Proyecto de sistema de riego

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORALFacultad de Ingeniería Mecánica y Ciencias de la Producción ‘’Diseño de un sistema de riego por micro aspersión para un cultivo de Cacao (Theobroma Cacao) ubicado en la parroquia El Triunfo del Cantón El Triunfo, Provincia del Guayas’’ PROYECTO DE RIEGO Y DRENAJE Presentado por: Priscila Rebeca Serrano Mena INGENIERIA AGRICOLA Y BIOLOGICA GUAYAQUIL – ECUADOR 2014 Table of Contents SIMBOLOGÍA ................................................................................................................................................. 4 INTRODUCCIÓN............................................................................................................................................. 6 JUSTIFICACIÓN .............................................................................................................................................. 6 OBJETIVOS ..................................................................................................................................................... 7 Objetivo General ....................................................................................................................................... 7 Objetivos Específicos ................................................................................................................................ 7 CAPÍTULO 1 ................................................................................................................................................... 8 1. Revisión Bibliográfica ........................................................................................................................ 8 1.1. Características agronómicas del cultivo .................................................................................... 8 1.2. Cultivo de Cacao en el Ecuador ............................................................................................... 10 1.3. Sistema de Riego Localizado ................................................................................................... 11 CAPÍTULO 2 ................................................................................................................................................. 18 2. METODOLOGÍA DE DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO ...................................................................... 18 2.1. Datos Preliminares .................................................................................................................. 18 2.2. DISEÑO AGRONÓMICO ........................................................................................................... 20 2.3. DISEÑO FÍSICO ......................................................................................................................... 24 2.4. DISEÑO HIDRÁULICO DE LA LATERAL ...................................................................................... 25 2.5. DISEÑO HIDRÁULICO SECUNDARIAS ....................................................................................... 27 2.6. Diseño hidráulico de la Principal ............................................................................................. 28 2.7. Diseño de la bomba ................................................................................................................ 29 2.7.1 Potencia de la Bomba ................................................................................................................ 29 CAPÍTULO 3 ................................................................................................................................................. 30 3. 4. Resultados ....................................................................................................................................... 30 3.1. Tabla De Diseño Agronómico ................................................................................................. 30 3.2. Tabla de Diseño Físico ............................................................................................................. 31 3.3 Tabla de Diseño Hidráulico ..................................................................................................... 31 3.4 Tabla de Diseño Hidráulico de la secundaria .......................................................................... 40 3.5 TABLA DE DISEÑO HIDRÁULICO DE LA PRINCIPAL .................................................................. 