EVALUACIÓN DE LOS SISTEMAS DE RIEGO POR ASPERSIÓN

Transcripción

1 EVALUACIÓN DE LOS SISTEMAS DE RIEGO POR ASPERSIÓN José Mª Tarjuelo UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA LA MANCHA Centro Regional de Estudios del Agua

2 INTRODUCCIÓN Para una correcta utilización del agua es necesario : Que el agricultor conozca y controle los principales factores que intervienen en el proceso de riego. Que las instalaciones estén bien diseñadas y conservadas, con un adecuado manejo. Que la programación de riegos sea adecuada.

3 OBJETIVO DE LAS EVALUACIONES DE RIEGO Comprobar las condiciones de funcionamiento de las instalaciones, detectando posibles problemas y buscando las mejores soluciones.

4 Base para identificación de problemas y realización de modificaciones: variar la presión tamaño y n de boquillas duración de la postura de riego cambiar material desgastado Deben hacerse en instalaciones nuevas y no nuevas

5 Se realizan en condiciones normales de trabajo ahorro de agua, mano de obra, energía, etc.

6 EVALUACIONES DE RIEGO POR ASPERSIÓN ESTACIONARIO

7 NORMATIVA Merriam y Keller, 1978 Merriam et al., 1980 UNE , 1986 ISO , 1990 ASAE S330.1, 1985

8 PROCEDIMIENTO EN CAMPO Elegir la zona de ensayo Colocación de los pluviómetros (número y separación) Separación máxima 3 m * 3 m Mínimo 24 pluviómetros

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15 PROCEDIMIENTO EN CAMPO Comprobar los aspersores: marca, modelo y diámetros de boquillas.

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20 PROCEDIMIENTO EN CAMPO Medir la presión y el caudal descargado por los aspersores que mojan la zona ocupada por los pluviómetros.

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25 PROCEDIMIENTO EN CAMPO Inicio del tiempo de evaluación Medida de las condiciones climáticas: velocidad y dirección del viento, temperatura del aire. Pluviómetros control

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28 PROCEDIMIENTO EN CAMPO Medida de presión en puntos críticos: bombeo, presión máxima, presión mínima.

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32 PROCEDIMIENTO EN CAMPO Fin del ensayo (duración) Lectura volúmenes de agua en los pluviómetros Observaciones: Pendientes, tipos de aspersores, encharcamientos. Croquis de la parcela

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37 CÁLCULO DE LA UNIFORMIDAD Uniformidad de Distribución (UD), (Merrian y Keller, 1978) UD (%) = altura media agua recogida (25 % área menos altura media agua recogida regada) x 100 Uniformidad de Distribución del Sistema (UD s ), (Keller y Bliesner, 1990) UD s = UD 1/4 [1+3 (P n /P a ) 0,5 ] siendo: P n : presión mínima en un aspersor del bloque de riego, P a : presión media de los aspersores del bloque.

38 Coeficiente de Uniformidad de Christiansen (CU), (1942) CU (%) = n i= 1 n x i x - x Coeficiente de Uniformidad del Sistema (CUs), (Keller y Bliesner, 1990) CU s = CU 1/2 [1+(P n /P a ) 0,5 ] siendo P n y P a igual que en la UD s

39 CÁLCULO DE LA EFICIENCIA Eficiencia de Descarga (Ed) Ed (%) = Altura media de agua recogida Altura media de agua descargada x100

40 ANÁLISIS DE RESULTADOS Uniformidad de riego (CU>80%) (función del viento) Uniformidad tipo de aspersoresboquillas- marcos de riego Presión media adecuada (3-4 bar) Relación boquillas-caudal-presión Variación de presión y de caudal en la parcela adecuados ( P<20%Pm)

41 EJEMPLO DE EVALUACION EN COBERTURA TOTAL ENTERRADA CARACTERISTICAS DEL ENSAYO Finca : MOTILLEJA Fecha : 4/6/1996 Identificación : MOT201.1 Modelo aspersor : RBE 46 Boquilla : 4,4 + 2,4 VP Nº aspersores sector : 55 Ubicación ensayo : aspersores 22,23,28,29 Marco (mxm) : 17 X 13,25 Altura aspersor (m) : 2,5 Nº pluviómetros : 49 Separación pluviómetros (m) : 2,42 * 1,89 Inicio ensayo : 12:15 h Final ensayo : 13:00 h Duración ensayo (min) : 45 Humedad relativa (%) : 45,12 Temperatura (ºC) : 23,44 Velocidad viento (m/s) : 4,25

