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Editor: Abelardo Villavicencio P.

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS

Elementos para la tecnificación del riego localizado en la Región de Arica y Parinacota

BOLETÍN INIA N° 339

111Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA) / MINISTERIO DE AGRICULTURA


Elementos para la tecnificación del riego localizado en la Región de Arica y Parinacota

Editor:Abelardo Villavicencio P.

ISSN

071

7 -

4829

Santiago de Chile, 2016BOLETÍN INIA Nº 339

2 BOLETÍN INIA N° 339

Editor: Abelardo Villavicencio P., Ing. Agrónomo M.Sc.

Autores de capítulos: Alexis Villablanca F., Ing. Agrónomo M.Sc. Evelyn Cajías A., Ing. Agrónomo M.Sc. William Potter P., Ing. Agrónomo Abelardo Villavicencio P., Ing. Agrónomo M.Sc.

Director Responsable: Francisco Tapia F., Ingeniero Agrónomo, M.Sc. Director Regional INIA La Platina

Boletín INIA N° 339

Cita Bibliográfica Correcta:Villavicencio P., Abelardo. (Ed.). 2016. Elementos para la tecnificación del

riego localizado en la Región de Arica y Parinacota. Santiago, Chile. Instituto de Investigaciones Agropecuarias, Boletín INIA N° 339, 76 p.

© 2016. Instituto de Investigaciones Agropecuarias, INIA. Centro de Investigación Especializado en Agricultura del Desierto y Altiplano, CIE. INIA Ururi. Magallanes 1865, Arica. Teléfono (56-58) 2313676

ISSN 0717-4829

Permitida su reproducción total o parcial citando la fuente y los autores

Corrección técnica: Alejandro Antúnez B., Ingeniero Agrónomo Ph.D. Arturo Campos M., Ing. Agrónomo M.Sc.

Diseño y Diagramación: Jorge Berríos V., Diseñador Gráfico.

Cantidad de ejemplares: 400

Santiago, Chile, 2016


Prólogo _________________________________________5

Capítulo 1.Caracterización del agua en las cuencas de los Ríos Lluta, San José y Lauca. ________________________7

Capítulo 2.Uso de estaciones meteorológicas para manejo del riego _______________________________ 29

Capítulo 3.Programación de riego _______________________________ 37

Capítulo 4.Elementos básicos para el monitoreo y control del riego _________________________________ 43

Capítulo 5.Mantenimiento de los estanques de acumulación de riego intrapredial ________________________ 57

Capítulo 6.Diseño de un desarenador para el pre-filtrado de agua de riego __________________________ 63

Capítulo 7.Diseño de un sistema de riego localizado en pequeña escala _________________________________ 69

Índice de contenidos



La actividad hortícola en los valles de Arica y especialmente en Azapa, muestra un alto grado de dinamismo y un uso intensivo de los recursos productivos. Sin duda tierra, trabajo, capital y clima se conjugan para explicar el notable despliegue de unidades productivas que dan forma al principal centro de abastecimiento hortícola de la zona central del país en época invernal. Especial mención en el uso intensivo de recursos, debe hacerse respecto del agua, ya que sin este factor nada de lo anterior sería posible. Por la importancia en el manejo sustentable de este recurso, durante los años 2013 a 2016 el Gobierno Regional de Arica y Pari-nacota financió el proyecto “Incremento de la competitividad de las principales especies hortícolas, de los Valles de Azapa y Lluta, a través del mejoramiento en la eficiencia de uso de los recursos hídricos”, Código BIP 30158973-0, que fue ejecutado por INIA Ururi.

Uno de los productos generados del trabajo de estos años, es este boletín que compila aspectos de aplicación netamente regional dada las especificidades y complejidades que presenta la actividad productiva hortícola en la zona. Es así como se incluyen aspectos de caracterización de calidad de agua, uso de estaciones agrometeorológicas, programación, monitoreo y control de riego, mantención de estanques de acumulación predial, dimensionamiento de desa-renadores y diseño agronómico e hidráulico de sistemas de riego localizado en pequeña escala.

Este boletín tiene como finalidad constituirse en una herramienta de apoyo para profesionales, técnicos y agricultores interesados en el mejoramiento de la eficiencia en el uso de los recursos hídricos intraprediales, y es una forma de contribuir a la sustentabilidad en el uso del recurso, desde una perspectiva de alto contenido técnico, pero con un lenguaje accesible y metodologías de trabajo de fácil y rápida implementación a nivel de campo. Para INIA Ururi es de la mayor importancia contribuir en este gran desafío de optimizar el uso del agua en condiciones de aridez extrema, como la que presenta la región de Arica y Parinacota, donde la eficiencia en el manejo del riego debe ser elemento distintivo y marcar la pauta para el resto del país.

PrólogoFrancisco Tapia F.Ingeniero Agrónomo, [email protected]



Capítulo 1.

Caracterización del agua en las cuencas del Río Lluta, San José y Lauca William Potter P., Ing. Agrónomo [email protected]

1.1 IntroducciónLas cuencas del Río Lluta (Valle de Lluta) y San José (Valle de Azapa) tienen sus orígenes en la cordillera y pre Cordillera de los Andes del norte de Chile, en ambos, sus aguas fluyen de este a oeste, y permiten desarrollar una agricultura basada principalmente en la generación de productos hortícolas que abastecen los mercados de la zona central, en invierno.

Podría decirse que éstas son unas de las pocas características en común que presentan, ya que desde el punto de vista del caudal, tanto en temporalidad, cantidad y calidad, son diferentes.

La cuenca del Río Lluta hidrográficamente abarca una superficie aproximada de 2.070 km2 situándose sus nacientes en la vertiente oriental del Volcán Tacora. El Río Lluta nace en las cercanías de Huamapalca a 3.900 msnm., a partir de la confluencia de los Ríos Azufre y Caracarani, siendo éste último el de mayor im-portancia, como tributario. Entre otros afluentes se encuentran el Cascavillane, Teleschuño, Guancarale, Chuquiananta, Allane, Putre, Aroma y Socoroma.

El Río Lluta cuenta con altas concentraciones de boro y arsénico, debido a la influencia que tienen de la zona geológica en donde nacen sus afluentes, en las cercanías de un cordón volcánico, en especial al Volcán Tacora, que aporta, metales, sales y acidez al río Azufre y boro, arsénico y iones al Río Colpita.


Las precipitaciones están localizadas en las áreas superiores, entre los 4.000 a 5.000 msnm alcanzando éstas en años normales un promedio de 350 mm.

El recurso hídrico de este río permite el riego de aproximadamente 2.700 ha, dedicadas principalmente a maíz, alfalfa, cebolla y recientemente tomate, entre otros cultivos. Su caudal fluctúa entre los 900 y 500 l/s, dependiendo de la época de año, siendo superiores en verano derivado de los aportes que se producen por efecto del denominado “Invierno Altiplánico. Este río cuenta con agua durante todo el año.

La cuenca del Río San José hidrográficamente tiene una superficie aproximada de 3.187 km2, situándose sus nacientes en la cordillera que separa la vertiente del pacífico del Río Lauca, a unos 110 km al este de la ciudad de Arica. Los prin-cipales tributarios del San José son el Río Seco, Laco y Tignamar.

A diferencia del Río Lluta, el San José, no presenta escurrimiento continuo, si no que depende en gran medida de las precipitaciones que se produzcan en la temporada de estiaje o del “Invierno Altiplánico”. Las precipitaciones que permi-ten el flujo de agua por la cuenca, tanto en forma superficial como subterránea, se localizan en las partes altas de la Cordillera de Los Andes, entre los 4.000 a 5.000 msnm, durante el período estival, principalmente.

Por lo anteriormente mencionado, el Río San José dispone de un recurso hídrico reducido y altamente dependiente de las precipitaciones durante el verano en la zona altiplánica. Por ello, frente a una creciente actividad agropecuaria se hizo necesario recurrir a la construcción del canal Lauca, cuyo caudal fluctúa entre los 300 a 600 L s-1 , que en la actualidad es la principal fuente del recurso hídrico para la cuenca del Valle de Azapa, que cuenta con una superficie bajo riego de alrededor de 3.200 hectáreas.

1.2. Características físico químicas de las aguas provenientes del Río Lluta, San José y LaucaEn este capítulo se presenta en forma más detallada las características químicas de las aguas que fluyen por cada una de estas dos cuencas, y cómo influyen en el establecimiento de los cultivos de la zona.


Con respecto a las características del recurso hídrico, es indudable que la ca-lidad del agua influye directamente en el desarrollo de los cultivos y más aún, si la calidad no es buena, de igual manera ésta influirá en las características y comportamiento del suelo, llegando incluso a un deterioro parcial y/o total de este recurso, si se agregan condiciones de mal drenaje y escases de agua.

Valores como pH, CE (conductividad eléctrica), contenidos de arsénico (As) y boro (B) son algunos de los elemento y/o factores determinantes en el desarrollo de los cultivos en la zona y que influyen, en gran medida, en la diversidad de los cultivos, siendo ésta mayor en el Valle de Azapa que en el Valle de Lluta, por presentar este último mayores desventajas respecto a la calidad de sus aguas y del suelo. A pesar que este valle cuenta con agua superficial durante todo el año, suministrada por el Río Lluta, el Valle de Azapa emplea agua proveniente del canal Lauca y agua subterránea, durante gran parte del año, solo disminuida, cuando por efectos del invierno altiplánico, el Río San José presenta escurrimien-to, derivado de las precipitaciones en la pre cordillera.

Para tener una estimación de la calidad de las aguas de la Cuenca del Lluta y de Azapa, en el Cuadro 1, se presenta los parámetros que se deben considerar en las aguas de uso agrícola, de acuerdo a la Norma Chilena Nº 1.333.

Cuadro 1. Norma Chilena N.Ch. 1.333, aproba-da por Decreto Supremo del MOP Nº 867/78.

Indicador Unidad Expresión Requisito

pH Unidad pH 5,5 – 9,0 Aluminio mg/l Al 5,00 Arsénico mg/l As 0,10 Bario mg/l Ba 4,00 Berilio mg/l Be 0,10 Boro mg/l Bo 0,75 Cadmio mg/l C 0,01 Carbaril mg/l 70,00 Cianuro mg/l CN 0,20 Cloruros mg/l Cl- 200,00 Cobalto mg/l Co 0,05 Cobre mg/l Cu 0,20 Cromo mg/l Cr 0,10 (1) Fierro mg/l Fe 5,00 Fluoruros mg/l 1,00 Litio mg/l Li 2,50 Litio (cítricos) mg/l Li 0,075 Manganeso mg/l Mn 0,20 Mercurio mg/l Hg 0,001 Molibdeno mg/l Mo 0,01 Níquel mg/l Ni 0,20 Plata mg/l Ag 0,20 Plomo mg/l Pb 5,00 Selenio mg/l Se 0,02 Sodio % Na 35,00 Sulfatos mg/l SO4 250,00 Vanadio mg/l Vn 0,10 Zinc mg/l Zn 2,00 Coliformes NMP/ Fecales 100 ml 1.000


En relación a los niveles de conductividad eléctrica del agua de riego (Cuadro 2), es posible apreciar que la clasificación varía desde aguas que no presentarían efectos sobre los cultivos a aquellas destinadas sólo para cultivos tolerantes, con rangos que van desde 3.000 a 7.500 umhos/cm.

Equivalencias en CE: 1000 mmhos/cm = 1 mmhos/cm = 1 dS/m

A continuación en los Cuadros 3, 4 y 5, se menciona la calidad de las aguas superficiales pertenecientes a la cuenca del Río San José, Lauca y Lluta, y en los Cuadros 6, 7 y 8, se describen las calidades de las aguas subterráneas de distintos puntos de captación en las cuencas del Río San José, Lauca y Lluta.

Cuadro 2. Conductividad eléctrica del agua según Norma Chilena 1.333.