45 3.6 CALCULO DE BOMBA............................................................................................................... 46 3.7 PLANO DEL DISEÑO DE RIEGO ................................................................................................ 47 Conclusion ....................................................................................................................................... 47 2 Bibliografia .................................................................................................................................................. 48 Anexos......................................................................................................................................................... 49 ANEXO 1. COEFICIENTE DE CHRISTIANSEN ............................................................................................. 50 ANEXO 2 COEFICIENTE DE HAZEN - WILLIAMS ....................................................................................... 51 ANEXO 3. CATALOGO DE MODELOS DE EQUIPOS PARA ESTE DISENO................................................... 52 ANEXO 4. CULTIVO DE CACAO EN EL ECUADOR ..................................................................................... 56 ANEXO 5. PLANO DEL DISEÑO DE RIEGO ................................................................................................ 57 3 SIMBOLOGÍA LDzr HCc HPm Pea Pew zr VDzr = Lámina de agua disponible, en mm. de agua, a la profundidad radicular efectiva, [ mm/zr ]. = Contenido de humedad, a capacidad de campo a base del peso seco del suelo, [ %ws ]. = Contenido de humedad, en el punto de marchitez permanente, a base del peso seco del suelo [ %ws ]. = Peso específico aparente del suelo, [ g/cm³ ]. = Peso específico del agua, [ g/cm³ ] = Profundidad radicular efectiva del cultivo [m]. LAzr Pa = Volumen de agua disponible, en m³ de agua, a la profundidad radicular efectiva, [ m³/Ha/zr ]. = Lámina de agua aprovechable en la zona radicular efectiva, [ mm/zr ]. = Máximo porcentaje de agua aprovechable por el cultivo, [ % ]. Parp d Nep dp dh α α Α Par MxAR MiAR = = = = = = = = = = = Porcentaje del área bajo riego, por planta, [ % ]. Diámetro de cobertura del emisor, [ m ]. Número de emisores por planta, [ - ]. Distancia entre plantas contiguas sobre la hilera, [ m ]. Distancia entre hileras contiguas, [ m ]. Ángulo cubierto por el emisor, [ ⁰ ]. 360⁰ para goteros y emisores comunes.  360⁰ para emisores sectoriales Porcentaje calculado del área bajo riego, [ % ]. Máximo porcentaje del área bajo riego, [ % ]. Mínimo porcentaje del área bajo riego, [ % ]. PPhr qe de dl Par = = = = = Precipitación horaria [ mm/h ] del sistema de riego. Caudal del emisor, [ lt/h ] Distancia entre emisores contiguos sobre el lateral, [ m ]. Distancia entre laterales contiguos, [ m ]. Porcentaje del área bajo riego, [ % ] 1 = Velocidad de Infiltración básica, [ mm/h ]. Ir(aj) = Intervalo de riego ajustado, [ días ]. Ir Cr = = Intervalo de riego [ días ]. Ciclo de riego [ días/ciclo ]. 4 LR (aj) Ir (aj) ETc Par = = = = Lámina de riego ajustada, [ mm ]. Intervalo de riego ajustado, [ días ]. Evapotranspiración del cultivo, [ mm/día ]. Porcentaje del área bajo riego, [ % ]. LR (aj) Pa (aj) Lr (aj) LB LR (aj) Ef = = = = = = Lámina de riego ajustada, [ mm ]. Porcentaje de agua aprovechada, ajustado [ % ]. Lámina de riego ajustada, [ mm ]. Lámina bruta, [ mm ]. Lámina de riego ajustada, [ mm ]. Eficiencia del sistema de riego, [ % ] DB LB Par = = = Dosis bruta, [ m³/Ha bruta ]. Lámina bruta, [ mm ] = [ lt/m² ] Porcentaje del área bajo riego, [ % ]. DBp Ht Hm Ht = = = = = Dosis bruta por planta, [ lt/planta ]. Horas de riego por turno, [ horas/turno ]. Turnos por día, [ turnos/día ]. Horas de riego, máximas diarias, [ horas/día ] Horas de riego por turno, [ horas/turno ]. Hc Hd = = Horas de riego por ciclo, [ horas/ciclo ]. Horas de riego diarias, [ horas/día 3 ]. Tc St Sr = = = Turnos de riego por ciclo, [ turnos/ciclo 3 ] Superficie bajo riego por turno, [ Ha/turno ] Superficie total de riego por ciclo, [ Ha/ciclo ] DBt DB = = Dosis bruta por turno, [ m³/turno ] Dosis bruta, [ m³/Ha ] Qr VBc VBcp DBp Np Sr = = = = = = Caudal requerido, [ m³/hora ] Volumen bruto por ciclo [ m³/ciclo ]. Volumen bruto por ciclo [ m³/ciclo ] Dosis bruta por planta, [ lt/planta ]. Número total de plantas en, la superficie regada, [ plantas/Sr ] Superficie bajo riego [ Ha ] 5 eficiencia. estos son altos en costos de instalación pero con los que se obtiene mayor eficiencia con el uso de agua. (Mora. 2008). tan solo el 3% es agua dulce y de esta. riego por micro aspersión. la agricultura consume cerca del 70%. 