sistemas de riego en espacios verdes

• Ing Agr Dr. Leopoldo Génova

• Ing Agr Ricardo Andreau

• Ing Agr Ms Sc. Marta Etcheverry

• Ing Agr Pablo Etchevers

• Ing Agr Walter Chale

• Ing Agr Luciano Calvo

• Ing Agr Facundo Ramos

Sistemas de Riego en espacios verdes

Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales. Universidad Nacional de La Plata

• Unidad 1 Ciclo HidrológicoPrecipitación: real y efectiva. Métodos de medición y estimación. Evaporación, transpiración y evapotranspiración. Infiltración. Métodos de medición y estimación. Modelos matemáticos y programas computacionales. Construcción de modelos matemáticos de aplicación en diseño de riego.

• Unidad 2 Relaciones agua-suelo- planta-atmósfera Contenidos hídricos referenciales. Humedad aprovechable total, consumida y residual. Relaciones entre tensiones y contenidos hídricos en los suelos. Umbral de riego: concepto, uso y determinación experimental. Láminas neta y bruta de riego. Análisis de la oferta y demanda de agua. Calidad del agua para riego. Manejo de aguas y suelos salinos. Eficiencias de riego.• Unidad 3 Hidráulica en sistemas de riego por goteo

Circulación de agua en tuberías y accesorios. Pérdidas de carga: medición y estimación. Extracción de agua subterránea. Clasificación y descripción de equipos motobombas. Determinación de requerimientos de bombeo. Análisis de sistemas de bombeo, selección del equipamiento y cálculo de potencia requerida. Aforo de bombas.

• Unidad 4 Componentes de un sistema de riego Descripción de los componentes de un equipo de riego: tuberías, filtros, válvulas de alivio, de aire, de apertura (manuales, eléctricas e hidráulicas), emisores y automatización de los equipos.

• Unidad 5 Diseño de equipos de riego Información necesaria para la confección de un proyecto de riego. Diseño en función de la lámina: Etapas. Diseño: ejemplos diseñados e instalados. Despiece básico y final. Pautas para la presentación de proyecto. Control de equipos: identificación de fallas.

• Unidad 6: Instalación, operación y mantenimiento Aforo de bombas. Instalación de un equipo de riego: manejo de tuberías de PVC y polietileno. Instalación de piezas principales y accesorios. Pasos del armado. Uso de teflón, soluciones limpiadoras, pegamentos y selladores de rosca. Regulación de cada uno de los elementos. Lectura de planos de armado y despieces. Testeo de los equipos. Puesta en marcha y regulación de los diferentes elementos del riego. Mantenimiento. Evaluación de un equipo en funcionamiento.

Unidad 1. Ciclo Hidrológico

El agua como recurso escaso

Precipitación real y efectiva. Métodos de medición y estimación.

Evaporación, transpiración y evapotranspiración.

Infiltración. Métodos de medición y estimación. Modelos matemáticos y programas computacionales. Construcción de modelos matemáticos de aplicación en diseño de riego.

Superficie regada mundial

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

año 1950 año 1960 año1970 año1980 año1990 año 2000

Km

2 p

or

añ

o

Utilización de agua en el mundo por sectores

Agricultura Industria Red Urbana Embalses

El 20% de la tierra bajo riego produce el 40% de los alimentos

Uso global del agua

Argentina

Argentina: origen del agua

Tipo de riego

Ciclo hidrológico

Precipitación

• Real• medición en pluviómetro• registro en fluviógrafo

• Efectiva• Agua que ingresa al suelo

Unidad y equivalencia– 1 mm = 1 l m-2 = 10 m3 ha-1

Evapotranspiración

1.- METODOS DIRECTOS (medición)– LISIMETROS:

• Por drenado = variación de volumen• Por pesada = variación de peso

2.- METODOS INTERMEDIOS (medición y estimación)– EVAPORÍMETROS = Tanque Tipo A

3.- INDIRECTOS (estimación)– METODOS BASADOS EN LA RADIACIÓN– METODOS BASADOS EN LA TEMPERATURA– METODOS BASADOS EN LA HUMEDAD RELATIVA