Conductividad específica Sólidos disueltos totales Clasificación (c): mmhos/cm a 25°C (s): mg/l a 105 °C

Agua con la cual generalmente c < 750 S < 500 no se observarán efectos perjudiciales Agua que puede tener efectos 750 < c < 1500 500 < s < 1000 perjudiciales en cultivos sensibles Agua que puede tener efectos 1500 < c < 3000 1000 < s < 2000 adversos en muchos cultivos y necesita de métodos de manejo cuidadoso Agua que puede ser utilizada 3000 < c < 7500 2000 < s < 5000 en cultivos tolerantes; en suelos permeables con métodos de manejo cuidadoso


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Al comparar algunos parámetros, en promedio (Cuadro 9), obtenidos de los Cua-dros anteriores (Cuadros 3 al 8) y se comparan con la Norma Chilena, se puede evidenciar diferencias substanciales entre éstos.

Cuadro 9. Resumen de promedios de calidad del agua superficial Río Lluta, San José y Canal Lauca.

Norma Agua Agua Chilena 1.333 (*) Superficial (*) Subterránea (*) Río Canal Río Río Canal Río Análisis Unidad Rangos San José Lauca Lluta San José Lauca Lluta

pH u.de pH 5,5 - 9,0 8,9 8,51 6,53 7,34 7,86 6,94 Arsénico mg/l 0,1 0,04 0,06 0,487 0 0,017 0,081 Boro mg/l 0,75 1,27 0,73 11,05 1,17 0,25 20,4

(*) Datos provenientes de las cuadros 3 al 8 y de la Norma Chilena N° 1.333.

Es indudable que las calidades de las aguas de origen superficial, para riego tanto para el Valle de Lluta como para el de Azapa, presentan diferencias y li-mitaciones. El contenido de boro en el agua del Río Lluta supera en más de 14 veces la norma Chilena 1.333 y el arsénico cerca de 5 veces. En cambio, en el Río San José, la presencia de boro, supera la norma en 1,7 veces y el arsénico se encuentra por debajo de la norma.

Para el caso de las aguas subterráneas, no dejan de ser diferente a lo menciona-do en el párrafo anterior, ya que los contenidos de boro (Cuadro 8) de las aguas del Valle de Lluta superan a la Norma Chilena en 27 veces. En el caso del agua proveniente de la cuenca del Río San José, ésta supera en 1,6 veces la norma, siendo la del Lauca de mejor calidad incluso por debajo de la norma.

Con respecto a la conductividad eléctrica, la Norma Chilena 1.333 establece estándares que se relacionan con el grado de adaptabilidad y desarrollo de los cultivos. En el Cuadro 10, se establecen los valores promedios obtenidos tanto para aguas superficiales como subterráneas de las cuencas del Río Lluta como el de Azapa.


Como se observa en el cuadro anterior, la conductividad eléctrica (CE) del agua del Río Lluta superficial y subterránea alcanza valores altos, especialmente en este último caso, con un valor de 4,67. CE, con los cuales muy pocos cultivos pueden establecerce sin presentar anomalías en las diferentes etapas de su crecimiento y desarrollo, provocando finalmente mermas significativas en sus rendimientos, incluso un nulo crecimiento.

1.3. Tolerancia de diferentes cultivos a la CE del medioGeneralmente existe una relación directa entre la calidad de las aguas de riego y las características quimicas del suelo, es así que al regar con agua de alto

Cuadro 10. Conductividad eléctrica, Norma Chilena 1.333 versus agua superficial y subterránea de los valles de Lluta y Azapa.

Norma Chilena 1.333 Agua Superficial Agua Subterránea Conductividad Río Canal Río Río Canal Río Análisis eléctrica dS m-1 San José Lauca Lluta San José Lauca Lluta

Agua con la cual < 0,75 0,66 0,4-0,6 generalmente no (**) se observarán efectos perjudiciales Agua que puede 0,75-1,5 0,73 tener efectos adversos en cultivos sensibles Agua que puede 1,5-3,0 2,97 1,89 tener efectos adversos en muchos cultivos y necesita de métodos de manejo cuidadoso Agua que puede 3,0-7,5 4,67 ser usada para plantas tolerantes en suelos permeables con métodos de manejo cuidadoso

(**) Datos extraídos del “Modelo de simulación hidrológico operacional cuenca del Río San José S.I.T. Nº 41”, Santiago Diciembre 1997 y provenientes de provenientes de los cuadros 3 al 8 y de la Norma Chilena 1.333.


contenido de sales, se debería esperar un alto contenido de boro en el suelo, sobretodo en suelos con drenaje restrigido, como es el caso de los suelos del Valle de Lluta.

De acuerdo a la CE de las aguas de riego, se establecen seis grupos o clase de agua para riego, según el Departamento de Salinidad de Riverside (USA), los que se detallan en la Cuadro 11.

Cuadro 11. Grupo y/o clases de agua para fines de riego agrícola.

Grupo/ Caracterización Clase CE. dS/m del agua Aptitud para el riego

Grupo 0,1-0,25 Baja Salinidad Apta para cualquier cultivo, suelo, con nula o C1 baja probabilidad de generar salinidad en los suelos.

Grupo 0,25-0,75 Salinidad Media Apta para el riego de cultivos, a condición de C2 que exista al menos, un lavado moderado de suelos y éstos presente buen drenaje.

Grupo 0,75-2,25 Salinidad Alta Esta agua solo puede ser empleada en suelos C3 de muy buen drenaje y en cultivos resistentes a sales.

Grupo 2,25-4,00 Salinidad En muchos casos no son recomendables para C4 Muy Alta riego. Solo deben emplearse en suelos muy permeables y con buen drenaje, aplicando volúmenes en exceso. Solo para cultivos muy tolerantes a la salinidad.

Grupo 4,00-6,00 Salinidad Solo se emplea en casos muy excepcionales, C5 Excesiva extremando las precauciones.

Grupo 6,00-10,00 Extremadamente Agua no apta para el riego C6 Salina

Una serie de estudios se han realizado, para determinar el grado de influencia que tiene la CE del extracto de saturación en la zona radicular (Figura 1), sobre el desarrollo de un cultivo. De esta manera, el modelo de Maas y Hoffman, asume que el descenso del rendimiento (Yr) de un cultivo, es lineal a la salinidad, a partir de la CE umbral (punto de inflexión en que sobre ese valor de CE, comienza a ser afectado en el primer % su rendimiento).


Yr = 100-S (CEe-CEeu)

En donde:Yr (%) = 100Y / YmS = Pendiente en % (dS m-1)CEe y CEeu = Expresador en dS m-1

En el Cuadro 12, se presenta la to-lerancia a la salinidad de algunos cultivos reportados por el Centro de Investigación Agro Alimentaria de Aragón, (CITA).

Figura 1. Curva de rendimiento relativoFuente: CITA – ETSIA Lérida, 2011 (R. Aragües).

Cuadro 12. Tabla de tolerancias según estudios realizados en el Centro de Investigación Agro Alimentaria de Aragón, (CITA).

Cultivo CEeu S Clase Cultivo CEeu S Clase

Alfalfa 2,0 7,3 MS Frutilla 1,0 33,0 S Algodón 7,7 5,2 T Lechuga 1,3 13,0 MS Almendro 1,5 19,0 S Maiz grano 1,7 12,0 MS Apio 1,8 6,2 MS Naranjo 1,7 16,0 S Arroz 3,0 12,0 MS Papa 1,7 12,0 MS Brócoli 2,8 9,2 MS Pepino 2,5 13,0 MS Cebada grano 8,0 5,0 T Pimiento 1,5 14,0 MS Cebolla 1,2 16,0 S Poroto 1,0 19,0 S Ciruelo 1,5 18,0 S Remolacha 7,0 5,9 T Coliflor 1,8 9,7 MS Soja 5,0 20,0 MT Damasco 1,6 24,0 S Sorgo 6,8 16,0 MT Durazno 1,7 21,0 S Tomate 2,5 9,9 MS Espárrago 4,1 2,0 T Trigo 6,0 7,1 MT Espinaca 2,0 7,6 MS Vid 1,5 9,6 MS Festuca 3,9 5,3 MT Zanahoria 1,0 14,0 S

CEeu : Umbral en base a la CEe en dS m-1

Clase : Tolerante (T); Moderadamente tolerante (MT); Moderadamente sensible (MS) y Sensible (S)S : Pendiente negativa en % por dS/m

Los estudios y antecedentes entregados por FAO,1985, coinciden en gran medida con lo indicado anteriormente. En el Cuadro 13, se indica el efecto de CE, en porcentaje sobre el rendimiento potencial de algunos cultivos, según su grado de tolerancia, cuando la CE se mueve por sobre los valores umbrales tolerables, para los diferentes cultivos.


Cuadro 13. Tolerancia de algunos cultivos a valores de CE.

CEe umbral2 B4

Cultivo1 (dS m-1)3 (% / dS m-1) Clase5

a) Hortalizas pequeñas Brócoli 2,8 9,2 MS Repollito de Bruselas 1,8 9,7 MS Repollo 1,0 - 1,8 9,8 - 14,0 MS Zanahorias 1,0 14,0 S Coliflor 1,8 6,2 MS Apio 1,8 - 2,5 6,2 - 13,0 MS Lechuga 1,3 - 1,7 12,0 MS Cebolla 1,2 16,0 S Espinacas 2,0 - 3,2 7,7 - 16,0 MS Rábanos 1,2 - 2,0 7,6 - 13,0 MS

b) Hortalizas - Familia de las solanáceas Berenjena -- -- MS Pimientos 1,5 - 1,7 12,0 - 14,0 MS Tomate 0,9 - 2,5 9,0 MS

c) Hortalizas - Familia de las cucurbitáceas Pepino 1,1 - 2,5 7,0 - 13,0 MS Melones -- -- MS Zapallo de invierno 1,2 13,0 MS Zapallo italiano 4,7 10,0 MT Zapallo 3,2 16,0 MS Sandía -- -- MS

e) Leguminosas Porotos 1,0 19,0 S Habas 1,5 - 1,6 9,6 MS Arvejas 1,5 14,0 S

f) Hortalizas perennes (con letargo invernal y suelo inicialmente desnudo o con mantillo) Alcachofas -- -- MT Espárragos 4,1 2,0 T Frutillas 1,0 - 1,5 11,0 - 33,0 S Maíz (dulce) 1,7 12,0 MS Olivos -- -- MT


1). Estos datos son sólo guías generales – La tolerancia varía dependiendo del clima, condiciones de suelo, y prácticas culturales. Los cultivos son general-mente menos tolerantes durante las etapas de germinación y formación de la semilla.

2). CEe umbral representa la salinidad promedio en la zona radicular, a partir de la cual comienza a reducirse la productividad del cultivo.

3). La salinidad en la zona radicular se mide como la conductividad eléctrica en el extracto de saturación del suelo, y se expresa en deciSiemens por metro (dS m-1) a 25°C.

4). B es la reducción porcentual de la productividad del cultivo por cada incre-mento de 1 dS m-1 por encima del CEe umbral.

5). La clasificación es: T = Tolerante, MT = Moderadamente Tolerante, MS = Mo-deradamente sensible y S = Sensible.

(Fuente: FAO, 1987)

La conductividad eléctrica (CE) permite medir la concentración total de sales en una solución (agua y/o extracto saturado de suelo), y es indudable que sus valores están relacionados a los contenidos de sales presentes, pero no indica que sales y en qué proporción están. Por ello que se hace necesario realizar un análisis de agua detallado, lo que permite identificar los elementos presentes y sus contenidos; con ello, será posible determinar posibles efectos adversos sobre el crecimiento y desarrollo de los cultivos.

En el Cuadro 14, se resume en forma porcentual los efectos de la conductividad eléctrica en los rendimientos de los cultivo, señalados.


1.4. Peligro de salinización de los suelos por efecto de la calidad de las aguas de riegoEl suelo es el sostén de todos los cultivos, a parte de las características que cada clase o tipo tenga. Todos tienen la capacidad para entregar diferentes nutrientes a los cultivos, no es un medio inerte, si no altamente dinámico, dependiente tanto de variables externas (clima, intervenciones antropológicas, etc.) como de las caracte-rísticas internas que presenten (textura, estructura, contenido de materia orgánica, etc.), lo que le dan un carácter específico frente al establecimiento de un cultivo.

Siendo un medio altamente sensible a factores externos, es indudable que las características del recurso hídrico que se emplee en el riego de los diferentes cultivos, pueden modificar ya sea en forma favorable o desfavorables sus con-diciones internas y por consecuencia, su calidad.

