloca en puntos estratégicos donde la presión por gravedad no tiene la fuerza suficiente para realizar el riego. (Oscar Delgadillo & Luis Perez, 2016). En la sucesiva figura 6-2 se muestra un riego por microaspersores

Figura 6-2: Riego por microaspersores. Fuente: (Marc Dourojeanni, 1982)

2.3 Sistemas estacionarios Indica que el sistema se encuentra localizado en una misma posición, estos sistemas comprenden:

2.3.1

Sistema Móvil

Todo el sistema de instalación se considera móvil por su propio nombre estos sistemas son utilizados frecuentemente en pequeñas superficies de cultivos. (Diego Saltos Salazar, 2011) 2.3.2

Sistema semi-fijo

Este sistema se compone de ramales fijos y móviles, la línea principal es de ramal fijo de tal manera que sus ramales laterales sean móviles, en a actualidad este sistema es muy poco utilizado pues se requiere de mayor cantidad de mano de obra. (Diego Saltos Salazar, 2011).

2.3.3

Sistema cobertura total

Llamado también de sistema fijo todos sus elementos se consideran de instalación fija, la instalación se la realiza de forma permanente durante la vida útil, la demanda de instalación de este sistema es cada vez más debido a la poca mano de obra que necesita, aplicable para parcelas pequeñas que tienen forma irregular su superficie (Diego Saltos Salazar, 2011).

2.4 Sistemas de riego Se caracteriza fundamentalmente por la localización de sus emisores con la finalidad de humedecer el área del terreno que depende del diámetro del aspersor para cubrir las zonas del cultivo. (Diego Saltos Salazar, 2011 págs. 30-32)

2.4.1

Estación de riego

Es el encargado de realizar el bombeo, filtrado, tratamiento y control de la presión del recurso hídrico. 2.4.2

Tubería principal

Es la continuación de la estación de riego que llega a todos los ramales del riego.

2.4.3

Tubería secundaria

Es la continuación de la tubería principal y lleva el caudal del riego a cada uno de módulos. 2.4.4

Tubería Terciaria

Tarta de la tubería que alimenta directamente los laterales de riego. 2.4.5

Laterales de riego

Son tuberías de último orden en los cuales se conectan los emisores de riego. 2.5 Sistemas de riego tecnificados El 75% de la corteza terrestre de nuestro planeta se encuentra constituido por agua, donde un 2.5% es de agua dulce apta para el consumo humano, este recurso hídrico es indispensable para la vida dentro de los recursos no renovables ocasionando preocupación a nivel mundial por el agotamiento global del mismo, el agua se emplea en grandes cantidades para el desarrollo de la actividad agrícola, de la necesidad de respetar al medio ambiente los diseños de sistemas de riego permiten suministrar agua en cantidades necesarias para el cultivo (Ramos Patricio & Baez Dario, 2013 pág. 5) .

En la siguiente figura 7-2 se indica un modelo de riego tecnificado.

Figura 7-2: Sistema de riego tecnificado. Fuente: (Ramos Patricio & Baez Dario, 2013)

Un sistema de riego tecnificado radica en la eficiencia para regar una determinada superficie a través de la tuberías primarias, secundarias y terciarias de material PVC o

polietileno en frecuencias acorde al cultivo y en determinadas cantidades de agua. (Ramos Patricio & Baez Dario, 2013 págs. 6-7).

2.5.1

Ventajas de los sistemas tecnificados

Entre las ventajas del sistema tecnificado tenemos: 

Aplicación del agua de manera localizada.



Control de plagas y fertilización se realiza paralelamente, ahorrando tiempo.



Evita el desarrollo de maleza.



Alcanza el 90% y 95% de eficiencia.

2.5.2

Desventajas de los sistemas tecnificados

Entre las principales desventajas tenemos: 

Los costos de instalación y adquisición de infraestructura son elevados.



El impacto del agua en las primeras etapas de desarrollo de la planta causa daños en las hojas y flores del cultivo.



En infraestructura la inversión es demasiado elevada, bomba, tuberías, juntas, acoples, válvulas y costo de instalación.



2.5.3

En días de viento fuerte el riego se realiza de forma no uniforme.

Mapa conceptual de la clasificación de los sistemas tecnificados de riego.

En enunciados anteriores se habló de los distintos riegos existente en la posterior figura 8-2 mediante un mapa conceptual se muestra la clasificación de sistemas tecnificados para una mejor compresión para el lector. (Ramos Patricio & Baez Dario, 2013)

Figura 8-2: Clasificación de riego tecnificado Fuente: (Ramos Patricio & Baez Dario, 2013 pág. 8)

2.5.3.1 Sistema tecnificado de riego californiano Consiste en conducir y distribuir el recurso hídrico a través de tuberías desde la fuente hídrica (canal, pozo, ríos, etc.). El sistema de tuberías de material PVC, aluminio es más usado debido a sus características de fabricación y flexibilidad de asentamiento en el terreno. En la consecutiva figura 9-2 se muestra el sistema de riego californiano

Figura 9-2: Sistema de riego californiano Fuente: (TecsAgro)

Este tipo de sistemas se dividen en fijos y móviles, donde las tuberías principales, secundarias o terciarias son móviles de acuerdo a la necesidad que requiera el cultivo ocupado de esta forma poca mano de obra, en otros casos las tuberías son fijas y enterradas en cada inicio de la cama del cultivo este método se aplica en grandes plantaciones de cultivo. Ventajas 

Eficiencia



Eliminación de surcos incensarios.



Disminución de perdidas



Evita la intervención de maquinaria en el cultivo.



Bajo costo

Desventajas 

Inadecuada fertilización



Inspección periódica



Compleja utilización

Commented [UdW12]: https://core.ac.uk/download/pdf /71902017.pdf

2.5.3.2 Sistema tecnificado de riego por goteo Este sistema e de riego artificial su aplicación de agua se realiza de forma radicular manteniendo el agua en un lugar determinado a través de gota a gota del agua. Que permite aplicar agua filtrada y fertilizantes en el punto de emisión en forma predeterminada. De la misa forma el agua se conduce a través de tuberías en su línea principal pasando a la secundaria denominada cinta e goteo para llegar a os emisores i distribuir el recurso hídrico gota a gota. En la señalada figura 10-2 se visualiza el sistema tecnificado e riego por goteo.

Figura 10-2: Sistema tecnificado de riego por goteo Fuente: (Joagro, 2018)

Después de efectuarse el sistema se deja pasar cierto tiempo para observar que el agua se distribuye uniformemente por el cultivo gracias a la gravedad siendo así que el volumen de agua cubre cierto radio alrededor de la planta desde el emisor. Ventajas 

Eficiente es el más alto de todos los riegos



No requiere de inspección constante.



El riego es localizado para evitar el crecimiento de maleza.



Se puede aplicar fertilizantes.



Desventajas



Alto costo de inversión se requiere un emisor por planta.



Agua con impurezas provoca el taponamiento de los emisores o entregas irregulares de agua.

Entre los diferentes tipos de goteros tenemos los siguientes: Estos elementos se definen como el final del sistema para que el agua legue a la superficie del cultivo denominado emisores, diseñados para entregar un caudal que varié entre 1-10 litros por hora (L/h), en la actualidad en el mercado existen una variedad de goteros los de mayor demanda los de largo recorrido, a continuación, en la posterior figura 11-2 se muestra los goteros de largo recorrido.

Figura 11-2: Gotero de largo recorrido Fuente: (Joagro, 2018)

Entre los goteros de largo recorrido tenemos los siguientes: Gotero micro-tubo: de fabricación de polietileno con un diámetro de 0,6 y 2 mm de inserción lateral en el riego, de bajo costo con el problema de ser sensible a los cambios de temperatura y presión sobresaltando la regularidad de la entrega del caudal. Goteros helicoidales: Modificaciones de los micro-tubos, enrollados alrededor de un cilindro y haciendo que la trayectoria del agua sea helicoidal y el régimen hidráulico se aleja de la condición laminar. Goteros de orificio: Goteros sobrelínea en los que el agua sale al exterior a través de un orificio de pequeño diámetro donde se disipa la presión disponible. El principal problema son las obturaciones, pues el orificio de salida es muy pequeño

Goteros de laberinto: El agua circula de forma más tortuosa, en régimen turbulento, menos sensibles a temperatura, presión y obturaciones Gotero tipo vortex: El agua atraviesa la perforación y llega a una cámara donde entra de forma tangencial originando un flujo vertical, creándose una importante pérdida de carga 2.5.3.3 Sistema de riego tecnificado por surcos Este tipo de riego su principal funcionamiento es la gravedad, es decir el recurso hídrico resbala siguiendo la pendiente no requiere de energía extra, específicamente el sistema de riego dependerá del terreno y del diseño, por eso es indispensable realizar un buen levantamiento topográfico del terreno. En siguiente figura 12-2 se muestra el riego por surcos.

Figura 12-2: riego por surcos Fuente: (Idainature, 2016)

Este sistema de riego está compuesto por cañería de conducción, boquillas, válvulas o ventanas para que el agua se ubique entre los surcos. Características principales: 

Profundidad radicular de infiltración de agua entre cada surco.



Humedad lateral y profunda.



El agua cubre de forma parcial de surco a surco.



Forma y dimensiones del surco

Ventajas 

Adaptación a cualquier cultivo



Utilizable en todo tiempo de terreno



Bajo costo de instalación y operación.

Desventajas 

No se recomienda en terrenos salinos.



En terrenos arenosos no es apto este sistema.



En suelos arcillosos no es favorable.

2.5.3.4 Sistema de riego tecnificado por aspersión Este tipo de riego consiste en utilizar el recurso hídrico simulando una lluvia artificial, este efecto se consigue mediante la presión que fluye a través de las tuberías expulsando al exterior por medio de las boquillas del aspersor. Generalmente la presión se obtiene por bombas hidráulicas sim embargo también se consigue por gravedad cuando la fuente de agua se encuentra más elevada al terreno. El objetivo de este sistema es distribuir el agua mediante una precipitación artificial controlada con un proceso de infiltración del recurso hídrico adecuado evitando la escorrentía. En la sucesiva figura 13-2 se indica el sistema de riego tecnificado por aspersión.

Figura 13-2: Sistema de riego tecnificado por aspersión Fuente: (Proriego, 2014)

El funcionamiento de este sistema es que el recurso hídrico recorra a través de la tubería hasta llegar a las boquillas del aspersor que lo expulsa a la atmosfera. Ventajas 

Control del riego



Uniformidad de riego



La uniformidad no depende de las características del suelo.



Aplicable en terrenos irregulares, suelos delgados.



La dosis de riego puede ser en grandes o pequeñas cantidades.



Adaptación en terrenos permeables, impermeables o heterogéneos.



No requiere de nivelaciones de terreno.



Adaptable a la rotación de cultivos más exigentes



Sistemas de riego móvil o semifijo.



Dosifica los riegos ligeros con el fin de ahorrar agua.



Aplicable la atomización con menos mano de obra, pero mayor inversión.



