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Evaluación Hidráulica de Sistemas de Riego por Goteo Sub-Superficial

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Autores: Benjamín Valdez Gascón¹

Fernando Vieira de Figueiredo¹

José E. Ortiz Enríquez¹

José P. Bustamante²

Gerardo Padilla²

Fernando Juvera²

¹Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias. INIFAP. Campo Experimental Costa de Hermosillo. Carr. a Bahía de Kino Km 12.6.Hermosillo, Sonora.

²Asociación de Usuarios del Distrito de Riego 051, Costa de Hermosillo. [email protected]

Resumen

En el 2001 se inicia la introducción del riego por goteo sub-superficial (GSS) en las huertas de nogal de la Costa de Hermosillo, este sistema consiste en aplicar el agua directamente en la zona radicular a través de una a tres mangueras de goteo enterradas de 35 a 40 cm de profundidad a cada lado de las hileras de árboles. Con el fin de conocer la uniformidad de aplicación del agua en la actualidad de los sistemas GSS, se desarrolló este trabajo en cinco huertas de nogal: tres adultas con árboles mayores de 30 años y dos jóvenes con árboles menores de 10 años, se utilizó la metodología descrita por López et al., (1992), encontrándose valores de uniformidad de aplicación de 82 a 90%, clasificándose entre buena y excelente. Sin embargo, se detectaron etapas iniciales de taponamiento de emisores, reducción leve de flujo en mangueras colocadas cercanas al tronco, así como reducción en la presión de operación en sectores alejados del cabezal de control.

Palabras clave: riego por goteo, uniformidad de aplicación, nogal.

Introducción

En los últimos quince años el nogal en la Costa de Hermosillo incremento más del doble su superficie, alcanzando en la actualidad poco más de 8,000 ha, de las cuales se estima que más del 90% cuenta con sistemas presurizados, principalmente riego por goteo sub-superficial (GSS) conocido también como goteo “enterrado”. Este sistema tiene como característica, la colocación de una a tres mangueras de goteo a 35-40 cm de profundidad a cada lado de la hilera de árboles, generalmente con goteros compensadores de presión, con gastos desde 1.6 a 2.5 litros por hora, con espaciamientos entre goteros de 40 hasta 75 cm (Valdez et al, 2013). En el 2001 se inició experimentalmente con esta modalidad y rápidamente ocupo casi la totalidad de las huertas adultas y jóvenes. A más de una década de estarse proporcionando el riego y la aplicación de agroquímicos a través de este sistema, se observan anomalías en el desarrollo y producción de las huertas principalmente adultas, que plantean la interrogante si es conveniente o no continuar con este manejo. En un principio las bondades atribuidas a este sistema como: menor uso de agua, menor proliferación de malezas, mayor eficiencia en la aplicación de fertilizantes, menor daño de animales como perros y coyotes, han ido disminuyendo y han sido observadas como de menor cuantía, respecto al problema de taponamiento de emisores causado por raíces, mal uso de agroquímicos, diseños hidráulicos con alta capacidad de entrega de agua que permite elevar las láminas anuales aplicadas por encima del 1.80 m cuando las demandas reales se estiman por debajo del 1.40 m (Valdez et al, 2013 y Vieira et al, 2013).

La mayor importancia en estos sistemas es que todas las plantas reciban la misma cantidad de agua y esto se logra con una alta uniformidad de aplicación. Está a la vez es afectada por la distribución de la presión en las tuberías y por las propiedades hidráulicas de los emisores usados. Las propiedades hidráulicas incluyen los efectos por diseño del emisor, calidad del agua, temperatura del agua y otros factores como taponamiento y edad (Smajstrla et al, 1998 y Burt, 1999). Es importante conocer la uniformidad de aplicación del agua a través del tiempo, donde el valor inicial de uniformidad al instalarse un sistema servirá de base para tomar medidas preventivas en años subsecuentes (Martínez 1999). Qué tan bien o mal funciona un sistema en la aplicación del agua, puede ser indicado en términos de un coeficiente de uniformidad (CU) el cuál, mostrará el grado de variación de los caudales (gastos) que salen de los goteros. Un CU bajo, indica que las cantidades de agua aplicadas por los goteros en distintas partes del sistema son muy diferentes, mientras que un CU alto, indica que las cantidades aplicadas por los goteros son similares. Ante interrogantes de que tan bien o mal funcionan los sistemas con GSS, se desarrolló este trabajo para conocer la uniformidad de la aplicación del agua en huertas de nogal de la Costa de Hermosillo.

Materiales y Métodos

El trabajo se desarrolló durante el ciclo 2015, en cinco huertas de nogal: tres de ellas con árboles adultos mayores de 30 años y sistemas de GSS instalados por más de una década y dos huertas con árboles menores de diez años y misma edad de GSS. Las huertas adultas normalmente cuentan con cuatro mangueras enterradas a 35 cm de profundidad, dos a cada lado del tronco del árbol, donde la primera se coloca a 1.5 m de separación del árbol y la segunda a 3.0 m. En árboles jóvenes se colocan tres mangueras: una superficial sobre la hilera de árboles y las otras a 1.50 m de separación del tronco.