6 . siendo estos tres últimos los denominados sistemas de riego. según la FAO de toda el agua que existe en el mundo. 2010). riego por surco. Las diferentes formas de irrigar dependen del costo. siendo este de mayor consumo de agua en comparación con el método propuesto ya que es poco localizado regando superficie inmisariamente (Mora. riego por aspersión. por el uso de tuberías para el transporte de agua.FERRO. riego por goteo. El riego es una actividad que fue desarrollada para proveer agua en épocas de escasez de precipitaciones lo que permitió la existencia constante de comida y el desarrollo de los pueblos (Sánchez. 2013). 2010). JUSTIFICACIÓN El presenta trabajo busca proponer mediante un diseño de riego por micro aspersión una opción para la irrigación del cultivo de cacao (Theobroma cacao) en la Hacienda K. ya que generalmente para la producción de este cultivo se usa el método de aspersión a nivel nacional (Romero y Proaño.INTRODUCCIÓN Actualmente existe una gran presión por cuidar el recurso hídrico esto debido a la influencia del cambio climático así como el creciente nivel población. entonces se buscan métodos para optimizar la utilización de este recurso en el campo agrícola disminuyendo el consumo pero manteniendo o aumentando la producción por área. facilidades entre otros los cuales son opciones elegidos por el productor. entre los métodos de riego que se pueden mencionar encontramos: el riego por inundación. OBJETIVOS Objetivo General  Diseñar un sistema de riego por micro aspersión para un cultivo de cacao (Theobroma cacao) en la parroquia El Triunfo del cantón El Triunfo. Proporcionar la información de los equipos usados para el diseño del sistema de riego que pueden usarse para su implementación 7 . diseño físico. Objetivos Específicos     Establecer las variables necesarias del cultivo de cacao variedad CCN-51 así como de las condiciones del clima. diseño hidráulico y diseño de bomba. Elaborar el plano del diseño de riego en la zona de estudio. suelo de la zona para el diseño de un sistema de riego por micro aspersión Realizar los cálculos necesarios para el diseño de riego por micro aspersión lo que incluye el diseño agronómico. provincia del Guayas. Motamayor. farmacéutica y otros derivados.2002 8 . Revisión Bibliográfica 1. siendo la Amazonía es uno de los centros de mayor variabilidad genética de esta especie (Ogata. 1999) y su nombre científico es Theobroma cacao. cosmética. se encuentra ubicado en la familia Malvaceae (Bayer et al..1.1.CAPÍTULO 1 1. Figura 1. Centro de origen de cacao.2007). 1993) Existen muchas teorías sobre su origen pero varios hallazgos demuestran que proviene de Sudamérica y parte de centro América. Sus almendras constituyen el alimento básico para la industria del chocolate. (Garicia A. Características agronómicas del cultivo El cacao es un árbol de climas tropicales. ASPECTOS AGROECOLOGICOS DEL CULTIVO DE CACAO Clima: Suelos: Tropical húmedo Fluvisoles.1. morado o café. De 30 a 40% de arcilla. La variedad del cacao ecuatoriano.6 hasta 1 metro de profundidad además de raíces secundarias que se mantiene entre los primeros 30 cm del suelo (Quiroz V.El árbol de cacao puede medir de 6 a 8 metros de altura y en algunas excepciones alcanza 20 metros. Tiene cinco sépalos. rosada o café.30 Altura desde el nivel del mar hasta los 1200msn 9 . 40 -50% en formación y 60 -75% adulto Temperatura media anual: 23-28 oC Humedad Relativa 70-80 % Pendiente . cinco pétalos cinco estambres y un pistilo solo el 10% de las flores se convierten en mazorcas.55 quintales por Ha... franco arcilloso. Su sistema radicular consiste en una raíz pivotante que puede llegar de 0. de sabor ácido a dulce y aromática además contiene entre 20 a 40 semillas (Vera. profundos > 60cm Requiere suelos bien drenados para evitar pudrición de las raíces. así como de las ramas donde antes hubo hojas y siempre nacen en el mismo lugar. Por lo general la distancia de siembra para el cacao son de 3m X 3m o 2. alcanzando un densidad de 1111 plantas o 1333 plantas por hectárea respectivamente (Andrade. el CCN-51 (Colección Castro Naranjal) empieza a dar fruto al final del segundo año. para motivos de cultivo se lo deja hasta dos metros cuando se forma la horqueta (Hardy. ya sea en cuadrado o en tres bolillo. siendo lisos o acostillados. 