42 CROQUIS secundaria ensayo tubería principal camino

43 ESTUDIO DE PRESIONES Y CAUDALES P. bomba (bar) : 6 P. inicio sector (bar) : 5,4 P. media parcela (bar) : 4,5 P. máx. (bar) : 5,5 (aspersor 1) P. mín. (bar) : 3,8 (aspersor 55) P. aspersor A (bar) : 4,6 P. aspersor B (bar) : 4,6 P. aspersor C (bar) : 4,55 P. aspersor D (bar) : 4,55 Q. aspersor A (l/h) : 1950 Q. aspersor B (l/s) : 1800 Q. aspersor C (l/h) : 1920 Q. aspersor D (l/s) : 1868 Q. medio (l/h) : 1885

44 VOLUMEN RECOGIDO (ml) D ( 29 ) C ( 28 ) w A ( 22 ) B ( 23 ) OBSERVACIONES : 3 ASPERSORES ATASCADOS

45 PARAMETROS DE RIEGO CU (%) = 69,9 UD (%) = 50,4 Ed (%) = 84,1 UNIFORMIDAD DE RIEGO : muy baja Relación Boquillas-Caudal-Presión : no adecuada Presión de trabajo : excesiva Variación de presión en la parcela : excesiva

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48 INFLUENCIA DEL VIENTO Y OTROS ELEMENTOS CUALITATIVOS SOBRE LA UNIFORMIDAD DE RIEGO

49 Comportamiento de los aspersores al aire libre - número de boquillas - RIEGO EN BLOQUE - AGROS CU (%) (bloque)-a35-4,4+2,4 VP (2) (bloque)-a35-4,8 VP (2) W(m/s)

50 Comportamiento de los aspersores al aire libre - relación con el modelo radial - pluviometría (mm/h) AGROS 35-4,4+2,4 mm VP - 2m AGROS 35-4,8 mm VP - 2m distancia (m)

51 Comportamiento de los aspersores al aire libre - influencia del marco de riego - A35-4,4+2,4 mm VP (0,6 m) CU (%) (12x12) (12x18) (18x18) (18x16)T W (m/s)

52 Comportamiento de los aspersores al aire libre - influencia del marco de riego - A mm VP (0.6 m) CU (%) (12x12) (12x18) (18x18) (18x16)T W (m/s)

53 Comportamiento de los aspersores al aire libre - Vaina prolongadora y altura del aspersor - 1 ASPERSOR - RBE RBE46-4,4+2,4 VP (0,6) RBE46-4,4+2,4 VP (2) RBE46-4,4+2,4 (0,6) 70 CU (%) W (m/s)

54 Comportamiento de los aspersores al aire libre - influencia de la presión de trabajo - RBE46-4,4+2,4 mm VP CU (%) P<300 kpa 300<P<400 kpa P>400 kpa Tendencia P<300 kpa Tendencia 300<P<400 kpa Tendencia P>400 kpa 50 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 W (m/s)

55 Comportamiento de los aspersores al aire libre - influencia de la presión de trabajo - RELACIÓN CU-P-W CU (%) W<2 m/s 2<W<4 m/s W>4 m/s P (kpa)

56 INFLUENCIA DEL MANEJO DEL RIEGO SOBRE: LAS PÉRDIDAS POR EVAPORACIÓN Y ARRASTRE LA UNIFORMIDAD DE RIEGO EL COSTE ENERGÉTICO MEDIO (pta/kwh)

57 RECOMENDACIONES Aspersión estacionaria Diseñar los sistemas con pluviometrías de 6 a 8 mm/h Tamaños de boquillas recomendables: 4,4 mm; 4,8 mm; 5,2 mm Recomendable utilizar 2 boquillas en zonas con W,, y 1 boquilla en zonas con W Fundamental incorporar la Vaina Prolongadora del chorro

