Riego y Aspersion

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// ,///. editores tcnicos asoore uos. s. a.

y las redes colectivas de distribucin a resin

Copvnqhted maional

. Impreso por GY,i.RSA, Industria Grfica Tambor del Bruc. 6 Sant JGJan Des 1Barccluna)

Depsito Legal: B-42661 - 1985

Impreso en Espaa Printed in Span

Reservados todos los derechos, Ninguna parte del material cubierto por este titulo de propiedad litera ri..a puede ser reproducida, almacenada en un. sistema de informtica o transmitida de cualquier f onna o por cualquier medio electrnico, mecnleo, fotocopia. grabacin u otros mtodos sin. el previo y expre- so permiso por escrito del editor.

EDITORES TCNICOS ASOCIADOS, S. A. - Maignn, 26 - 08014 Barcelona. 1986 ISBN 84- 71 ~254-0

Copyright Edtons Eyrolles,

Titulo de la obra original Irrigation par aspeeson

et reseaux colecefs de distribution sous pression

Primera edicin espaola, traducida del francs por JESS FRRNANDEZ MORENO

Dr. Ingeniero Agrnomo

VII Co natena

3. Riego por aspersin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.1. Riego por aspersin y estructura de un permetro . . . . . . . . . . . . . . 37 3.2. Principio de ejecucin del riego en parcela . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.3. Eleccin de la tcnica de riego por aspersin . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.4. Conclusin . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

2. Las necesJdades de agua de los culdvos del erimetro de de o . . . . . . . . . . 1 S 2. 1. Blementos a determinar , , , , . , , , , , , , . , . . . , , , , .... , . . . . . 1 S 2.2. .La. eva: b"ans aci.n . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.3. Clculo de la ETP: Frmula de Blanay-Criddle . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.4. Clculo de la ETP: Frmula de Brochet y Gerber . . . . . . . . . . . . 20 2.S. Cantidades de agua a suministrar a las plantas . 22 2.6. Necesidades de agua del permetro de riego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

1. El apa, el suelo y la planta. Relaciones fundamentales 1 1.1. Caracteri sticas fisicas del suelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l 1.2. Diferentes estados del agua en el suelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S 1.3. Dosis frecuencia del rie o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.4. Estudio edafolgico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.5. Calidad de las a as de rie o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

L DATOS BSICOS DEL RIEGO

lntrocluceln . . . . . . . . . . . . . . . . . V

, Indice analtico .

Copyighted materia

8. Tra.zado de la re.el . . . . . . . . . . . . . . . 109 8 .1. Investigacin del trazado ptimo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 8.2. Crtica y ejecucin del mtodo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 8.3. Eem lo de truado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

7 .1. G-eneraliclades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 7 .2. Condiciones hidrulicas de servicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 7. 3. Condiciones de acceso a la toma de riego , . 1 O 3 7 .4. Modalidades de utilizacin de la toma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

7. Las condiciones de servicio de la red colecdva . . 99

DI LA RED COLECTIVA DE DISTRIBUCIN POR CONDUCCIONES A PRESIN

6. Definicin y cilculo de una ln1talacln de rieo en parcela 77 6 .1. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 7 6.2. CAiculo de los dimetros de las conducciones . . . . . . . . . . . . . 79 6.3. Ejemplos de clculo de una instalacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 6 .4. Conclusin , . , .. , . , . , , , . , , . . , . . , , . . . , . . . . . , , . . . . . . . . . 97

de posicin fija . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 68 S.3. Los equipos con aspersores automotrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 S .4. Eleccin de la instalacin , . . . . . . . . . 70

5. Diferentes dpos de Instalacin . . . . . . . 63 5 .1. Equipos clsicos , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3 5.2. Equipos con caones o aspersores gigantes

1 4.1. I..os as mores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.2. Conducciones y acoples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 4.3. La automatizacin de los riegos de posicin fija . . . . . . . . . . . . . . . 59 4.4. Material para lucha antihelada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

4. El material de riego en parcela . 49

U. EL RIEGO EN PARCEJ,A Indice analtico VIII

Copy ighled mate1al

13. Optimizacin del conjunto alimentacin-red . . . . . . . . 191 13 .1. Gastos de gestin de los equipos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

13.1 .. Optimizacin de la cota piezomtrica inicial . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 13.3. Escalonamiento de las inversiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203

IV. LA ALIMENTACIN Y PUESTA EN .PRESIN DE LA RED

12. EquJpos de las redes de rieo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 12.1. Conducciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 12.2. Equipos de control de las conducciones....................... 180 12.3. Proteccin contra el golpe de ariete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 12.4. Bocas de riego . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

de riego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 173 11.4. Conclusiones 176

11. Complementos relativos a las redes de riego a la demanda . . 165 11.1. Ley de probabilidad de los caudales punta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 11.2. Curvas caractersticas de las redes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 11.3. Comportamiento de los regantes y simulacin de una red

10.1. Exposicin del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 1 O. 2. Curvas caractersticas de cada tramo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 10.3. Optimizacin de una red . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 10.4. Generalizacin a una red ramificada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 10.5. Ejemplo de clculo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

10. Optimizacin de los dlimetros de las conducciones de la red colectiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

9. Clculo de los caudales a transportar por la red colectiva . . . 123 9 .1. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 9.2. Primera f6nnula de la demanda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ] 25 9. 3. Ejemplos de clculos de caudales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2

ndice analltico IX

Copyighted materia

indie,e alfabtleo ~ '1 229

14. Las estaciones de bombeo en el riego a la demanda . . . . . . . . . . . . . . . 211 14.1. Regulaciones por niveles en depsitos de superficie libre........ 212 14.2. Regulaciones manomtricas en depsito hidroneumtico . . . . . . . . 216 14. 3. Regulaciones con medicin de caudales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 14.4. Regulaciones a velocidad variable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 14.5. Eleccin del tipo de regulacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222

Indice analtico X

Copynghtcd material

1

La proporcin de estos diferentes elementos en la muestra dene su textura, por lo que los diversos tipos son generalmente definidos mediante diagramas triangulares (fig, l ).

La estructura de un suelo depende de las formas de asociacin de las partculas del suelo en agregados. Suelos de textura idntica pueden tener estructuras diferentes, ms o menos estables. y ms o menos Iavo- rabies a la penetracin del agua, del are y de las races .

- Arcilla o a 0,002 1nm - Limos 0,002 a 0,05 mm . - Arena fina 0,05 a 0,2 mm - Arena gruesa 02 a 2 mm '

La textura de u11 suelo caracteriza la dimensin y distribucin de los diferentes elementos que lo forman.

Se determina por anlisis de las muestras del suelo, sobre la llama- da tierra filia obtenida despus de la eliminacin por tamizado de las gravas o piedras de tamao superior a 2 mm. Normalmente, los elementos constitutivos se clasifican en funcin de su dimensin, como seguidamente se indica:

1.1.1. Textura 'Y estructura

1.1. CARACTERlSTICAS FISICAS DE.L SUELO

El agua, el suelo y la planta. Relaciones fundamentales

1 - DA TOS BSICOS DEL RIEGO

Copynghtcd matonal

La velocidad de filtracin de un suelo es la velocidad aparente del agua que percola a. travs de un suelo saturado, bajo una pendiente mo-

- Velocidad de filtracin K

p % = 100 (1-

Es la relacin, expresada en ~, entre el volumen de huecos exis- tentes en el suelo (rellenos por aire o por agua) y el volumen total de dicho suelo.

La porosidad es del orden del 35 al 40 ~ para un suelo arenoso y del 40 al 55 o/o para un suelo arcilloso.

Se establece la relacin siguiente:

- Porosidad p

Es la relacin entre el peso de un volumen dado de suelo secado en estufa, y el peso de un volumen igual de agua.

A ttulo de orientacn, la densidad aparente de un suelo puede variar de 1,2 (suelo arcilloso) a t. 7 (suelo arenoso).

- Densidad aparente d .

Es la densidad de las partculas slidas que forman el suelo. La densidad real de los suelos se encuentra alrededor de una media de 2,65.

- Densidad real df

1.1.2. Parmetros fsicos del suelo

Un suelo se caracteriza por un cierto nmero de parmetros fsicos mesnrables, cuyas definiciones recordaremos ms adelante. Los valores de estos parmetros generalmente son funcin. a la vez, de la textura y de la estructura del suelo, sin tener que estar rigurosamente ligados.

3 El agu.a, el suelo y la planta. Relaciones fundamentales

Copynontod macnal

La diferencia entre la humedad de la capacidad de retencin He y la humedad en el punto de marchitamiento Cf, es la reserva disponible para las plantas (m3/ha). que para un. suelo de profundidad P (metros) se determina como sigue:

1.3.1. Dosis de riego 1~3, DOSIS Y FRECUENCIA DEL RlEGO

El agua es retenda por el suelo con una fuerza mayor a medida que el suelo est ms seco.