Analizando los capítulos anteriores, respecto a las diferentes calidades del agua de riego que se emplea en los valles de Lluta y Azapa, se puede inferir, en forma general, que éstas no son de buena calidad: Una forma de calificar mejor

Cuadro 14. Rendimiento de diferentes cultivos versus conductividad eléctrica del agua de riego.

Rendimiento 100% 90% 75% 50% 0% Cultivo CE del agua de riego dS m-1

Maíz (Zea mais, amilaceo) 1,1 1,7 2,5 3,9 10,0 Lechuga (Lactuca sativa) 0,9 1,4 2,1 3,4 9,0 Cebolla (Allium cepa) 0,8 1,2 1,8 2,9 7,5 Alfalfa (Medicago sativa) 1,3 2,2 3,6 5,9 15,5 Tomate (Lycopersicon esculentum Mill.) 1,7 2,3 3,4 5,0 8,4 Betarraga (Beta vulgaris) 2,7 3,4 4,3 6,4 15,0 Brócoli (Brassica oleracea Brotrytis) 1,9 2,6 3,7 5,5 13,5 Espinaca (Spinacia oleracea) 1,3 2,2 3,5 5,7 15,0 Palma datilera (Phoenix dactylifera) 2,7 4,5 7,3 12,0 32,0 Haba (Vicia faba) 1,1 1,8 2,0 4,5 12,0 Granada (Puncia granitum) 1,8 2,6 3,7 5,6 14,0

Fuente: FAO, 1987


el agua de riego, si éstas podrían afectar las características de los suelos en las que son vertidas, es relacionando la salinidad (CE), con su Relación de Adsorción de Sodio (RAS).

El peligro de alcalinización o sodificación, del suelo se puede determinar con el uso de tres parámetros, a través de la relación denominada anteriormente como RAS, según se indica en la ecuación siguiente:

[Na+] RAS = [13] [Ca 2+] + [Mg 2+]

2

Aplicando la relación anterior, y realizando los cálculos correspondientes con los datos los provenientes de los Cuadros 3 al 8, se puede observar de los Cuadros 15, 16 y 18 los valores de RAS para las aguas superficiales y subterráneas de los ríos LLuta, San José y Lauca.

Fuente: Irrigation water quality, U.SL.S clasification.

Cuadro 15. RAS del agua superficial de los Ríos Lluta, San José y Lauca.

mg L-1 K (1) Meq L-1

Río San José Na 89,05 0,0434 3,9 Ca 105,85 0,0499 5,3 Mg 18,20 0,0822 1,5 RAS 2,1

Río Lauca Na 42,30 0,0434 1,8 Ca 35,83 0,0499 1,8 Mg 13,33 0,0822 1,1 RAS 1,5

Río Lluta Na 276,13 0,0434 12,0 Ca 125,41 0,0499 6,3 Mg 68,45 0,0822 5,6 RAS 5,0

Cuadro 16. RAS del agua subterránea en las cuencas de los Ríos Lluta,

San José y Lauca.

mg L-1 K (1) Meq L-1

Cuenca San José Na 105,72 0,0434 4,6 Ca 302,51 0,0499 15,1 Mg 37,42 0,0822 3,1 RAS 1,5

Cuenca Lauca Na 19,38 0,0434 0,8 Ca 7,02 0,0499 0,4 Mg 4,50 0,0822 0,4 RAS 1,4

Cuenca Lluta Na 483,71 0,0434 21,0 Ca 319,14 0,0499 15,9 Mg 102,14 0,0822 8,4 RAS 6,0

Coeficiente de conversión de mg L-1 a Meq L-1: Irrigation water quality, U.S L.S clasification.


La clasificación de las aguas según los contenidos de sodio se presenta en el Cuadro 17.

Cuadro 17. Clasificación de las aguas según contenido de sodio (Norma Riverside).

S1 Agua con bajo contenido en sodio, apta para el riego en la mayoría de los casos. Sin embargo, pueden presentar problemas con cultivos muy sensibles al sodio.

S2 Agua con contenido medio en sodio, y por lo tanto, con cierto peligro de acumu-lación de sodio en el suelo, especialmente en suelos de textura fina (arcillosos y franco-arcillosos) y de baja permeabilidad. Deben vigilarse las condiciones físicas del suelo y especialmente el nivel de sodio cambiable del suelo, corrigiendo en caso necesario.

S3 Agua con alto contenido en sodio y gran peligro de acumulación de sodio en el suelo. Son aconsejables aportaciones de materia orgánica y empleo de yeso para corregir el posible exceso de sodio en el suelo. También se requiere un buen drenaje y el empleo de volúmenes copiosos de riego.

S4 Agua con contenido muy alto de sodio. No es aconsejable para el riego en general, excepto en caso de baja salinidad y tomando todas las precauciones apuntadas.

Finalmente si aplica la siguiente tabla de la Figura 2, tenemos como resultado la Clase y/o grupo de calidad de agua a la que pertenecen (Cuadro 17).

El hecho que el re-

Figura 2. Normas de Riverside para evaluar la calidad de las aguas de riego (U.S. Soil Salinity Laboratory). Fuente: Blanco y de La Rubia (Lab. de suelos IRYDA, 1973) modificado.


Cuadro 18. Relación entre la CE y el RAS. Agua Superficial Agua Subterránea Origen Fuente de Agua Cuenca Cuenca Cuenca Cuenca/Río/ Río Canal Río Río Canal Río Canal San José Lauca Lluta San José Lauca Lluta

Valor RAS 2,1 1,5 5,0 1,5 1,4 6,0 Grupo S1 S1 S1 S1 S1 S1 CE dS/m 0,76 0,66 2,97 1,89 0,5 4,67 Clase C3 C2 C4 C3 C2 C5 Clase / Grupo C3-S1 C2-S1 C4-S1 C3-S1 C2-S1 C5-S1

curso hídrico proveniente de las diferentes fuentes de agua tenga una calificación de S1 (Cuadro 17), quiere decir que corresponden a aguas con bajo contenido de sodio, y son aptas para el riego de la mayoría de los cultivos. No obstante, pueden presentarse algunos problemas en cultivos muy sensibles. Se debe tener presente que la relación entre el RAS y la CE., determinan en gran medida si las aguas son o no propicias para el uso agrícola y/o que consideraciones se deben contemplar en su uso.

1.5. Consideraciones finalesAl analizar los datos e información entregada sobre la calidad de las aguas con que cuentan los valles de Lluta y Azapa, se podría afirmar que en algunos casos es muy difícil desarrollar una agricultura de alto rendimiento y competitiva. Siendo esta afirmación cierta, sin embargo, cultivos como el maíz Lluteño, al-falfa, cebolla y tomate, se desarrollan y producen durante todo el año, con cierta restricciones para alcanzar sus potenciales productivos. A pesar de ello, para los productores son económicamente viables, dado que las condiciones climáticas favorables de la Región, permiten la producción de hortalizas en invierno, con-virtiéndose en la actualidad, en la principal despensa de la zona centro y centro sur del país, de estas especies.

La incorporación de variedades tolerantes a la salinidad del suelo/agua, a tra-vés del uso de patrones francos y/o injertados, son parte de la tecnología que emplean en la actualidad los productores, principalmente del Valle de Lluta.


Además, emplean riego tecnificado (goteo), lo que permite mantener y/o mejorar las condiciones de concentración de sales, siendo éstas más bajas en el entorno del área radicular de la planta (riego de alta frecuencia). Es importante considerar las características de los suelos de los valles en donde se desarrolla gran parte de la actividad agropecuaria de la Región, las limita-ciones más evidentes, se encuentran en el Valle de Lluta, que además de contar con agua de mala calidad, presenta serios problemas de drenaje, por lo tanto, se hace necesario desarrollar trabajos de investigación, que aborden la solución a estos problemas.

Referencias bibliográficasRamón Aragüés. 2010. Unidad de Suelos y Riegos (Unidad Asociada EEAD-CSIC)

Centro de Investigación y Tecnología Agroalimentaria de Aragón (CITA). Es-paña, [email protected]

Blanco y de Rubia 1977. Normas de Riverside para evaluar la calidad de las aguas de riego.(U.S. Soild Salinity Laboratory).

Olías, M., Cerón, J. y Fernández, I. 2005. Departamento de Geodinámica y Paleontología. Universidad de Huelva. Campus ‘El Carmen‘. 21071 Huelva. [email protected], [email protected],[email protected]

Diagnóstico actual del Riego y Drenaje en Chile y su proyección, I Región FEBRERO – 2003. Gobierno de Chile, Comición Nacional de Riego.

Plan Director para la Gestión de los Recursos Hídricos en la Cuenca del Río San José (Lluta) S.I.T Nº 43, Santiago junio 1998. Departamento de Estudios y Planificación de la DGA Chile.

Torres, A. y Acevedo, E. 2008. El problema de salinidad en los recursos suelo y agua que afectan el riego y cultivos en los valles de Lluta y Azapa en el Norte de Chile. IDESIA Vol. 26 N° 3, 31 – 44 p.



Capítulo 2.

Uso de estaciones meteorológicas para manejo del riegoAlexis Villablanca F. Ing. Agrónomo M. [email protected] Evelyn Cajías A. Ing. Agrónomo M. [email protected]

Mejorar el uso del agua, es un desafío constante frente a escenarios en donde la restricción hídrica se incrementa año tras año. Es por ello, que incorporar el concepto de eficiencia del recurso hídrico, se encuentra íntegramente ligado a programación de riego, donde no solo involucra definir un adecuado criterio de cuanto y cuando regar, sino que además considerar el uso de instrumentos y sensores, que entreguen un registro certero de las condiciones de humedad del suelo, que permiten determinar con mayor precisión la cantidad de agua a aportar, forma de distribución y el tiempo requerido para ello.

Si bien, la incorporación de sensores y otros instrumentos puede ser de utilidad a la hora de realizar una programación del regadío, es fundamental que la infor-mación generada sea la adecuada, teniendo presente factores como: clima, suelo, método de riego, calidad del agua, etc. los que en conjunto permiten definir una correcta toma de decisión frente a la oferta de riego, en condiciones particulares tanto de suelo como de cultivo.

El cultivo, es otro elemento relevante a considerar dentro de la oferta de riego, ya que factores como fenología, profundidad y tipo de raíces, transpiración, entre otros, son características propias de las plantas, que pueden ser afectados por la disponibilidad de agua en el suelo, tanto como por excesos o déficit, los que a corto plazo puede afectar el crecimiento de la planta o reducir notablemente la productividad. Si bien, la utilización de instrumentos juega un rol clave para conocer el estado hídrico de las plantas, en la actualidad, es posible utilizar otros métodos que


permiten determinar la demanda hídrica de los cultivos, como contar con datos climáticos que permitan determinar de forma correcta una oferta de riego. Es aquí donde el uso de las estaciones meteorológicas automáticas EMA’s, cobran relevancia, ya que es posible estimar la demanda de agua o evapotranspiración del cultivo ETc a través de diferentes parámetros climáticos, la cual debe ser corregida a través de una ecuación considerando el coeficiente de cultivo Kc.

ETc = ETo x Kc (1)

En donde, ETc = Evapotranspiración de cultivo (mm día-1)ETo = Evapotranspiración de referencia (mm día-1)Kc = coeficiente del cultivo (adimensional)

En sí, la evapotranspiración de referencia, se define como el agua que llega a la atmósfera mediante la transpiración de las plantas y evaporación desde el suelo, desde una superficie y tiempo conocidos proveniente desde una pradera, con una altura máxima no superior a 15 cm cubriendo totalmente el suelo, en óptimas condiciones sanitarias y de manejo.

Las EMA’s registran diferentes parámetros climáticos como: temperatura, hume-dad relativa, precipitación, radiación solar y velocidad del viento, que requiere la ecuación de Penman Monteith, usada por FAO para estimar evapotranspiración de referencia, las que asociadas a coeficientes de cultivos particulares Kc permiten estimar la cantidad de agua a reponer de forma diaria en el campo.

El Kc de un cultivo puede variar dependiendo de la interacción de factores como: tipo de cultivo, clima y evaporación del suelo, los cuales varían dependiendo del estado fenológico de la planta a lo largo de la temporada.