Regularidad del riego de los fertilizantes.



Evita las acequias y canales.



Sistema eficaz para el lavado de sales.



Requiere de menos cantidad de agua

Desventajas 

Irregularidad de riego por vientos fuertes.



Riego sobre plagas o enfermedades



El principal problema es el económico por la inversión alta.

2.6 Tipos de aspersores El nombre de este sistema se debe principalmente a su emisor que produce una lluvia artificial. En general los aspersores son tubos que rotan sobre su eje utilizando la fuerza del agua que ingresa a las tuberías que requieren presiones las mismas que aumentan a medida del caudal, el mismo dependerá del diámetro de la boquilla del aspersor estos pueden tener una, dos o tres boquillas que varían sus ángulos de output. (Tapia Daniel Fernado, 2014 págs. 33-35)

En la siguiente figura 14-2 se muestra las partes principales de un aspersor.

Figura 14-2: Partes principales de un aspersor Fuente: (Ramos Patricio & Baez Dario, 2013 pág. 35)

2.6.1 

Los tipos de aspersores son de rotación y fijos. Rotación: Este aspersor rota debido al impacto de un martillo desplazado por el chorro de agua que golpea constantemente.



Fijo: so todos aquellos que mantienen inmóviles a todos los componentes del sistema.

A continuación, se muestra una variedad de aspersores más utilizados: 2.6.2

Aspersores con trípode

Son de fácil manejo construidos de materiales de aluminio o latón con la única finalidad de realizar el giro completo por el aspersor a una altura adecuada para cubrir toda el área del terreno, los mismos son utilizados frecuentemente en jardines. (Susana castaño, 2013) E la posterior figura 15-2 se identifica el aspersor con trípode.

Figura 15-2: Aspersor con trípode Fuente: (Amazon)

En la consecutiva figura 16-2 se señalan las partes que componen este tipo de aspersor de diferentes vistas.

Figura 16-2: Partes que componen un trípode Fuente: (https://www.amazon.es)

2.6.3

Aspersores de riego automático

Los aspersores de riego automático existen un a infinidad de modelos y características en el mercado construidos en diferentes materiales tales como plásticos ABS, PE o PVC su funcionamiento depende de la fuerza con que se realice el trabajo de riego, constituido de cinco cabezas para humedecer mejor el terreno. (Susana castaño, 2013)

En al posterior figura 17-2 se visualiza el aspersor para automatización.

Figura 17-2: Aspersor automático Fuente: (Amazon)

2.6.4

Aspersores de riego pequeño

Este tipo de aspersores se desarrolló para la demanda de riegos dirigidos a campos deportivos, jardines con un alcance de 80 metros de diámetro con ángulos de giro desde 0 a 360 grados, con mecanismos de filtrado para las impurezas que trasporte el agua. (Susana castaño, 2013) En la subsiguiente figura 18-2 se muestra aspersor de pequeño riego.

a

b

Figura 18-2: a) Aspersor pequeño riego; b) Forma de riego Fuente: (Amazon- Aspersor-emergente)

2.6.5

Aspersores agrícolas

Para el sector agrícola los aspersores tienen una construcción diferente a todas las anteriores y esto se debe a su alcance en diámetro y radio que depende del tipo de cultivo donde se realice la instalación del mismo. Es una de las opciones más recomendadas para todo tipo de campo, distancias y condiciones, el material de estos aspersores en general por su utilización se fabrican en metal. (Susana castaño, 2013) En la posterior figura 19-2 se divisa un aspersor agrícola.

Figura 19-2: Aspersor agrícola Fuente: (Amazon-HidroRain-RC8035)

2.6.6

Aspersores de riego para césped

Este tipo de aspersor es únicamente dedicado para el riego en campos deportivos, comprende un giro de 0 a 360 grados, incluye una válvula de abertura o cierre con una extensión para agregar más aspersores del cualquier tipo con la finalidad de minimizar la adquisición de más aspersores. (Velasco Edwin, 2013) En la siguiente figura 20-2 se visualiza el aspersor de césped.

Figura 20-2: Aspersor de césped Fuente: (Amazon)

2.6.7

Aspersores de largo alcance

Dispositivos fabricados con materiales de mayor duración con micro filtros para las impurezas que se trasportan en el recurso hídrico con gran alcance de radio para cubrir la superficie de terreno por lo general estos aspersores vienen desde 10 a 80 metros de diámetro con un giro de 0 a 360 grados. En la sucesiva figura 21-2 se observa el aspersor de largo alcance.

Commented [UdW13]: aumentar referencias

Figura 21-2: Aspersor de largo alcance Fuente: (Amazon-Aspersor-giratorio-automática)

2.6.8

Clasificación de los aspersores

2.6.8.1 Baja presión: Diseño adecuado para el riego de árboles frutales que se debe al pequeño ángulo de salida del emisor con una presión de 1 a 2 bar, 10-30[psi] y 0.5-2 [gpm]. 2.6.8.2 Presión Intermedia: Diseño para todo tipo de cultivo el diámetro de alcance del emisor varía entre 21 a 39 metros, con una presión de 2 a 4 bar, 30-70 [psi] y 220 [gpm]. 2.6.8.3 Alta presión: Diseñados para cultivos grandes como maíz, caña de azúcar, etc. El diámetro de alcance del emisor es de 60 a 150 metros con una presión de 4 a 8 bar, 70-140 [psi] y 15-400 [gpm].

2.6.9

Tipos de aspersores según su mecanismo

2.6.9.1 Mecanismo de giro

Para este tipo de aspersores tiene el principio del golpe mediante el chorro de agua como por ejemplo. Aspersor de martillo: mecanismo de giro es un martillo sujeto a su eje accionado por un muelle. En la posterior figura 22-2 se señala un aspersor de martillo. (Ramos Patricio & Baez Dario, 2013)

Figura 22-2: Aspersor de martillo Fuente: (Ramos Patricio & Baez Dario, 2013)

Aspersores de balancín: El mecanismo accionado por el giro a través de un balancín que gira por el propio peso que se interpone constantemente al chorro de agua. En la subsiguiente figura 23-2 se visualiza el aspersor de balancín. (Ramos Patricio & Baez Dario, 2013)

Figura 23-2: Aspersor de balancín. Fuente: (Ramos Patricio & Baez Dario, 2013 pág. 36)

Aspersores de reacción: Posee un orificio de salida mediante su inclinación mueve el conjunto como se muestra en la siguiente figura 24-2.

Figura 24-2: Aspersores de reacción Fuente: (Ramos Patricio & Baez Dario, 2013)

Aspersores de turbina: Este tipo se aplican en jardinerías donde su chorro incide sobre una turbina que origina el giro. En la posterior figura 25-2 se señala el aspersor de turbina. (Ramos Patricio & Baez Dario, 2013)

Figura 25-2: Aspersor de turbina Fuente: (Susana castaño, 2013)

2.6.9.2 Mecanismo de presión Aspersores de presión baja 

Menos de 2.5 Kg/cm2



Diámetro de 4mm



Descarga de 1000 l/h

En la siguiente figura 26-2 se muestra de presión baja.

Figura 26-2: Aspersor de presión baja Fuente: (Ramos Patricio & Baez Dario, 2013)

Aspersor de presión media: 

Su rango es de 2.5 a 4 Kg/cm2



Diámetro de 4 a 7 mm



Descargar de 1000 y 6000 l/h

En la siguiente figura 27-2 se muestra la aspersión de presión media.

Figura 27-2: Aspersor de media presión Fuente: (b2b.fluidra.es)

Aspersores de presión alta: 

Rango >4 Kg/cm2



Llamados también cañones



Caudales de 6 a 40 m3/h



Alcances de 25 a 70 m

En la consecutiva figura 28-2 se observa el aspersor de presión alta.

Figura 28-2: Aspersor de alta presión Fuente: (Traxco)

2.6.9.3 Mecanismo por el número de boquilla Se fabrican con el objetivo de manejar diferentes láminas precipitadas y patrones de distribución. Aspersor de una boquilla En la sucesiva figura 29-2 se nota el aspersor de una boquilla.

Commented [UdW14]: FIJARCE EN LA NUMERACION DE LAS FIGURAS, TABLAS

Figura 29-2: Aspersor de una boquilla Fuente: (Traxco)

Aspersores de dos boquillas Las operaciones hidráulicas de este aspersor se deben a la boquilla de mayor diámetro. En la posterior figura 30-2 se alcanza a observar el aspersor de dos boquillas.

Figura 30-2: Aspersor de dos boquillas Fuente: (es.pngtree.com)

Aspersores de dos o más boquillas Su operación se debe a la boquilla de mayor diámetro. En el continuado figura 31-2 se percibe aspersores de dos o más boquillas. (Ramos Patricio & Baez Dario, 2013)

Figura 31-2: Aspersor de dos o más boquillas Fuente: (Ramos Patricio & Baez Dario, 2013)

2.6.10 Características de los aspersores Para alcanzar la tecnificación de los sistemas de riego se requiere de primera mano los siguientes parámetros: Alcance: Se presenta por la siguiente ecuación Aspersores giratorios 𝑅 = 1.35 . √𝐷 ∗ 𝐻

𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (1 − 2)

Aspersores fijos 𝑅 = 1.35 . 𝐷 0.6 ∗ 𝐻 0.4

Donde R= Alcance de radio (m) D= Diámetro dela boquilla (mm) H= Presión de funcionamiento del aspersor (m)

Caudal: Trata de la descarga mediante un orificio del emisor.