Para la evaluación hidráulica se utilizó la metodología descrita por López et al (1992), donde usa el coeficiente que compara la media del 25% de observaciones de valor más bajo con la media total, por tanto:

Formula

Dónde:

CU Coeficiente de Uniformidad en %

q 25% Es la medida del 25% de observaciones de valor más bajo.

q t Es la medida de todos los valores

Figura 1. El adecuado uso del sistema de GSS, ayuda a reducir la cantidad de agua aplicada al cultivo de nogal y de malezas, así como hacer más eficientes los fertilizantes.

Fuente: Intagri, 2011.

Los valores indicativos para los CU son mostrados en el Cuadro 1.

Cuadro 1. Interpretación de índices de Coeficiente de Uniformidad (CU).
CU	Interpretación
Más de 90	Excelente
80 a 90	Buena
70 A 80	Regular
70 A 60	Pobre
Menos de 60	Inaceptable

Para la toma de datos, se escavaron pequeñas zanjas de 45 cm de profundidad en cada sitio de muestreo, para realizar los aforos en los emisores. Antes de iniciar los aforos se encendió el sistema de riego por GSS, durante 30 minutos para normalizar las presiones dentro de los sectores de riego. Las mediciones se realizaron en 16 emisores distribuidos en cuatro mangueras equidistantes entre si cada tercio del sector de riego. Se seleccionaron cuatro emisores por cada línea regante, con distribuciones al inicio, final y dos intermedios, equidistantes entre sí al igual que las líneas regantes. Para conocer el caudal del emisor, se recogió en una probeta graduada el volumen arrojado en un tiempo de 36 segundos y la lectura dividida entre 10, proporcionó el gasto del emisor en litros por hora (lph). La evaluación se realizó en dos sectores de cada huerta: una cercana al cabezal de control y la otra lo más alejada de este.

Resultados y Discusión

Como se observa en el Cuadro 2, los gastos promedio manejados en los sistemas de GSS, fueron de 98 litros por segundo (lps), gasto suficiente para irrigar secciones de hasta 25 ha a la vez. La presión promedio de 36 libras por pulgada cuadrada (psi), es considerada como baja y se requiere observar con mucho cuidado el seccionamiento de riego para que haya suficiente presión en los sectores más alejados del cabezal de control. Los diferenciales de presión en los sistemas de filtrado están dentro de lo normal (inferiores a 6 psi), asegurándose agua filtrada hacia las líneas regantes y sus emisores previniéndose taponamientos. Las mangueras usadas en número de cuatro por hilera de árboles, así como el gasto nominal promedio de 2.1 litros por hora (lph) y separaciones de 60 cm entre ellos están dentro de lo convencional de un sistema de riego por GSS.

Cuadro 2. Características hidráulicas de cinco huertas de nogal con riego por goteo sub-superficial (GSS) en la Costa de Hermosillo.
Huerta	Gasto del sistema (lps)	Presión de salida (psi)	Diferencial presión filtros (psi)	Gasto nominal emisor (lph)	Separación entre emisores (cm)	No. de mangueras por hilera de arboles
I	84	36	3	2.3	60	4
II	98	42	6	2.3	60	4
III	100	34	5	3.6	80	4
IV	75	32	2	1.6	45	3
V	133	35	6	1.6 y 1.1	50 y 65	5
Promedio	98	36	4	2.1	60	4

En los Cuadros 3 y 4 se presentan las uniformidades de aplicación en las líneas y sectores de riego. El Cuadro 3 presenta los valores del sector cercano al cabezal, los CU desde 82% hasta 90%, son uniformidades buena y excelente respectivamente. La menor uniformidad se presenta a los 1.5 m de separación del tronco, atribuyéndose al efecto de taponamiento por raíces del árbol. La disminución de gasto de la línea 1 a la 4 a 1.5 m del tronco, es en promedio de 0.3 lph, ligeramente mayor a las especificaciones de diseño que piden no exceder un 10% dentro del sector. Las líneas regantes a 3.0 m solo tienen el 4% de variación en gasto. Las presiones de 17 psi observadas al final de las regantes, son suficientes para operar eficientemente los emisores los cuales regularmente funcionan bien desde los 10 psi.

El Cuadro 4, presenta los valores del sector alejado del cabezal, las uniformidades de aplicación son de 86% en ambas líneas (1.5 y 3.0 m del tronco), considerándose como buenas. La ligera variación en gasto de las líneas a 3.0 m son atribuidas a que la huerta III, presentó problemas en la reposición de mangueras dañadas.

