Algunos Aspectos de Diseño, Operación, Mantenimiento y Evaluación de los Sistemas de Riego por Goteo


Enero de 2019

Autor: Juan Manuel Angeles Hernández

La agricultura de riego en México es una actividad que utiliza el 77 por ciento de los recursos hídricos para la producción de los alimentos que todos requerimos, por lo que es necesario incentivar la implementación de aquellos sistemas de riego que permiten generar un ahorro de este recurso, así como incrementar la productividad del agua, es decir, producir más cosecha con la misma cantidad de agua. El riego por goteo representa una tecnología agrícola que reduce significativamente la cantidad de agua utilizada e incrementa la productividad de los cultivos, lo cual ayuda a garantizar la seguridad alimentaria.

Los sistemas de riego agrícola a nivel parcelario se pueden agrupar o clasificar desde varios puntos de vista. Una clasificación sencilla es con base en la presión hidráulica requerida para que operen, así se tienen los sistemas de riego presurizados y los no presurizados. Dentro de estos últimos se tienen los sistemas de riego superficiales o también llamados por gravedad que son aquellos que no requieren para su funcionamiento presión hidráulica adicional al tirante de agua, siendo los más utilizados los surcos y las melgas. Los sistemas de riego presurizados son la aspersión en sus diferentes modalidades, y el riego localizado, este último agrupa a la microaspersión, goteo y cintilla.

Por la superficie mojada que cubren en la parcela, el riego por goteo se clasifica dentro de los sistemas de riego localizados, ya que permite aplicar el agua en

Partes de un sistema de riego por goteo.

Figura 1. Componentes principales de un sistema de riego por goteo.

una zona más o menos restringida del volumen radicular de la planta. Al reducir el volumen de suelo mojado, se reduce el volumen de almacenamiento de agua, por lo que se requiere que opere con la frecuencia necesaria para mantener un alto contenido de humedad en el suelo; de ahí también el nombre de sistema de riego de alta frecuencia. El sistema de riego por goteo consta, principalmente, de: un cabezal (equipo de bombeo, filtrado e inyección de fertilizante), una red de conducción principal y una red de conducción secundaria, una red terciaria (distribuidores), líneas regantes (incluye emisores), y válvulas de operación y de seguridad del sistema (Figura 1).

Diseño del riego por goteo

El diseño del sistema de riego es la primera fase de un proceso para disponer de un sistema eficiente, económico y sobre todo funcional, y continúa con las fases de instalación, manejo y operación, y mantenimiento del sistema. La clave para un buen diseño consiste en establecer de la forma más precisa las funciones que posteriormente se le exigirán al sistema de riego. Una segunda parte muy importante a considerar es el conocimiento de los parámetros que determinan las restricciones a que debe someterse el proyecto, como topografía del terreno, tipo de suelo, localización, cantidad y calidad del agua disponible, tipo y ubicación de la energía, etcétera. El proceso del diseño generalmente se divide en dos fases: el diseño agronómico del riego y el diseño hidráulico de la instalación. El diseño agronómico consiste en garantizar que el sistema de riego sea capaz de suministrar, con una alta eficiencia de aplicación las necesidades hídricas del cultivo durante el período de máximo consumo, consiguiendo también mojar el volumen de suelo suficiente (bulbo húmedo) para su adecuado desarrollo y un efectivo control de sales. La finalidad de esta fase es obtener los siguientes parámetros: (i) Necesidades totales de riego; (ii) Caudal y número de emisores por planta o por unidad de superficie; y (iii) Tiempo de aplicación.

Raíces de tomate en bolsa de polietileno.

Figura 2. El bulbo húmedo cuando se utilizan contenedores.

La  capacidad del  sistema de riego debe ser suficiente  para satisfacer las necesidades del  cultivo en la etapa de  máxima demanda de agua,  con base al tipo de cultivo y a las variables climáticas. También esto permite determinar el volumen mínimo de suelo que ha de mojarse para garantizar una adecuada aportación de agua y nutrientes. Algunas preguntas claves que se debe de hacer el diseñador y por supuesto resolverlas son: ¿con base al cultivo y tipo de suelo cuánto volumen de suelo se debe mojar?, ¿de qué capacidad o caudal será el emisor?, ¿a qué separación deben de estar los emisores?

Por su parte, la finalidad principal del diseño hidráulico es conseguir el dimensionamiento óptimo de las redes de conducción y de distribución para satisfacer las exigencias hídricas del cultivo. En esta fase interviene como dato nuevo la topografía de la parcela, ésta determinará la elección del tipo de emisor (normal o autocompensado) y el arreglo o disposición de las líneas distribuidoras y regantes. Esta elección se realizará teniendo en cuenta las preferencias del usuario, características hidráulicas y durabilidad del emisor, sensibilidad a la obturación, precio inicial, costos de operación, el tiempo disponible para riego y su grado de automatización, y el número de secciones de riego operacionales en que se puede dividir el sistema. Finalmente, se definen los tipos de materiales, dimensiones de la tubería de conducción y distribución, válvulas y accesorios, y presiones hidráulicas (Figura 3), determinando primero en las unidades o secciones de riego, continuando por las tuberías secundarias, tubería principal, hasta concluir en el cabezal. En el diseño hidráulico de las redes presurizadas toma mucha importancia la velocidad del agua a considerar en la red de conducción y distribución, normalmente se selecciona una velocidad de 1 a 1.5 metros por segundo, ya que una velocidad mayor reduce los diámetros de la tubería y en consecuencia se puede tener un sistema de riego con costos iniciales más bajos; pero genera grandes pérdidas de carga hidráulica por fricción que se traducen en altos consumos de energía, y en consecuencia altos costos de operación que se le cargan al productor, durante toda la vida útil del sistema de riego.