1993).7 Precipitación 1800-2200 Luminosidad Depende de la fase del cultivo. Las flores del cacao salen directamente del tallo. pero generalmente de 30 cm de largo y 10 cm de diámetro. alcanzando niveles estables de productividad de 50 . color y formas variables. 50% de arena y 10 a 20% de limo PH: 5. es importante no dañar la base del cojín floral para mantener una buena producción. La pulpa es blanca. 2004). (Mejia F. 1960). 2005) El fruto es una baya sostenida por un pedúnculo leñoso de tamaño. Tabla 1. J. de forma elíptica y de color rojo. 2011).5 m X 3m. amarillo. 2012). por eso. por año (Hugenin. & Mestanza V. (Hugenin. en la zona de Naranjal. 75% de las cuales tienen menos de 20 hectáreas y 40% menos de 11 ha. después del banano y de las flores (Hugenin. En la actualidad ocupa el tercer lugar en el monto de exportaciones del sector agrícola. (INEC.m. 2004) De las hectáreas cultivadas que cacao que tiene el Ecuador apenas 112 282 ha posee riego mientras el resto que corresponde a las 396 603 ha es sin riego presentando una producción de 59 117 Tm para las primeras y de 69 329 Tm para las segundas. en una franja altitudinal que va desde el nivel del mar hasta 500 m. Las plantaciones comerciales de cacao se encuentran localizadas principalmente en la región Litoral del país. El primero es clasificado como forastero ya que tiene características fenotípicas similares no obstante posee un aroma y sabor característicos que son apreciados por las industrias de todo el mundo. y la provincia del Guayas es la que presenta mayores producciones a nivel nacional. (ESPAC. Cultivo de Cacao en el Ecuador La producción de cacao en el Ecuador ha constituido un importante renglón para la economía nacional. 2011). 2013) 10 . actividad que se inició en la época de la Colonia. por el Agrónomo Homero Castro.1. en especial por su significativa contribución a la generación de divisas por concepto de exportación.2.s. Las variedades cultivas en el ecuador son: El Nacional y El cacao Trinitario. (ESPAC 2011). 2004) Según datos de la INEC del 2013.n. el segundo constituido por el cruzamiento del criollo de Trinidad con la variedad introducida de la Cuenca del Orinoco y dentro de esta variedad se ubica el CCN51 que es producto de la investigación realizada en el Ecuador. En el Ecuador la producción de cacao se desarrolla en 60 000 Unidades de Producción Agropecuaria (UPA). en las cuales el cacao representa entre el 70 al 90 % del ingreso familiar. el Ecuador contaba con 508 885 ha de cultivo de cacao cultivadas pero solo 404 434 se cosecharon obteniendo una producción de 128 446 Tm. (Quizhpe. Figura 1.3. Sistema de Riego Localizado El riego localizado es el sistema de aplicación de agua al suelo a través de emisores situados en tuberías. Fuente: elriego. poniendo el agua necesaria a disposición de la planta.Figura 1. el cabezal de riego principal. a bajo caudal y de forma frecuente originando una zona húmeda conocida como bulbo en el cual la humedad se mantiene constante y el cultivo no sufre estrés por falta del recurso hídrico. la red de distribución de agua y los emisores. Cultivo de Cacao en Ecuador. Componentes de un sistema de Riego. 2010) El sistema de riego funciona de la siguiente manera: el agua entra al cabezal Una instalación de riego consta básicamente de los siguientes componentes: la fuente de abastecimiento de agua.3. Fuente: INEC 2013 1.com 11 .2. En sistema de riego también puede proporcionar el fertilizante disuelto y ciertos productos como insecticidas. 1. (Quizhpe. cultivo. herbicidas. el que nos permite establecer lo datos de los módulos para comenzar a graficar como queremos distribuir el sistema en nuestro terreno. donde se tiene en cuenta la tolerancia de presiones y caudales. de malla. medir y suministrar el agua a la red de distribución. Según Villablanca un cabezal de riego está constituido por los sistemas de impulsión. en el que se determina la subunidad de riego. densidad de siembra. 2000). Posteriormente se realiza el diseño físico. perdidas de carga. fungicidas. La información tanto del diseño agronómico y físico nos proporcionaran los datos básicos para el diseño hidráulico. tratar. 2000). 