Esta fuerza de retencin del agua se llama potencial capilar. Se mide en unidad de fuerza por unidad de superficie y se expresa

en altura de columna de agua o en atmsferas. Generalmente se expresa con la notacin pF, que es el logaritmo

decimal de la altura de columna de agua expresada en centmetros. Los diferentes. estados de fijacin del agua por el suelo pueden

expresarse en funcin del potencial capilar. El punto de msrchtamento se alcanza cuando el potencial capilar

sobrepasa la. fuerza limite de succin de las races, que varia poco segn la naturaleza de la planta (tensin de succin del orden de 15 at, msferas, pF = 4,2),

La humedad equivalente corresponde a un potencial capilar del orden de 1/2 atmsfera (pF = 2,7).

1.22. Potencial capilar

e, = 0,55 He Por tanto el agua disponible para las plantas o reserva ti.l corres-

ponde sensiblemente a la diferencia. entre el volumen. de agua contenido en el suelo para una hemedad correspondiente a la capacidad de retencin y el volumen de agua contenido en. el mismo suelo en el punto de marchitamiento ..

Expermentalmenre se observa que la humedad en el punto de marchitamiento es de orden de:

7 El agua, el suelo y la planta. Relaciones fundamentales

Copynontod macnal

Esta aproximacin simplificada es evidentemente ms sencilla que la precedente y nicamente es posible en regiones cultivadas desde hace muchos aos, donde no se prev un cambio radical de los cultivos realizados. Esto supone realizar una cartografa de suelos segn criterios bastante pragmticos, adaptados sobre todo al objetivo perseguido.

En cualquier caso. la cartografa de las unidades de suelos debe- r acompaarse de un documento ms concreto, dlrectamente utilizable por el proyectista, y desglosando el permetro en grandes zonas com- pactas y relativamente homogneas. En funcin de la proporcin de cada una de las unidades de suelos presentes, se establecer una clasificacin de prioridad de estas zonas en lo referente a su aptitud para el riego.

A nivel de estudio de un proyecto de transformacin, el estudio edafolgico de los sectores afectados debe realizarse a una escala ms

- profundidad del suelo o espesor de los horizontes superiores fcilmente accesibles a las races;

- natureleza y grado de dureza de los horizontes profundos o subyacentes o del substrato;

- textura y carga pedregosa de los horizontes superiores; . - importancia relativa de la reserva de agua fcilmente utilizable,

estimada a partir de texturas y medidas de la humedad equivalente;

- situacin. geomorfolgica, pendiente natural de los 'terrenos y riesgos de erosin.

edafolgico completo (con anlisis posterior de 3 o 4 muestras por perfil) cada 500 ha. Un equipo edaolgico compuesto de un ingeniero, un ayudante y dos obreros realiza estos trabajos de campo a un ritmo dia- rio de 10 a 20 sondeos y 5 perfiles. El. trabajo posterior de gabinete (depuracin y elaboracin de estos datos) puede necesitar un plazo anlogo.

La importancia de este trabajo explica que, a menudo, se pres- cinda a nivel de estudio general del establecimiento de un mapa de suelos clasificados segn criterios edaf ogeutcos. En efecto, se podr alcanzar el primero de los objetivos propuestos anteriormente dif eren- ciando los suelos segn criterios morfolgicos y fsicos, fundamentados en observaciones in situ, y en algunos anlisis de laboratorio.

Las principales caraeterfstcas a tener 'en cuenta sern:

1 1 El agua, el suelo y la planta. Relaciones fundamentales

Copynontod macnal 15

- la estimacin por perodos para cada cultivo permite, a nivel de clculo de las necesidades globales del permetro resultante de un plan de cultivos, definir el perodo punta de los riegos. Conociendo el volumen de agua a proporcionar a la planta durante este perodo. se determina el valor de caudal ficticio continuo punta del rego, que es el caudal continuo expresado en l/s/ha que ser necesario aportar en la hiptesis de un riego ficticio durante 24 horas cada da. Este caudal ficticio continuo

Las necesidades de agua a satisfacer deben estimarse en dos fases: en. primer lugar, conviene conocer las necesidadee unitarias relativas a una hectrea de cada uno de los cultivos futuros para la zona estudiada. A continuacin, un estudio agroeconmico establecer las hiptesis relativas al plan de desarrollo en. riego del permetro. Este fijar la distribucin de los cultivos futuros, lo que permitir evaluar las necesidades globales del permetro de riego.

Las necesidades de agua de cada cultivo deben ser calculadas, por una parte, por perodos, y por otra. en ao medio y ao seco (frecuencia decenal o quincenal, por ejemplo):

2.1. ELEMENTOS A DETERMINAR

riego

agua de , permetro del y Las necesidades de los cultivos de

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~ -

IO N

..... -

Las necesidades de agua de tos cultivos y del petf metro de riego 19

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P., es Ja lluva tl (mm) RFU es la reserva fcilmente utilizable del suelo, disponible al comienzo

del perodo (mm) x un coeciente comprendido entre O y 1, correspondiente al porcentaje utilizable de esta reserva inicial, que considera la profundidad de enraizamiento alcanzada

ETP es la evapotranspleacln potencial de referencia (mm) K. es el coeiicieru de cultivo, especfico de cada cultivo y funcin de su

estado vegetativo. En el caso de prever un racionamiento de la planta. este coeficiente se transforma en el coeficiente

donde

B = KeBTP-P11-xRFU

El clculo de los volmenes de agua a suministrar por el riego, se realiza efectuando el balance por periodos:

2.5.3. Modalidad de clculo

1) la dispersin alrededor de la media es frecuentemenre impor- tante, lo que obliga a un estudio frecuencial para estimar las aportaciones relativas al ao medio y al ao seco.

2) la lluvia ti]. es decir, disponible para la vegetacin. puede ser notablemente inferior a la lluvia cada; es por tanto; neee- sario eliminar: - las lluvias demasiado dbiles (menos de 5 o 10 mm) que

caen sobre un suelo caliente y no penetran casi en el suelo { evaporacin superficial);

- la parte de escorrenta por I luvias tormentosas; la parte de lluvias de gran duracin que sobrepasan la capacidad de almacenamiento del suelo.

tual de las reservas. hldricas del suelo acumuladas anteriormente al pe rodo en estudio.

El estudio de las precipitaciones con vistas a la estmacin de las aportaciones naturales a las plantas, se realiza generalmente mensual- mente. Sealemos dos puntos:

Las necesidades de agua de los cultivos y del perf metro de riego 23

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Precisemos algunas definlciones relativas a las superficies afectadas por una transf ormacin en riego.

Superficie total o geogrfica de un permetro, es la superficie situada dentro de un contorno que define el permetro a estudiar. Se obtiene por planiraetrado.

Superficie dominada es la superficie situada en el Interior del permetro en estudio y que, para un. determinado tipo de equipamiento hidrulico, puede ser tcnicamente regada por el sistema previsto.

S.A.U. o superficie agrcola til, es la parte de superficie dorni- nada que comprende terrenos susceptibles de cultivarse.

A nivel de estudio general. Ia S.A,,U. se puede estimar a partir de la superficie dominada. con una deduccin del' 15 % para caminos de viviendas y equipamientos diversos. Las zonas de rboles o edaolgca- mente Ineptas para el cultivo, no forman parte de la S.A.U.

2.6.2. Superficies a transformar

4) Eficiencia de u11 sistema La eficiencia global de un sistema de riego es el resultado de los

rendimientos progresivos que afectan al transporte, la distribucin y el riego .. Las observaciones precedentes demuestran que conviene estimar dos valores de la eficiencia: la eficiencia relativa a los caudales transportados en perodo punta (clculo de caudales para el dimensionado de los equipos), y la ecenca relativa a los volmenes utilizados durante la campaa de riegos (clculo de los depsitos de regulacin anual, de la energa de bombeo).

prxima al 100 o/o, ya que las obras estn revestidas y dotadas de un sistema de regulacin muy eficaz (regulacin aguas abajo, regulacin dinmica).

Por el contrario, a lo largo de un ao en el que las obras se mantie- nen con agua, se registrarn prdidas no despreciables, fugas poco importantes pero permanentes, infiltraci11 y evaporacia ..

As, las obras de transporte del permetro del Bajo Rdano-Langue- doc tienen una eficiencia que se estima en el 87 % a lo largo del ao. En el caso de las redes, se trata de obras cuyo servicio est en vas de desarrollo y esta eficiencia podr mejorarse en el futuro.