𝑄=𝐶

𝜋.𝐷 2 4

. √2𝑔𝐻

𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ò𝑛 (2 − 2)

Donde: C= coeficiente de descarga (valor entre 0.95 y 0.99) D=Diámetro de la boquilla del aspersor (mm) H=Presión de funcionamiento del aspersor (m) g= Gravedad Pulverización del chorro: Característica principal su eficacia. Índice de Oheler 𝑅

𝐼=𝐻

𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ò𝑛 (3 − 2)

Donde: H= Presión de funcionamiento (m) R= Alcance o radio (m) I=0.7 (buena pulverización) ; 0.7>I>1 (pulverización regular); I=1(Mala Pulverización) Índice de Tanda 𝑃

𝐼𝑇 = (10∗𝑄)0.4

𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ò𝑛 (4 − 2)

𝑃=presion de trabajo de aspersor (Kg/cm2) 𝑄=caudal de aspersor (l/s) 𝐼𝑇 = 2 Aceptable; 𝐼𝑇 = 4 buena; 𝐼𝑇 = 6 excesiva Índice de Degan 𝐼𝑑 =

𝑃 𝐷

Donde: P=presión de trabajo del aspersor (kg/cm2)

𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ò𝑛 (5 − 2)

D=Diámetro de orificio del aspersor D<8 mm (sigue el mismo patrón de tanda); D>8mm (Se recomienda un valor de 1.5 y 3.5) Índice de gota 𝐼𝑔 = 0,032

𝑃1.3

𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ò𝑛 (6 − 2)

𝐷

Donde P=presión de trabajo del aspersor (KPa) D= Diámetro del orificio del aspersor Coeficiente de regularidad en sistema de riego por aspersión

El cálculo para la regularidad de aplicación se utiliza la ecuación 7-2 de Christiansen: ∑𝑥

𝐶𝑢 = 100 [1 − ∑ ] 𝑚∗𝑛

𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ò𝑛 (7 − 2)

Donde Cu= Regularidad de Christiansen. X= desviación estándar de las observaciones m= media de todas las observaciones o lecturas (cm3) n= número de observaciones. 2.6.11 Relación presión-caudal aspersor En un sistema tecnificado de riego por aspersión existe presión que produce un determinado caudal para ello se expresa la siguiente ecuación 8-2 𝑞𝑎 = 3,6𝑎𝐶√2𝑔ℎ𝑎

Donde: 𝑞𝑎 = Caudal (Litros/horas)

𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ò𝑛 (8 − 2)

𝑎=sección de paso (mm2) 𝐶=coeficiente de descarga (este valor viene dado por el fabricando entre 0,95 y 0,99) 𝑔= 9,8 m/s2 ℎ𝑎 =presión en (m.c.a) 2.6.12 Precipitación máxima Viene expresada en mm/hora y corresponde a la cantidad máxima de agua que entrega un aspersor durante el riego, evitando charcos o erosión del suelo que depende directamente de la pendiente del terreno. Para la selección del aspersor se debe tomar en cuenta primordialmente un aspersor que entregue una precipitación adecuada. La precipitación de un aspersor está dada por la ecuación 9-2. 𝐺𝐴 =

𝑞𝑎 𝑆𝑎∗𝑆𝑙

𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ò𝑛 (9 − 2)

𝐺𝐴=Precipitacion del aspersor (l/h) 𝑞𝑎 = Caudal del aspersor (m3/h) 𝑆𝑎=Espacio entre aspersores (m) 𝑆𝑙=Espacio entre laterales (m) Este parámetro no puede ser mayor a la velocidad de infiltración del suelo, de ser lo contrario se producen charcos o la erosión del suelo. En la posterior tabla 1-2 se denota la capacidad de infiltración de agua en el suelo.

Tabla 1-2 : Capacidad de infiltración TIPO DE SUELO mm/hora Arenoso >30 Franco Arenoso Franco Franco Arcilloso Arcilloso

20-30 10 a 20 5 a 10 1a5

Fuente: (Oscar Delgadillo & Luis Perez, 2016)

A continuación, en la tabla 2-2 se presenta la disminución de infiltración en porcentaje debido a su pendiente. Tabla 2-2: Disminución de infiltración en porcentaje debido a su pendiente. Pendiente 0 Pendiente 5-8 Pendiente 8-12 Pendiente >15 Con Con Con Con Desnudo vegetacion vegetacion Desnudo vegetacion Desnudo vegetacion Desnudo Arena gruesa 50 50 50 38 38 25 25 12 Arena gruesa compacto 44 38 31 25 25 19 19 10 Arenoso franco uniforme 44 25 32 20 25 15 19 10 Arenoso franco compacto 32 19 25 13 19 10 13 7,5 Limoso uniforme 25 13 20 10 15 7,5 10 5,1 Limoso Compacto 15 7,5 13 6,4 10 3,8 7,5 2,5 Arcilloso fuerte 5 3,8 3,8 2,5 3 2 2,5 1,5 Clase de suelo

Fuente: Los autores

2.6.13 Tolerancia en caudales Para un diseño de sistema de tecnificado de riego por aspersión con la máxima regularidad se obtiene la tolerancia considerando el criterio de Cristiansen que establece: La diferencia máxima de caudal de descarga por el aspersor debe ser inferior a 10% de caudal nominal. (Diego Saltos Salazar, 2011) 2.6.14 Tolerancia de presión En sistemas de aspersión el caudal varía entre el 10% y 20% de la presión nominal del aspersor. ∆𝐻 = 20% ; ℎ𝑎 = 0,2

𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (10 − 2)

∆𝐻=Variacion de presión lateral. ℎ𝑎 =Presion nominal. 2.6.15 Componentes de los sistemas de riego por aspersión Un sistema de riego se compone de: 1.- La organización: Se encuentra conforma por usuarios que gestionan el sistema y sus reglas de reparto del recurso hídrico, es indispensable que los usuarios sean capaces de distribuir el agua de manera equitativa procurando prever el sistema para el futuro en tiempos de escases del recurso hídrico, con el riego por aspersión todos los usuarios de una familia o comunidad podrán acceder a este líquido más fácil.

Commented [UdW15]: TRASFORMAR A TABLA CON SU PROPIO CREDIDO

2.- Fuentes de agua: Conocer los caudales de agua y la variación con el tiempo debido a los cambios de temperatura y relativamente como cambias los patrones de lluvia, donde la organización de usuario debe gestionar la distribución adecuada e pequeños caudales en tiempo de falta de lluvia o lo que puede suceder para el caso contrario lluvias intensas en periodos continuos. 3.- Infraestructura física: entre los principales componentes físicos del sistema de riego por aspersión se tiene: 

Canal de conducción



Reservorio



Red de Tuberías (principal, secundaria y terciaria)



Hidratantes



Aspersores



Equipo de bombeo



Equipo de fertilización



Captaciones



Desarenadores



Válvulas (en caso de automatización)



Cámara rompe-presión



Líneas móviles, semifijas que dependerá del diseño

2.7 Distribución del recurso hídrico en sistemas de riego tecnificado por aspersión El procedimiento de aplicación de agua consiste en un chorro a gran velocidad, existen tres formas de distribución por aspersores en el terreno son: rectangular, cuadrada, triangular. Con la finalidad que existe un buen traslape la distancia entre aspersores se determina a partir de radio de cobertura y velocidad de viento. Los valores de separación para las distribuciones cuadrada y triangular se visualizan en la posterior tabla 3-2 que indica los valores de separación entre aspersores

Tabla 3-2: Separación entre aspersores Distancia Cuadrada Distancia Triangular 0,30D 0,30 0,50D 0,60 0,60D 0,70 0,65D 0,75

Velocidad >3,5 3,5 2,0 Sin viento

Fuente: (Casa comercial israelita Naan)

En las posterior figura 32-2 se analiza los marcos de distribución del agua.

Figura 32-2: a) Marco cuadrado; b) Marco rectangular; c) Marco triangular Fuente: (ocwus.us.es/ingenieria-agroforestal/hidraulica-y-riegos)

2.8 Elección de aspersores Al elegir el aspersor se debe considerar los siguientes aspectos. 1.- Considerar el cultivo 2.-Tomar en cuenta la fuerza del aspersor 3.-Caudal correcto para cubrir la superficie del terreno 4.- Radio del aspersor 5.- Fuerza del viento 6.-Regularidad de riego. 2.9 Fundamentos hidráulicos 2.9.1

Velocidad media de flujo

Este valor a través de la tubería puede calcularse usando la igualdad 𝑄 = 𝑉 ∗ 𝐴 resolviendo se obtiene:

Commented [UdW16]: CAMBIAR A TABLA

𝑉 = 1,273

𝑄 𝐷2

𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ò𝑛 (11 − 2)

Donde: V= velocidad media (m/sg) Q=caudal (l/sg) D=diámetro interior (mm) Encontrar el valor de la velocidad media permite elegir e diámetro de la tubería, el mismo que debe estar comprendido entre 0,60 y 2,25 m/sg. 

Velocidades de flujo <0,60 m/sg equivale a tener tuberías de grandes diámetros.



Velocidades de flujo >2,25 m/sg equivale a diámetros de tuberías muy pequeños

2.10

Tuberías

El trabajo a presión permite elegir qué tipo de tubería es la más recomendable para que conduzca el agua de forma pendiente o contrapendiente, para lo cual se requiere de energía por unidad de peso, proporcionada por una bomba. (Ramos Patricio & Baez Dario, 2013) 2.10.1 Tuberías PVC Las propiedades físicas con la se fabrican las tuberías permite que en el mercado existan una variedad de tubos. El PVC tiene diferentes tipos principalmente las de calibre de 40,80 y 120 que sirve para encaminar el agua. Como se muestra en la sucesiva figura 33-2 tubos PVC. (Tapia Daniel Fernado, 2014)

Figura 33-2: Tubos PVC Fuente: ( (Ramos Patricio & Baez Dario, 2013 pág. 31))

2.10.2 Tuberías PE Es una derivación del etileno conocido como polietileno que se somete a un cierto grado de calor y presión las cuales presentan ciertas ventajas respecto a las PVC. 

Se puede instalar al aire libre sin sufrir cambios en sus propiedades físicas a lo largo del tiempo.



Flexible y menos frágil.

En la consecutiva figura 34-2 se observa la tubería PE.

Figura 34-2: Tubos PE Fuente: (http://www.leroymerlin.es)

2.10.3 Selección de diámetro de la tubería La selección del diámetro de tubería depende del caudal para lo que se aplica 

Mínimas perdidas: Mayor diámetro



Costos mínimos: menor diámetro

En la subsiguiente figura 35-2 se nota la carta de selección del diámetro de tubería.

Figura 35-2: Carta de elección de diámetro de tubería de succión. Fuente: (fluidos.eia.edu.co)

En la posterior figura 36-2 se señala la carta de selección de diámetro de tubería para la descarga.

Figura 36-2: Carta de selección de diámetro de tubería para la descarga. Fuente: (fluidos.eia.edu.co)

2.10.4 Numero de Reynolds Consiste en fuerzas inerciales y fuerzas de fricción en el flujo quedando expresado la siguiente ecuación: 𝑅𝑒 = 352,64

𝑄 𝐷

𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ò𝑛 (12 − 2)

Reynolds permite clasificar en régimen hidráulico, laminar, crítico y turbulento. (Oscar Delgadillo & Luis Perez, 2016) 2.10.5 Eficiencia

Dependiendo del método de riego este sistema puede llegar a presentar grandes o pequeñas pérdidas por escorrentía o evaporación. Explicándolo de otro forma es la relación entre el agua almacenada en la zona del cultivo y el agua total aplicado. (Tapia Daniel Fernado, 2014)

2.10.6 Pérdidas de carga en la tubería Son muchas las ecuaciones que sirven de cálculo para las pérdidas en tuberías entre ellas: Darcy-Weisbach y Hazen-William las mismas que depende del número de Reynolds. A continuación, se muestra la ecuación 13-2. 𝐻𝑓 = 𝐾 ∗ 𝐷 −𝑛 ∗ 𝑄 𝑚 ∗ 𝐿

𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ò𝑛 (13 − 2)

Hf= Perdidas de carga (mca) K= coeficiente de perdida(n,m) D= diámetro interior (mm) Q=Caudal (l/s) L=Longitud de tubería (m) En la subsiguiente tabla 3-2 se indica las constates de pérdidas de carga en tubería PVC.