Además puede ser estimada realizando la ecuación:

Kc=

ETc (2) ETo

En donde, Kc es una ponderación de los factores propios del cultivo y el sombrea-miento proyectado; ETc es obtenido a través de mediciones con lisímetros o con métodos de balance de energía y ETo obtenido por Penman-Monteith


Programación del riegoComo se explicó anteriormente, los datos de las EMA’s son esenciales para estimar la ETc, del día anterior, sin embargo, se requiere que dicha información sea proporcionada de forma simple a los productores y asesores que participan fuertemente de la gestión del regadío en campo.

Por ello, para obtener los datos de ETo de un determinada zona geográfica, se recomienda utilizar la página que proporciona INIA a través de internet (http://agromet.inia.cl/estaciones.php), en donde se publican los registros climáticos de todas las EMA’s asociadas a la red, actualizando los registros cada 15 minutos, los cuales permiten poner a disposición del usuario información actualizada del clima de todas las estaciones integradas, como además permite generar infor-mación como: alertas tempranas, ETo, Determinación de horas de frío, entre otros.

Para utilizar los datos de ETo, proporcionados por INIA, se debe acceder a (http://agromet.inia.cl/estaciones.php) (Figura 3), donde por un lado se observa un mapa general de Chile con las referencias de ubicación de las diferentes EMA’s y al costado posterior se encuentra la zona de consulta de: EMA, variables y fór-mulas, intervalo de día, y forma en la cual puede ser descargada la información.

Figura 3. Pantalla de zona de consulta.


En la figura anterior es posible apreciar la ubicación de las EMA’s, de todo Chile. En los cuales al clickear alguno de las íconos se desplegará información referente a la EMA y su última actualización e información como: ubicación geográfica, fecha, momento de la última lectura e información climática.

EMA’s en la Región de Arica y Parinacota En la Región de Arica y Parinacota, existen dieciocho EMA’s instaladas, trece de ellas se encuentran asociadas a la red, teniendo una lectura cada 15 minutos, que es subida de forma instantánea a la página web. Estas EMA’s, se distribuyen en los valles costeros, precordillera y altiplano, descritas en el Cuadro 19.

De las trece estaciones conectadas a la página web, once de ellas están conectadas vía modem o señal GPRS, las estaciones ubicadas a mayor dis-tancia en los valles de Azapa y Lluta están conectadas vía señal UHF, las que transmiten cada 15 minutos la in-formación, al igual que las vía modem.

En la Foto 1, es posible apreciar la EMA denominada Lluta Medio, ubicada en el km 26 del Valle de Lluta.

La adecuada programación de riego, permite decidir cuándo y cuánto re-gar para suplir las necesidades de las plantas (Figura 4), sin embargo, esta decisión está sujeta al conocimiento acabado de información con la cual se cuente. Por ejemplo, es necesario realizar un análisis de las propiedades hidráulicas del suelo que permitan co-nocer las características de retención de humedad. También se requiere de

Cuadro 19. Descripción de todas las estaciones meteorológicas instaladas

en la Región de Arica y Parinacota.

Estación Conectada Meteorológica a Red INIA

1 Visviri Sí 2 Chungará Sí 3 Putre Sí 4 Socoroma Sí 5 Chapiquiña No 6 Belén No 7 Ticnamar No 8 Surire No 9 Codpa Sí 10 Camarones Sí 11 Chaca Sí 12 Lluta Bajo Sí 13 Lluta Medio Sí 14 Lluta Alto Sí 15 Azapa Medio No 16 Azapa Alto No 17 Cerro Blanco Sí 18 Caleta Vítor Sí


Foto 1. Estación meteorológica automática Lluta Medio, km 26 Valle de LLuta

Figura 4. Etapas para una adecuada programación de riego.Fuente: Maldonado y Aravena, 2006.


información tanto propia de la planta y su consumo, como de las características climáticas de una determinada zona geográfica, la que al relacionarse entre sí de-finen las condiciones de frecuencia y tiempo de riego de un determinado cultivo. En el caso de una programación de riego, los valores de ETc corresponden a los obtenidos a través de las EMA’s y el cultivo definido, denominado como el valor diario estimado de la reposición del día anterior. Sin embargo, para obtener un balance hídrico certero se requiere de información adicional que permita reducir los errores en el cálculo sobre la cantidad de agua a reponer.

Para poder contar con la adecuada información climática, no solo se requiere colectar algún dato climático por medio de un sensor, sino que la información debe permitir ser almacenada y a su vez recogida de forma correcta, por la propia EMA. La toma de datos, requiere que el equipo se encuentre funcionando correctamente, por lo cual es relevante, mantener un control periódico de las diferentes EMA’s como de todos los sensores, utilizados, ya que por diferentes razones pueden estar funcionando erróneamente.

Las EMA’s están equipadas con diferentes sensores que miden: temperatura, humedad relativa, precipitación, radiación, presión atmosférica, dirección y ve-locidad del viento. Incluyen además una batería, memoria, una celda fotovoltaica y, un módem con una antena que permite la transmisión de datos a través de una señal GPRS, a una plataforma en la cual se registran los datos obtenidos, para quedar disponibles al público, vía una página web (www.agromet.inia.cl).

Utilización de las EMA’s en la programación del riego

Una de las principales herramientas que se puede conseguir a través de los datos de las EMA’s, es la programación de riego, a través de datos de Kc de cultivo y los datos de ETo obtenido por medio de la ecuación de evapotranspiración de Penman Monteith, desarrollada de forma automática a través de la página web.

Para definir cualquier estimación del riego se requiere contar con el valor de Kc, el cual corresponde a un valor adimensional que proviene del cultivo, su estado y desarrollo vegetativo, tal como lo señala FAO en el Boletín de Riego y Drenaje N° 56 (Cuadro 20). En la Región de Arica y Parinacota, la mayor actividad


Cuadro 20. Valores de coeficientes de cultivo (Kc) para algunas hortalizas FAO 56.

Maduración/ EstadoInicial Estado de desarrollo Media estación senescencia

Cebolla (guarda) 0,45 0,70 1,05 0,75 Tomate 0,40 0,80 1,15 0,80 Pimentón 0,35 0,70 1,05 0,90 Maíz 0,45 0,8 1,15 0,7

Fuente: FAO, 2006

productiva está asociada al cultivo de hortalizas, siendo maíz, tomate, cebolla, pimentón, entre otros, los rubros productivos con mayor relevancia a nivel predial observado en la región (INE, 2007).

Con el coeficiente de cultivo Kc y ETo obtenidos por medio de la EMA, es posible determinar el consumo de agua o evapotranspiración de cultivo ETc, el cual representa el valor óptimo de agua que necesita una planta según su estado fenológico, expresado en mm/día, o en mm/mes.

Literatura ConsultadaAllen, R.; Pereira, L.; Raes, D. y Smith, M. 2006. Evapotranspiración del cultivo.

Guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos. Estudio FAO Riego y Drenaje No. 56, Roma, Italia, 299 p.

Doorembos, J. y Pruitt, W.O. 1976. “Las necesidades de agua de los Cultivos”. Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación. Colección de Riego y Drenaje. Paper 24, FAO. Roma. 190 p.

Fernández, Mª D.; Orgaz, F.; Fereres, E.; López, J.; Céspedes, A.; Pérez J.; Bona-chela, S. y Gallardo, M. 2001. Programación del riego de cultivos hortícolas bajo invernadero en el sudeste español. Escobar Impresores, 71 p.

Maldonado, I. y Aravena, R. 2006. “Redes de estaciones meteorológicas auto-máticas y sus aplicaciones productivas”. Chillán, Chile. Instituto de Investi-gaciones Agropecuarias. Boletín INIA N° 145, 380 p.



Capítulo 3.

Programación de riegoAbelardo Villavicencio P. Ing. Agrónomo Mg. [email protected] Villablanca F. Ing. Agrónomo M. [email protected]

Un manejo eficiente de los recursos hídricos al interior de un predio debe con-siderar la aplicación de agua que cubra los requerimientos del cultivo a través de todas sus etapas de desarrollo, evitando las aplicaciones en exceso o déficit, ya que esto tiene importantes consecuencias en aspectos como lixiviación de nutrientes o disminución de rendimientos, respectivamente.

La forma de lograr este objetivo, es mediante la programación de riego, que es una práctica de primera importancia especialmente en zonas de restricción hídrica permanente como la Región de Arica y Parinacota.

Sin embargo, determinar este tiempo de riego no es fácil, ya que depende de variados factores tales como:

· Tipo de cultivo y su etapa de desarrollo.

· De condiciones ambientales como radiación, velocidad de viento, contenido de humedad de la atmosfera.

· Contenido de humedad en el suelo.

· Caudal de los emisores

· Número de emisores por planta.

· Marco de plantación.

· Calidad del agua, entre otros.


Programación de riego La programación de riego corresponde a una recomendación u oferta de riego, obtenida a través de cálculos que relacionan factores ambientales, fisiológicos y técnicos obtenidos en campo a través de diversas evaluaciones.

Como una forma de simplificar los cálculos involucrados, se presenta una me-todología sencilla y práctica mediante valores tabulados para la estimación del tiempo de riego, considerando los factores anteriormente mencionados. Para la programación de riego en tomate, se presentan tablas que combinan diversa información como la demanda de agua según etapa de desarrollo, datos relativos a eficiencia de aplicación de agua, marco de plantación del cultivo, y caudal del emisor, considerando una cinta de riego por hilera.

Un aspecto de importancia para realizar una adecuada programación de riego, es definir el estado de desarrollo del cultivo. Es así como de identifican las etapas inicial, de desarrollo, de media estación, y de última estación. Cada etapa se define a continuación:

· Fase inicial: abarca desde la siembra o plantación, hasta que el cultivo cubre un 10% del suelo.

· Fase de desarrollo: abarca desde el final de la fase inicial, hasta que el cultivo cubre la máxima superficie de suelo, aunque las plantas no hayan alcanzado todavía la altura máxima.

· Fase de media estación: en los cultivos que se recolectan maduros, abarca desde el final de la fase anterior hasta la maduración. Comprende la floración, cuaja y crecimiento de fruto.

· Fase de última estación: abarca desde la maduración hasta la recolección.

Finalmente, el único dato externo que se debe solicitar es la evapotranspiración de referencia, medida en la estación meteorológica más cercana al predio.A continuación se desarrollará la metodología necesaria para estimar el tiempo de riego en una localidad del valle de Azapa para el cultivo de tomate.


Metodología para programación de riego en tomate

Ejemplo: Se desea determinar el tiempo de riego a aplicar a un cultivo de tomate, ubicado en la Quebrada del diablo, en el mes de junio, que se encuentra en plena producción o en estado de “media estación”, plantado a 1,5 metros entre hilera y regado con cinta que emite 4 l/h/m.

Para determinar el tiempo de riego, desarrolle los siguientes pasos:

Paso 1. Consulte la evapotranspiración de referencia del día anterior. Para ello puede recurrir a la información generada por las estaciones meteorológicas más cercanas ubicada en el valle de Azapa, consultando vía internet en la página web (http://agromet.inia.cl/estaciones.php). Supondremos que en el mes de junio el valor promedio diario de evapotranspiración es de 2 mm/día.

Paso 2. En el Cuadro 21, “Cultivo de tomate” ubique para 2 mm/día, el valor correspondiente en la columna “Media estación”, en este caso el valor encon-trado es 140,40.

Cuadro 21. Cultivo de Tomate. Evaporación de referencia (mm/día).

(mm/día) Inicio Desarrollo Media Estación Última Estación

0,1 3,3 5,34 7,02 5,76 0,2 6,6 10,68 14,04 11,52 0,3 9,9 16,02 21,06 17,28 0,4 13,2 21,36 28,08 23,04 0,5 16,5 26,70 35,10 28,80 0,6 19,8 32,04 42,12 34,56 0,7 23,1 37,38 49,14 40,32 0,8 26,4 42,72 56,16 46,08 0,9 29,7 48,06 63,18 51,84 1,0 33 53,40 70,20 57,60 2,0 66 106,80 140,40 115,20 3,0 99 160,20 210,60 172,80 4,0 132 213,60 280,80 230,40 5,0 165 267,00 351,00 288,00 6,0 198 320,40 421,20 345,60 7,0 231 373,80 491,40 403,20 8,0 264 427,20 561,60 460,80 9,0 297 480,60 631,80 518,40 10,0 330 534,00 702,00 576,00


Paso 3. Del Cuadro 22 se selecciona un grado de eficiencia de aplicación de agua; se sugiere por las condiciones de salinidad de la región seleccionar valores entre 80 y 85%, esto implica agregar una fracción de agua en exceso, para el lavado de sales. Para este ejemplo se seleccionará una eficiencia de 85%. Luego seleccione el caudal que emite la cinta de riego, que según nuestro ejemplo, es de 4 l/h/m. Como la distancia entre hileras es de 1,5 metros, la cifra que se encuentra en la intersección de la fila y columna respectiva es 0,441.