2010).Para constituir un sistema de riego primero se requiere un diseño agronómico. Si se producen obturaciones el coste de mantenimiento de la red será mayor también la duración de los componentes de la instalación se verá reducida además que el riego será poco uniforme (Villablanca. Sistema de Filtrado Dependiendo de las partículas que ocasionan las obturaciones. entre otros esto se puede incluir en el cabezal de riego. etc. en el cual se debe tomar en cuenta las características del suelo.1 Cabezal de Riego Es el conjunto de elementos destinados a filtrar. diámetros de tuberías. etc. (Liotta. tipo de emisor con el cual se desea regar.3. 2010). de anillas e hidrociclon 12 . filtrador y es opcional la fertirrigación. (Liotta. pretende eliminar las partículas y elementos que lleva el agua en suspensión y que pueden ocasionar obturaciones en cualquier parte de la red de riego principalmente en los emisores. se usan los diferentes tipos de filtros como de arena. 2010 a. Esto es coloca antes de los filtros de arena o de malla y son principalmente usados para aguas de perforaciones c. Depósitos llenos de grava o de arena. Villablanca. Filtros de arena: Para retener partículas orgánicas en suspensión.5. 2000 . son mallas de orificios pequeños fabricadas con material no corrosivo. Tipos de filtro dependiendo del origen de agua. Filtro de anillas: igual función que las anillas pero las impurezas quedan atrapadas en ranuras de las anillas Hidrociclones: Se usa para separar gravillas y arenas. Filtros de malla anillas Figura 1. Liotta. Hidrociclones b.Figura 1. Los diferentes tipos de filtros.4. C: Componente de un cabezal de riego presurizado. Filtro de Gravas y 13 . Son de forma de cono invertido donde las arenas se decantan y se depositan en un depósito inferior. Fuente a y b: Los sistemas de Riego por goteo y mico aspersión. Fuente: componente de un cabezal de riego presurizado. Filtros de malla: Todo tipo de sólidos en suspensión. tienen el inconveniente de que la concentración va disminuyendo a mediad que circula el agua. Se conecta al tubo de succión. Fuente: Los sistemas de Riego por goteo y mico aspersión. Las más usadas 14 . 2010). (Liotta. (Jimenez. Inyección con la bomba del equipo: ES la forma más simple pero el cuidado y mantenimiento elevado. Unidad de Bombeo La bomba es el equipo hidráulico.6. Tipos de aplicación de fertilizantes. (Quizhpe. 2008) Figura 1.Unidad de Fertilización Las soluciones de fertilizantes se inyectan al sistema por lo general con tanque de fertilización. este equipo dota al agua de la presión necesaria para alcanzar el punto más alejado de la red. Inyectores Venturi: es una pieza en forma de T que provoca una depresión que succiona la solución de fertilizante inyectándolo a la tubería. inyectores Venturi y bombas de inyección. que da la presión al agua para ser transmitida por las tuberías. cuyo tamaño y potencia depende de la superficie a regar. 2000). Representa una pérdida de 20 % del sistema por eso a veces se requiere de otra bamba para que no se pierda dicha presión. Tanque de fertilización: Son tanques con una salida en la parte superior por donde sale el fertilizante preparado y se inyecta a la tubería. venciendo las diferencias de cota y las pérdidas de carga de todo el sistema. otro al tanque de fertilizante y con una válvula esférica se regua la velocidad de inyección de la solución. Las tuberías de PVC transmiten mayor caudal pero son poco flexibles y además son poco resistentes a la radiación ultravioleta en comparación con las tuberías de Polietileno (PE) Figura 1.7. normalmente el primero es para las tuberías principales y secundarias y el segundo para las tuberías terciarias y las laterales.3. (Liotta.2 Red de distribución Según Quizhpe los distintos nombres que reciben las tuberías vienen por los rangos de ramificación: Primaria o Principal: Es la tubería que parte del cabezal de riego llevando el agua hasta las distintas bifurcaciones. Las materias utilizadas son de PVC y el PE. Fuente: Instalación de un cabezal de riego para un sistema establecido. llevan el agua hasta los emisores. 2000) 1.son de acción centrifuga abastecidas por energía eléctrica y de menor uso las de motores a implosión. Quizhpe. 2010. Red de distribución de riego. 15 . Se instalan en zanjas a fin de protegerlas de la radiación Secundaria: Son todas aquellas tuberías que nacen de la primaria Tercerías: Nacen de las secundarias y llevan el agua desde estas hasta los ramales Laterales o ramales: Son el último eslabón de la cadena. 3. (Liotta. (Jimenez. una de las cuales va insertada en el lateral y otra en el tubito de alimentación. 