Evapotranspiración

1.- METODOS DIRECTOS (medición)

– LISIMETROS

• Por drenado = variación de volumen

• Por pesada = variación de peso

Evapotranspiración

2.- METODOS INTERMEDIOS (medición y estimación)

– EVAPORÍMETROS = Tanque Tipo A

Tanques de Evaporación

Datos de evaporación

Tanque tipo “A”Estación agrometeorológica S. MartínSerie histórica 1974 -2011(Datos promedio mensuales)

MES ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC TOTAL

Epan 369 299 252 163 111 76 91 134 196 277 329 375 2671

Kp 0,6 0,6 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,6 0,6 0,6 --

Eto 222 179 164 106 72 50 59 87 127 166 197 225 1653

Evapotranspiración

3.- INDIRECTOS (estimación)

– METODOS BASADOS EN LA RADIACIÓN– METODOS BASADOS EN LA TEMPERATURA– METODOS BASADOS EN LA HUMEDAD RELATIVA

Clasificación de métodos indirectos de estimación de la Et

• Modelos basados en la temperatura: Thornthwaite (1958), Blaney - Criddle (1950), Thornthwaite - Matter (1955), Blaney - Criddle mode FAO (1974)

• Modelos basados en la humedad del aire: Papadakis (1961), Hamon (1961), Halstead (1951)

• Modelos basados en la radiación solar global: Markkink (1957), Turc (1961), Jensen y Haise (1963), Hargreaves (1976), Hargreaves y Samani (1987), Doorembos y Puitt(1974)

• Modelos basados en la combinación de procesos de balance y transferencia turbulenta: Penman (1948), Penman - Monteith (1965), Penman - FAO (1974), Priestly y Taylor (1975)

• Modelos basados en la evaporación: Boucehet (1963), Doorembos y Pruitt (1975), Christiansen y Hargreaves (1970)

Evapotranspiración de los cultivos

• Cantidad de agua del suelo que vuelve a la atmósferacomo consecuencia de la evaporación y de latranspiración de las plantas.

• Con la Etc (evapotranspiración del cultivo) se estimala necesidad de agua y se elaboran los programasoperativos de riego

• Unidad y equivalencia

1 mm dia-1 = 1 l m-2 dia-1 = 10 m3 ha-1 dia-1

Evapotranspiración

Coeficiente de desarrollo del cultivo (Kc)

• Kc = Etc / Eto

• El rango de variación del kc es de 0,3 a 1,3.

0,10

0,70

15 30 45 60 75 90 120105

1,30 1,20

0,50

T IF C

TOMATE PARA INDUSTRIA – COEFICIENTES DE CULTIVO

Días

0,90

Fuente: Tomate 2000

Climwat y Cropwat.FAO

• Climwat es una base de datos que alberga una gama de estaciones climatológicas de todo el mundo

• Cropwat es un programa que permite el cálculo rápido de las necesidades hídricas de los cultivos, el suministro de riego y programación de riego para diferentes cultivos

Infiltración

• La velocidad de ingreso de agua vertical en el suelo

• El agua penetra por macroporos, genera unfrente húmedo que varia según: aporte deagua, textura, estructura, MO, contenido dehumedad del suelo, salinidad, sodicidad yestado físico (arado, surqueado, sembrado,etc)

Tipos de infiltración• Infiltración o flujo no saturado:

– Es la que se produce cuando el suelo no esta saturado• Frente húmedo• Velocidad variable

• Flujo saturado: – Es la que se produce cuando el suelo esta

saturado• Velocidad tiende a ser constante

Infiltración

• I = Velocidad de infiltración. Lámina de agua que infiltra en el tiempo (mm/h ó cm/hora)

• Ib = Infiltración básica: I casi constante.

• Iac = Lámina acumulada. Volumen infiltrado (mm ócm)

• Ip = Infiltración promedio: Promedio en un período de tiempo.