Cuadro 22. Relación entre marco de plantación, eficiencia de aplicación y caudal emitido por la cinta de riego.

Distancia Eficiencia 80% Eficiencia 85% Eficiencia 90% entre hileras Caudal de cinta Caudal de cinta Caudal de cinta

(m) 3 l/h/m 4 l/h/m 5 l/h/m 3 l/h/m 4 l/h/m 5 l/h/m 3 l/h/m 4 l/h/m 5 l/h/m 1,0 0,417 0,313 0,250 0,392 0,294 0,235 0,370 0,278 0,222 1,1 0,458 0,344 0,275 0,431 0,324 0,259 0,407 0,306 0,244 1,2 0,500 0,375 0,300 0,471 0,353 0,282 0,444 0,333 0,267 1,3 0,542 0,406 0,325 0,510 0,382 0,306 0,481 0,361 0,289 1,4 0,583 0,438 0,350 0,549 0,412 0,329 0,519 0,389 0,311 1,5 0,625 0,469 0,375 0,588 0,441 0,353 0,556 0,417 0,333 1,6 0,667 0,500 0,400 0,627 0,471 0,376 0,593 0,444 0,356 1,7 0,708 0,531 0,425 0,667 0,500 0,400 0,630 0,472 0,378 1,8 0,750 0,563 0,450 0,706 0,529 0,424 0,667 0,500 0,400 1,9 0,792 0,594 0,475 0,745 0,559 0,447 0,704 0,528 0,422 2,0 0,833 0,625 0,500 0,784 0,588 0,471 0,741 0,556 0,444 2,1 0,875 0,656 0,525 0,824 0,618 0,494 0,778 0,583 0,467 2,2 0,917 0,688 0,550 0,863 0,647 0,518 0,815 0,611 0,489


Paso 4. Para determinar el tiempo de riego operando con sólo UNA cinta de riego multiplique los valores determinados anteriormente es decir:

Tiempo de Riego (minutos/día) = 140,4 x 0,441Tiempo de Riego = 62 minutos/día

Como se ha mencionado, estas tablas indican el tiempo de riego considerando sólo UNA cinta de riego, por lo tanto aquí el agricultor tiene que hacer un ajuste según sus condiciones, es decir, si está trabajando con DOS cintas de riego por hilera, entonces el tiempo de riego será la mitad del tiempo calculado anterior-mente, lo que equivale a sólo 31 minutos al día, que puede parcializar en dos riegos diarios, uno en la mañana y otro en la tarde

Literatura ConsultadaCadahia, C. 2005. Fertirrigación: Cultivos hortícolas, frutales y ornamentales.

3ra edición ampliada. Editorial Mundi-Prensa. 682 p.

Torres, A. y Acevedo, E. 2008. El problema de salinidad en los recursos suelo y agua que afectan el riego y cultivos en los valles de Lluta y Azapa en el Norte de Chile. IDESIA Vol. 26. 31-44 p.

Pizarro, F. 1996. Riegos localizados de alta frecuencia. Ediciones Mundi Prensa. Tercera edición. 513 p.

Fuentes, J. 1990. Necesidades de agua de los cultivos. Editorial Servicio de Extensión Agraria Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. España. 27 p.



Capítulo 4.

Elementos básicos para el monitoreo y control del riego

Abelardo Villavicencio P. Ing. Agrónomo Mg. [email protected] Alexis Villablanca F. Ing. Agrónomo M. [email protected]

Gran parte del éxito de un sistema de riego localizado en cuanto a lograr un ópti-mo uso de los recursos hídricos prediales, es la permanente revisión e inspección de equipos y piezas claves del sistema, constituido por las unidades de impulsión, fertirrigación, filtraje y automatismos y control de flujo, para las cuales se debe desarrollar un procedimiento sistemático de revisión, chequeo y observación. Esto tiene aún mayor importancia en ambientes donde la permanente escasez de agua es la condición habitual para el desarrollo la producción agrícola, como es el caso de los valles costeros de la Región de Arica y Parinacota. Se describen a continuación los principales aspectos de monitoreo y control de un sistema de riego localizado.

Unidad de impulsiónCasi la totalidad de las bombas presentes en predios de pequeños y medianos productores de la Región de Arica y Parinacota, corresponden a las del tipo centrífuga o radiales, existiendo modelos específicos para caudal y otros para altura de presión. Estos equipos se caracterizan por utilizar la fuerza centrífu-ga para impulsar el agua que sale perpendicular al eje de rotación del álabe o rodete y son especialmente indicadas para elevar caudales pequeños a gran altura. Para asegurar un correcto funcionamiento y la prolongación de la vida útil de la bomba, es recomendable realizar algunas prácticas de mantención y observación permanente tales como:


a) Detección de fugas de agua a través de las empaquetaduras y retenes de eje del impulsor y de la carcasa, para evitar aspiración de aire que dificulta la impulsión del agua.

b) Revisión periódica del impulsor, un desgaste excesivo produce una disminución del caudal útil y rendimiento. La rapidez de desgaste dependerá de la calidad del agua bombeada; aguas con altos contenidos de arena en suspensión, gastarán rápidamente el impulsor.

c) Desmontar la bomba periódicamente para proceder a la limpieza y revisión de todas las partes móviles que puedan sufrir desgastes y reponerlas en caso necesario.

d) Detección de ruidos extraños. Revisar el nivel de agua en la succión, posibles obstrucciones por basuras en el canastillo o interior de la bomba.

e) Vibraciones. Asegurar la bomba con un correcto anclaje a superficie estable, nivelar la posición de la bomba para impedir desbalance en el movimiento de rotación del rotor.

f) Temperatura del motor. Los motores eléctricos aumentan su temperatura durante el funcionamiento, cuando hay evidencias de un alza térmica, es preciso comprobar los siguientes aspectos:

· Altura de succión. No mayor a 6 m de profundidad. · Requerimientos de caudal y presión. Comprobar que la bomba trabaje en

su punto de máxima eficiencia. · Desgaste de los rodamientos y cojinetes: El aumento de roce produce calor

y por consiguiente aumento de temperatura. · Voltaje disponible: En equipos accionados por motores monofásicos, el

voltaje suministrado por la red eléctrica puede ser menor de 220 volts. Evitar trabajo en horas de ocurrencia del problema o modificar la instalación eléctrica.

· Nivel estático de agua. Nivel de la fuente de agua baja demasiado en re-lación a la posición de la bomba. Detener el equipo hasta que el nivel de agua se recupere a niveles normales.

g) Energía consumida. Revisar los medidores de voltaje y amperaje en el caso de motores eléctricos. En motores petroleros y bencineros, llevar un registro del combustible utilizado. Cualquier aumento en el consumo de combustible puede indicar problemas en el manejo del equipo.


Unidad de fertirrigaciónPara una correcta aplicación de fertilizantes al sistema, es necesario que el punto de inyección esté ubicado antes de los filtros así, cualquier impureza quedará retenida. Un sistema común de inyección es hacerlo a través del tubo de succión de la bomba, conectando el tubo de succión con el estanque donde se encuentra el fertilizante disuelto en agua o mediante sistema de venturi de flujo en paralelo o con una electrobomba que inyecta la solución fertilizante a la red de riego. Para la operación de estos sistemas, es pertinente tener las siguientes consideraciones:

a) El estanque de fertilización no puede quedar sin agua, ya que se produce ingreso de aire a la bomba y la suspensión temporal del flujo. Esto puede sobrecalentar la bomba y poner en riesgo su buen funcionamiento.

b) Algunos productos son corrosivos para los metales, por lo tanto, se debe realizar una mantención muy rigurosa a la bomba. Una vez en el año, esta debe ser revisada para determinar si requiere reparaciones. Considerar esto especialmente si se inyecta el fertilizante desde el tubo de aspiración de la bomba.

c) Si se usa venturi, es necesario operar con una diferencia de presión entre la entrada y salida del orden del 20%. La capacidad de succión de esta unidad es reducida, recomendándose para instalaciones pequeñas. La mayor ventaja de este sistema fertilizador es su bajo costo y fácil mantención.

d) Los fertilizantes deben ser totalmente solubles, no deben usarse fertilizantes que tengan ingredientes insolubles

e) Para la aplicación de fertilizantes al sistema de riego presurizado, se acos-tumbra a dividir el tiempo de riego en tres tercios donde se realizan las siguientes prácticas:

· Primer tercio: se inicia el riego presurizado con agua limpia, hasta equilibrar el flujo y la presión en las tuberías. Sistema de riego, debe estar operando a presión normal durante un tercio del tiempo de riego.

· Segundo tercio: abrir las válvulas para admitir la solución fertilizante con-centrada en la tubería principal.

· Último tercio: lavar con agua limpia, todo vestigio de fertilizante en el sistema de riego.


Unidad de filtrajeUn taponamiento severo de emisores puede obligar a un recambio total de las cintas y emisores, lo que requiere de una inversión importante. Para evitar ta-ponamientos, el filtro debe retener partículas más grandes que el tamaño del orificio del emisor. Un aspecto técnico de importancia, es la perdida de carga que provoca un filtro limpio y en correcto funcionamiento, que no debe ser más

Figura 5. Sistema de inyección desde el tubo de aspiración de la bomba.

Figura 6. Sistema de inyección con dispositivo venturi.


de 3,5 m.c.a. Cuando la diferencia de presión entre la entrada y salida del filtro sea mayor a 6 m.c.a, indica filtros tapados y se requiere lavado para evitar so-brecargar la bomba, que al aumentar el consumo eléctrico, genera mayor costo de operación. A continuación se describen algunos tipos de filtros:

a) Filtro de grava o arena. Son estructuras metálicas, normalmente circulares, que llevan en su interior arena o grava de un determinado tamaño, que filtra el agua que atraviesa el lecho arenoso, reteniendo limos, arenas finas y ma-teria orgánica. Su capacidad de filtraje se relaciona con el caudal a filtrar, el diámetro del filtro y el espesor de la capa filtrante, aspectos que deben ser considerados durante el proceso de diseño del sistema de riego.

Un filtro de arena mal diseñado puede producir los siguientes problemas:

· Aumento de la pérdida de carga nominal del filtro a niveles superiores del máximo permitido. La presión de trabajo en las laterales disminuye, redu-ciendo la descarga de los emisores, especialmente en aquellos goteros de tipo no-autocompensado.

· Necesidad de limpieza frecuente de los filtros. Estos se saturan más rápido. · Mala calidad del filtrado ya que no se logra retener todas las partículas.

Figura 7. Filtro de grava o arena


La limpieza de estos filtros se hace produciendo la inversión del flujo, lo que se conoce como retrolavado. Esta operación debe efectuarse frecuentemente, para que no se produzca disminución en la presión de operación del sistema, permitiéndose pérdidas de carga no superiores a los 4 a 6 metros columna de agua (m.c.a.).

Adicionalmente una vez al mes o cuando la baja calidad del agua lo indique, se debe destapar el filtro y remover toda la grava inyectando agua a presión para remover sedimentos o basuras atrapadas en su interior.

b) Filtro de malla. Este tipo de unidades es utilizado principalmente para filtrar aguas con contaminantes inorgánicos como arenas de distintas clases y mo-deradas cantidades de contaminantes orgánicos. No es recomendable su uso en aguas con alto contenido de residuos orgánicos ya que estos obstruyen rápidamente las cribas (orificios de la malla) aumentando la perdida de carga más allá de los niveles aceptables. En el cabezal de riego, se deben instalar después del punto de inyección de fertilizante.

