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EVALUACIÓN DE LA UNIFORMIDAD DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA DE UN A

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Rodrigo Bogado

on 11 October 2013

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EVALUACIÓN DE LA UNIFORMIDAD DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA DE UN ASPERSOR DE IMPACTO.
RODRIGO GABRIEL BOGADO AMARILLA
Orientador: Prof. Ing. Agr. M. Sc. Rubén Alcides Franco Ibars
San Lorenzo, Paraguay
Octubre, 2013

Introducción
Universidad Nacional de Asunción
Facultad de Ciencias Agrarias
Carrera de Ingeniería Agronómica
Departamento de Ingeniería Agrícola
El agua es un recurso fundamental para el crecimiento de los cultivos agrícolas, ya que este líquido es solvente universal por excelencia dependen de la presencia del mismo todos los procesos biológicos de crecimiento y desarrollo de las plantas.
El sistema de riego por aspersión, realiza la aplicación del agua simulando la lluvia natural la cual busca llegar efectivamente a todas las partes de las plantas y el suelo. El riego por aspersión tiene como finalidad disminuir o eliminar las deficiencias o estrés hídricos de los cultivos, en épocas en las que hay poca lluvia o hay sequía u otras inclemencias del clima que lo afecten.
Hipótesis
La presión y el espaciamiento entre aspersores no influye significativamente en la distribución uniforme del agua.
Objetivos
General:
Determinar la uniformidad de distribución de del sistema de riego por aspersión agua a través de ensayos de campo, utilizando aspersores de la marca LEGO L1906 L-40 (boquilla negra)
Específicos:
Determinar el espaciamiento y presiones ideales para el funcionamiento del aspersor.
Determinar la incidencia en la uniformidad de riego de los factores como las diferentes presiones de servicio, y el efecto del viento;
Registrar los valores pluviométricos del aspersor y;
Determinar la relación existente entre el caudal y la presión.
Revisión de Literatura
El Riego
Según Tarjuelo (1999), el objetivo que se pretende con el riego es suministrar a los cultivos de forma eficiente y sin alterar la fertilidad del suelo, el agua adicional a la precipitación que las plantas necesitan para su crecimiento optimo y cubrir las necesidades de los lavados de sales, de forma que evite su acumulación en el perfil del suelo, asegurando la sostenibilidad del regadío.
Métodos de Riego
Según Losada (2005), los métodos de riego conocidos son:

a) superficie: utiliza el suelo como medio para la distribución del agua;
b) por aspersión: es la lluvia artificial que se produce al pulverizarse el agua que descarga desde conductos a presión;
c) localizado: suministra el agua sobre una fracción de suelo, a través de sistemas a presión con emisores, en la que la velocidad de salida es muy pequeña;
d)subterráneos: en la que una capa freática próxima a la superficie del suelo sirve de fuente para la absorción de agua por las raíces.
Riego por Aspersión
Según Castañón (2000), el riego por aspersión está constituido por aspersores y tuberías, al que son necesarias añadir por lo general un grupo de bombeo que proporcione la presión de trabajo necesaria.

Según Castañón (2000), citado por Ocampo (2009), los aspersores son aparatos que distribuyen agua sobre el terreno, a través de una boquilla por donde sale un chorro a presión, en forma de lluvia, girando sobre su eje vertical
Tipos de Aspersores
Según Espínola (2010), los diferentes principios de movimiento son: turbo martillo, hélice, trompo entre otros.

1- Hélice: el chorro de agua hace girar una hélice que gira alrededor de su eje a alta velocidad causando el movimiento giratorio del aspersor.
2- Trompo: el chorro de agua sale del extremo del ala y el movimiento giratorio es en sentido contrario.
3- Turbo martillo: el chorro de agua golpea y hace girar una rueda, este tipo de aspersor se utiliza en riego de árboles frutales y jardines.
4- Microaspersor: el chorro de agua choca en una pieza espiralada que cuenta con una o dos ranuras que causan un giro rápido de la misma lo cual dispersa el agua.