 
Diseño hidráulico de sistema de riego por goteo.

Figura 3. Distribución de presiones y gastos en la sección de riego.

 

Operación del riego por goteo

La red de conducción y de distribución constituye el conjunto de tuberías que llevan el agua desde la fuente de abastecimiento o unidad de bombeo, hasta la entrada de las secciones o distribuidores de riego. La red está compuesta por tuberías generalmente de PVC con sus diferentes accesorios tales como conectores, válvulas de control, válvulas de admisión y expulsión de aire (Figura 4), válvulas de alivio de presión y válvulas de desfogue entre otras piezas. En la Figura 4 se muestra la ubicación de las válvulas de aire dentro de una sección de riego por goteo, con la finalidad evitar el vacío, incluso para presiones negativas muy bajas, y de este modo evitar la succión de lodo y demás suciedad a través de los goteros. Estas válvulas cobran mucha mayor importancia en el riego por goteo subterráneo.

La operación del riego implica el manejo de todos los equipos, materiales y piezas que componen el sistema de riego para lograr el correcto funcionamiento del sistema a fin de cubrir las necesidades de riego del cultivo en oportunidad y cantidad. Para lograr esto, se requiere que el operador del sistema cumpla con los tiempos y frecuencia de riego especificados para cada una de las secciones de riego, apoyándose con la verificación de las presiones hidráulicas de la red registrados por los manómetros.

Distribución de válvulas de aire en campo.

Figura 4. Ubicación de las válvulas de aire en una sección de riego por goteo.

Mantenimiento del riego por goteo

Para asegurar el correcto funcionamiento de los sistemas de riego por goteo son muy importantes las labores de mantenimiento (preventivo) que se le realicen a cada uno de sus componentes, lo cual permitirá su confiable operación con los niveles de eficiencia y uniformidad considerados en el diseño e instalación del sistema de riego. Un programa general de mantenimiento, para evitar el taponamiento de los emisores, incluye como medidas preventivas las siguientes: limpiar los filtros, lavar las líneas regantes, e inyectar ácidos al sistema. La aplicación de estas medidas preventivas, puede evitar la necesidad de hacer reparaciones mayores, como reemplazar las partes dañadas, y así extender la vida útil del sistema de riego.

Evaluación del riego por goteo

La evaluación como concepto es un análisis sistemático y objetivo de un sistema, que se realiza con el propósito de determinar el logro de los objetivos y resultados, aportando información fidedigna y útil sobre los resultados obtenidos, que permita mejorar el proceso de toma de decisiones. La evaluación consiste en la comparación (a través de la medición) de los efectos reales del sistema con lo planeado o diseñado. Se espera que las evaluaciones en general proporcionen los elementos que permitan realizar acciones para mejorar la operación del sistema. La uniformidad de aplicación del agua es afectada por tres factores:

Limpieza de líneas regantes.

Figura 5. Lavado de líneas regantes conectadas a un dren colector.

  • Presión de trabajo: la presión hidráulica del sistema de riego no es igual en todos los puntos.
  • Propiedades hidráulicas del emisor (gotero): las propiedades hidráulicas y en consecuencia de su caudal están en función de su proceso de fabricación (coeficiente de variabilidad de descarga), de la calidad del emisor y temperatura del agua.
  • Mantenimiento preventivo: sistemas de riego por goteo con deficiente mantenimiento debido al taponamiento con residuos orgánicos o presencia de material fino en líneas laterales o también por la combinación de diferentes tipos de emisores en una misma sección de riego; presentan baja uniformidad de descarga.

Para que el sistema de riego por goteo se considere que opera eficientemente, el agua debe distribuirse de forma uniforme, así a todas las plantas se les suministrará aproximadamente la misma cantidad de agua y fertilizante. Sí el riego no es uniforme, algunas zonas recibirán más agua de la necesaria y se perderá por percolación profunda, otras plantas recibirán menos agua y eso disminuirá su productividad.

Para determinar la uniformidad de descarga de los emisores, debe medirse en campo en al menos 16 emisores, el caudal y la presión. El coeficiente de uniformidad resultante nos indica la variación de las cantidades de agua descargada por el emisor o gotero. Es imposible lograr que todas las plantas reciban exactamente la misma cantidad de agua, pero si es necesario mantener el sistema de riego en ciertos rangos de uniformidad con el objetivo de lograr mejores rendimientos y calidad de las cosechas, con un mínimo de agua y fertilizante que es el objetivo principal de la fertirrigación.

Cita correcta de este artículo

Angeles, H. J. M. 2019. Algunos Aspectos de Diseño, Operación, Mantenimiento y Evaluación de los Sistemas de Riego por Goteo. Serie Agua y Riego, Núm. 31. Artículos Técnicos de INTAGRI. México. 5 p.

Fuentes consultadas

-IMTA 2002. Manual para la elaboración y revisión de proyectos ejecutivos de sistemas de riego parcelarios. Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Jiutepec, Morelos. México.

-Rodrigo L. J. y Hernández Abreu J.M. (1992). Riego localizado. Centro Nacional de Tecnologías de Riego. Madrid, España.

-IMTA 1997. Manual para diseño de zonas de riego pequeñas. Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Jiutepec, Morelos. México.

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usuario_428556032 comentó:
Publicado: 2019-01-10 08:54:23

Excelente información, reciban saludos cordiales

usuario_273319526 comentó:
Publicado: 2019-02-11 20:13:52

En que les pudiera corresponder Intagri por tanta sabiduría que ustedes me facilitan?