Les necesidades de ague de les cultivos y del permetro de riego 2 7

Copvnqhted maional

Se admite que el perodo de adaptacin pued.e representarse P.Ot un crecimiento lineal de la superficie regada, de 300 a 600 ha, repartidas a lo largo de 10 aos (fig. 5). Durante este periodo de adaptacin, y para simplificar, se supone que no cambla la distribucin de cultivos.

La eficiencia de] riego en parcela, en el caso de riego por aspersin, es del 85 %. La eficiencia de la red de distribucin es del 100 % en perodo punta y del 95 % como valor anual.

100

10 10 20 JO JO 40

Cereales regados Maz regado Forrajes regados Hortalizas regadas Alfalfa para semllla regada Cultivos diversos en secano

p, h ocupado

por cada cultivo Cultivos

- superficie regada al afio, igual al 60 % de la superficie equipada (razn de intensificacin K = 0,6);

--.. distribucin de cultivos, donde p. es el porcentaje de la superficie equipada ocupada por el cultivo i:

1) Hiplesis Despus del perodo de adaptacin, el sistema de produccin pre-

visto est caracterizado por los datos siguientes:

2.6.5. Ejemplo de clculo de las necesidades totales de un permetro

Como ejemplo, consideremos un permetro de riego que comprende 1 000 ha equipadas.

cn. Para cultivos permanentes, estos porcentajes son. del orden del 10 al 30 o/o. Y el plazo necesario para alcanzar un nivel ptimo ser de 5 a t 5 aos, segn el tipo de produccin.

Las necesidades de agua de los cultivos y del perf metro de riego 31

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BEROMANN H. - Gulde del' valuatlon conomlque

Copvnqhted maional

- Riegos de superficie: son los ms antiguos (cubetas. surcos, ta- blas, etc ... ) y todava en nuestros das representan la tcnica ms exten- dida (cerca del 30 % de la superficie regada en Francia y cerca del 80 % en U.S.A.).

- Riegcs por aspersin: son los ms modernos y progresivamente han sustituido, en (os pases de alto nivel de desarrollo econmico, los riegos de superficie por nuevas realizaciones: as, en Francia, la casi totalidad de. las realizaciones hechas en los ltimos 20 aos estn orientedas a la prctica de ta aspersin y en J 977 la aspersin representebe aproximadamente los 2/3 de las superficies equipadas.

- Riegos localizados (por goteo y tuberas perforadas): constitu- yen una nueva tcnica: el riego por goteo se adapt a los frutales y a de- terminados cultivos en lnea en Israel, en 1960. En. Francia, a partir de 1970 se comienzan a desarrollar los riegos localizados: las superficies transformadas son modestas {aproximadamente 9 000 ha al fin.al de 1977, es decir, alrededor del 1 % de las superficies equipadas); no obstante, su crecimiento ha sido notable . El riego por aspersin no es ni con mucho la nica tcnica de riego practicada en nuestros das.

Se puede adaptar ms o menos a los diferentes condicionantes agro- nmicos y sccoeconomcos que caracterizan los nuevos proyectos. Tra- taremos de enumerar los diferentes criterios de apreciacin del grado de adaptacin de cada tcnica a un medio dado.

Estos criterios se proponen esencialmente para la eleccin entre el riego por aspersla y el riego de superficie, Actualmente se sabe que el riego localizado est bien adaptado solamente a cultivos con bajas densi- dades de nmero de pies (frutales, viedos) o a cultivos intensivos de gran productividad. Desde el punto de vista agronmco, es la tcnica especfica para aguas de salinidad muy fuerte. Fuera de estas condiciones particulares, debemos realizar la eleccin entre el riego por aspersin o el riego de superficie.

Las principales tcnicas de riego se pueden. clasificar en tres familias:

3.3.1. Diferentes tcnicas de riego

aa ELECCIN DE LA tiCNICA DE RIEGO POR ASPERSIN El rlego por aspersin 40

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EJ problema de la rapidez de la entrada en produccin ptima del permetro es fundamental: dentro de una comparacin econmica de las soluciones alternativas mediante la tcnica de balances actualizados, los primeros aos de vida de un sistema tienen un peso decisivo.

Las redes de riego por aspersin se desarrollan ms rpidamente que las redes de riego de superficie? Esta es una hiptesis normalmente adoptada en los estudios de viabilidad, con un plazo de entrada en produccin ptima del orden del 50 o/o ms alto en riego de superficie que en riego de gravedad.

Es verdad que la prctica del riego requiere una gran experiencia en el caso del riego de superficie: es necesario conducir el mdulo de agua a travs de los elementos de riego, apreciar visualmente los caudales a admitir y asegurar su regulacin, detectar y corregir las deftciencas del sistema de riego (regueras, caballones). Por el contrario, el empleo del riego por aspersin no necesita ms que el manejo de material y permite obtener fcilmente una buena uniformidad del riego.

En las regiones en las que el riego no constituye una tradlcn, la rapidez de entrada en produccin de un permetro est ligada a la capacidad de formacin. de los agricultores por la Administracin, los orga- nismos profesionales o el organismo de gestin correspondiente. No es imposible que una red de riego de superficie se desarrolle rpidamente si se emplean medios importantes en la formacin de los regantes. Pero la experiencia demuestra que esta formacin es desatendida demasiado frecuentemente o difcilmente realizada con eficacia.

3.3.3.3. Rapidez en la entrada en produccin y en la fo11nacln de los regantes

la postura de riego. El riego de noche puede efectuarse fcilmente siempre que la pluviometra y nosis de riego permitan realizar posiciones suf- cientemente largas. Por el contrario, el riego de superficie necesita, ade- ms de trabajo efectivo de manejo del agua. una atencin permanente del regante (noche y da, da laborable o domingo) para la vigilancia con tinua del dispositivo de riego en funcionamiento. Los tiempos de trabajo efectivos se encuentran repartidos a lo largo de la totalidad de las 24 horas efe la jornada y de los siete das de la semana, lo que cada vez se acepta menos por el regante.

El riego por aspersin 44

Copynghtcd material

Los aspersores empleados son en general regadores rotativos. Una boquilla calibrada controla el chorro, y la cabeza del aspersor est ani- mada de un movimiento rotativo que permite regar la superficie interior de un crculo, cuyo radio corresponde al alcance mximo del chorro.

Generalmente, el movimiento rotativo es discontinuo, asegurado por impulsiones peridicas provocadas por el chorro que golpea la cucha- ra provista de un batidor, y que provoca por reaccin la rotacin del aspersor. El batidor vuelve sobre el chorro bien mediante un resorte (batidor de giro horizontal), bien por su propio peso (batidor de giro vertical).

No obstante, existen algunos aspersores con movimiento rotativo continuo asegurado por una turbina que mueve la cabeza del aspersor y es impulsada por e! choreo. Por otra parte, ciertos aparatos pueden estar equipados de un dispositivo que limita el riego a un sector circular de amplitud regulable.

La Iuncn del aspersor es asegurar una buena pulverizacon del chorro en gotitas finas, con un reparto lo ms uniforme posible de la lluvia sobre toda la superficie regada. Esta uniformidad de riego se consigue con un adecuado recubrimiento parcial de los crculos mojados.

49

4.1.1. Generalidades

4 .. 1. LOS ASPERSORES

parcela en riego de material El

11 - EL RIEGO EN PARCELA

Copynontod macnal

Los caones de riego funconan a alta presin (4 a 6 bars) y pro- porcionan caudales importantes a gran alcance.

- Caone de riego

4.1.3-. Aspersores de posicin fija, de alta presin

Estos aparatos pueden montarse sobre ramales mediante uniones or- dinarias de gancho o por uniones a bola o vlvula, que pueden ser eegea- chados o desenganchados sin tener que cortar el a.gua en la cabeza del ramal. Alargaderas verticales permiten levantar los aspersores para el caso de cultivos altos o riego sobre follaje.

- Boquilla 8

53

l

lS l

P1uvfometra _Cmm/h)

El material de .riego en parcela

Presin fbars) O-t--~---4~~--~~+---~--+-~~~ ........ ---~ 2 2.\ ) i.s 4

F1c. 9. - Diagrama de funcionemiento de un aspersor de media presin con una distribucin t 8 m X 18 m.

(Aspersor RAIN-BIRD)

ll

11 . - Boquilla 7 . 11 .

\O -.Boquilla 6 9 -BoquUla 5 . - Boquilla 4 1 - Boquilla 3 6

' Boquilla 2 - - Boquilla 1

Copynontod macnal

Los aspersores no rotativos solamente se emplean en condiciones especficas.