Tabla 3-2: Constantes de pérdida de carga en tuberías PVC Perdida de carga Hazen Darcy 1.-Hagen-Poiseuille 2.- Blasius 3.-Watters

N# Reynolds 100-40

m

2-0 100-2 10000-100

Coeficientes n k 1,852 4871 1.1361x10^3 1000 1750 1828

4000 4,20x10^3 4750 7,89x10^5 4828 9,59x10^5

Fuente: (Ramos Patricio & Baez Dario, 2013 pág. 27)

2.11

Pérdidas en accesorios

Este tipo de perdida se presenta por la fricción del recurso hídrico que circula a través de los diferentes accesorios o elementos del sistema, denominadas perdidas localizadas, dada por la ecuación 14-2. ℎ𝑚 =

8𝑘 𝑄2 𝜋2 .𝑔.𝐷 4

𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ò𝑛 (14 − 2)

Donde: ℎ𝑚 =Perdidas menores 𝐷= diámetro interior del elemento agua abajo 𝑄=caudal (l/s) 𝑔=gravedad 𝐾=coeficiente que depende del número de Reynolds 2.12

Estaciones de bombeo

Cualquier sistema de riego requiere de una presión para que funcione haciendo necesario una bomba para proveer una energía extra al sistema. La presión, tipo de motor, bomba, potencia es de acuerdo al diseño y la necesidad de cubrir el espacio de terreno que hará que sistema funcional en su totalidad. (M.Sc. Oscar Caicedo Camposano, 2015) 2.12.1 Bomba centrifuga Son las más utilizadas existiendo una variedad de modelos cuando la fuente se suministra de ríos, canales, reservorios y lagunas, este tipo son las indicadas tomando

en cuenta otras características como: presión, altura de terreno, pendiente, entre otras. Indistintamente del tipo de bomba cada una posee una curva de funcionamiento las mismas que se fabrican en base a dos variables impulsión (H) y caudal (Q). En la posterior figura 37-2 se observa la curva Q-H.

Figura 37-2: Curva Q-H Fuente: (Ramos Patricio & Baez Dario, 2013 pág. 34)

En la figura 35-2 nos indica que a medida que se aumenta el caudal la altura disminuye. En la siguiente figura 38-2 se muestra una bomba centrifuga una de las tantas que existe en el mercado y que se adquiere de acuerdo al diseño.

Figura 38-2: Bomba centrifuga. Fuente: (Sodimac)

2.13

Accesorios

Conocidos como fittings que sirven como unión entre las tuberías 2.13.1 Partes de un sistema tecnificado de riego por aspersión

El sistema tecnificado de riego por aspersión está constituido por las siguientes partes: Obtención: Elementos hidráulicos localizados en el terreno y el tipo de fuente de agua de manera subterránea o artificial. Dirección: Ductos calculados hidráulicamente utilizados para el paso de agua. Acaparamiento: Infraestructura que se destina para almacenar agua e caso de escases de agua o por lo contrario el riego se realice de manera uniforme por módulos. Repartición: En este punto el riego llega hasta los emisores humedeciendo las parcelas o terreno. 2.14

Estudios primordiales

2.14.1 Estudio climático Mediante este estudio se obtiene información que representan un factor importante en el diseño: análisis de precipitaciones, análisis de temperaturas. 2.14.2 Estudio geodésico Este estudio es determinante para el diseño y el sistema a implementar que permite realizar los trazados adecuados para la ubicación de los elementos o accesorios del riego. 2.14.3 Control del recurso hídrico Por otro lado, este estudio se obtiene del suelo las características principales, requerimientos, caudal que tiene un resultado el total del sistema a diseñar. 2.14.4 Humedad

El vapor de agua depende de las condiciones ambientales, la máxima vaporación se conoce como cantidad de saturación que es directamente proporcional a la temperatura. 2.15

Reservorios

Infraestructuras hidráulicas que se elaboran para el almacenamiento el recurso hídrico que depende de las características de los materiales su respectiva construcción. Un reservorio consta de una capacidad, forma, diseño de la red., entre ellos: 

Reservorios de tierra



Reservorios con paredes de concreto



Reservorios con paredes de concreto ciclópeo.



Reservorios contrafuertes.

En la figura 39-2 se observa un reservorio con plástico especial conocido todo el sistema como geomenbrana.

Figura 39-2: Reservorio plástico. Fuente: (inta.gob.ar)

2.16

Válvulas

Un sistema de riego tecnificado de cualquier tipo de diseño utiliza distintos tipos de válvulas para el funcionamiento correcto entre ellas tenemos las siguientes:

2.16.1 Válvulas check tipo columpio

Conocida como válvula de retención se aplica en sistema de instalaciones horizontales pero se utilizan en ciertos casos en vertical cuando el flujo hacia arriba. En la figura 40-2 se denota una válvula tipo check columpio. (Galeon, 2015)

Commented [UdW17]: http://galeon.com/elregante/valv ulas.html

Figura 40-2: Válvula check tipo columpio. Fuente: (sysop.net.mx)

2.16.2 Válvula de pie Diseño similar a las válvulas de globo, funcionamiento que actúa por la fuerza de la presión que ejerce la bomba. (Ramos Patricio & Baez Dario, 2013)En la figura 41-2 se visualiza la válvula de pie de obturador.

Figura 41-2: Válvulas de pie Fuente: (http://composi.info)

2.16.3 Válvula de Clapet El diseño es ligero y compacta que requiere de poco espacio en la instalación, de bajo y poco costo de instalación, en la posterior figura 42-2 se indica la válvula de Clapet.

Figura 42-2: Válvula de clapet Fuente: (http://composi.info)

A continuación, enunciaremos los tipos de válvulas y se describirá la más utilizada y comercial en el mercado. 

Válvula Oscilante



Válvula de disco oblicuo



Válvula de bola



Válvulas de cierre



Válvulas de compuerta



Válvulas de globo

2.16.4 Válvula de bola La fabricación es para dímetros pequeños de construcción metálica y plástica. El mecanismo de funcionamiento es una esfera del mismo diámetro que ejerce un giro de 90 o para permitir el cierre o abertura del paso del flujo en este caso agua, su aplicación se ejecuta en sistemas de riego localizado en materiales plásticos resistentes a todo tipo de fertilizantes, ácidos. En la consecutiva figura 43-2 se señala la válvula de bola.

Figura 43-2: Válvula de bola Fuente: (Ramos Patricio & Baez Dario, 2013)

El coeficiente k de pérdidas locales de unidad adimensional para este tipo de válvulas es de: Tabla 4-2: Factor de pérdidas de globo. 12-19 25-32 40-50 D [m] K 0,08 0,07 0,06 Fuente: (válvulas.elregante.com)

63-150

200-600

0,05

0,04

CAPÍTULO III

3.

MARCO METODOLÓGICO

3.1 Tipo de investigación

El presente trabajo de titulación es completamente de campo esto se debe a que toda la investigación, recolección de información se obtuvo en el mismo sitio, en la Quinta “La Delicia” de la parroquia San Juan se aplica técnicas y métodos fundamentales que se describe a continuación. Asimismo, tomar en cuenta las variables independiente y dependiente que se requiere en el campo experimental. 

Observación directa para el diseño del sistema tecnificado de riego en la quinta “La Delicia”.



Investigación científica aplicable a la búsqueda de conocimientos mediante técnicas y métodos.



Exploratoria debido a que existen sistemas de riego instalados empíricamente sin un estudio previo.



Investigación explicativa de forma que se describe el origen, motivos y causas por los cuales se emplean materiales y diseños.

3.2 Tipo de estudio El tema de titulación “DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE ELEMENTOS PARA OPTIMIZAR UN SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSIÓN EN LA QUINTA “LA DELICIA” (SAN JUAN, CANTÓN RIOBAMBA).” Campo experimental. - La investigación realizada se efectuó en la quinta “La Delicia” mediante la visita al terreno, la observación del sistema actual en caso de existir y la aplicación de técnicas para el trabajo de campo y las respectivas mediciones.

Commented [UdW18]: FALTAS ORTOGRAFICAS

Descriptiva.- Estudio de los problemas existentes y la solución adecuada para el diseño de sistema tecnificado de riego por aspersión describiendo cada uno de los bloques del diseño. 3.3 Técnicas

Commented [UdW19]: http://www.academia.edu/3883 882/Diseno_de_Pequenos_Sistemas_de_Riego_por_Aspersi on_en_Ladera

Observación Análisis del contexto que reúne un conjunto de resultados para evaluar el sistema a través de la observación directa la más adecuada y de uso frecuente por su fácil balance para dar un resultado inmediato. Entrevista no planificada Este tipo de técnica utiliza preguntas al azar que las realiza los autores al encargado o dueño de la quinta “La Delicia” que consiste en obtener respuestas y realizar preguntar a partir de la misma, diferente a las entrevistas comunes y planeadas que son preguntas planificadas obteniendo información no verídica. 3.4 Herramientas

Las herramientas secundarias más utilizadas para la obtención, recolección y registro de información. 

Diseños de diagramas.



Fichas de observación.



Herramientas menores

3.5 Población y muestra El trabajo de titulación se aplicó en la Quinta “La Delicia”, parroquia San Juan, cantón Riobamba en el periodo de octubre- Diciembre 2018. El terreno a implementarse un sistema tecnificado de riego por aspersión tiene un área de 12174,65m2 con la toma de 18 medidas lineales con las respectivas coordenadas en el sistema de referencia DATUM PSD WGS 84. En la siguiente tabla 1-3se muestra la toma de medidas con el respectivo cuadro de coordenadas de la quinta “La Delicia”.

Commented [UdW20]: http://www.casadelibrosabiertos .uam.mx/contenido/contenido/Libroelectronico/Evaluacion _del_aprendizaje_.pdf

Tabla 1-3: Coordenadas topográficas del terreno N# 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Coordenadas Medida [m] 745363,05 9819268,11 21 745334,02 9819304,08 26,65 745298,21 9819350,03 30,1 745286,04 9819360,15 6,51 745271,22 9819333,01 25,32 745270,17 9819271,06 25,94 745270,02 9819239,14 25,8 745259,05 9819212,17 29,37 745233,24 9819180,33 19,76 745218,08 9819166,21 20,72 745223,15 9819147,11 40,99 745249,03 9819161 29,12 745273,19 9819170,04 31,92 745296,05 9819182,31 61,96 745313,11 9819201,02 30,92 745318,14 9819205,15 15,83 745335,1 9819230,02 58,26 745348,28 9819253,18 46,22

Fuente: Los Autores

3.6 Hipótesis y variables Hipótesis general El diseño del sistema tecnificado de riego por aspersión en la quinta “La Delicia” se pretende lograr un ahorro en agua y mejorar el rendimiento del cultivo de forraje en la parroquia San Juan del cantón Riobamba. 3.6.1

Variables

Este trabajo de titulación se determina la siguiente relación: Variable independiente: optimizar el diseño del sistema de tecnificado de riego por aspersión. Variable dependiente: Cultivo de forraje para ganado mediante el sistema de riego por aspersión en la quinta “La Delicia”.