58 RECOMENDACIONES Aspersión estacionaria Cuanto menor es el marco, mayor uniformidad, pero aumenta la pluviometría En marcos rectangulares (12 x 18): Con 1 boquilla: el menor espaciamiento paralelo a la dirección del viento Con 2 boquillas: el mayor espaciamiento paralelo a la dirección del viento Evitar las presiones superiores a 400 kpa Aspersores sectoriales con una sola boquilla Aprovechar al máximo el riego nocturno

59 EVALUACIONES DE RIEGO EN EQUIPOS PIVOT

60 NORMATIVA Merriam y Keller, 1978 Merriam et al., 1980 ISO 11545, 1994 ASAE S436, 1995

61 PROCEDIMIENTO EN CAMPO Elegir la zona de ensayo Colocación de los pluviómetros en uno o dos radios Separación máxima: 5 m (aspersores) o 3 m (difusores)

62 DISPOSICION PLUVIOMETROS

63 DISPOSICION PLUVIOMETROS

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66 PROCEDIMIENTO EN CAMPO Se prescindirá de los primeros pluviómetros adyacentes al centro pivote (como máximo el 20 % de la longitud del pivot). Se fijará en la cabeza del pivot la velocidad de éste y su sentido de giro.

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69 PROCEDIMIENTO EN CAMPO Comprobar los difusores: marca, modelo, reguladores de presión.

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75 PROCEDIMIENTO EN CAMPO Medir la velocidad media de desplazamiento de la última torre.

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77 PROCEDIMIENTO EN CAMPO Medida de la anchura mojada en el extremo

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79 PROCEDIMIENTO EN CAMPO Medir la presión en puntos característicos: centro pivote, última torre.

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83 PROCEDIMIENTO EN CAMPO Medir el caudal a la entrada del pivot.

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87 PROCEDIMIENTO EN CAMPO Medida de las condiciones climáticas: velocidad y dirección del viento, temperatura del aire. Pluviómetros control

88 PROCEDIMIENTO EN CAMPO Lectura volúmenes de agua en los pluviómetros Observaciones: Pendientes, tipos de aspersores, fugas, encharcamientos, escorrentía

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92 CÁLCULO DE LA UNIFORMIDAD Coeficiente de Uniformidad de Heermann y Hein (CU h ) CU (%) = 1 h D i P i P D i i P D i D i i 100

93 Uniformidad de Distribución (UD) UD (%) = altura media agua recogida (25 % área menos altura media agua recogida regada) x 100

94 COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD de variación (CUv) CU 1 P D D P P D D D D v i i i i i i i 2 i i (%) = 1 100

95 ALTURA BRUTA MEDIA APLICADA (AMA) Q (l h ) t AMA(mm) = a S (m 2 ) -1 (h)

96 ALTURA MEDIA RECOGIDA (AMR) AMR mm ( ) = P D D Pi: es la altura de agua recogida en cada pluviómetro (mm) Di es la distancia del centro pivote a cada pluviómetro (m) o su posición. i i i

97 Eficiencia de Descarga (Ed) Ed = AMR AMA *100

98 PLUVIOMETRÍA MEDIA EN EL EXTREMO (Pm) Pm(mmh -1 ) = AMR(mm) 2 r a V(m h (m) -1 )

99 Esquema de la pluviometría media (Pm) y máxima (Pmax) en el extremo del pivot

100 PLUVIOMETRÍA MAXIMA EN EL EXTREMO (Pmax) 4 Pmax (mm h-1) = Pm (mmh-1) π

101 ANÁLISIS DE RESULTADOS Uniformidad de riego (CU>85%) (función del viento) Altura Media de agua recogida Relación Dosis de Agua - velocidad de avance Uniformidad en el tipo de emisores Funcionamiento normal emisores de los Presencia de fugas Correcto diseño del alero Presencia de escorrentía

102 EJEMPLO DE EVALUACION EN EQUIPO PIVOT PROPIETARIO: ITAP, S.A. FINCA: Las Tiesas LOCALIZACIÓN PIVOT: Pivot 3 CULTIVO: Barbecho FECHA Y HORA: Hora inicio: 16h 45min - Hora acabar medir: 17h 30min Nº TOTAL DE PLUVIÓMETROS Y DISPOSICIÓN: 2 radios: 64 pluviómetros por radio Separación de 5 m entre pluviómetros MARCA: Agrocaja LONGITUD DEL EQUIPO: 376 m + 9 m de alero TIPOS TORRES: 6 torres de 50 m y 2 torres de 38 m TIPOS EMISORES: AGROS-40, RAIN BIRD L30CD Y NELSON DIÁMETRO DE TUBERÍA: 6 5/8