Los aspersores de chorro esttico comprenden dos tipos de material: dentro del campo de las bajas presiones, son aparatos empleados en cultivos de invernaderos: el chorro emitido por un orco calibrado cubre la totalidad de la superficie a regar y se dispersa al chocar con un sopor- te perpendicular u oblicuo con respecto a su eje. Las distancias entre aspersores pueden variar de 0,5 a 5 m. Dentro del campo de las altas

4.1.6. Aspersores no rotativos

Con los ramales gigantes automotrices se consigue un nuevo avance que permite que importantes superficies sean susceptibles de regarse por un solo aparato sin intervencin manual: el sistema pivot. permite regar hasta l 50 ha. Se compone de un ramal elevado soportado cada 30 a 50 m por torres motrices con arrastre hidrulico o elctrico. El ra- ma1 gira alrededor de un pivot, que es el punto de alimentacin de agua del aparato. Est equipado de aspersores cuyas distancias y boquillas se calculan de forma que aseguran una pluviometra uniforme sobre toda la superficie regada.

La longitud del ramal puede alcanzar 600 m. Se adapta a topogra- fas onduladas.

4.1.5. 'Ramales gigant.es automotrices

Se obtiene una automatizacin total de desplazamiento del aparato con el Robot-Rain, que permite un riego de posicin fija a partir de una cobertura total con tubos metlicos equipados a intervalos regulares de tomas especiales diseadas para este robot. La mquina se desplaza auto- mticamente de una toma a ta siguiente, se engancha y riega a partir de sta durante et periodo fijado en el programador. Este aparato es de pro- pulsin elctrica. con batera recargada por un pequeo grupo electr- geno, con arrastre hidrulico. Est equipado de un can que propor- ciona caudales de hasta 100 m3 /h y puede utilizarse sobre unas 30 a 40 ha.

67 El material de riego en parcela

Copynontod macnal

Documentation des diffrents constructeurs, CLE'MENT R. - Introduction des aclllts d'automatisme pour les besoins de la

eollea et du traitement des renseignements, de la pkmificaon et de la gestlon datts les domaines de l~irrgation et du drainag - Symposium de Mos:cou - 1915 - C.I.f.D.

Les tnstallaons d'essals de matriels d'trrtgation du Tholonet - C.T.O.R.E.F. Le Tholonet - 1977.

Compte rendu d'essais de matrlel d'irrgaJion - C.T.G.R.E.F. Le Tholonet. DECROIX M. - L 'automasation en trrigation - Le Gnie Rural - 1978.

BIBLIOGR.AFIA (Cpitulo 4}

tado slido. Los rboles que se pretende proteger de la helada se riegan por aspersin de forma continua y el calor Iberado por el agua al cam- biar de estado permite mantener la temperatura por encima del umbral crftco.

Esta proteccin se asegura hasta temperaturas mnimas variables segn las especes y su estado vegetativo. Parece ser que el lmite inferior de proteccin est alrededor de menos 8 .

Los aspersores que permiten practicar la lucha aatlhelada son aspersores especficos de muy baja pluviometrs (menos de 4 mm/h) y fuerte velocidad de rotacin.

Se instalan con separaclones pequeas (generalmente l 8 m} en cobertura integral.

Es necesario sealar que la lucha antihelada necesita un caudal disponible en parcela muy grande, del orden de 40 mJ/h/ha.

61 El material de riego en parcela


En estos equipos, la conduccin o ramal principal es siempre semi- fijo, pero los ramales son flexibles y alimentan un solo aspersor montado sobre un trineo y pueden desplazarse po.r deslizamiento a lo largo del eje del ramal flexible.

La figura 14 presenta el esquema de una instalacin de cobertura integral:

5.1.2. Equipos con ramales fl~xibles y aspersores sobre trineos

F1c. 13. - Equipo clsico. Cobertura total. POSICIN N. 2 ffi

1,11 ,,1,,1+1,, ! ,,, ,111, ,,, J1 1 . ; .. _._

1

POSICIN N: 1 ~

1 ',., '1'' ,, ,,' 1 . ' ' 1 1.1 lI 1, I' . 1 .

. i_

1

.. VLVULA CERRADA t> VALVULA ABIERTA

El conjunto de la parcela est cubierto por ramales semifijos equipados de aspersores en linea, con vlvulas.

El paso de una posicin a otra solamente necesita maniobras de vlvulas.

Este tipo de instalacin puede equiparse con dispositivos automti- cos para el escalonamiento de las posiciones de riego (apartado 4.3.) .

- Cobertura integral en ramales, aspersores y vlvulas (fig. 13)

- ta operacin vaciado-llenado no es necesaria: los portaasperso- res estn provistos de vlvulas, que se cierran cuando los aspersores no estn en su lugar;

- las conducciones son de dimetro reducido (33 mm en gene ral), ya que cada ramal alimenta un solo aspersor.

Diferentes tipos de instelaci6n 66


C.1. La presion disponible, dentro de una red colectiva de distribucin, limita el intervalo de instalaciones posibles sin sobrepresonador. Considerando los aspersores disponibles en el mercado, a cada separacin corresponde una presin mnima que permite un riego correcto:

- Condicionantes tcnicos

El precedente examen de los diversos tipos de aspersores y de equipos evidencia la gran diversidad de opciones posibles. Pero una serie de condicionantes restringe el campo de las soluciones realizables

5.4.1. Los condicionantes

5.4. ELECCIN DE LA INST ALACION

F10. 18. - Riego con aspersor automotriz, (Traccin mediante la tuberta de alimentacin)

POSICIN N. 2.1!1 ' 1

1

1

1 1 1

' 1 1

1

1

1 1 e

POSICIN N." 1 ~

. . . 1 1 1 . . 1

A ,__._.,_! ;,_......,._ .,.

.8

- despus de girar el aparato, el tractor desenrolla de nuevo la

manguera para trasladar el aspersor a C, con el fin de regar una nueva banda.

i> LLAVE ABIERTA. lLAVE CERRADA - ENROLLAR-eCAN (sobre trineo}

- con el tractor, traslado del aspersor al extremo B de la banda a regar, con desenrollado de la manguera:

- apertura de la llave que inicia el riego. El aspersor se desplaza por enrollado de la manguera sobre el tambor. La parada automtica del riego se realiza cuando el aspersor ha vuelto a A;

Diferentes tipos de instalacin 70

Copvnohtod material

El riego a alta- presin y de posicin fija con separaciones que al caazan 42 X 42 a 90 X 90 m, se desarrolla cuando se dan las siguientes condiciones: parcelas cultivadas de grandes dimensiones, cultivos

f 'gil l 1 poco ra es, sue o rgero y ventos poco intensos.

- Equipos de cobertura total con ramales rgtdos, en particular . ' para el maz, que tiene un problema particular debido a la dificultad de desplazar el material en este cultivo. La solucin frecuentemente lla- mada cuadrcula (cobertura total con ramales de dimetros de 33 mm alimentando cada uno un solo aspersor) es particularmente interesante: la inversin es limitada y el manejo est limitado a desplazamiento de los aspersores ( 1 h. a 1 h 50 mn por hectrea y por riego). No obstante, esta solucln presenta el inconveniente de adaptarse mal a otras produc- ciones, pues la cuadrcula de superficie hace difcil, sino imposible, las labores de cultivo. Esta. se desarrolla esencialmente en las explotaciones especializadas (maz, rboles frutales).

Cules son. las tendencias generales observadas'? El riego a baja y media presin (separacin nf erior o igual a 24 m)

es todava muy empleado. - Las separaciones pequeas (6 X 6 m, 12 X 12 m) son espec-

ficas de los cultivos frgiles {por ejemplo, flores) o de zonas de mucho viento protegidas por setos. Las separaciones medias (18 X 18 m, 24 X .24 m) se emplean normalmente en los cultivos forrajeros, el maz. los cultivos hortcolas extensivos y los frutales.

-Las coberturas parciales con ramales rgidos son frecuentes. Para distribuciones l.8 X 18 .m o 24 X 24 m, que permiten un riego completo en 5 o 6 posiciones, la inversin es limitada y el tiempo de manejo por riego es del orden de 2 h por hectrea. en cultivo base, y ms de 4 h por hectrea para el maz,

Por lo que respecta a estas soluciones clsicas. se observa una evo- lucin en dos direcciones:

- Equipos con aspersores sobre trineos y ramales flexibles, en par ticular en cultivos frutales y hortcolas extensivos; el elevado nmero de riegos a realizar obliga a los agricultores a adoptar equipos ms costosos pero que reducen la importancia de los trabajos de manejo.