Commented [UdW21]: DEJAR COMO IMAGEN O TABLA

3.6.2

Descripción de variables independiente y dependiente.

En la siguiente tabla 2-3 se visualiza la característica primordial de la variable independiente. Tabla 2-3: Variable independiente Definición Optimizar el diseño del sistema de riego: Desde el punto de vista agronómico optimizar diseños de riegos disminuye los costos. Fuente: Los Autores

Categorías Técnica

Guías Producción

Sistemáticas Adquisición

Recursos

Recolección

Herramientas Hojas de adquisición Diagramas de camino Bloques diseño.

de

En la posterior tabla 3-3 se indica la variable dependiente Tabla 3-3: Variable dependiente Definición

Categoría

Guías

Técnica

Herramientas

s Producción:

Técnicas y

Eficiencia

Capacidad

Equipo

optimización

del

y

Obtenci

Bloques

ón

diagrama

de

diseño

del sistema de riego para aumentar el cultivo

de

forraje. Fuente: Los Autores

3.7 Diseño agronómico Consisten en determinar la totalidad de requerimiento de agua para el terreno. La cantidad total de aspersores, así como el tiempo, dosis y frecuencia de riego, características básicas para el diseño del sistema tecnificado de riego por aspersión y una gestión de factibilidad del mismo. Instrucciones adoptadas.

En la tabla 4-3 se observa los parámetros básicos de un sistema de riego. Tabla 4-3: Parámetros básicos de un sistema de riego. Parámetros agronómicos Medida Caudal disponible l/s Eficiencia de riego % Evapotranspiración del cultivo mm/día Evapotranspiración potencial mm/día Permisibilidad de agotamiento % Profundidad radicular efectiva m Densidad Ficticia g/cc Marchitez % Capacidad de campo % Índices Unidad de medida Tiempo de riego horas N# de riegos por mes Riegos/mes Frecuencia de riego días Consumo diario mm/día Fuente: (Oscar Delgadillo & Luis Perez, 2016)

3.7.1

El diseño del sistema de riego por aspersión consiste



Calculo de las necesidades del cultivo



Determinación de los parámetros de riego

3.7.2

Componentes para el sistema tecnificado por aspersión



Bomba Impulsora (gravedad)



Tuberías de distribución



Aspersores



Accesorios

3.7.3

Condiciones para su instalación



Cantidad de adecuada del recurso hídrico y uniformidad.



Clima



Características: suelo, infiltración, capacidad y retención.



Costos

3.7.4

Descripción del sistema tecnificado de riego por aspersión



Prolongación y forma del terreno.



Longitud de ramales.



Dirección de viento e hileras



Topografía del terreno.

3.7.5

Condiciones de instalación



En dirección de la pendiente deben colocarse las tuberías principales.



Ramales deben colocarse perpendicular a la fuerza del viento.



Evitar ramales de largas longitudes.

3.7.6

Se debe tomar en cuenta para el diseño los siguientes pasos que depende del técnico como ejecute el estudio de riego.



Calculo de la dosis: suelo y profundidad radicular



Precipitación máxima: No debe producirse charcos.

3.8 Tipo de pendiente

Numero de ramales: se calcula en base al turno de riego y duración. Numero de aspersores se calcula a partir del área de terreno. En cualquier distribución triangular, rectangular y cuadrada con una separación que va desde 6x6 [m] a 60x60 [m]. 

Condición: <Separación < Caudal = gotas finas; Riego + regularidad



Condición: >Separación >Caudal = gotas gruesas; Riego –regularidad

Caudal del aspersor y caudal total: caudal del aspersor se calculó se realiza mediante la precipitación máxima y la separación de los aspersores. Caudal total se calcula con el número total de ramales. Elección de aspersores: Presión, caudal que requiere el aspersor y radio de humedad. Coeficiente de uniformidad Diseño de ramales laterales: Presión por ramal, diferencia de presión entre dos aspersores en un ramal, debe ser >20% de la presión de trabajo del aspersor seleccionado. 3.9 Software de diseño Los diferentes software de Snninger permiten realizar diseño y cálculos de sistemas de riego tecnificados con la contrariedad de que los mismos son de licencia pagada. A continuación se muestra el diferente software de diseño que se utiliza dependiendo de la necesidad que debemos calcular. Entre ellas: SennREG Características 

Mide la salida en (psi/bar)



Boquilla UP3



Caudal (gpm/ls)

En la figura 1-3 se observa el icono.

Figura 1-3: Icono de SennREG Fuente: www.snniger.com

WinSIPP3

Commented [UdW22]: https://www.senninger.com/es/s oftware-y-herramientas-de-diseno-de-sistemas-de-riego

Características 

Software gratuito



Ayuda las elección de mejores aspersores

En la posterior figura 2-3 se denota el escritorio del programa.

Figura 2-3: Escritorio de WinSIPP3 Fuente: www.snniger.com

Irri-Maker Características 

Diseños a gran escala



Diseño de riego sencillos y complejos

Figura 3-3: Irri-Maker Fuente: www.snniger.com

IrriExpress Características 

Diseños con pivotes



Diseños con aspersores



Diseños con goteo

Figura 4-3:IrriExpress Fuente: www.snniger.com

Pivot Placer Características 

Almacenamiento en la nube de internet



Compatible con distintos sistemas operativos.

Figura 5-3: Pivot Placer Fuente: www.snniger.com

Calculadora de energía La calculadora de energía de senninger le permite ver cómo la reducción de la presión ahorra combustible.

Figura 6-3: Calculadora de energía Fuente: www.snniger.com

Cropwat Modelo de balance hídrico del calculo que requiere agua en el cultivo, que se basa en coeficientes de evapotranspiración.

Figura 7-3: Cropwat 8.0 Fuente: www.snniger.com

Los módulos de entrada de datos corresponde a: 

Clima



Precipitación



Cultivo: datos de cultivo y fecha de siembra.



Suelo



Patrón de cultivo



Módulos de clima

3.10 Sistema de bombeo gravitacional

Los factores prescindible como su pendiente, textura y profundidad, limita ciertas características para el diseño por lo que no se remienda en pendientes mayores a las de la fuente de agua siendo su principal problema a nivel mundial la falta de eficiencia y los primordiales repercute en la sustentabilidad y el impacto negativo en el desarrollo de los cultivos. 3.11 Diseño hidráulico Hablar de hidrodinámica trata del estudio de fluidos en movimiento en el interior de un contorno. Estudios de hidráulica: Proyectos de redes de distribución de agua, conductos de refrigeración, entre otros. Caudal Cantidad de flujo de agua que pasa por un orificio durante un tiempo. 𝑄=

𝑣 𝑡

𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 (1 − 3)

Donde: Q=caudal V=volumen de liquido t=tiempo de salida del agua Numero de Reynolds Determina la importancia de circulación del fluido con números adimensionales. 𝑅𝑒 = Donde: V= velocidad media del fluido D=diámetro de tubería 𝜌=densidad de flujo

𝜌.𝑣.𝐷𝑖 𝜇

𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 (2 − 3)

𝜇=viscosidad dinámica y cinemática. Rugosidad relativa Encontrar 𝑅𝑒 obliga a calcular la rugosidad relativa conocida como absoluta (𝐾) a la altura máxima de la tubería. En las tabla 5-3 se observa los coeficientes absolutos. Tabla 5-3: Coeficiente absoluta TIPO DE TUBERÍA Vidrio, plástico, cobre, o latón estirado

RUGOSIDAD ABSOLUTA “𝜀” mm pies < 0,001 (o lisa) < 0,0000033 (o lisa)

Latón industrial Acero laminado nuevo Acero laminado oxidado Acero laminado con incrustaciones

0,025 0,05 0,05 a 0,25 1,5 a 3

0,000082 0,00016 0,0005 a 0.00082 0,005 a 0.0098

Acero asfaltado Acero roblonado Hierro galvanizado Fundición corriente nueva Fundición corriente oxidada Fundición asfaltada Cemento alisado Cemento bruto Acero roblonado Duela de madera

0,015 0,03 a 0,1 0,15 a 0,20 0,25 1 a 1,5 0,1 0,3 a 0,8 Hasta 3 0,9 a 9 0,183 a 0,9

0,00005 0,000098 a 0.00033 0,0005 a 0.00066 0,00082 0,0033 a 0.005 0,00033 0,00098 a 0.0026 Hasta 0,0098 0,003 a 0,03 0,06 -0,03

Fuente: fluidos.eia.edu.co/hidraulica/confinado/rugosidadabsoluta.html

Entre la más usada la rugosidad relativa se tiene la siguiente expresión: 𝑅𝑟 =

𝜀 𝐷

𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 (3 − 3)

𝑅𝑟 = Rugosidad relativa 𝜀=rugosidad absoluta D= diámetro interior de tubería. Viscosidad cinemática Se relaciona a la división entre viscosidad dinámica y densidad, tomar las medidas requiere una habilidad adecuada para la adquisición de datos. La herramienta para estas mediciones se las realiza por viscosímetro para fluidos de menor y mayor densidad a diferentes temperaturas. VER ANEXO A.

Commented [UdW23]: http://www.academia.edu/1045 2037/C%C3%A1lculo_de_p%C3%A9rdidas_de_carga_en_tu ber%C3%ADas_Darcy-Weisbach_1875

Factor ⅄ Es un valor adimensional de factor de fricción en relación de las variables del número de Reynolds y rugosidad relativa, en la práctica se aplican varias ecuaciones que detallaremos en la tabla 6-3 Tabla 6-3: Coeficiente para pérdidas de tuberías primarias. TUBERÍAS Lisas

RÉGIMEN Laminar

FÓRMULA 64 ⅄= 𝑅𝑒

0.25 Turbulento ⅄= 𝑅𝑟 5.74 [log( + 0.9 )]2 5*10-3≤Re≤108 3.7 𝑅𝑒 10-6≤Rr≤10-2 0.316 Lisas Turbulento ⅄= 1/4 𝑅𝑒 Re < 100.000 Fuente: C. Mataix, Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas

Lisas y rugosas

AUTOR Paiseulle Fanno

Blasius

Otro método del cálculo del coeficiente de pérdidas llamado diagrama de Moddy que ayuda a calcular la fricción de rugosidad. Perdidas primarias y secundarias en los conductos En general las tuberías se dividen en dos clases de perdidas, primarias y secundarias. 

Primarias: Generadas en la superficie debido al contacto con el agua en la tubería.



Secundarias: son los ensanchamientos y angostamientos del flujo de una tubería a otra, codos válvulas.