Cuadro 3. Coeficiente de Uniformidad (CU) del agua en sector de riego cercano al cabezal de control con mangueras a 1.5 m y 3.0 m del tronco.
Huerta	Gasto promedio de goteros por línea y sector (lph)					Presión prom.final (psi)	CU (%)
	Línea 1	Línea 2	Línea 3	Línea 4	sector	Presión prom.final (psi)	CU (%)
	1.5m-3.0m	1.5m-3.0m	1.5m- 3.0m	1.5m-3.0m	1.5m-3.0m	1.5m-3.0m	1.5m-3.0m
I	2.6 - 2.5	2.2 – 2.5	2.1 – 2.5	2.6 – 2.4	2.4 – 2.5	11 – 11	78 - 92
II	2.6 - 2.6	2.5 – 2.6	2.4 – 2.6	2.5 – 2.5	2.5 – 2.6	14 – 11	94 – 97
III	3.8 - 4.0	4.0 – 4.4	3.4 – 4.0	2.5 – 4.0	3.4 – 4.1	17 – 17	78 – 89
IV	1.5 - 1.6	1.6 – 1.5	1.3 – 1.4	1.7 – 1.4	1.5 – 1.5	21 – 21	76 – 79
V	1.6 - 1.1	1.6 - 1.1	1.4 - 1.1	1.6 – 1.2	1.6 – 1.1	20 – 23	83 – 92
promedio	2.4 - 2.4	2.4 - 2.4	2.1 – 2.3	2.1 – 2.3	2.3 – 2.4	17 - 17	82 – 90

Cuadro 4. Coeficiente de Uniformidad (CU) del agua en sector de riego alejado del cabezal de control con mangueras a 1.5 m y 3.0 m del tronco.
Huerta	Gasto promedio de goteros por línea y sector (lph)					Presión prom.final (psi)	CU (%)
	Línea 1	Línea 2	Línea 3	Línea 4	sector	Presión prom.final (psi)	CU (%)
	1.5m-3.0m	1.5m-3.0m	1.5m-3.0m	1.5m-3.0m	1.5m-3.0m	1.5m -3.0m	1.5m-3.0m
I	2.9 – 2.7	2.7 – 2.8	2.6 – 2.8	2.6 – 2.4	2.7 – 2.7	12 – 12	88 - 85
II	2.4 – 2.4	2.5 – 2.4	2.5 – 2.3	2.3 – 2.4	2.4 – 2.4	4 - 3	91 – 93
III	3.5 – 3.6	3.4 – 3.7	3.3 – 2.9	3.3 – 2.8	3.4 – 3.3	15 – 14	72 – 67
IV	1.6 – 1.5	1.5 – 1.5	1.5 – 1.5	1.5 – 1.5	1.5 – 1.5	20 – 18	88 – 88
V	1.7 – 1.2	1.7 – 1.2	1.7 - 1.1	1.6 – 1.1	1.7 – 1.2	12 – 17	90 – 97
promedio	2.4 – 2.3	2.4 – 2.3	2.3 – 2.1	2.3 – 2.0	2.3 – 2.2	13 - 13	86 - 86

Conclusiones

Los sistemas de goteo sub-superficial manejados en las huertas de nogal de la Costa de Hermosillo trabajan con buenas a excelentes uniformidades de aplicación del agua.

Ligeros problemas de taponamiento en mangueras cercanas a los troncos, así como bajas presiones en sectores alejados del cabezal de control empiezan a observarse.

Cita correcta de este artículo

Valdez, G. B.; Vieira, de F. F.; Ortiz, E. J. E.; Bustamante, J. P.; Padilla, G.; Juvera, F. 2018. Evaluación Hidráulica de Sistemas de Riego por Goteo Sub-Superficial en Huertas de Nogal de la Costa de Hermosillo. Serie Agua y Riego. Núm. 24. Artículos Técnicos de INTAGRI. México. 5 p.

Literatura Citada

Burt, C. M. and S. W. Styles. 1999. Riego por Goteo y por Microaspersión para Arboles, Vides y Cultivos Transitorios. ITRC. Cal. Poly. San Luis Obispo, CA. 93407. p. 15-30.
Martínez, R. E. 1999. Evaluación de un Sistema de Riego Localizado (Microirrigación). Memorias del IX Congreso Nacional de Irrigación. Culiacán, Sinaloa. p-199-206.
Rodrigo López, J., J. M. Hernández Abreu, A. Perez regalado y J. F. Gonzalez Hernández. 1992. Riego Localizado. Ediciones Mundi- Prensa. España. p. 217-230.
Smajstrla, A. G., B. J. Boman, D. Z. Haman, D. J. Pitts and F. S. Zazueta. 1998. Field Evaluation of Microirrigation Water Application Uniformity. University of Florida. 13 pp.
Valdez, G,B.,F.F.Vieira,J.E.Ortiz, V.D.Velazquez y R.B.Zarate. 2013. Consideraciones técnicas en el manejo del agua en huertas de nogal con riego por goteo en la Costa de Hermosillo. XIV Simposio Internacional De Nogal Pecanero. Memoria científica No. 4. Hermosillo, Sonora. Mexico. p-38-43.
Vieira, F.F., G.B.Valdez, J.E.Ortiz y R.B. Zarate. 2013. Estimación de la demanda de agua en huertas de nogal con apoyo de las estaciones agrometeorologicas automatizadas en la costa de Hermosillo. XVI Congreso Internacional de Ciencias Agrícolas. Mexicali, B.C. Mexico. p-650-654.