Diferentes tipos de instalacin 74

Copvnohtod material

Las prdidas de carga en las tuberas generalmente se calculan por una Irmula de tipo monomio:

6.2.1. Ley de prdidas de carga

El clculo de los dimetros de las conducciones a utilizar se efecta considerando la posicin de riego ms desfavorable, es decir, aqu- lla para la cual los caudales son transportados ms lejos. C-On el fin de normalizar el marerlal, frecuentemente se emplea un solo dimetro para cada conduccin de un tipo dado (conduccin de alimentacin, conducciones secundarias, ramales).

Una instalacin mvil de riego constituye una pequea red ramificada, cuyo clculo riguroso necesita mtodos generales que se exponen ms adelante (captulo 10). No obstante, sealaremos ciertos puntos espe .. cficos.

6.2. CLCULO DE LOS Df AMETROS DE LAS CONDUCCIONES

Una solucin de equipamiento dado no pod:r adoptarse si no considera los condicionantes del problema que representan en todo o en parte los diferentes elementos calculados anteriormente:

- Pluvometra (Pu) aceptable; - Caudal utilizado (d) disponible; - Prdida de carga disponible (po - p) suficiente, que pennita el

clculo de las conducciones, cuyo principio se presenta ms adelante; - Duracin diaria del riego efectivo (T) aceptable, considerando

el intervalo mnimo a reservar entre dos posiciones sucesivas que depen- den del tipo de equipo examinado;

- Condicionantes especficos de la explotacin, que, generalmente, llevan. a un valor mximo tolerado -para el nmero de posiciones a realizar dariamente (n).

- Duracin diaria del riego: T (hora)

Definicin y clculo de una instalacin de riego en parcela 79

Copynontod macnal

1 1 1 2 0,6J 0,51 3 0,53 0,44 4 0,48 0,41 s 0,45 0,39 6 0,43 0,38 1 0,42 O,l8 8 0.41 0,37 9 0,40 0,37

10 0,40 0,37 11 0 . .39 0,36 12 0,39 0,36 13 0,39 0,36 14 0,38 0,36 15 0,38 0.36 16 0,38 0,36 17 0,38 0,36 18 0,37 0,36 19 0,37 0,.36 20 0,.37 0,36 21 0,37 0,35 22 0;57 0,35 23 0,37 0,35 24 0,37 O,JS 25 0,37 0,35 26 0,37 0,35 27 0,3--6 0,35 28 0.36 0,35 , 29 .Q,36 0,35 30 0,36 0,35

.. E .. E E ~ ~ .. , - 1 1 Disposici6n n! .2 ~ E E iZ.- ~ " . . , .

Disposicin n. I Nmero de aspersores

Razn longitud ficticia/longitud real: l.,,/ L,

TABLA 6. - Cjlculo de un ramal de riego.

La tabla 6 presenta para a. = 1,89 (frmula de Scobey) los valores de la razn L.t/ L, en funcin del nmero de aspeesores que se sitan en el ramal.

Definici6n y clcuto de una instalacin de riego en parcela 83

Copynontod macnal

Aqu una sola solucin es compatible con la pluviometrfa de riego edmisible. Esta. es la solucin de un riego a un ritmo de 1 posicin por da. con 8 posiciones por riego completo y una pluviometra terica de 8 mm/h.

2 8,0

16,0 6,5 3,25

0.75 0.375

8 16

t

N." de N." de Super! icie Duracin posiciones terica de teorica de Plulliom:etria posiciones

por dia por r1ego la poslcn la pc1,icl611 terica P~ n N s (ha) (H) (mtn/h)

Se construye la tabla siguiente para valores crecientes del nmero de posiciones de riego por da, hasta que la pluviometra de riego Pu so- brepase el valor maxmo autorizado.

D Pu=-- 10 t

- La pluviometra terica de riego (mm/h)

n t=-- T

- la duracin terica de une posicin (hora)

s - la superficie terica de una posicin (ha): s = -- N

En. primer lugar clasificaremos brevemente las diferentes soluciones posibles, por grado creciente del. nmero de intervenciones diarias n. A cada valor de 11, corresponde:

- el nmero de posiciones necesarias para el riego completo de la parcela en 8 das: N = 8 n

1) Clculos preliminares

6.3,2. Ejemplo n. 1 - T = 6.5 h Detinicin y clculo de una instetecton de riego en parcela 87

Copynontod macnal

- Conduccin de alimentacin o ramal principal Para un caudal de 60 m3 /h podemos elegir un dimetro de 127 mm

(j = 1~8/100 mi) o un dimetro de 101,6 mm. (J = 5,4 m/100 ml). Adoptamos el dmetro de 127 mm, que da una prdida de carga muy prxima al valor medio disponible.

= 3~6 = 1,9 m/100 ml prdida de carga longitud ficticia La prdida de carga meda unitaria en este recorrido ser:

Admitimos que la regla de Christians.en se aplica en este caso entre la posicin ms desfavorable (al final del recorrido de 366 ml) y la po- s1ci.n ms favorable (primera posicin prxima a la toma) de los aspersores. Siendo la presin nominal de funcionamiento del aspersor de 3 bars, la prdida de carga mxima autorizada ser del orden de 0,6 bars, es decir, 6 m entre la toma y el aspersor ms alejado ..

258 + 24 + 84 = 366 ml 258 + 24 + 34 = 316 ml - en valor real . - en valor ficticio

El recorrido :ms largo es pues:

- 84 m1 transportando un caudal en origen de 20 m3 /h, re- partido en 4 aspersores.

Desde el punto de vista de prdidas de carga, este ramal es equivalente a una. conduccin que transporta el caudal constante de 20 m1 /h en una longitud ficticia igual al 41 % de su longitud real (vase tabla 6). La longitud ficticia del ramal es pues de 34 ,4 ml.

en funcionamiento. El recorrido ms largo del agua corresponde: - Conduccin. de alimentacim

- 258 ml transportando un caudal de 60 m3 /h. - 24 ml transportando un caudal de 40 m3 /h.

- Ramal:

Definici6n y clllculo de una lnstalacl6n de riego en parcela 93

Copynontod macnal

A la vista de los ejemplos de clculo que se han realizado, se demuestra la diversidad de soluciones que pueden adoptarse a nivel de equipos para una unidad de explotacin.

En primer lugar, las opciones son relativas al tipo de material de aspersin empleado (aspersores clsicos, caones de riego o aspersores gigantes, aspersores automotnces) y sus modalidades de organizacin en el espacio (tipo de equipos).

Seguidamente, estas opciones afectan a la duracin diaria del riego a realizar, a la cual corresponde un valor dado del rendimiento de utilizacin de la toma y del caudal empleado. Para una duracin diaria de riego dada, existen todava muchas variantes posibles.

De forma general, en cualquier solucin el coste de. la inversin varia en razn inversa a los tiempos necesarios para los desplazamientos (manejo) y al confort ofrecido al regante dentro de la organizacin de los trabajos de riego.

6.-4. CONCLUSIN

La variante 3 se descarta, pues no permite ninguna economa de la inversin con respecto a la solucin 2, ya que supone condiciones ms duras para lea organizacin de los riegos: cuatro intervenciones por da; una de las cuales es durante la noche.

La variante 1 es la ms cara, pero es la que ofrece la posibilidad de una organizacin ms racional de los riegos, con una. posicin por da y una posicin por noche, con duracin suficiente para evitar la Interven- cin nocturna del regante .. No obstante, condieones especficas podran llevar a aceptar la variante 2 (posiblldades de financiacin muy limita- das y mano de obra abundante).

Definic6n y clculo de una instalacin de riego en parcela 97

Copy ng t, tcd 111 aional

De forma general, se observan las siguentes tendencas: - pequeo rendimiento de empleo de la toma: explotaciones fam-

liares parceladas con mano de obra limitada, cultivos que necesitan pe-

En la prctica, efectivamente se constata una amplitud muy grande de los valores adoptados, que caracterizan la diversidad de las condco- nes agronmicas de aprovechamiento.

1,6 4,6 62% 2.2 o/o

3,5 m)/h/ha 0,6 1/s/ha

18,5

10 nr/h/ha 0,6 1/s/ba

6,5

Caudal de la toma Caudal ficticio continuo Duracin diaria del riego Rendimiento de empleo de la toma en el perodo de 10 das Razn caudal de fa toma/ caudal ficticio conrlnuo

Eiemplo n." 2 Eiemplo n. J Cara et ersticas

Solucin

La razn entre el caudal asignado a cada toma y el caudal :ficticio continuo. caracteriza la libertad ofrecida al agricultor para la organ- zacin de los tiempos de sus riegos. En los ejemplos del capitulo 6 se examinan soluciones de equipamiento de una parcela dada, correspon- dientes a dos situaciones muy contrastadas:

75 .20,8

50 13,8

.f 5 4,2

4 3 2 1 o 7 .s 2, 1

Caudal m'/h Cauda! 1/s

Clase de tonta

Este caudal ser superior al caudal ficticio continuo (caudal que sera necesario si el riego se efectuase 24 horas todos los das durante el perodo punta y cuya cuanta est determinada por estudios previos de necesidades de agua), de forma que deje en libertad al regante para Ja organizacin de sus riegos.