Cuando la limpieza de los filtros se debe efectuar más de dos veces por día, es necesario tomar algunas medidas para disminuir el tiempo de detención del equipo, tales como:

Figura 8. Filtros de malla.


· Construir un desarenador para eliminar partículas del tamaño de arena fina o superior.

· Instalar un hidrociclón previo a la entrada del agua a los filtros. (empleado mayormente para aguas provenientes del sub suelo).

· Aumentar el área filtrante del sistema. Esto se consigue colocando más unidades en paralelo.

· Mantener limpio (libre de vegetación acuática) el estanque acumulador. La vegetación genera partículas orgánicas de pequeño diámetro que obstruyen fácilmente los filtros.

· Colocar un flotador al chupador para evitar succionar sedimentos desde el fondo del estanque.

c) Filtro de anillas. Está constituido por discos de plástico con ranuras impresas sobre un soporte central cilíndrico y perforado. El agua es filtrada al pasar por los pequeños conductos formados entre dos anillas. Tienen un efecto de filtrado tanto en superficie como en profundidad al igual como sucede con los filtros de grava. Se obstruye con menos facilidad que uno de malla y su limpieza manual se realiza abriendo la carcasa, separando las anillas, aplicando un chorro de agua y escobillando (escobilla de plástico). Para la limpieza automática, basta con invertir el sentido del flujo del agua, teniendo en cuenta que esta operación provoca un mayor requerimiento de presión al sistema.

Estos filtros son muy compactos y resistentes admitiendo presiones de trabajo de hasta 10 bar. Las pérdidas de carga de un filtro limpio oscilan entre 1 y 3 m.c.a.

Figura 9. Anilla con ranuras (a), detalle de una anilla (b) y dos anillas en contacto (c).


En general, para minimizar la pérdida de presión en el equipo producida por filtros sucios, estos deben lavarse cuando la diferencia de presión entre la entrada y salida del filtro supere los 6 m.c.a., (0,6 bar o en el rango de 7 a 8 psi).

Unidad de automatismo y control de flujo

Figura 10. Filtro de anillas de operación manual (izquierda) y con retrolavado automático (derecha).

Figura 11. Programador de riego de cuatro estaciones.

Esta unidad contiene elementos de operación manual o electrónica que permiten automati-zar, con diferente intensidad, el manejo de la red, para optimizar su rendimiento. Algunos de estos componentes son:

· Programador de riego. Permite operar una secuencia de riego entre los diferentes sec-tores que componen el predio. Se justifica su uso en instalaciones de gran superficie o de difícil manejo, o para automatizar el proceso de limpieza de los filtros. Sin em-bargo, esto implica aumentar la dependen-cia del agricultor de factores externos, por lo que en pequeñas superficies la opción de control manual del sistema, no es una mala alternativa.


· Elementos de regulación y control de flujo. Estos dispositivos tienen como función regular el comportamiento del flujo de agua en las tuberías y pueden ser accionadas manual o automáticamente mediante un programador. Entre los más comunes se cuentan las válvulas de compuerta, electroválvulas, re-guladoras de presión, de aire (ventosas), y de retención (check), entre otras.

Figura 12. Válvula de compuerta.

®Válvulas de compuerta. La vál-vula de compuerta es de vueltas múltiples, en la cual se cierra el orificio con un disco vertical de cara plana que se desliza en ángulos rectos sobre el asiento. Recomendable lubricar a inter-valos periódicos y corregir de inmediato las pérdidas de agua por fugas. Para su operación se sugiere abrir las válvulas con lentitud para evitar el choque hidráulico en la tubería y cerrar las válvulas con lentitud para ayudar a descargar los sedi-mentos atrapados.

® Electroválvulas. Este tipo de válvulas es controlada variando la corriente que circula a través de un solenoide (conductor ubicado alrededor de un émbolo, en forma de bobina). Esta corriente, al circular por el solenoide, genera un campo magnético que atrae un émbolo móvil. Por lo general estas válvulas operan de forma completamente abierta o completamente cerrada. Al finalizar el efecto del campo magnético, el émbolo vuelve a su posición por efecto de la gravedad, un resorte o por presión del fluido que controla.

® Regulador de presión. Este dispositivo tiene como función transformar una presión de entrada variable en una presión de salida fija, cualesquiera sean los cambios de presión del sistema causados por condiciones hidráulicas, desniveles o técnicas de bombeo, asegurando una aplicación uniforme de caudal. Se debe tener la precaución de conectar estos reguladores siempre aguas abajo de las válvulas de cierre.


® Válvula de aire. Permiten la sali-da y entrada de aire en aquellos puntos en que puede acumular-se, como codos, partes elevadas de tuberías, filtros y tanques de fertilización. La importancia de la evacuación del aire del sistema radica en que cuando el agua entra a las tuberías em-puja el aire, concentrándose en los puntos más altos o en los fi-nales de las tuberías, pudiendo formar bolsones que originan graves problemas de pérdida de carga, o bien, se pueden produ-cir sobrepresiones que podrían causar la rotura de los tubos.

Figura 13. Electroválvulas. Figura 14. Regulador de presión.

Figura 15. Válvulas de aire.


Por el contrario, el aire debe entrar en la red cuando hay una caída brusca de la presión en la tubería, ya sea por drenaje, paro de bombas, cierre de válvulas, rotura, etc., ya que esta situación acarrea un efecto de succión que produciría un colapso de la tubería por vacío. Este dispositivo es importan-te para evitar entrada de sedimentos desde el suelo a los emisores como goteros o cinta de riego, por lo que es recomendable instalarlas después de las válvulas de solenoides o de compuerta en cada subunidad de riego.

®Válvula de retención. Esta válvula impide la inversión de la circulación

de agua en el sistema de riego. La circulación del líquido en el sentido deseado abre la válvula y al invertirse la circulación, se cierra. Con este mecanismo evitan el golpe de ariete que se produce al abrir o cerrar un equipo, también evitan el retroceso de agua que contiene elementos nutritivos hacia el cabezal y que puede contaminar la fuente de agua.

®Válvula de alivio o seguridad, diseñada para aliviar la presión cuando el fruido supera el límite preestablecido en el diseño. Su misión es evitar la explosión del sistema o la falla del equipo y/o tubería, por exeso de presión. Esta se instala en el cabezal de riego.

Figura 16. Válvula de retención. Figura 17. Válvulas de alivio.


Elementos de monitoreo de presiones (manómetros)Los manómetros son dispositivos que miden la presión de trabajo del sis-tema y se deberían ubicar en puntos tales como la tubería principal de descarga, antes y después de los in-yectores de fertilizante y filtros y a la entrada de las subunidades de riego.

Su utilización permite monitorear el funcionamiento de inyectores y filtros, por ejemplo, si durante la operación del equipo se registra una diferencia de presión antes y después de estas estructuras, superior al 10%, signi-fica que el caudal de los inyectores no es el adecuado o que los filtros se encuentran sucios u obstruidos y sea necesario limpiarlos.

Figura 18. Manómetro de glicerina.

Por otra parte, la colocación de un manómetro o toma manométrica, a la entrada de cada subunidad de riego, sirve para evaluar la presión de entrada, la relación con la presión nominal de funcionamiento de los emisores, y el comportamiento de la presión a lo largo de las líneas de riego, aspectos que influyen sobre el caudal que descarga el emisor ante cada planta.

Recomendaciones generalesRevisar diariamente el normal funcionamiento de laterales y emisores, para de-tectar fugas o pérdidas de agua que alteren la normal distribución de presiones y caudales.


Revisar al menos una vez a la semana:

· El nivel de algas en los estanques acumuladores de agua. Aplicaciones pre-ventivas en dosis de 3 a 5 gr de sulfato de cobre por metro cúbico de agua son preferibles a tratamientos curativos con dosis de 30 gr por m3. Se sugiere cubrir estanque con malla Rachel de 80% de sombreamiento, como medida de control más permanente.

· Abrir el extremo de dos o tres laterales de riego por sector, para determinar las necesidades de lavado.

· Revisar manómetros, válvulas de bola, de compuerta, de aire y válvulas eléc-tricas.

· Revisar conexiones eléctricas del sistema automático de control de riego. Reparar y cambiar cables eléctricos que presenten daño en la aislación o se encuentren torcidos. Revisar las conexiones eléctricas y los solenoides de las válvulas de retrolavado.

Revisar al menos una vez al mes:

· Funcionamiento de los filtros de grava. Es necesario verificar el nivel de la grava dentro del filtro, ya que siempre se pierde algo de su contenido por retrolavado. También se debe revisar el estado de la grava, si está muy sucia, sacarla del filtro y lavarla.

· En motores a bencina, se debe realizar mantenciones como cambio de aceite, filtro de aire y bujía, según la periodicidad que indique el fabricante.

Revisar al final de la temporada:

· Realizar la mantención de bombas tanto de superficie como de pozo profundo. En el caso de bombas de pozo profundo, el flujo de agua desde el acuífero arrastra arena y grava que tienen un gran poder abrasivo sobre los compo-nentes móviles de la bomba y por lo tanto, le provocan un gran desgaste, por lo que se recomienda revisar anualmente para evaluar el grado de desgaste de los rodetes.

· Pintar de blanco toda la tubería de PVC expuesta a la luz solar.


Literatura consultadaVillavicencio, A., Villablanca A., Subiabre H. 2010. Mantención de equipos de

riego localizado. Informativo Inia Ururi N°29.

Carvallo, J. y Vargas R. 2003. Válvulas de Solenoide. Departamento de Ingenie-ría Electrónica, Universidad Técnica Federico Santa María, Valparaíso, Chile

Ferreyra R., Sellés Van S. G., Pimstein A. 2000. Diseño, manejo y mantención de equipos de riego localizado de alta frecuencia. Boletín INIA N° 35.

Martínez, L. 2000. Operación y mantención de equipos de riego para pequeños agricultores. Boletín Técnico. Instituto de investigaciones agropecuarias CRI Intihuasi.

Martínez, L. 2001. Manual de operación y mantención de equipos de riego pre-surizado. Boletín Técnico N° 65. Instituto de investigaciones agropecuarias CRI Intihuasi, Centro Experimental Huasco, Vallenar.

Matta, R. 1998. Instalación, manejo y mantención de sistemas de riego pre-surizado.

Osorio, A. Equipos de filtraje, fertilización, control y automatización en riego localizado. INIA Intihuasi. En: http://platina.inia.cl/codesser/docs/Equipos_de_filtraje_fertilizacion_control_y_automatizacion_en_riego_localizado.pdf

Pizarro, F. 1996. Riegos localizados de alta frecuencia: goteo, microaspersión, exudación. 3a Edición. Ed. Mundiprensa.


Capítulo 5.

Mantenimiento de estanques de acumulación de riego intrapredialAlexis Villablanca F. Ing. Agrónomo M. [email protected] Cajías A. Ing. Agrónomo M. [email protected]

Foto 2. Estanque de acumulación de riego revestido con polietileno de alta densidad de 1 mm de espesor.

Una estructura fundamental para asegurar el riego diario de los cultivos es el estanque acumulador, el que puede estar revestido con diferentes materiales, como PVC, cemento, polietileno (Foto 2) entre otros. Esta estructura permite reducir al mínimo la pérdida de agua por infiltración, pudiendo almacenar el agua de riego proveniente de pozo o canal, y con ello asegurar el riego en cultivos donde la demanda de agua es elevada.


Un elemento relevante a considerar en el almacenamiento de agua para riego, es la carga de microorganismos y algas que pueden desarrollarse en los estanques, ya que en muchos casos el agua presenta un alto nivel de nutrientes disueltos, y asociado a condiciones de alta radiación solar, que son los factores que posi-bilitan la proliferación, sobre todo, de algas.

Cabe destacar que, la presencia de partículas y algas en los estanques puede producir obstrucción en los emisores o goteros del sistema de riego, afectando el normal crecimiento de las plantas, reduciendo la producción y el tamaño o calibre de la fruta, siempre que no se realicen labores periódicas preventivas a nivel del estanque o cabezal de riego.

