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Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias
versión On-line ISSN 2071-0054
Rev Cie Téc Agr vol.21 no.3 San José de las Lajas jul.-set. 2012
ARTÍCULO ORIGINAL
Comportamiento hidráulico de los sistemas de riego por goteo superficial y sub superficial
Hidraulic behavior of the superficial and sub superficial drip irrigation system
M. Sc. Manuel Reinaldo Rodríguez García, M. Sc. Omar Puig Estrada
Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola (IAgric), Arroyo Naranjo, La Habana, Cuba.
RESUMEN
Para su evaluación el sistema de riego fue montado con un diseño experimental completamente aleatorizado, con cuatro tratamientos, uno con el sistema de riego por goteo superficial y tres con sistemas de riego por goteo sub superficiales con emisores soterrados a 15, 30 y
Palabras clave: evaluación de sistema de riego, coeficiente de uniformidad, obstrucción del emisor.
ABSTRACT
For their evaluation the irrigation system was mounted with a totally randomized experimental design, with four treatments, one with superficial drip irrigation and three with sub superficial drip irrigation with emitters buried to 15, 30 and
Key words: evaluation irrigation system, Coefficient of Uniformity, emitter obstruction.
INTRODUCCIÓN
Entre los métodos existentes, los riegos localizados goteo y micro aspersión se consideran los de mayor eficiencia. Como una alternativa al riego por goteo tradicional, las tuberías pueden enterrarse a una determinada profundidad, lo que se conoce como riego por goteo sub superficial.
La uniformidad necesaria en un sistema de riego localizado de alta frecuencia es superior a los límites establecidos en otros sistemas de riego, al estar el volumen radicular mas concentrado en los bulbos húmedos.
Diversos son los factores que inciden en el funcionamiento hidráulico de un sistema de riego localizado y dentro de los fundamentales podemos citar: variabilidad de funcionamiento tanto espacial (uniformidad de fabricación de sus emisores), como temporalmente (envejecimiento), exactitud en su diseño y montaje y factores químicos, físicos y biológicos que contribuyen al taponamiento de los emisores. En el caso concreto del riego por goteo sub superficial se adiciona la influencia de una presión positiva del suelo que puede producir la disminución del caudal del emisor y la obstrucción de los emisores por instrucción de raíces en el interior de sus laberintos, (Shani et al., 1996; Gil et al., 2007; Gil et al., 2008).
Reportes de Pizarro (1990), indican que la variación por manufactura y el taponamiento son los factores más importantes que afectan la uniformidad de la irrigación por goteo. Al respecto Nakayama et al. (1981), encontró que un porcentaje pequeño de emisores obturados puede reducir la uniformidad de aplicación de agua y Bralts et al. (19812), informaron que esa obstrucción reduce el flujo total en la línea lateral y hace más alta la descarga de los emisores no obstruidos. Por su parte, Sietan y Ali (2003), concluyen que la uniformidad y eficacia son muy afectados por el daño y taponado de los emisores.
Para la obtención de los parámetros que definen el comportamiento hidráulico de un sistema de riego localizado, se realizan evaluaciones de laboratorio y campo que en la actualidad además de determinar el coeficiente de uniformidad de riego, establecen otros parámetros que miden el grado de obturación de los goteros y ayudan a definir las causas que lo provocan, (Martín et al., 2002 y 2003).
El presente trabajo tiene como objetivo la determinación de los parámetros que definen el comportamiento hidráulico de un sistema de riego por goteo con emisores colocados en superficie y a distintas profundidades de soterramiento.
MÉTODOS
Las evaluaciones fueron realizadas en
El suelo del área de estudio está clasificado como Ferralítico Rojo compactado (Instituto de Suelos, 1999).
El agua utilizada para el riego es de origen subterráneo cálcica, característica de la zona sur de la provincia. La misma según Duarte, (2003), presenta contenido relativamente alto de carbonato que forma sales incrustantes de calcio de elevado valor, que por su inestabilidad provoca precipitaciones de éstas sales en los sistemas de riego.