Un limltador de caudal, montado en cada toma de riego, impide sobrepasar el caudal suscrito. Se ha adoptado una serie normalizada, con el objeto de tipificar el material y facilitar el trabajo. Como ejemplo. en las redes del sudoeste francs se han adoptado 6 clases de tomas co- rrespondientes a los caudales siguientes:

101 las condiciones de servioio de la red coteotive

Copvnohtoo m aicna

El problema de la policia del turno de riego debe examinarse con atencin. En el riego de superfcie, un regante difcilmente puede der- var el mdulo fuera de las horas de riego que tiene asignadas: en efecto, el caudal en cabeza del elemento terciario es ajustado por el compuer- tero al valor del mdulo, y toda derivacin abusiva repercute sobre el que debe utilizar este mdulo. La derivacin abusiva es inmediatamente detectada en las proximidades de la disminucin registrada.

Con un servicio por conducciones a presin, la situacin es diferen- te: en las zonas bajas de la red, un regante puede emplear su toma fuera de las horas que tiene asignadas, sin que sean afectados los agricultores vecinos, pues priva. de suministro de agua a un agricultor .ms lejano, de las zonas altas, que debera estar normalmente servido. Y si no se ha previseo una organizacin adaptada a la red, el guarda del turno de agua . . tendr su trabaj muy supeditado a los usuarios.

Con el fin de aportar una solucin adecuada a este problema, se puede concebir una organizacin del turno de riego en una red a presin, de acuerdo con una de las dos modalidades siguientes:

- Turno en la boca de riego: cada una de las bocas de riego de la red recibe un caudal correspondiente al caudal ficticio continuo de las superficies regadas que sirve. Este caudal consttuye el mdulo. se emplea sucesivamente por las diferentes tomas de la boca de riego y durante tiempos proporcicneles a las superficies servidas.

Encontramos aqu el principio de un turno de agua de mdulo variable, donde cada boca de riego hace el papel de elemento terciario de una red de riego de superficie.

Cada boca de riego est equipada con un lmitador de caudal co- mn a las diferentes tomas, y el guarda tiene pocos problemas.

- Turno de riego a nivei. de antena: en el caso de pequeos pro- .. pletarios, los mdulos disponibles al aplicar las modalidsdes precedentes podran ser demasado pequeos. Se pueden agrupar varias bocas de riego en una antena dada.

El caudal ficticio continuo relativo a las superficies regadas serv- das por esta antena constituir el mdulo de riego, sucesivamente su- ministrado a las diferentes tomas de la antena. Un Iimitador de caudal correspondiente a este mdulo se instala en cabeza de la antena. Este principio de organizacin corresponde a un turno de agua de mdulo variable, donde la antena hace el mismo papel que el elemento terciario del riego de superficie.

105 Las condiciones de servicio de la red cotective

Copyncntoo maional

Cuando el nmero de vrtices es grande, la aplicacin prctica de este algoritmo puede llegar a ser pesada. pues. es necesaro calcular y comparar entre s las longitudes de todas las aristas posibles (en n-

N2-N mero de . para N vrtices). En la prctica se emplea una 2 adaptacin del algoril1t1:0 de Sol/in, cuyo enunciado es el siguiente:

- Se parte de un vrtice cualquiera que se une al vrtice ms prximo. Se pasa de una red de 2 bocas a una de 3 bocas, trazando una nueva adsta que sea la ms corta de las aristas adyacentes.

FlG. 24. - Trazado de menor longitud. Aplicacin del logaritmo de ICrusk.al 4l. Longitud de la arista.

ll. Orden de seleccin de las aristas. (No se adopta la arista lV que Iorma ciclo)

l . . . 7

de los grafos, el algoritmo de Kruskal. Se llaman aristas. los segmentos de una recta que une dos vrtices (aqu constituidos por las bocas de riego de la red), y ciclo todo trazado que se cierra sobre s mismo. El algoritmo propuesto es el siguiente:

- Se procede por etapas sucesivas, seleccionando en cada etapa la nueva arista de longitud mnima que no forma un ciclo con las areras ya fijadas. La figura 24 presenta un ejemplo de la forma de proceder ..

Trazado de la red 110

Copynghtcd maional

El trazado a 120 corresponde al trazado de longitud mnima, despus de la fijacin eventual de vrtices intermedios distintos de las

8.1.3. 3. fase - Trazado econmico

Este razonamiento se puede generalizar para un trazado inicial compuesto de n vrtices. Se demuestra que la nueva red ptima presenta las siguientes caractersticas:

el nmero de vrtices nuevos es inferior o igual a n - 2; los vrtices tienen tres aristas incidentes, como mximo; los ngulos de las aristas incidentes son iguales a t 200 (en el.

caso de tres aristas incidentes) o superiores a 1200 (en el caso de dos aristas incidentes).

En la prctica, una construccin de ms de cuatro o cinco puntos, con creacin de ms de dos o tres nuevos vrtices consecutivos, llega a ser prcticamente irrealizable manualmente mediante tanteos con superposicin de calcos. Se han propuesto construcciones geomtricas para realizar estos trazados, pero tambin son de ejecucin bastante complicada. nicamente un tratamiento informtico permite resolver el problema en su conjunto.

No obstante, es bastante raro encontrar en la prctica tales situaciones donde hay que fijar ms de dos o tres vrtices nuevos consecutivos y. por otra parte, decrece el inters de la optimizacin con el n- mero de aristas adyacentes a manejar simultneamente.

Caso de n puntos

A Fto. 28. - Caso de 4 puntos (otra disposicin).

o


Copvnohtod material

Sealemos que las estimaciones de los costes anteriores son relat- vas al coste de los trabajos y no incluyen los costes eventuales de com- pras de terreno, derecho de servidumbre de paso, indemnizaciones por daos. en los cultivos durante la ejecucin de los trabajos, que gravan las soluciones de un trazado directo.

longitud: 126,9 coste: l07 .6

stgurentes:

En el ejemplo de esta pequea red se comprueba que un trazado dendo empricamente, que tiene por objetivo seguir casi sistemtce- mente las carreteras, los caminos o los lmites de Ias unidades de explotacin, no lleva a un aumento prohibitivo de los costes: las caractersticas de esta red, adaptada a los condicionantes estructurales, seran las

longitud 105,9 longitud. 100,0; coste 108.2 longitud l04J;; coste 100

trazado por proxlmjdad: trazado a 120~: trazado econmlco:

En las figuras 31 a 34 se presenta un ejemplo de trazado relativo a una pequea red de riego de 240 ha equipadas. Las diferentes fases del trazado llevan a los siguientes resultados (en valor relativo):

8.3. EJEMPLO DE TRAZADO

economas se obtienen prncipamente en las conducciones de grandes dimetros (superior o igual a 400 mm).

Esta observacin permite precisar el mbito de aplicacin de los mtodos de trazado ptimo, que es la estructura principal de la red (dimetro superior o igual a 400 mm), la cual ser oprimizada, Por et contrario, a nivel de antenas de distribucin. los condicionantes estructurales y la facilidad de explotacin (posicin de los registros) sern prioritarios con respecto a las economas potencsles relativamente poco importantes. Como orientacin, sealemos que en un permetro de 32 000 ha en el Bajo Rdano-Languedoc, las conducciones de dimetros superiores o iguales a 400 mm representaban menos del 20 lo de la longitud total de las conducciones, pero cerca del 60 % de su valor.


Copynohtoo maional

La hiptesis base del modelo consiste en admitir que las dieren-

D T/R d

volumen de agua a suministrar caudal t' =

De estos datos se puede, en particular, deducir los tiempos medios de funcionamiento de cada toma:

- caudal ficticio continuo de la red durante el perodo punta: D.

Posteriormente veremos cul es la significacin concreta de este parmetro.

- duracin del. perodo punta: T (mes o dcada puntas); - tiempos de empleo de la red durante este mismo perodo: T';

T' - rendimiento de empleo en tiempo de la red: r = T

En un primer anlisis, admitamos que la red situada aguas abajo del tramo estudiado est equipada de R tomas homogneas, de caudal d. Los caudales mximos registrados se producirn durante el perodo punta de riego, caracterizado por los datos siguientes:

9.2.1.