Para evitar estas obstrucciones en los emisores, se deben realizar manejos que permitan disponer de agua libre de impurezas, reduciendo la presencia de partículas, por lo que se recomienda implementar estructuras de prefiltrado antes de que el agua ingrese al estanque acumulador. Esta primera estructura de prefiltrado se denomina desarenador o decantador, que corresponde a una estructura más ancha y profunda que el canal, diseñada en función del caudal y las partículas que transporta, teniendo como objetivo, disminuir la velocidad del agua facilitando que las partículas más pesadas decanten en el fondo.

En caso de presencia de algas en el estanque acumulador, es posible realizar manejos tanto físicos como químicos. Para el control físico de algas, se debe cubrir el estanque acumulador con malla raschell negra de 80% de cubrimiento (Foto 3) o plástico, ya que bajo condiciones de oscuridad se reduce la prolife-ración de estos organismos. Asimismo, es posible incorporar sulfato de cobre al agua en dosis de 2 a 5 g/m3 (Foto 4), dependiendo de la población de algas que llega a través de la aducción al estanque.

Ejemplo:Estanque acumulación de 5.000 m3. La recomendación máxima de sulfato de cobre es de 2g/m3, por lo tanto la cantidad que se debe agregar es:

5.000 m3 x 2 g/m3 = 10.000 g o 10 kg de sulfato de cobre

Una precaución que se debe tener con la aplicación de Sulfato de cobrees que si el agua es rica en Calcio, pueden provocar precipitados de Sulfato de calcio.


Foto 3. Estanque acumulador cubierto con malla raschel negra.

Foto 4. Estanque de acumulación con aplicación de Sulfato de cobre.


Se recomienda utilizar una concentración de 2 g/m3 de sulfato de cobre de forma preventiva cuando la población de algas es mínima. En el caso de que el agua del estanque adquiera un color verdoso (por la presencia de alga) sin que exista material orgánico en la superficie, se recomienda una dosis de 4 a 5 g/m3 de sulfato de cobre.

Si en los predios se observan estanques de acumulación con altos niveles de lama, algas u otro tipo de vegetación acuática (Foto 5), el tratamiento debe ser riguroso, vaciando parcialmente el estanque y dejando un pequeño volumen en el reservorio para posteriormente aplicar una dosis elevada de sulfato de cobre (30 g/m3), que debe permanecer por 12 horas. Antes de reiniciar el riego, se debe llenar el estanque hasta su máxima capacidad, realizando el mismo procedimien-to cada vez que la cantidad de material orgánico en el estanque sea excesivo.

Foto 5. Estanque con altos niveles de lama y algas.


Con altas concentraciones de algas, asociadas a una baja mantención de los equipos de filtración del sistema de riego, es muy probable que una parte im-portante de ellas ya se encuentren dentro de las tuberías del sistema de riego presurizado y en los emisores de riego.

Ante esta situación, se debe realizar un “despiche” de las tuberías terciarias y terminales de las líneas de los emisores. Si la presión de algas y material orgánico es importante, esta limpieza debe realizarse de forma periódica.

Si bien el prefiltrado permite reducir al mínimo la carga de algas, se debe tener presente que siempre existirá una población de algas que ingresará al sistema, siendo importante incluir equipos de filtración adecuados para su control. Para ello, se recomienda incorporar filtros de grava o arena al sistema, que se ca-racterizan por retener altos niveles de partículas orgánicas e inorgánicas, sin aumentar significativamente las pérdidas de carga.

Figura 19. Esquema de trabajo de un filtro de grava.

En el filtro de grava, el agua con contaminantes ingresa por la parte superior, luego atraviesa la grava que actúa como filtrante y sale del cuerpo del equipo por la parte inferior, siguiendo el recorrido hacia los demás componentes del cabezal de riego (Figura 19).

La incorporación de filtros de gra-va al sistema de riego presurizado requiere de cálculos para definir el tamaño adecuado de los equipos, ya que dimensiones inferiores a las técnicamente recomendadas pueden provocar elevadas pérdidas de carga. Una pérdida de carga nominal del filtro a niveles superiores del máximo permitido, puede afectar la descarga de los emisores. Estas consideraciones deben quedar cubiertas durante el proceso de diseño del sistema de riego.


Literatura consultadaMartínez, L. 2000. Operación y mantención de equipos de riego para pequeños

agricultores. Instituto de Desarrollo Agropecuario - Proyecto de Desarrollo Rural de Comunidades Campesinas y Pequeños Productores de la IV Región, e Instituto de Investigaciones Agropecuarias (Chile). Centro Regional de Investigación Intihuasi (La Serena). Boletín Técnico, 28 p.

Martínez, L. 2001. Manual de operación y mantención de equipos de riego presurizado. Gobierno Regional de Atacama, Comisión Nacional de Riego e Instituto de Investigaciones Agropecuarias (Chile). Centro Regional de Investigación Intihuasi (La Serena), Centro Experimental Huasco (Vallenar). Boletín INIA N° 65, 76 p.

Netafim. 2012. Guía para el manejo de sistemas de riego. http://www.netafim.com/Data/Uploads/120430%20Preventive%20Maintenance%20Guide%20Spanish_1.pdf.


Capítulo 6.

Diseño de un desarenador para el pre-filtrado de agua de riegoEvelyn Cajías A. Ing. Agrónomo M. [email protected] Alexis Villablanca F. Ing. Agrónomo M. [email protected]

La calidad física del agua es un factor muy importante en el manejo de los sistemas de riego localizado. Los emisores pueden obstruirse con la presencia de sólidos en suspensión del tamaño de una partícula de arena fina, alterando el área conductora de agua y reduciendo, en forma parcial o total, el caudal de descarga. Esta distribución desuniforme de agua provocará problemas de cre-cimiento vegetativo, vigor, calibre de fruta y producción de un cultivo, debido a la menor aplicación de agua y fertilizantes en la temporada.

La presencia de sedimentos y partículas en suspensión también produce un desgaste por abrasión de los rodetes de las bombas de riego lo que incide en la pérdida de potencia de rendimiento.

En este capítulo se aborda el diseño de un desarenador, el cual permitirá mejorar la calidad física del agua previo a la entrada de ésta en el estanque acumulador. Este sistema de pre-filtrado debe siempre considerarse cuando el agua del canal de aducción contenga una gran proporción de partículas inorgánicas (arena, limo, arcilla) en suspensión.

¿Qué es un desarenador?El desarenador (Foto 6) es una estructura simple que consiste en un ensancha-miento del canal de aducción junto con un aumento de la altura de agua dentro de él.


La función principal del desarenador es disminuir la velocidad del agua, permi-tiendo la decantación de las partículas más pesadas (Figura 20). A su vez, una baja velocidad del agua permite que el flujo tienda a ser del tipo laminar para no producir turbulencias que levanten las partículas desde el fondo.

Foto 6. Desarenador en predio ubicado en el Valle de Lluta.

Figura 20. Sedimentación de partículas en un desarenador.


Diseño de un desarenadorPara definir las dimensiones de un desarenador se utiliza un nomograma (Figura 21). El ancho y la longitud de la estructura se calculan a partir del caudal en el canal de aducción y la altura de agua definida para el desarenador, recomen-dándose entre 0,2 y 0,4 metros.

Figura 21. Nomograma de un desarenador.

Si el agua de riego no arrastra mucho sedimento, las dimensiones del desarenador pueden ser aún menores debido a una menor altura de agua.

A continuación se ejemplifica un ejercicio para la utilización de este nomograma.

Ejercicio práctico:De acuerdo a las mediciones realizadas en campo, se estimó que el caudal desde el canal de aducción al estanque acumulador es de 20 litros/segundo. Además se proyecta una obra de construcción de 0,25 m de la altura de agua dentro del desarenador.


Procedimiento

En el nomograma se debe seleccionar el caudal de trabajo en el eje (Q), la al-tura de agua deseada (H) y buscar el ancho (A) y largo en el eje (L) (Figura 22).

1. Marque los puntos correspondientes a caudal de trabajo y altura de agua en las escalas respectivas, (Q y H).

2. Trace una línea recta que una estos dos puntos y haga la proyección hacia la escala que indica el ancho del desarenador (escala A), (línea azul).

3. Proyecte horizontalmente el punto marcado en la escala H hacia la escala L, esto le dará la longitud del desarenador (línea roja).

4. Las lecturas del nomograma indican que la estructura deberá tener una longitud de 8,2 m y un ancho de 0,85 aproximadamente.

Figura 22.


Mantenciones:

· En forma periódica, los sedimentos acumulados dentro del desarenador deben ser retirados con una pala.

· No se debe permitir que los sedimentos se acumulen a nivel de la base del canal de aducción

· Una forma de eliminar los sedimentos es incluir un despiche en el desare-nador, como además colocar mallas en la entrada, para capturar elementos que puedan afectar el flujo del agua.

Literatura consultadaFuentes Yagüe, J. 2003. Técnicas de Riego. Ediciones Mundi Prensa. 482 p.

Gobierno Regional de Cajamarca – Instituto Cuencas – PDRS-GIZ. 2011. Sis-temas de riego predial regulados por microrreservorios: cosecha de agua y producción segura. Manual técnico. Lima 146 pp. Disponible en: http://www.programaecoclima.org/attachments/article/151/z%20RURANDES%20-%20Manual%20Riego%20Predial%20y%20Microreservorios_2.pdf

Martínez, L. 2001. Manual de operación y mantención de equipos de riego pre-surizado. Boletín Técnico INIA 65. Instituto de Investigaciones Agropecuarias, INIA Intihuasi, Vallenar, Chile. 76 p.



Capítulo 7

Diseño de un sistema de riego localizado en pequeña escala

El diseño de un sistema de riego es una operación compleja y donde se abordan al menos, dos aspectos claramente definidos. Por una parte, se debe realizar un diseño agronómico del sistema que considera, entre otras variables, la determi-nación de la demanda hídrica del cultivo para el mes más crítico, el tiempo de riego y el caudal necesario para suplir dicha demanda hídrica. Adicionalmente, también se debe hacer un diseño hidráulico que significa dimensionar las tuberías de aducción, secundarias, laterales, emisores, determinar presiones de trabajo, entre otros, para hacer un correcto dimensionamiento del sistema de bombeo.

En este capitulo, se desarrolla un ejemplo sencillo de diseño de un sistema de riego presurizado a pequeña escala, con tuberías laterales alimentadas por un extremo, con requerimientos de elevación desde una fuente de agua ubicada en una cota más baja que el cuartel de riego, que presenta relieve relativamente plano, donde las características del terreno o pendiente no alteran significati-vamente las presiones ni caudales del sistema. El diseño se hace para el mes de máxima demanda y sector más crítico del predio a regar.

Se realizarán cálculos para un cuartel de tomate al aire libre, de 2.400 m2, regado por cinta con emisores de 1,0 LPH @ 0,20, la distancia de plantación entre hilera (DEH), es de 1,6 m y 0,25 m sobre hilera (DSH). Se cuenta con 7 horas disponibles de agua. La fuente de agua es un pozo somero con espejo de agua a 5 m (nivel dinámico), ubicado en la parte más baja del potrero.

Abelardo Villavicencio P. Ing. Agrónomo Mg. [email protected]


Diseño agronómico

· Paso 1. Determinación de la evapotranspiración de referencia (ETo), para el mes de máxima demanda en la zona. Esta información se encuentra publi-cada en tablas o se consulta vía internet en la red de estacionas agrome-teorológicas que posee INIA, (http://agromet.inia.cl/estaciones.php). Para este ejemplo se asumirá una evapotranspiración de 4 mm día-1 en el mes de máxima demanda.

· Paso 2. Determinación de la Lámina de agua a reponer al cultivo diariamente en el mes de máxima demanda. Se calcula de la siguiente forma:

4 (mm/día) x 1 Lr = = 5,0 (mm/día) (1-0,12) x 0,9

En donde:ETo : Evapotranspiración cultivo de referencia Kc : Coeficiente de cultivo Ea : Eficiencia de aplicaciónFL : Fracción de agua de lavado

Para efectos de diseño se asume Kc =1; Ea =0,9 y FL =0,12 en suelos con proble-mas de salinidad.