Para ser evaluado, el sistema de riego fue montado con un Diseño Experimental Completamente Aleatorizado, con cuatro tratamientos, uno con el sistema de riego por goteo superficial y tres con sistemas de riego por goteo sub superficiales con emisores soterrados a 15, 30 y
Evaluaciones realizadas
Primeramente se determinaron mediante evaluaciones hidráulicas, las relaciones caudal presión y el coeficiente de variación de fabricación de los goteros nuevos a ser usados en el sistema de riego.
La metodología de ensayo utilizada es la descrita en
Con los datos obtenidos, mediante un análisis de regresión estadístico, se determinó la ecuación de gasto del gotero:
(1)
donde:
q es el gasto de gotero en L∙h-1, h es la presión de trabajo en kPa, K el coeficiente de gasto y x el exponente hidráulico.
(2)
Donde S es la desviación típica y q med es el gasto medio de la muestra de goteros.
(3)
donde: q n es el caudal nominal que indica el fabricante de los goteros y q med es el caudal medio obtenido en laboratorio.
(4)
donde: qmed caudal medio de las 16 zonas medidas (L/h) y q25, caudal medio de las 4 zonas con menor caudal en (L/h).
US = 1- CV
donde: CV es el coeficiente de variación global que se define como la relación entre la desviación típica y el gasto medio de la muestra de goteros.
(5)
donde: CVobt es el coeficiente de variación del gasto debido a la obturación de los goteros, CVf es el coeficiente de variación de fabricación del gotero, CVh es el coeficiente de variación de presiones, e es el número de goteros por planta y X es el exponente hidráulico del emisor.
(6)
Esta expresión permite determinar el coeficiente de variación debido a la obturación de los goteros (CVobt) a partir del coeficiente de variación global, calculando con los datos de la evaluación en campo y del coeficiente de variación de fabricación del gotero, que se determina ensayando en laboratorio una muestra de goteros nuevos.
(7)
Para comprobar la posible disminución del caudal de los emisores soterrados debido a la influencia de una presión positiva producida por el suelo a la salida de los emisores, se midieron los volúmenes de agua aplicados por los distintos tratamientos (Vaplic) mediante la utilización de hidrómetros.
(8)
donde:
q med nuevo es el caudal medio de los goteros nuevos y q med usado es el caudal medio de los goteros usados. Para comprobar si existen diferencias estadísticamente significativas entre tratamientos se realizó un análisis de la varianza, utilizando como variables los distintos parámetros determinados.
En la Figura 2, se muestra la curva caudal vs presión de mejor ajuste para los datos experimentales de la muestra de goteros nuevos, de la misma se puede apreciar que la desviación del caudal medio con respecto al caudal nominal brindado por el fabricante es mínima 0,0002 L/h. El coeficiente de variación de fabricación para la presión de 100 kPa, con valor de 3,6%, lo sitúa en la categoría A de la norma ISO y con categoría excelente en (ASAE, 1989). Además el emisor presenta buen comportamiento de auto compensación en el rango de presión de
En la Tabla 1 se muestran los parámetros de funcionamiento del sistema de riego, en el inicio de la campaña de riego del primer año de estudio y al final de la campaña de riego del tercer año de funcionamiento.
En el tratamiento superficial se obtuvo una apreciable disminución del caudal medio del emisor un aumento de la desviación de dicho caudal con relación al caudal nominal y aumento del coeficiente de variación por obturación, que permite inferir un aumento del taponamiento de estos emisores.
Los valores obtenidos del Coeficiente de Uniformidad Estadístico (CUEst) y el Coeficiente de Uniformidad del cuarto más bajo (CU25), fueron siempre elevados, estando comprendidos entre 97 y 98%.
Se aprecia una disminución del volumen de agua aplicado por los tratamientos sub superficiales a medida que se incrementa la profundidad de soterramiento dado por el aumento de la influencia del peso de la masa de suelo sobre el emisor, que hace mayor la fuerza positiva que ejerce el suelo en oposición a la salida de su caudal.
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Recibido: 19 de diciembre de 2010.
Aprobado: 19 de mayo de 2012.
Manuel Reinaldo Rodríguez García, Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola (IAgric), Ave. Camilo Cienfuegos y Calle 27, Arroyo Naranjo, La Habana, Cuba, Correo electrónico: reinaldo@iagric.cu