Ecuación general de pérdidas primarias La perdida por carga es directamente proporcional a la velocidad al cuadrado media de tubería y a la longitud e inversamente proporcional al diámetro de la misma. ℎ𝑓 = ⅄ ℎ𝑓 =coeficiente de pérdida L=longitud de tubería D=diámetro interno de tubería V= velocidad media de flujo

𝑙 𝑣2 . 𝐷 2𝑔

𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 (4 − 3)

Commented [UdW24]: https://previa.uclm.es/area/ing_r ural/Hidraulica/Temas/Tema6.pdf

Ecuación general de pérdidas secundarias Ecuación de uso universal para hidráulica conocida como Darcy-Weisbach se muestra en la siguiente expresión: ℎ𝑝𝑎 = 𝑘

𝑉2 2.𝑔

𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 (5 − 3)

Donde: ℎ𝑝𝑎 =Pérdida secundaria K= coeficiente de perdida secundaria V= velocidad media en tubería. Factor k dependerá del tipo de accesorios que se utilice de misma forma del número de Reynolds, rugosidad. Esquema del sistema tecnificado de riego por aspersión En la posterior figura 8-3 se muestra el esquema de un riego por aspersión

Figura 8-3: Esquema riego por aspersión Fuente: (Sergio Ivan Jimenez, 2015)

Diagrama de bloques de un sistema de riegos por aspersión En la figura 9-3 se observa el diagrama de bloques.

Figura 9-3: Diagrama de bloques Fuente: Los Autores

CAPÍTULO IV

4. IMPLEMENTACIÓN Y RESULTADOS

4.1 Diseño y construcción del sistema de riego tecnificado por aspersión. Posteriormente se procede ejecutar el diseño del sistema tecnificado de riego por aspersión en un terreno en un área de 12174.65 m2 para el cultivo de forraje (potrero), mediante lo investigado y el estudio realizado hasta el momento para la implementación de este proyecto de titulación se toma en cuenta todos los parámetros disponibles y que requiere el sistema. En este proyecto técnico, los fenómenos climatológicos y la utilización de software informáticas que se ofrece en la actualidad es de uso indispensable con la finalidad de aprovechar al máximo los recursos para cumplir el objetivo planteado. 4.2 Generalidades de la quinta “La Delicia” La Delicia situada en la parroquia San Juan, cantón Riobamba, provincia de Chimborazo tiene un área de 12174.65 m2 de cultivo de forraje para alimentación de ganado que tiene como dueño al señor Luis Gerardo Avalos una quinta que tiene la producción de ganado y los derivados de leche para el desarrollo del cantón. 4.3 Ubicación En la siguiente figura 1-4 se muestra la ubicación de la quinta “La Delicia”

Figura 1-4: Ubicación Fuente: Google Earth

Commented [UdW25]: faltas de ortografía

4.4 Cultivos de la Quinta “La Delicia” El principal cultivo de este terreno es el de forraje llamado empíricamente como potreros. Como se observa en la figura 2-4 cultivos de forraje.

Figura 2-4: Cultivo de forraje Fuente: Los Autores

4.5 Parámetros básicos de la quinta “La Delicia” En la tabla 1-4 se visualiza los parámetros básicos de la quinta “La Delicia”. Tabla 1-4: Parámetros básicos de la quinta "La Delicia" Parámetro Ubicación Clima Cultivo Forma de terreno Superficie del terreno Riego Actual Riego a implementar Operación del sistema Disponibilidad de energía Fuente de agua Fuente: Los Autores

Parámetros básicos Descripción San Juan- Riobamba Franco sobre suelo compacto Forraje Cono Pendiente Ninguno Aspersión Manual SI Reservorio (36 m3)

4.6 Parámetros topográficos y climáticos de la quinta “La Delicia” Las mediciones del terreno en metros lineales y estadísticos se ejecutaron para mediante la topografía conocer el área del terreno. En la sucesiva figura 3-4 se señala las mediciones del terreno.

Figura 3-4: Topografía de la quinta "La Delicia" Fuente: Los Autores

En la consecutiva figura 4-4 se señalan las coordenadas de San juan de Riobamba.

Figura 4-4: Coordenadas San Juan Fuente: Los Autores

4.7 Clima en San Juan, Riobamba El clima de San Juan considerado tropical. Durante todo año en San Juan existen precipitaciones considerables. Una de las estaciones significantes a los cambios es de verano donde no existe la cantidad de agua necesaria para los riegos. La temperatura media durante el año es de 23.5 ° C en San Juan. Precipitaciones aquí promedios 2314 milímetros. 4.7.1

Climograma san juan

En la siguiente grafico 1-4 se muestra un diagrama de barras del clima en San Juan.

Commented [UdW26]: https://es.climatedata.org/america-del-sur/ecuador/provincia-delchimborazo/san-juan-180665/

Grafico 1-4: Diagramas de barras de climograma. Fuente: (Cilamte.org)

Según el grafico 1-4 se visualiza que la precipitación más alta se da en febrero con aproximadamente 240 grados centígrados. 4.7.2

Diagrama de temperatura san juan

En el grafico 2-4 se indica un diagrama de dirección de las temperaturas en escala de ºF y ºC respecto a los meses del año.

Commented [UdW27]: FIGURAS O GRAFICOS

Grafico 2-4: Diagrama de dirección de las temperaturas Fuente: (climate.org)

A continuación, se indica una tabla 2-4 de los datos históricos del tiempo en San Juan de Riobamba Tabla 2-4: Datos históricos de San Juan de Riobamba Temp. Media(ºC) Temp. Mìn (ºC) Tem. Màx(ºC) Precipitaciòn(mm) Enero 24,1 19,8 28,5 361 Febrero 24,4 19,9 28,9 484 Marzo 24,7 20,3 29,2 458 Abril 24,7 20,2 29,3 350 Mayo 24 19,8 28,3 188 Junio 23,1 19 27,3 88 Julio 22,4 18,2 26,7 44 Agosto 22,6 18 27,2 31 Septiembre 22,7 17,9 27,5 42 Octubre 22,7 18,2 27,3 47 Noviembre 23,2 18,7 2,7 61 Diciembre 23,8 19,1 28,6 160 Fuente: (climate.org)

En el posterior grafico 3-4 se analiza la temperatura máxima, mínima y la humedad relativa expresadas en cantidades de porcentajes.

Grafico 3-4: Temperatura máx., min y humedad relativa Fuente: (meteoblue.com)

En el siguiente grafico 4-4 se indica las precipitaciones y coberturas delas nubes.

Grafico 4-4: Precipitaciones y cobertura de nubes Fuente: (meteoblue)

En el siguiente grafico 5-4 se muestra la fuerza del viento y su respectiva dirección.

Grafico 5- 4: Fuerza del viento (Km/h) Fuente: (www.meteoblue.com)

Los gráficos 2-4,3-4,4-4 anterior corresponden a los días del 25 de noviembre hasta el 25 de diciembre del 2018.

En la tabla 3-4 se resume las principales características topográficas y climáticas. Tabla 3-4: Características topográficas Característica

Simbo

Cantidad

logía

Unidad de medida

Metros lineales

L

561.02

m

Superficie

S

12174.65

m2

Pendiente

M

3

%

Altitud media

ℎ𝑠𝑛𝑚 .

2762

msnm

Latitud

Lat

1°40'29.25"

S

Longitud

Long

78°39'43.93"

O

Velocidad media del

V

6.11

Km/h

Temperatura máxima

Tmax

28.6 º

ºC

Temperatura mínima

Tmin

19.1 º

ºC

Precipitación máxima

Pmax

361

mm

Precipitación mínima

Pmin

31

mm

Humedad relativa masx

hmax

79

%

Humedad relativa

hmin

65

%

viento

mínima Fuente: Los autores

4.8 Cálculos del diseño agronómico Calculo de evapotranspiración potencial Para realizar este cálculo se utiliza los siguientes datos: 

Altitud



Latitud



Longitud



Temperatura máxima



Temperatura mínima



Humedad relativa



Velocidad de viento

En el figura 5-4 de la columna 1 a la 3, se presenta la información climatológica que se obtuvo de la estación climatológica www.meteoblue.com, con altitud de 2762 m, y coordenadas 1,67 S, 78.66 W, con estos datos el programa calculó la información que

se tiene en las columnas 6 y 7, la primera es la radiación solar estimada y la última es la evapotranspiración de referencia (ET0) obtenida con el método de PenmanMonteith.

Figura 5-4: Calculo de evapotranspiración Fuente: Los autores

El promedio de la evapotranspiración potencial anual obtenida es de 3.92 mm/día (milímetros por día) Todos los datos que se indican en las posteriores gráficos 6-4, (a) temperaturas, (b) humedad y (c) velocidad de viento respectivamente durante todo el año.

Grafico 6-4: a) Temperaturas; b) humedad; c) velocidad de viento Fuente: (meteoblue.com)

4.9 Calculo de la precipitación efectiva En el grafico 7-4 se muestra las precipitaciones durante el año.

Grafico 7-4: Precipitación durante el año Fuente: (meteoblue.com)

En la siguiente figura 6-4 se muestra el cálculo en el software cropwat 8.0

Figura 6-4: Precipitación efectiva Fuente: Los autores

Concluyendo que la precipitación anual efectiva adquirida es de 74.7 mm 4.10 Datos del cultivo de forraje

Para determinar este cálculo de la dosis de riego y la cantidad del recurso hídrico para el cultivo de forraje (potrero). En la posterior figura 7-4 se determina los datos del cultivo de forraje. Por el cual empezamos describiendo que fecha de siembra es el 2018-10-25 este tipo de plantación tiene un crecimiento hasta que sirva de alimento del ganado de 3 meses, en el que se presentan en estaciones según los días, inicial 21 días, desarrollo 11 días, mitad desarrollo 24, final de desarrollo 36 días obteniendo 92 días, obteniendo que el cultivo se encuentra listo el 24 de enero del 2019 para ser utilizado según el cálculo del software. La profundidad de enraizamiento del cultivo de 1,50 m. la información proporcionada al programa que requieren los cultivos, en este caso se dan por razones obvias, el cultivo de forraje. Los valores que requieren los cultivos son los propuestos por default por el programa a excepción de la duración de las fases de los cultivos que se obtuvieron del campo del conocimiento y experiencia en el sector agrícola del Ing. Henry Martínez Villavicencio, Ingeniero agrónomo y Gerente actual de Joagro que se adaptaron a las que requiere el programa.