En el riego a la demanda hemos visto que el caudal. asignado a cada toma era superior al caudal ficticio continuo necesario. En otros trminos, cada agricultor utilizar efectivamente su toma durante un perodo que, de media, ser netamente inferior a 24 h por da. De aquf resulta que la probabilidad de que todas les tomas se abran al mismo tiempo es mnima y, por tanto, no ser razonable calcular la red para transportar el caudal acumulado correspondiente.

El clculo de los caudales en una red de este tipo se apoyar en un razonamiento de probabilidades.

9.2. PRIMERA FRMULA DE LA DEMANDA 125

. Clculo de los caudales a transportar por la red colectiva

Copynohtoo maional

No obstante, sealemos que las razones Q/D, vistas anteriormente, son relativas a un conjunto de tomas homogneas y que seran mucho mayores en el caso de un servicio heterogneo.

Por ltimo, hay que considerar que el aumento de demanda en este tipo de red lleva a dimensionar las conducciones para caudales ampliamente inferiores a los caudales potenciales acumulados.

Frs, 35.

Numero de tomas a servir (R)

Caudal fijado a las tomas Caudal ficticio continuo

X=

Clculo de los caudales a transportar por la red colectiva

\4

16

\8

\7

130

Copynontod macnal

s < 1 1 ~ s < 2.s 2,S ~ s < 4,0 4.0 ~ s < 6.0 6,0 ~ s < 8,0 8,0~s

Copyngt,top material

Es de sealar que la posicin de las tomas de cada unidad de explotacin est poco modificada con respecto a las previstas en el

37~5 514 69,5 79).

908 905 9fl .908 913 91 t

9 000- 913

Caudal (l/sJ Tramo

El trazado obtenido representa 8 165 ml de conduccin, es decir, 34,4 ml/ha. Es. por tanto, ms largo que el trazado de los dos ejemplos anteriores.

En la tabla 1 O se resean. las caractersticas de las diferentes unidades sobre las que se organiza el tumo de riego. El clculo de los caudales transportados por la conduccin de suministro a. las diferentes antenas se efecta simplemente por suma de aguas abajo a aguas arriba:

regada) .

237,5/S = 47,5 ha

23.75 ha 14,25 1/s = Sl.3 m'/h

55 m'/h

- supercie equipada . . . - superficie regllda . . . . . - caudal ficticio continuo (0,6 l/s/ha - mdulo de riego . . . .

Estudiemos la misma red para una solucin de servicio con turno de riego. Examinaremos una solucin de turno a nivel de antena que, conservaado los mdulos suficientemente grandes, permita a cada agricultor realizar sus riegos con. un nmero limitado de posicioaes por

riego. El trazado de la red se modifica (fig. 39) de forma que se cons-

tituyen 5 antenas bastante homogneas y cuyas caractersticas medias son:

9.3.2. Red con turno de riego

estas tomas. Puede ocurrir que el caudal de la demanda calculado para un tramo de rango n, sirviendo 5 o 6 tomas. sea inferior al caudal del tramo d.e rango n-1, que sirve 4 tomas acumuladas. En este caso, se adoptar para el caudal del tramo de rango n el valor del caudal previsto para el tramo de rango n- 1.

139 ' Clculo de los caudales a transport.ar por Is red colectiva

Copynohtoo maional

5,19 5,25

t,96 1,975

0.5 1

N M L .K (mm}

Esta frmula, muy simple, constituye una buensima aproximacin de la ley de Colebrook (error relativo mximo del orden del 3 A, para velocidades comprendidas entre 0,4 m/s y 2 m/s).

Para los valores normalmente empleados para la rugosidad, los- parmetros de la frmula son los siguientes:

J (mm/m) prdtda de carga. unitaria O (rrt/s) caudal D (m) dimetro L, M. N, parmetros funcin de la rugosidad absoluta K

donde:

J = L QM/IJN

7) Ley de prdida de carga unitaria. La ley de Colebrook es poco prctica y normalmente se utiliza la

frmula de Lechapt y Calmon del Ministerio de Agricultura de Francia:

1,80 1,85 1,95 2,05 2,15 2,25 2,30 2,50 2,85 2;85 3,10 3,10 3,10 3,10 3,10

O,ZO 0,25 0,25 0,35 0,40 0.40 e.so o.so o.so 0,50 0.50 0,50 0,50 0,50 o.so

too 125 150 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800 900

1000

Vel-0cida mxima m]s

Velocidad mnima m/s

Dimetro mm

145 Optimizacin de los dimetros de las conducciones

Copy ng t, tcd 111 aional

F1G. 4. - Curva ceracterstlca de la red 1 + 2. s& se S4 so 52 t.8 t.5 60 Cota pezomtrlca 23 42 40

"' r- - - A'. "" ,.... '6 ..... . " e:;, p Ml2 Ir - N - '""1 -i - P12 {Z3) ...._, l., '

' '

. ~ P2 (Z 3)

' ' - ,.. P1 t Z 3}

Zm3 M.etros . ' ' 1 1 ' ' l o

lOO

20

e c. 300

- ~ 103 F' - N - e, o -

F10. 45. - Curva caracterstica del tramo 3 . . & 8 io 12 14 16 18 2.0 Prdida de carga 13 2 '

Metros

"" - 11 -# .

o

1001-+-

.200 PMJ t---t,...

(") ~ )QO,..,, +- e - o e e,

Optimizacin de los dimetros de las conducciones 152

Copynontod macnal

- Una vez definidos los dimetros del recorrido 01, se vuelve a comenzar en un nudo tomado en dicho recorrido. Este nudo se adopta como nuevo origen de una red parcial. de la cual se conoce ta cota piezorntrica inicial. Entonces se define la boca de riego desfavorable de esta red parcial con respecto a este nuevo origen, y el clculo se vuelve a empezar segn el mismo procedimiento.

El clculo manual es relativamente rpido para una red pequea, ayudndose de una proyeccin def armada de la red sobre papel mili- metrado. Los recorridos a dimensionar se sitan con longitudes en absc- sas y cotas en. 'ordenadas. Los dimetros se definen paralelamente al trazado de las lfneas plezomtricas.

Consideremos la red estudiada, puesta en carga a la cota 572,80 . . La boca de riego desfavorable es la 101 (cota plezorntrca m-

nima: 570). Se dimensiona. en primer lugar, el recorrido 9 000.915

donde Zl es la cota piezomtrica a asegurar en la boca de riego i y L1 la longitud recorrida por el agua desde el origen considerado hasta la boca de riego i.

Para el recorrido 01, en el primer tramo se elige aquel dimetro cuya prdida de carga unitaria sea lo ms prxima posible a i. Para el resto del recorrido (2 ... tramo hasta el ltimo tramo), resulta un nuevo valor de la prdida de carga unitaria j.

Entonces se define el dimetro del 2 . tramo y as sucesivamente. La eleccin de los dimetros se realiza con el fin de obtener una lnea pezomtrica del recorrido estudiado, prxima a la lnea piezomtrica inedia.

Zo-Z1 i=---- L;

La misma red puede calcularse por un mtodo manual de forma aproximada. El principio es el siguiente:

- Partiendo del origen O de la red (cota Z,), se busca la boca de riego a servir que ocupe la posicin ms desfavorable: sea, la boca de riego i cuya prdida de carga unitaria disponible es menor, es decir

10.5.2. Clculo manual aproximado

161 Optmlzaci6n de los dimetros de las conducciones

Copynghtcd matonal 165

La aproximacin. terica que constituye el modelo de la demanda de R. Clement propone, como todo modelo, una esquernetzacln de la realidad.

EI anlisis a posterior! de los datos de explotacin relativos a redes en servicio, permite precisar la validez de este modelo. Dentro de este orden de cosas, debemos sealar la investigacin del Centre Techni- que du Gnie Rural. des Ea.ux et Forts,

Este mtodo emplea registros de caudal al comienzo de la red y necesita el conocimieato del nmero de tomas R, que han funcionado durante el perodo punta analizado y su caudal. El sistema seguido es el siguiente:

11. f. LEY DE PRO.BABILIDAD DE LOS CAUDALES PUNTA

Los mtodos de clculo de caudales y dimetros antes expuestos, son. hoy da, despus de casi veinte aos, empleados normalmente en el clculo de redes colectivas de riego a la demanda. La observacin del funcionamiento de redes en servicio ha permitido recoger informa cin sobre su comportamiento y ha abierto camino a nuevas investiga ciones metodolgicas dirigidas, en particular, a comprobar la adecua- cin de estos mtodos al objetivo perseguido.

relativos a las la demanda riego. a

Complementos redes de

Copynohtoo maional

-

170 o - - ~ - - 8 N o - N

SVOIU1;1~0Z31d S'o'.lOO

o ...