(ETo x Kc) Lr (mm/día) = [1] (1-FL) x Ea)

· Paso 3. Precipitación del sistema. Es la cantidad de agua que entrega un equipo en función de las características del sistema de goteo instalado (caudal y distanciamiento de los emisores)

Caudal del gotero (L/hr) Pp (mm/hr) = [2] Dist.emisores (m) x Dist. Laterales (m)

1 (L/hr) Pp (mm/hr) = = 3,12 mm/hr 0,2 m x 1,6 m


· Paso 4. Determinación del tiempo de riego para el mes de máxima demanda. Este dato es relevante tanto en el diseño como en el manejo posterior del sistema. Aquí radica el mayor porcentaje de pérdidas de agua, generalmente por exceso de riego, al asignar tiempos de riego arbitrarios sin hacer este sencillo cálculo que relaciona la lámina de agua a reponer con la oferta de agua del sistema de goteo (precipitación del sistema).

Lámina a reponer (mm) Tiempo de Riego (hr) = [3] Precipitación del sistema (mm/hr)

· Paso 5. Número de sectores. Es la cantidad de sectores o unidades de riego en que se puede dividir una parcela, o el número de turnos de riego que se pueden atender durante un periodo de tiempo disponible.

5 (mm)Tiempo de Riego (hr) = = 1,6 (hr) 3,12 (mm/hr)

Tiempo disponible (hr) N°sectores = [4] Tiempo de riego (hr)

7 hrN°sectores = = 4,3 ~ 4 1,6 hr

· Paso 6. Área de la unidad de riego. Es el área que puede ser atendida por turno de riego. Esta superficie servirá para poder dividir la parcela en un número de unidades de igual área para ser regados en un turno de riego.

Área Total de riego Área sector riego = [5] N° Sectores riego

2.400 m2

Área sector riego (m2) = = 600 m2

4

· Paso 7. Caudal del sistema. Es un caudal constante durante un determinado tiempo, que es necesario para poder regar una determinada superficie de terreno. Este caudal es función del área total de riego (ha), Lámina de riego (mm) y el tiempo total disponible para riego (hr), según la siguiente expresión:


Diseño hidráulicoPara el diseño hidráulico, supondremos la siguiente disposición de las unidades de riego del ejemplo:

2,78 x A (ha) x Lr (mm) Q sistema (L/s) = [6] Tiempo disponible (hr)

2,78 x 0,24 (ha) x 5 mmQ real sistema (L/s)= = 0,52 (L/s) (4 x 1,6)(hr)

2,78 x 0,24 (ha) x 5 mmQ sistema (L/s) = = 0,47(L/s) 7(hr)

Resumen Diseño Agronómico

Área Total (ha) 0,24 Área sector riego (m2) 600 Lámina R. (mm día-1) 5 Tiempo Riego (hr) 1,6 TR-total (hr) 6,4 Pp (mm hr-1) 3,12 # Unidades 4 Caudal por sector (L/s) 0,52

Centro de Bombeo

Sector I Sector II

Sector III Sector IV

Símbolo Descripción

Tubería Principal 40 m largo Portalateral 30 m largo Lateral cinta riego 20 m largoN° Lat Número de laterales por sector: 18Q Lat Caudal por lateral: 0,03 l/s Sistema de válvulas


Para el dimensionamiento del diámetro de tuberías, se estima un diámetro de tanteo con la siguiente expresión:

D (mm) = 0,236 x Q (L/s) x 3.600 [7]

D (mm) = 0,236 x 0,52 (L/s) x 3.600 = 21 (mm)

Para efectos prácticos y según los diámetros disponibles en equipos de impulsión de pequeño tamaño, se selecciona un diámetro de 32 mm, utilizando tubería de PVC clase 10, como suficiente para la aspiración, elevación y conducción hasta el sector de riego. Para estimar la pérdida de carga en los tramos de aspiración, tubería principal, secundaria y lateral, se recurre a los Cuadro 1 y 3, según ex-presión de pérdida de carga de Hazen y Williams.

Cálculo de pérdidas de carga en tubería de aspiración. Para un caudal de 0,52 L s-1 se genera una pérdida de carga de 0,0255 mca/m en una tubería de 32 mm de diámetro, tal como se indica en el Cuadro 1.

Por lo tanto, en 5 m de tubería de aspiración habrá una pérdida de carga de: 0,0255 m/m x 5 m = 0,13 mca

Cuadro 1. Pérdida de carga por fricción, metros columna de agua, por cada metro de tubería clase 10 y clase 6 para distintos diámetros y caudales.

20 25 32 40 50 63 40 50 63 Q Ls-1 Clase 10 Clase 6

0,1 0,0157 0,0045 0,0013 0,0004 0,0001 4,3E-05 0,0004 0,0001 3,6E-05 0,25 0,0857 0,0245 0,0071 0,0022 0,0007 0,0002 0,0021 0,0007 0,0002 0,5 0,3091 0,0883 0,0255 0,0081 0,0027 0,0009 0,0076 0,0023 0,0007 0,75 0,6544 0,1869 0,0540 0,0171 0,0056 0,0018 0,0162 0,0050 0,0015 1 1,1143 0,3183 0,0920 0,0291 0,0096 0,0031 0,0275 0,0085 0,0026 2 4,0171 1,1474 0,3317 0,1048 0,0347 0,0112 0,0993 0,0305 0,0093 4 14,4816 4,1364 1,1958 0,3777 0,1250 0,0405 0,3580 0,1100 0,0337 5 21,8827 6,2504 1,8070 0,5708 0,1888 0,0612 0,5409 0,1663 0,0509 10 78,8873 22,5328 6,5142 2,0576 0,6808 0,2205 1,9500 0,5994 0,1834 15 167,0228 47,7071 13,7921 4,3564 1,4414 0,4669 4,1286 1,2691 0,3884 20 284,3888 81,2307 23,4837 7,4176 2,4543 0,7950 7,0298 2,1608 0,6613


Cálculo de pérdidas de carga en tubería principal. La pérdida de carga en tubería principal con una longitud de 40 m y un caudal: 0,52 Ls-1 es:

Pérdida de carga tubería principal (mca)= 0,0255 m/m x 40 m = 1,02 mca

Cálculo de pérdidas de carga en tubería portalateral o secundaria. Se aplica el mismo procedimiento anterior, pero la expresión se modifica por un factor de corrección, (factor de Christiansen, Fc) y que es función del número de salidas de la tubería, Cuadro 2. Anexo. Largo: 30 m; Caudal: 0,52 L s-1; Numero de laterales: 18; Fc: 0,379.

Pérdida de carga tubería portalateral (mca)= 0,0255 mca/m x 30 m x 0,379 = 0,3 mca

Cuadro 2. Factor de corrección por salidas múltiples de Christiansen (Fc)

N° N° N° N° salidas Fc salidas Fc salidas Fc salidas Fc

1 1,000 11 0,398 21 0,375 31 0,367 2 0,640 12 0,394 22 0,374 32 0,367 3 0,535 13 0,390 23 0,373 33 0,366 4 0,486 14 0,388 24 0,372 34 0,366 5 0,457 15 0,385 25 0,371 35 0,365 6 0,439 16 0,383 26 0,370 36 0,365 7 0,426 17 0,381 27 0,370 37 0,365 8 0,416 18 0,379 28 0,369 38 0,364 9 0,408 19 0,378 29 0,368 39 0,364 10 0,403 20 0,376 30 0,368 40 y + 0,364

Cálculo de pérdidas de carga en el lateral más lejano. Se utiliza cinta de riego de polietileno de 16 mm (Cuadro 3), por tener salidas múltiples y equidistantes también se corrige por Fc. Cuadro 3. Largo: 20 m; Caudal: 0,013 L s-1; Número de salidas: 100; Fc: 0,364

Pérdida de carga lateral (mca)= 0,0006 mca/m x 20 m x 0,364 = 0,004 mca


Cálculo de pérdidas de carga por singularidades. Para estimar las pérdidas de carga por singularidades (codos, válvulas, uniones, etc), se considera un 10% de las pérdidas de carga mayores (sumatoria de las pérdidas de tubería aspiración, principal, secundaria y lateral), en este caso las pérdidas menores son de 0,1454 mca (1,454 mca x 0,1). Cuidar que los diámetros de aspiración e impulsión sean similares para evitar grandes pérdidas de carga por singularidades.

Cuadro 3. Pérdida de carga por fricción, metros columna de agua, por metro de tubería polietileno, para distintos caudales y 16 mm de diámetro.

Q(l/s) 16 mm Q(l/s) 16 mm Q(l/s) 16 mm Q(l/s) 16 mm

0,013 0,0006 0,06 0,0093 0,25 0,1308 1,5 3,5989 0,02 0,0012 0,07 0,0124 0,5 0,4715 1,75 4,7865 0,03 0,0026 0,08 0,0159 0,75 0,9983 2 6,1278 0,04 0,0044 0,09 0,0198 1 1,6998 2,25 7,6197 0,05 0,0067 0,1 0,0240 1,25 2,5685 2,5 9,2595

Cálculo de requerimientos de potencia del sistema o altura manométrica total

En esta sección se hace un resumen de los requerimientos de presión del sistema, considerando pérdidas de carga mayores y por singularidades, requerimiento de presión de operación del emisor, filtros, sistema de ferti-rrigación, diferencia de altura entre nivel dinámico de la fuente de agua y el sector de riego más crítico y otras variables que signifiquen una demanda de presión que deban considerarse para el correcto funcionamiento del sistema (Cuadro 4).

De acuerdo a este cuadro, se requiere de una bomba que impulse 0,52 L s-1 a una altura de elevación mínima de

Cuadro 4. Altura manométrica total del sistema.

Presión Ítem (mca)

Pérdidas en aspiración 0,13 Pérdidas en tubería principal 1,02 Pérdidas en tubería secundaria 0,3 Pérdidas en lateral 0,004 Pérdida carga en filtros 5 Pérdida carga en sistema 7 fertirrigación Presión operación gotero 7 Desnivel pozo (m) 5 Total (mca) 25,4


26 mca. Con esta información se revisan catálogos de bombas que cumplan con esta exigencia, para seleccionar el equipo apropiado. Un aspecto impor-tante también a tener en cuenta, es la altura máxima de succión que permite la bomba seleccionada, esto se consulta directamente del catálogo mediante el valor de NPSH (carga neta de aspiración positiva) y se debe conocer para evitar el fenómeno físico de cavitación, que se produce cuando la presión del agua o cualquier otro fluido disminuye por debajo de la presión de vapor del fluido a la temperatura de proceso, esto hace que las moléculas que componen el fluido cambien de estado líquido a estado vapor y se generan burbujas de vapor que son muy dañinas para los equipos de impulsión como hélices y bombas. Los fa-bricantes proporcionan el NPSH requerido por la bomba en función del caudal. El comprador debe calcular el NPSH disponible para el caudal de proceso y si este es mayor que el NPSH requerido la cavitación no se producirá.

Finalmente, cabe mencionar que por definición el diseño de sistemas de riego es de carácter sitio específico. Con el desarrollo de este ejemplo, se ha querido entregar una guía de aproximación al tema para un caso puntual de topografía plana y sistema de pequeña envergadura. Cualquier modificación o variación de este ejemplo, se recomienda trabajarlo con asesores especialistas en el tema, dado la gran cantidad de detalles y cálculos hidráulicos como agronómicos que deben ser ajustados. Sin embargo, para las condiciones mencionadas anterior-mente, este ejemplo ayudará a dimensionar con mayor base técnica un sistema de riego localizado de pequeña escala y su correspondiente equipo de impulsión, lo que contribuirá a mejorar la eficiencia en el uso del agua y la energía.

Literatura consultadaFuentes, J., 2003. Técnicas de riego. Madrid España, Ediciones Mundiprensa, 4ª

Edición. 483 pgs.

Karmeli, D., Peri G., Todes M. 1985. Irrigation systems: design and operation. Cape Town, South Africa, Oxford University press 187 pgs.

Pizarro, F. 1996. Riegos localizados de alta frecuencia. Madrid España, Editorial Mundiprensa 3ª Edición. 513 pgs

Rodrigo, J. et al. 1992. Riego localizado. Madrid España, Editorial. Mundiprensa. 404 pgs.

Boletín INIA / N° 339www.inia.cl

Documents

Elementos para la tecniﬁcación del riego localizado en la ...biblioteca.inia.cl/medios/biblioteca/boletines/NR40979.pdf · nacota financió el proyecto “Incremento de la competitividad