Tabla 4-4: Entrada de datos de cultivo de forraje Etapa Duración Coeficiente de cultivo (Kc) Profundidad de raíces Nivel de agotamiento (Fracc) Respuesta al rendimiento(Ky) Fuente: Los autores

Inicio 21 0.40 1.50 0.55

Desarrollo 11

Media 24 0.95 1.50 0.55

Final 36 0.90 1.50 0.55

Total 92

1

1

1

1

1

Figura 7-4: Datos del cultivo de forraje Fuente: Los autores

4.11 Datos de suelo En el software cropwat 8.0 solo se ingresa los datos necesarios que solicita el mismo en nuestro caso para suelos francos. En la siguiente figura 8-4 se muestra los valores para calcular otros factores más adelantes. El primer valor a ingresar trata sobre la humedad total del suelo que es de 2.00 m, el posterior valor es la tasa máxima de infiltración de lluvia de 30 mm, siguiendo pro la profundidad máxima de enraizamiento con 200 mm. Para el valor de agotamiento de la humedad del suelo viene por default del programa para considerar que suelo sufre un agotamiento que depende de cultivos anteriores que deterioran el terreno siendo así un valor de 50% obteniendo como resultado una humedad inicial del suelo disponible de 100 mm/m

Figura 8-4: Valores del suelo Fuente: Los autores

4.12 Calculo del requerimiento de recurso hídrico en el suelo En la figura 9-4 se tiene la información que se obtuvo para el cultivo de forraje y las necesidades de riego para éstos, el primero debido a la época de su establecimiento requiere una cantidad de 264 mm/dec de riego requerido, con una eficiencia de riego de 25.1 mm/dec. INIT=Inicial DEBE=Desarrollo MID=Media LATE=Final Kc=Coeficiente de cultivo Dec= Diez días

Figura 9-4: Recurso hídrico necesario para cultivo de forraje Realizado por: (Salazar Cristian & Apugllon Alex)

Con las necesidades de agua de los cultivos obtenidas, el programa realiza la programación de los riegos, para lo cual presenta varias opciones dependiendo de las aplicaciones específicas que el usuario requiera y de las condiciones y restricciones que el sistema de riego impone, la capacidad de campo, para esta última es necesario indicar la eficiencia de aplicación en el campo, en el que el software determina por default el 70% Caudal requerido y plan de riego para cultivo de forraje Estos datos son necesario para que el encargado del riego que ejecute de forma manual realice los riegos programados y calculados por cropwat como se muestra en la subsiguiente figura 10-4.

Figura 10-4: Calculo de caudal requerido y plan de riego Fuente: Los autores

Describiendo la figura 10-4 de izquierda a derecha, comenzando por las fechas, día, etapa, lluvia, coeficiente de fracción, evapotranspiración, agotamiento, riego neto, déficit, perdidas, riego gradual, y caudal se encontraron los valores óptimos para el diseño con entre ellos enunciaremos los más importantes para el diseño: Caudal de 2.29 l/s/ha [litros/segundo/hectárea]; uso de agua por cultivo de 285.4 mm; déficit húmedo en la cosecha de 76 mm y por último el requisito real de riego real de 259.9 mm.

Análisis previo al diseño hidráulico 4.13 Diseño hidráulico En los procesos de riego se requiere un sistema grafico que permita analizar los requerimientos reales del sistema tecnificado de riego por aspersión. 4.13.1 Selección del aspersor Se debe considerar la variedad de aspersores en el mercado ya que existe un sinfín de marcas de acuerdo a los requerimientos del diseño, cultivo, distribución del terreno, alcance, caudal de agua. En el diseño de este trabajo de titulación se utiliza aspersores de bajo alcance de la marca NAADANJAIN modelo 5022 SD, el correcto para las cantidades adecuadas de agua y cultivo, los mismos que cuentan con las siguientes características que se señalan en la figura 11-4.

Figura 11-4: Características de aspersor Nadanjain modelo 5022 SD Fuente: (http://es.naandanjain.com)

Especificaciones técnicas 

Aspersor de impacto círculo completo.



Alcance circular 20m



Rosca ¾” macho o hembra



Doble boquilla principal y secundaria.



Rango de presión: 2.5 - 4 PSI.



Rango de boquillas: 1/8”-3/4”.



Tratamiento protector a los rayos ultravioletas.

En la figura 12-4 se denota el aspersor a utilizarse:

Figura 12-4: Aspersor Nadanjain 5022 SD Fuente: Los autores

En la posterior tabla 5-4 se observa un resumen del aspersor a utilizar con su parámetros principales. Tabla 5-4: Aspersor 5022 SD Aspersor Nadanjain 5022 SD Característica

Símbolo

Cantidad

Unidad

Alcance radial

R

10-12

m

Alcance circular

D

20 - 24

m

Presión

P

2.5 - 4

bar

Caudal

Q

0.890-1.150

m3/h

Angulo

A

0-360

º

Diámetro de alcance

D

20-24

m

Fuente: Los autores

4.13.2 Distribución de aspersores en el cultivo de forraje La distribución se realiza respecto a la eficiencia de riego siendo así las mejor la distribución cuadrangular, considerando los puntos de lluvia y velocidad de viento. En la sucesiva figura 13-4 , a ) sistema ideal b) riego implementado

Figura 13-4: a) Sistema ideal Fuente: (Ramos Patricio & Baez Dario, 2013)

El análisis de las líneas principales se basa en el alcance del diámetro del aspersor en este caso 20m, visualizado el terreno y definido como irregular se cubre todas las zonas en forma diagonal cada esquina del terreno obteniendo en cada extremo 107.52 y 55.05, los mismos que dividen para el diámetro del aspersor para hallar las líneas secundarias. En la figura 14-4 se señala las líneas principales.

Figura 14-4: Líneas Principales. Fuente: Los autores

En la posterior tabla 6-4 se expone los parámetros de aspersores. Tabla 6-4: Parámetros de aspersor PARAMETROS ASPERSORES CARATERISTICAS

SIMBOLO

Distancia entre

FORMULA

CALCULO

UNIDAD

𝑒1

0.6 x D

0.6 x 20=12

M

𝑒2

0.6 x D

0.6 x 20 =12

M

107.52/100 =1

Ramal

55.05/40=1

Ramal

107.52

− 1=7

Ramal

− 1=3

Ramal

emisores Separación entre líneas secundarias(ramales) Líneas Principales 1

𝑟𝑝1

Líneas Principales 2

𝑟𝑝2

Líneas secundarias 1

𝑟𝑠1

Líneas secundarias 2

𝑟𝑠1

𝑎 𝐷 𝑎 𝐷 𝑙 −1 0.6 𝑥 𝐷 𝑙 −1 0.6 𝑥 𝐷

Numero de aspersores.

0.6 𝑥 20 55.05 0.6 𝑥 20

10

Un aspersor por cada ramal secundario

Fuente: Los autores

A través de los datos obtenidos en la siguiente figura 15-4 se exhibe el esquema de distribución de los aspersores.

Figura 15-4: Distribución de aspersores. Fuente: Los autores

Realizado la distribución de los aspersores se observa que se requiere de 10 aspersores circulares. 4.13.3 Calculo del caudal El valor del caudal es indispensable conocer para saber la eficiencia del sistema de riego debe funcionar calculado mediante dos puntos donde debe constar una diferencia de energía, encontrar aquel valor permite mover la cantidad de líquido adecuado que debe oponerse a la rugosidad y viscosidad que definirá si es de régimen laminar, transicional y turbulento. El número 10 corresponde al número de aspersores que dependerá de los cálculos al estudiar las longitudes del terreno.

𝑄𝑇 = 10𝑄𝐵 + 10𝑄𝐴

𝑄𝐵 = Caudal máximo 𝑄𝐴 = Caudal mínimo

𝑄𝑇 = 10(1,150 𝑚3 /ℎ) + 10(0,890 𝑚3 /ℎ ) 𝑄𝑇 = 11,5 𝑚3 /ℎ + 8,9 𝑚3 /ℎ ) 𝑄𝑇 = 20,4 𝑚3 /ℎ

4.13.4 Caudal Total Se obtiene al sumar el caudal de todos los aspersores del sistema de riego en galones por minuto que tiene que entregar el sistema de gravedad a todo el sistema. Al siguiente valor se procede 𝑄𝑇 = 20,4 𝑚3 /ℎ 𝑄𝑇 = 20,4

𝑚3 264.2 𝑔𝑎𝑙 1ℎ [ ][ ] = 89,83 𝑔𝑎𝑙/𝑚𝑖𝑛 ℎ 1𝑚 3 60𝑚𝑖𝑛 𝑄𝑇 =≅ 90 𝐺𝑃𝑀

Para encontrar el diámetro de tubería para tener mínimas perdidas se requiere el caudal total calculado anteriormente de 90 GPM. En la figura 16-4 se expone el diámetro de la tubería.

Figura 16-4: Diámetro de tubería Fuente: Los autores

Para un caudal total de 90 GPM se requiere una tubería de 3 pulgadas de acuerdo al diseño por gravedad esta se divide en dos tuberías principal de 1 pulgada y media con llave de abertura por separado. Como se trata de un sistema por gravedad la distancia de succión y velocidad de succión no existe. En este caso por ser un sistema de riego por aspersión mediante gravedad se considera la tubería de succión de tres pulgadas procediendo a transformar en metros. 𝑑𝑠𝑑 = 3 𝑝𝑢𝑙𝑔𝑎𝑑𝑎𝑠 [

2,54 𝑐𝑚 1𝑚 ][ ] = 0,0762 𝑚 → 𝑑𝑠𝑑 = 0,0762 1 𝑝𝑢𝑙𝑔. 100 𝑐𝑚

Como trata de un sistema por gravedad la velocidad de succión es igual al de descarga. 𝑉𝑠 =

10𝑄𝑇 10(20,4 𝑚3 /ℎ ) 𝑚 = = 11183,31 𝜋𝑑𝑠𝑑 𝜋(0,0762 𝑚)2 ℎ

4.13.5 Rugosidad absoluta “𝜺” Para tuberías de polietileno la rugosidad es de 𝜀=0,001 mm, este valor se pasa a unidades de metros obteniendo como resultado 𝜀=10-6 m. 4.13.6 Rugosidad relativa Trata de un valor adimensional que resulta de la división de rugosidad absoluta del material (polietileno) y el diámetro. , 𝑅𝑟 =

𝜀 10−6 𝑚 = = 0,00001312 𝑑𝑠𝑑 0,0762 𝑚

4.13.7 Viscosidad cinemática “𝝏” En este cálculo interviene la temperatura del medio ambiente más el fluido, determinar la variación y resistencia del líquido por los conductos o tuberías, accesorios presentes en el sistema de riego tecnificado por gravedad. De acuerdo al grafico 3-4 la temperatura promedio aproximado de 7-10 ºC revisando el anexo A encontramos el valor de 1,31x10-6 m2/s este valor se pasa a unidades de m2/h. 𝜕 = 1,31𝑥10−6

𝑚2 3600 𝑠 𝑚2 [ ] = 4,716 𝑥10−3 𝑠 1ℎ ℎ

𝜕 = 4,716 𝑥10−3

𝑚2 ℎ

4.13.8 Numero de Reynolds Mediante este dato se determina si el flujo por los conductos y accesorios es laminar, transaccional o turbulento. Obtenida mediante la ecuación de Swamee-Jain o por el método de Moody.