Infiltración: Modelos matemáticos

• Kostiakov (1932) modificado por Lewis (1979):I = k . t n

• I = infiltración, en cm/h.

• k = factor adimensional, representa la infiltración durante el intervalo inicial. Obtención de los datos de campo

• t = tiempo de infiltración, en minutos

• n: exponente que varía entre 0 y –1. Representa el cambio de la Infiltración respecto del tiempo. Es la pendiente de la curva.

• Modificación USDA: I = k . t n + Ib

• Ib = infiltración básica.

Velocidad de infiltración

y = -0,0309x + 5,9942

R2 = 0,3479

y = 35,154x-0,7268

R2 = 0,9199

0

2

4

6

8

10

12

14

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

Tiempo t (min)

Ve

locid

ad d

e in

filtra

ció

n I (

cm

/h)

Exponencial

Lineal

Infiltración en función de la

textura y la pendiente

Fuente: Rainbird Corporation, derived from USDA Data

Infiltración básica

• Cuando la tasa de cambio de la I es del 10 % o -menos de la velocidad de infiltración.

• Muy arenoso 20-25 mm/h

• Arenoso 15-20 mm/h

• Limo-arenoso 10-15 mm/h

• Limo-arcilloso 8-10 mm/h

• Arcilloso < 8 mm/h

Rangos de Ib según suelo

Infiltración acumulada

• Iac = K t N

– Iac = infiltración acumulada en cm.

– K = factor que surge de la integración, calculado K=k / 60 (n+1)

– N = calculado en la integración como N = n + 1 y representa la tasa de cambio de la Iac respecto del t, explica el crecimiento de Iac con el tiempo.

– t = tiempo, en minutos.

Gráfico infiltración acumulada Iac

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

Tiempo (minutos)

Infiltra

ció

n a

cu

mu

lad

a (

cm

)

Evolución de la infiltración

I (c

m/h

ora

)

Iac

(m

m)

t (min)

Ib = 179°25’

n=-0,01

¿Para que sirve conocer la I y la Iac?:

• ¿Qué pretendemos hacer con un riego?Reponer el agua consumida por el cultivo desde el riego anterior

• ¿Cómo se hace esto?Dejando el agua en contacto con la superficie para que infiltre al interior del perfil del suelo ocupado por las raices.

• ¿Cuanto tiempo debo mantener el agua en contacto con el suelo para infiltrar la lamina de aguaconsumida por el cultivo desde el riegoanterior?¿Cual es la duracion del riego?

Transformación de la lamina (volúmen / área) en tiempo de contacto

Cuanto tiempo estoy regando o que lamina regué?

Tiempo (minutos)

Para eso utilizo la curva de infiltración acumulada

LAMINA ACUMULADA (mm)

Tiempo (minutos)

Infiltración promedio

• Ip (cm/h) = Iac (cm) / t(min)

DETERMINACION DE LA INFILTRACION

• A Campo

– Zona no saturada

• Infiltrómetro de doble anillo

• Infiltrómetro de disco

Infiltrómetro de Minidisco

Método rápido, sencillo y preciso que permitiera estimar dos variables hidráulicas; laconductividad hidráulica nosaturada (K0) (mm h-1) y la sortividad. (mm h-1/2)

Que es Riego?

• Aplicación artificial de agua que suministra a los vegetales la humedad necesaria para su desarrollo con alta eficiencia en el uso del agua.

• La regularización de la humedad del suelo mediante la aplicación de agua en la zona de las raíces.

Tipos de riego

• Complementario: se riega para complementar los aportes por lluvias.

– Zonas húmedas y subhúmedas

• Integral: se riega durante todo su ciclo o gran parte, por insuficiencia hídrica.

– Zonas áridas y semiáridas

– Cultivos protegidos

Métodos de riego: clasificación

• Superficiales.

– Gravitacionales: Surcos y amelgas

• Requieren de escurrimiento para distribuir el agua

– Aéreos: Aspersión y goteo

• No requieren de escurrimiento para distribuir el agua

• Subterráneos

– Subirrigación

• Aplican agua en la rizósfera