103 EJEMPLO DE EVALUACION EN EQUIPO PIVOT SUPERFICIE REGADA: ha (radio 385 m) CAUDAL APLICADO Y DOTACIÓN: 55 l/s = 1,18 l s -1 ha -1 PRESIÓN EN BOMBA: 5 kg/cm 2 PRESIÓN CABECERA PIVOT: 2,90 kg/cm 2 PRESIÓN 1ª TORRE: 2,20 kg/cm 2 PRESIÓN INTERMEDIA: 1,59 kg/cm 2 (en 4ª torre) PRESIÓN ÚLTIMA TORRE: 1,39 kg/cm 2 VELOCIDAD TORRE EXTERIOR: 1,40 m/min (al 75%) TIEMPO DE REVOLUCIÓN: Trev ( h) = 2 π R(m) V(m min) 60(min h) 2 = π 376 1, = 28, 12h

104 EJEMPLO DE EVALUACION EN EQUIPO PIVOT ESCORRENTÍA: No se observa OBSERVACIONES: Torre 3ª: 2 aspersores no giran Torre 4ª: 2 Torre 5ª: 3 Torre 6ª: 1 Torre 7ª: 4 RESULTADOS ALTURA BRUTA MEDIA APLICADA (AMA): 11,96 mm ALTURA MEDIA RECOGIDA (AMR) : 9,45 mm EFICIENCIA DE DESCARGA (Ed): 79,01% COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD (CU h ): 78,13%

105 RELACIÓN ENTRE LA ALTURA MEDIA RECOGIDA Y LA VELOCIDAD DE AVANCE Velocidad de avance AMR Tiempo revolución (%) (m/min) (mm) (h)

106 25 ALTURA MEDIA RECOGIDA (AMR) EN FUNCIÓN DE LA DISTANCIA 20 Altura recogida (mm) Distancia (m) Altura recogida AMR AMR en torres Inicio torre

107 Superficie bien regada: 47,72% Superficie con +1,15 AMR: 24,90% Superficie con -0,85 AMR: 27,38% Altura recogida (mm) Superficie (ha) Altura recogida AMR AMR en torres Inicio torre 1,15 AMR 0,85 AMR

108 25 20 ALTURA MEDIA RECOGIDA (AMR) EN FUNCIÓN DE LA SUPERFICIE Superficie bien regada: 51,90 % Superficie con + 1,15 AMR: 24,82 % Superficie con - 0,85 AMR: 23,28 % Altura recogida (mm) Superficie (ha) Altura recogida AMR AMR en torres Inicio torre 0,85 AMR 1,15 AMR

109 RECOMENDACIONES EL PRINCIPAL FACTOR QUE INFLUYE SOBRE LA UNIFORMIDAD EN EL REPARTO DE AGUA ES EL CORRECTO DISEÑO DE LA CARTA DE EMISORES. No hemos encontrado influencias significativas con respecto al tipo de emisores (aspersores, difusores), la presión de funcionamiento, el tamaño del pivot o la intensidad del viento. Exigir a la empresa la carta de emisores.

110 RECOMENDACIONES LA ALTURA DE AGUA APLICADA DEBE SER LO MÁS UNIFORME POSIBLE. EVITAR : Una mayor altura de agua en las primeras torres: boquillas demasiado grandes o presión demasiado alta: reguladores de presión. Diferencias excesivas de altura de agua aplicada en distintas torres: falta de uniformidad en el tipo de emisores, emisores atascados, fugas en las tuberías, o al mal diseño de la carta de emisores.

111 RECOMENDACIONES EL ALERO DEBE DE ESTAR BIEN DISEÑADO : representa una gran superficie. QUE EXISTA UNIFORMIDAD EN EL TIPO DE EMISORES. SI LA VARIACIÓN DE PRESIÓN ES EXCESIVA A LO LARGO DEL PIVOT, EMPLEAR REGULADORES DE PRESIÓN. EVITAR LA ESCORRENTÍA EN EL EXTREMO DEL PIVOT: AUMENTANDO LA VELOCIDAD DE AVANCE, O LA ANCHURA MOJADA