𝑅𝑒 =

𝑚 (11183,31 )(0,0762𝑚) 𝑉𝑠𝑑. . 𝑑𝑠𝑑 ℎ = = 181312,3877 𝑚2 𝜕 4,716 𝑥10−3 ℎ 𝑅𝑒 = 18,1𝑥104

Con este valor se concluye que es de flujo turbulento ya que sobrepasa el valor de un flujo laminar que comprende entre 2000-4000. 4.13.9 Coeficiente de fricción Para el coeficiente se utiliza dos valores fundamentales 𝑅𝑟 = 0,00001312 y 𝑅𝑒 = 18,1𝑥104 Para este cálculo se aplica la ecuación de Fanno. 0,25

ƛ=

2

=

𝑅𝑟 5,74 + 0.9 )] [𝑙𝑜𝑔 (3,7 𝑅𝑒

0,25 2 0,00001312 5,74 + [𝑙𝑜𝑔 ( )] 0.9 3,7 181312,39

= 0,0159

4.13.10 Pérdidas por fricción Para este cálculo se utiliza la ecuación de Darcy-Weisbach, tomando como referencia la gravedad de 9.8 m/s2 que debe transformarse en unidades de m/h2. En la figura 17-4 se señala el diagrama de succión con las longitudes de tubería requerida.

Figura 17-4: Diagrama de succión Realizado por: (Salazar Cristhian & Apugllon Alex)

9,8 m/s2 = 127137600 ℎ𝑓𝑠 = ƛ

𝑚 ℎ2

𝑚 3,5 𝑚 (11183,31 )2 𝐿. 𝑉𝑠 2 ℎ = 0,0159 𝑚 = 0,358 𝑚 𝑑𝑠𝑑 . 2𝑔 (0,0762𝑚)2(127137600 2 ) ℎ

4.13.11 Pérdida por velocidad de carga Considerada velocidad o carga cinética tiene como resultado: ℎ𝑉𝑠

𝑚 (11183,31 )2 𝑉𝑠 2 ℎ = = = 0,491 𝑚 2𝑔 2(127137600 𝑚2 ) ℎ

4.13.12 Pérdida de accesorios En las diferentes alturas dentro del diseño de tubería las pérdidas no son iguales por lo que se debe realizar un cálculo de los accesorios respecto a las perdidas. Para ver el valor de pérdidas se deja el siguiente link: https://www.bombashasa.com/sat/inf-tecnica/abacopvc.htm Para las pérdidas de reducción se utiliza la siguiente formula: 𝑃𝑟𝑒𝑑 = [0,5 (1 − (

𝐷1 2 ) )] 𝐷2

2

De acuerdo a la tabla 4-2 .Válvulas de globo= 0.07 Unión roscable ½” = 0,027 Manguera polietileno 1 ½”=0,5 Manguera polietileno ¾”= 2,1 Curva de 45º =0,4 Curva de 90º =0,9 Perdidas de reducción de 1 ½” a ¾” = 2.38 x 2 llaves =4,76 Perdidas de reducción de ¾” a ½ “=0,39 Perdidas de reducción de ¾” a ½ “=0,39 x 10 aspersores=3,9 Posteriormente se procede a sumar todos los valores de perdidas: ∑ 𝐾 = 0,07 + 0,027 + 0,5 + 2,1 + 0,4 + 0,9 + 4,76 + 3,9 = 12,66 𝑃𝑎𝑐𝑐𝑒𝑠𝑜𝑟𝑖𝑜𝑠 = ∑ 𝐾(𝑉𝑠𝑑 ) = 12,66(0,491 𝑚) = 6,21 𝑚

4.13.13 Altura estática de descarga Para este cálculo se toma en cuenta la presión del aspersor en BAR para convertirlos en unidades m H2O 𝑃𝑎𝑠𝑝 = 2,5 𝐵𝐴𝑅 (

10,197 𝑚𝐻2 𝑂 ) = 25,495𝑚𝐻2 𝑂 1 𝐵𝐴𝑅

𝑃𝑎𝑠𝑝 = 25,495 𝑚 ℎ𝑒𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎 = 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑟𝑖𝑝𝑜𝑑𝑒 + 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 Mediante la anterior ecuación por ser un sistema por gravedad no posee una cota piezometrica es decir el punto más elevado. Existe diferencias de elevaciones entre cada aspersor respecto al reservorio debido a la pendiente que presentan el terreno. 10

ℎ𝑒𝑙𝑒𝑣𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 = ∑ 𝐴𝑠𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑖=1

Todas las siguientes medidas es el resultado de la diferencia del reservorio al aspersor tal que se obtuvo mediante el software google earth que muestra las elevaciones en diferentes puntos. ℎ𝑒𝑙𝑒𝑣𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 = 6 + 5 + 1 + 33 + 24 + 15 + 8 + 7 + 5 + 23 = 127 𝑚 ℎ𝑒𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎 = 1,20𝑚 + 127 𝑚 = 128 𝑚

Otro factor importante es la presión media del aspersor que se obtiene a partir de la presión del aspersor menos la suma de las pérdidas de accesorios más las perdida por velocidad de carga más las perdidas por fricción de carga para el numero de aspersores. ℎ̅𝑎𝑠𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑟 = 𝑃𝑎𝑠𝑝 − ℎ̅𝑎𝑠𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑟 = 25,495 𝑚 −

𝑃𝑎𝑐𝑐𝑒𝑠𝑜𝑟𝑖𝑜𝑠 + ℎ𝑉𝑠 + ℎ𝑓𝑠 10

6,21𝑚 + 0,491 𝑚 + 0,358 𝑚 = 24,78 𝑚 10

Commented [UdW28]: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/ tales/documentos/lic/deschamps_g_e/capitulo3.pdf

4.13.14 Pérdidas totales del sistema A continuación se realiza la sumatoria de todas las pérdidas del sistema. 𝑃𝑇𝑆 = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎 + 𝑃𝑒𝑟𝑑. 𝑎𝑐𝑐𝑒𝑠𝑜𝑟𝑖𝑜𝑠 + 𝑃𝑒𝑟𝑑. 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 + 𝑃𝑒𝑟𝑑. 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑃𝑇𝑆 = 128𝑚 + 6,21 𝑚 + 0,491 + 0,358 = 135 𝑚

4.14

Lista de materiales para el sistema de riego tecnificado por aspersión

A continuación, en la siguiente tabla 7-4 se indica la lista de materiales con los costos de cada accesorio y el total de todo el sistema.

Tabla 7-4: Lista de materiales

Fuente: (Comercial JOAGRO)

4.15

Implementación del sistema de riego por aspersión

Realizado es estudio agronómico e hidráulico con los factores principales se procede a implementar de forma física en la quinta “La Delicia”, San Juan.

4.15.1 Adquisición de materiales para el sistema de riego. Adquirir los materiales es el procedimiento final para optimizar costos, recursos y mano de obra, atravesando etapas de estudio, análisis e inclusión con el dueño de la quinta, hasta adquirir un resultado satisfactorio, el mismo va dirigido para la población alrededor

de la quinta con la idea principal que puedan conocer y observar sistemas de riegos mediante gravedad para mejorar los cultivos.

Figura 18-4: Matrices principales de riego Fuente: Los autores.



Accesorios de riego

Figura 19-4: Vista panorámica del terreno Fuente: Los autores



Implementación de los elementos del sistema de riego

Culminado la obtención de todos los materiales se procede al armado de los diferentes componentes del sistema como son los trípodes, llaves de paso.

Figura 20-4: Construcción los puntos de emisión del agua. Fuente: Los autores



Continuando con el armado de las válvulas de paso con las debidas reducciones.

Figura 21-4: Reducciones de válvulas de paso de 1 ½” a ¾” Fuente: Los autores



Armado de punto de unión de red primaria y secundaria

Figura 22-4: Armado de punto de unión Fuente: Los autores



Conexión de tuberías secundarias a la red principal.

Figura 23-4: Conexión de tubería secundaria a primaria Fuente: Los autores



Conexión de la red secundaria al emisor.

Figura 24-4: Conexión de la red secundaria al emisor Fuente: Los autores



Pruebas de funcionamiento

Figura 25-4: Prueba del sistema de riego Fuente: Los autores

CAPÍTULO V 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1 Conclusiones 

Para la tecnificación del sistema de riego en la quinta “La Delicia” ubicado en la parroquia San Juan se determinó implementar un diseño por aspersión, frente a la problemática de optimizar recursos y costos aprovechando la inclinación o pendiente del terreno mediante el método de riego por gravedad, tendencias amigables con el medio ambiente reemplazando a una bomba a diésel o gasolina considerada un principal contaminante de la naturaleza.



Para el diseño de sistemas de riego tecnificados por aspersión utilizados en distintos cultivos se identifica los parámetros agronómicos e hidráulicos con el fin de obtener un sistema que mejor se acople al terreno y brinde beneficios de eficiencia, confiabilidad. Se obtuvo el uso de recurso hídrico necesario de 264,0 milímetros de agua por diez días, con un caudal requerido de 2,29 litros por segundo en una hectárea, por otro lado el diseño hidráulico se tiene un caudal total de 90 galones por minuto con un diámetro de tubería de 3 pulgadas, el número de reynold con un valor de 181313,3877 estableciendo que es un sistema turbulento.



Cropwat 8.0 es un software libre que permite el ingreso de información del sector donde se implementa el sistema de riego entre ellos, cantidad de lluvias, información del suelo, cultivo, temperatura obteniendo como resultado una evapotranspiración de 3.92 mm que soportará el cultivo de forraje y con el número de lluvias previstas por el programa nos da la cantidad de agua que requiere.



Mediante aplicación de un sistema de riego tecnificado y con la condición de pendiente del terrero se estableció una altura para el aspersor de 1,20 metros,



Mediante el equipo de filtrado que presenta el sistema de riego el agua es trasparente y limpia evitando la obstrucción del agua permitiendo que este método se optimo y con una vida útil prolongada.



Evaluar el sistema por aspersión tiene como resultado un riego uniforme que disminuye el proceso erosivo del suelo debido a que la pérdida total del sistema es de 135 m adecuado para el área del terreno, reduciendo así la cantidad de mano de obra y por consiguiente bajo costo en la adquisición de materiales con un valor de 607 dólares americanos que sería un gran aporte para el propietario.

5.2 Recomendaciones 

Realizar un estudio y análisis de las ventajas y desventajas del sistema de riego implementado debido a que los diseños se ejecutan con el fin de optimizar recursos hídricos y físicos de acuerdo a los requerimientos agronómicos e hidráulicos del terreno antes de comprar los materiales para su construcción.



Implementar o construir el sistema de riego establecido antes de la siembra del cultivo ya que esto podría afectar en el crecimiento, desarrollo y producción del mismo, ya que mediante la realización de actividades sobre el suelo en la etapa de siembra puede estropear el terreno.



Implementar mecanismos de disponibilidad del recurso hídrico sin afectar el medio ambiente mediante el estudio constantes de temperatura, erosión del suelo y otros factores que puede afectar a la producción.



Brindar mantenimiento periódico preventivo y correctivo a todo el sistema de riego a través de la limpieza de filtros en el reservorio, filtros en aspersores debido a que la presencia de impurezas reduce la eficiencia y confiabilidad del sistema.

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ANEXOS Anexo A. Tabla de viscosidad del agua a diferentes temperaturas.

Anexo B. Fotografías de la implementación del sistema de riego

Anexo C. Catálogo de aspersores Naandajain

Anexo D. Catálogo de accesorios polietileno.

Anexo E. Catálogo de tubos PVC