Ventajas del riego por aspersión
-Presenta altos grados de automatización, con el ahorro en mano de obra a costa de una elevada inversión.
-Permite el reparto de fertilizantes (ferti-irrigación) y tratamientos fitosanitarios.
-Evita la construcción de canales aumentando así la superficie útil.
(Tarjuelo, 1999)
Desventajas o limitaciones del riego por aspersión
-Disminución de la uniformidad de distribución del agua a causa de la acción del viento.
-Pueden ocurrir interferencias sobre los tratamientos de los cultivos a causa del lavado de los productos fitosanitarios que protegen a los mismos, para evitar daños y perdidas.
-Presenta una alta inversión inicial y elevados costos de mantenimiento y funcionamiento.
(Tarjuelo, 1999).
Factores que afectan la distribución de los aspersores
Boquilla: El Numero de boquillas y el diámetro de las mismas varían en general de 2 a 30 mm. Coras (1993) citado por Ocampo (2009)
Presión: Funcionar dentro del rango especificado por el fabricante. (Coras, 1993).
Según Castañón (2000) existe una relación entre el caudal de un aspersor (Q) y la presión de trabajo (altura de presión-H) esta relación se puede expresar por medio de la ecuación (1) de descarga de emisores:


Donde:
Q es el caudal del aspersor,
H altura de presión,
x exponente de descarga, para los aspersores es igual a 0,5.
Relación Caudal-Presión
Q = k.h
x
Factores que afectan la distribución de los aspersores
Tubo Elevador: El aspersor está conectado al ramal por intermedio de un tubo elevador, dispuesto en posición vertical y toda desviación de la vertical altera la calidad de la distribución. (Shani y Sapir, 1984).

Viento: Los rangos de velocidades del viento comunes en riego por aspersión son: 0-0,1 m/seg (condiciones sin viento), 1,0-2,5 m/seg (viento medio) y 2,5-4,0 m/seg (viento fuerte). Por encima de 4,0 m/seg (viento muy fuerte), la aspersión no es recomendable. (Shani y Sapir, 1984).
Uniformidad de riego
Tradicionalmente se ha considerado que cada sistema de riego está caracterizado por unos determinados valores de uniformidad y eficiencia. Sin embargo, Keller et al. (1981) indicaron que la uniformidad depende de mucho más del manejo de los sistemas de riego que del tipo de sistema utilizado.

La uniformidad de distribución de agua en los sistemas de aspersión es necesaria para un uso más eficiente del agua disponible. Además un riego eficiente permite maximizar la producción y limitar las pérdidas por percolación profunda Losada (2005).
Evaluación de uniformidad de distribución de agua en riego por aspersión
Fuente: Tarjuelo, (1999).
Determinación de los Coeficientes de UD y CUC
Según De Santa y De Valero (1993), a partir de los datos obtenidos en el experimento, se podrán calcular los coeficientes de la Uniformidad de Distribución (UD), el Coeficiente de Uniformidad de Christiansen (CUC).
El coeficiente de Uniformidad de Distribución se determina por medio de la ecuación:

UD (%) = 100 (q25/qm)


Donde:
q25 = media del 25% del total de colectores con menores volúmenes;
qm = es la media de los volúmenes considerando todos los colectores.
Coeficiente de Uniformidad de Distribución (UD)
El Coeficiente de Uniformidad de Christiansen se determina por medio de la ecuación:

CUC (%) = 100 (q50/qm)

Donde:
q50 = media del 50% del total de colectores con menores volúmenes;
qm = es la media de los volúmenes considerando todos los colectores.
Coeficiente de Uniformidad de Christiansen (CUC)
Simulación de la distribución de agua
Debido a la dificultad de medir la distribución del agua aplicada en toda el área regada, se realizan simulaciones por medio de programas informáticos para de esta manera obtener índices de uniformidad lo más representativos posible del área total regada.(Ocampo, 2009).

En los ensayos realizados se colectaron los datos utilizando el método de las cuadrículas en la que el aspersor a evaluar se colocó en el medio de la parcela cuadriculada con espaciamiento de 1 m entre cuadrículas. (Alonso, 2009).
Materiales y Métodos
Características y Localización del Local Experimental
Fecha: Del 04/06/2013 al 20/06/2013
Lugar: Departamento de Ingeniería Agrícola, de la Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Asunción, en el campus de la ciudad de San Lorenzo, Departamento Central, República del Paraguay.
Coordenadas: (25º20’15,29" S, 57º31’03,06 O)
Altitud: 125 m sobre el nivel del mar (aprox.).
Pendiente: Aproximadamente 1-2 %,
Materiales necesarios para la evaluación
Detalles Técnicos
Lista de Materiales
Variables de medición
Modelo de análisis e interpretación
Registro manual en planilla de campo
Carga en planilla electrónica y análisis e interpretación
Determinación de la pluviometría por cada presión utilizada y división de la parcela en 4 cuadrantes para realizar las simulaciones