---4...-~~~~~~~~-i.~ -

s -

s -

'~


Loi de probabtlit des dbits de poirue d'un rseau d'irriga1ib11 collectif par aspersto - 1974 - Note tecltnique n 2 C.T.G.R.E.F. - Ax-en-Provence.

LABYE Y; LAHAYE J. P., MEU'NfER M. - Uttlisation des caractristlques rSeflUX indiees . Optmsaton de 1 'explotation conornlque du pompage daos les rseaux d 'rrgaron sous presson - in rapports du 9e congrs de la C.I.I .D. - 1975.

LABYlS Y.,. DE MONTGOLFIER - Modele de slmulaon du co111portemen1 d'un rseau sous pression devant [onctlonner a la demande - in rappons des se journes europennes de la C.1.1.D. - 1971 - Association fraacase pour l~tude des rrigarons et du drittnage.

A.justetne11t exprim.en.tal de la formule de c1,n1eni - 1975 - C.T.G.R.E.F. - Aix-en-Provence,

GALANO A., SWNIER M., M!UNt:ER M. -s-Simalation du fonctionnemen! d'utt rseau . d'irrgation ~r aspttrslon - in rapports _du ()e congres ~e Ia C.I.I.D_. -. 1~7.S.

Austement exprimental de la formule de Clment pour un reseau coJlectif d' 1rr1ga~ tion par aspersion - 1911 - Note technique C.T.G.R.E.F. - Ax-en- Provence.

81BUOGRAFfA (CapituJo 11)

4) En determinadas situaciones, las curvas caractersteae de las redes pueden ser excesivamente pendientes. En el caso de estaciones de impulsin directa en. la red, un ajuste adecuedo del diagrama de bombeo puede mejorar notablemente el balance energtico de dicho bombeo.

ComplementocS relativos s las redes de riego a la demanda 1 77

Copynghtcd maional

Si el caudal total de la estacin de bombeo est distribuido entre varias bombas, no ser peligroso, en general, el arranque o la parada

1) Disyuncin en la estacin de bombeo

Los golpes de ariete susceptibles de producirse en una red de riego se clasifican, segn su origen, como sigue:

- disyuncin en. la estacin de bombeo, cuando la impulsin es directa a la red,

- cierres de vlvulas (bocas de riego, vlvulas de seceionamenro y de vaciado),

- eliminacin del aire.

12.3.1. Origen del golpe de ariate

12.3. PROTECCIN CONTRA EL GOLPE DE ARIETE

El mecanismo mvil est constituido por una vlvula montada sobre un eje solidano de un pistn o de una membrana deformable. Esta vlvula est sometida a dos fuerzas:

- una fuerza debda a la presin aguas abajo sobre una cara. del pistn o de la membrana de accionamiento,

- una fuerza antagonista, debida a la accin de ~n resorte o de una palanca que lleva un contrapeso, aplicada sobre la otra cara y que corresponde a la presin de regulecn que se desea obtener aguas abajo.

La vlvula tiende a cerrarse si la presin inferior sobrepasa la presin nominal y produce una prdida de carga singular superior. volviendo a equilibrarse la regulacin. Por el contrario, tiende a abrirse si disminuye la presin aguas abajo.

La estanqueidad del cierre en vaco es frecuentemente defectuosa, debido a la presencia de cuerpos extraos. Por tanto, parece prudente colocar aguas arriba un filtro de proteccin y aguas abajo una vlvula de descarga, calibrada para un valor ligeramente superior a la presin de regulacin.

Equipos de las t'Sdes de riego 182

Copynghtcd matonal

- los cuerpos de boca de riego. con dimetros de 1.00 mm y 150 mm, corresponden a caudales mximos de 15 a 30 1/s,

- los de 1 a 4 tomas individuales, tienen por dimetros 70, 100 y 150 mm.

Un esfuerzo de tipificacln del material ha llevado a comercializar una boca de riego polivalente, en cuyo cuerpo normalizado se pueden situar hasta 6 salidas equipadas, con un caudal mximo de 33 1/s en la boca de riego.

Las prdidas de carga que supone una boca de riego son variables segn el tipo de salidas. Son del orden. de 0,5 a 1,0 bar ..

Las bocas de riego comercializadas cubren una amplia gama de ut- 1. . ' izacron:

Pre. 55. - Boca de riego .. Corte esquemtico. (Segn Schlumberger)

Purgador automtico .. Vlvula

Manguito de proteccin antihelada ... Tranqullilador

Ta_pn con candado Limitador d e :;uda=t __ ~M Regulador de presin

Volante de maniobra Contador

Equipos de las redes de riego 188

Copynghtcd maional

f 10. 56. - Alimentacin por bombeo.

Impulsin directa Impulsin con depsito de absorcin

S Estacin de bombeo Red

Impulsin con depsito e-levado

El clculo de optimizacin de una r-ed se efecta sobre Ia base de un dato, que es la cota piezomtrica disponible inicial. Efectiva- mente, esta cota viene impuesta al proyectista en el caso, por ejemplo, de alimentacin por gravedad a partir de una toma de un canal o de una presa.

Por el contrario, si la red se pone en carga mediante bombeo, la altura de impulsin de la estacin es una variable de decisin a tomar por el proyectista, que debe optimizar el conjunto alirnenrecn-red.

Existen tres tipos de instalaciones de impulsin (fg, 56):

13.2.1. Generalidades

13.2. OPTIMZACION DE LA COTA PIEZOMfTRICA INICIAL

- Los gastos proporoionales de explotacin (prncipalmente la compra de energa de bombeo) se definen en cada caso y por aos, en funcin. de los volmenes previsibles a utilizar ..

Ya que dos variantes en la concepcin de una misma transformacin representan series anuales diferentes de los gastos de gestin, la eleccin de la variante de menor coste debe realizarse comparando costes totales actualizados.

Oatimecin del conjunto alimentacin-red 194

Copynontod macnal

d d }; ----=- n l (1 + f) i

Se demuestran las dos propiedades siguientes: - el valor actualizado de una serie de anualidades constantes d,

desde el ao I hasta el infinito, es:

d

donde P es el precio de la estacin en miles de francos Q caudal nominal (l/s) H altura manomtrica total (in:)

- gastos de conservacin: 5 10 anual de la nversin inicial. - Datos relativos a los gastos de energa de bombeo:

- rendmento medio de la estacin: 60 CJ/o - prima fija anual por k W instalado: 28 F - coste medio del kWh consumido: 0,082 .F

- Porcentaje de actualizacin fijado: 10 % 2) Actualizacin de las cargas anuales El valor acraalizado al final del ao cero de una anualidad d,

pagable al final del ao n, es, para un inters de actualizacin i:

P = 250 + 0,25 O' H-08

- Datos relativos a la estacin de bombeo; - coste de inversin: adoptamos la frmula siguiente paca el

precio:

- coste de la inversln: curva P (Z) resultante del clculo de la red por el mtodo discontinuo (g. 49),

- gastos de conservacin: gastos anuales a prever, iguales al 1 % de la inversin inicial.

partir del valor, 72 ha (30 % de la superficie equipada) hasta el valor lmite de 144 ha (60 o/o de la superficie equipada). - Datos relativos a la red colectiva:

199 Optimaci6n del conjunto alimentacin-red

Copynontod macnal

Fto. 60. - Optimlzaein, Imp.ulsin. . .

COTA PIEZ:Ml!TRICA INICIAL OE LA RED

IIIZJ

13{)

1400

J" IMPUl.SlN OPTIMtZAC0l~N]

tlOO

1900

l!OO

21 .

llOO 8 . (.) z .

Copvnohtod material

LABYE Y. - Btude d'un problme de dimensionnement optimum des rseaux d'lrri- gati.on ir la demande, en avenir alatoire - in rapports des se joumes europennes de la C.I,I.D. - 1971 - A.F.B.I.D.

LABYB Y. - Amliorat/011 des rseaux aneiens et mthodes de dterminatlon de l'vohaton cJ,ronolcgique optimale des rseaux d'lrrigation en conduites sous pression= in rappotts des 9e congres de Moscou - 1975 - C.l.I.D.

BJBLIOORAF1A (Captulo 13)

As. para una conduccin que llevase como m~mo un caudal de 1 m3 /s. con una pendiente piezomtrica de 3 m/km, seria interesante realizar un fraccionamiento en dos conducciones equipadas para 500 1/ s, si se ha previsto que el plazo de saturacin del primer elemento alcanzar o sobrepasar los 7 aos.

Los rdenes de magnitud sealados en la Tabla 17, permiten cen- trar el problema:

- las soluciones fraccionami

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Riego y Aspersion