Para cada presión se realizo un análisis de varianza usando un diseño completamente al azar donde los espaciamientos, 10 x 10 m, 11 x 11 m, 12 x 12 m y 13 x 13 m se tomaron como tratamientos y se realizaron cuatro repeticiones de cada uno. Posteriormente se analizaron los promedios de UD y CUC usando la prueba Tuckey al 1%.
Resultados y Discusión
Colecta de datos
Curva Caudal-Presión
El caudal aumenta con el incremento de la presión.
Caudales promedio de las repeticiones: 688,3, 804,2, 935,3; 940,45 l/h
Caudales especificados por el fabricante: 570, 690, 810 y 910 l/h
Presiones de servicio utilizadas: 1; 1,5; 2; 2,5 bar.
Pluviometría
Funcionamiento Individual del aspersor
1 bar
1,5 bar
2 bar
2,5 bar
Simulaciones
Presión 1 bar
Presión 1,5 bar
Presión 2,5 bar
CONCLUSIÓN
Se puede concluir este experimento realizado en diversas condiciones y datos obtenidos durante el trabajo diciendo que:

En la distribución de agua el aspersor “LEGO L-40” se observó un mayor valor pluviométrico en los colectores cercanos al aspersor, ocurriendo en todas las presiones realizadas y a mayor radio decrecen los valores pluviométricos.

Se observó que la curva del caudal en función a la presión de servicio, en la que el caudal fue aumentando gradualmente con el incremento de la presión de servicio, comparando los datos con los del fabricante se observan curvas similares.

En las simulaciones de espaciamientos los coeficientes tanto de CUC y UD tuvieron sus valores más altos con 10x10 y 11x11 m pudiendo ser considerados como ideales para el uso del aspersor con las presiones de 2 y 2,5 bar, ya que el aspersor cumple con los parámetros de riego para poder ser utilizado en cultivos de sistema radicular medio y con sistema radicular poco profundo.

Bajo ningún caso se recomienda el funcionamiento del aspersor a presiones inferiores a 1,5 bar en ninguno de los espaciamientos evaluados.
El alcance promedio varió entre los 10-12 m de radio.

La última fila de colectores en los 4 cuadrantes no se registró ninguna precipitación con esta presión.

zonas alejadas <1 mm/h
zona central 10-12 mm/h

Viento 0 m/s. Rep. 1, 2, 3.
0,85 m/s Rep. 4
El alcance promedio varió entre los 10-12 m de radio.

La última fila de colectores en los 4 cuadrantes no se registró ninguna precipitación con esta presión.

zonas alejadas: <1 mm/h
zona central: 10-12 mm/h

Viento: 0,85; 1,28; 1,28; 1,42 m/s en promedio en cada repetición
El alcance promedio entre los 12 m de radio.

En las últimas filas de colectores en los 4 cuadrantes ya se registraron precipitaciones con esta presión.

zonas alejadas: <1 mm/h
zona media: 4-8 mm/h
zona central: 11-13 mm/h

Viento: En las repeticiones 1 y 3 se registró un promedio de velocidad del viento de 1,35 y 1,71 m/s respectivamente; mientras que las repeticiones 2 y 4 fueron realizadas en condiciones nulas de viento (velocidad 0 m/s).
El alcance promedio entre los 12-14 m de radio.

Se agrego una línea más de colectores un metro fuera de la malla cuadriculada en los cuatro costados para registrar la precipitación.

zonas alejadas: <1 mm/h
zona central: 12-16 mm/h

Viento: En en las repeticiones 2 y 3 se registró un promedio de velocidad del viento de 1,85 y 1,71 m/s respectivamente: mientras que las repeticiones 1 y 4 fueron realizadas en condiciones nulas de viento (velocidad 0 m/s)
MUCHAS GRACIAS!
10 x 10 m.
11 x 11 m.
12 x 12 m.
13 x 13 m.
10 x 10 m.
11 x 11 m.
12 x 12 m.
13 x 13 m.
10 x 10 m.
11 x 11 m.
12 x 12 m.
13 x 13 m.
10 x 10 m.
11 x 11 m.
12 x 12 m.
13 x13 m.
Presión 2 bar
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