2000). Son ideales para evitar mojar los troncos de los arboles previniendo enfermedades. el sistema modular consta de siete componentes básicos. El tubito de alimentación: Es un pequeño tubo con diámetro interior de 4mm. Serán estáticos si se trata de micro-jets. 16 . Se coloca directamente sobre la mariposa o sobre el estabilizador de tipo agri-estaca o agriconector. Existen dos tipos: los micro aspersores que poseen una bailarina giratoria donde el chorro va rotando y los microjets emiten el agua en forma de rayos sin rotas. y diámetro exterior de 7mm. Estos son: La conexión dentada: O púa.1. La mariposa: Consiste en un adaptador que se encuentra entre el tubito de alimentación y el puente.3 Emisor de micro aspersión o microjets Proyectan el agua en forma de lluvia fina desde una altura de 30 cm a través del aire mojando una zona determinada por el alcance del emisor que se conoce como diámetro mojado. los microaspersores están dotados de deflectores giratorios. es una conexión con dos secciones dentadas. Los caudales se encuentran por lo general de 25 a 200 l/h y suelen trabajar con presiones entre 1 a 2 kg/cm2. La boquilla: Encargada de controlar la descarga del microemisor. Según Gutierrez de la Fuente en su documento “Trabajo sobre riego” del 2000. es estático. Confiere versatilidad y robustez al sistema. El deflector: Este componente determina el marco de distribución de agua por el microemisor. Los difusores pueden mojar por sectores de círculo entre 40 grados a 280 grados. El puente: Este se acomoda tanto a la boquilla como al deflector. 2008). El estabilizador: Es el encargado de mantener el micro emisor en posición vertical. boquillas. Información recopilada de trabajo de Riego. Flexibilidad en el Se puede aumentar el diámetro de cobertura a medida que se diámetro de cobertura desarrollan los árboles. con el que resulta posible convertir de riego por goteo sistemas con goteros insertados sobre la tubería en sistemas de riego con micro-emisores y viceversa.Figura 1. Ventaja Contexto Economía del agua Además el área bajo riego supone una proporción del 40 al 70% de la superficie total de la plantación. control de las malezas Riega un porcentaje del suelo con lo que se evita la aparición de malezas La interferencia con las Es mínima. Conversión de sistemas Por el principio de la inserción. 1989 El sistema de riego varía dependiendo del cultivo pero se puede mencionar que entre las ventajas del riego por mico emisores las cuales se presenta en el siguiente cuadro: Tabla 1. pues la instalación de los laterales y de los labores en la plantación microemisores. permite el paso libre a los tractores.8.2. follaje 17 . Prevención del Como se realiza un riego por debajo de la copa del árbol se humedecimiento del evitan problemas de excesiva humedad que atraen patógenos. Gutierrez. Versatilidad El diseño modular permite intercambiar deflectores. Fuente: Riego por micro-aspersión de Shlomo Armoni. Tipos de Micro aspersores. etc. 2000. a lo largo de la hilera de árboles. 97’’ y longitud oeste 79º 35’46. latitud sur 2º 10’24.1: Foto de área de la ubicación de la hacienda 18 . Datos Preliminares Los datos preliminares que se consideraron para el diseño de riego fueron: Datos topográficos La hacienda “K.Ferro” se encuentra ubicada en la provincia del guayas.1.CAPÍTULO 2 2. Via “El Achiote”. parroquia “El triunfo”. cantón “El triunfo”. METODOLOGÍA DE DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO 2.00’’ Figura2. 2.35 g/cm3 Densidad de agua: 1gr/cm3 Velocidad de infiltración: 10 mm/h 1.1.00 m Profundidad radicular efectiva: 30 cm Coeficiente del cultivo (Kc) promedio: 1.3.1 Datos del Cultivo Cultivo: Frutal .62 mm Caudal del emisor: 37lt/h Angulo= 360 1.Cacao Variedad: CCN51 Nombre científico: Theobroma cacao Configuración de siembra y densidad: cuadrado 3m X 3m.5 Datos del sistema de riego Riego: Micro aspersión Eficiencia de riego: 90% Número de emisores por plantas: 0.3.00 m Distancia entre hileras: 3.5 Para lateral: Diámetro de cobertura del Emisor: 3.2 m Distancia entre emisores: 3m Diámetro Interno : 45. 2575mm/día Punto de marchitez permanente: 11.7% Capacidad de campo: 22.1 % Densidad aparente del suelo: 1.6 Datos de la fuente de agua Tipo de agua: estero El achiote Horas disponibles para riego: 12 horas 19 .3.4 Datos del suelo De acuerdo a datos literarios proporcionados por el dueño de la hacienda se observa la siguiente información: Tipo de suelo: Franco arcilloso Evotranspiración (Eto)= 3.033 1. Densidad de siembra de 1333 plantas por hectárea Área bruta: 13 ha Área Neta: 12 ha Número de plantas área neta: 16000 plantas Distancia entre planta: 3. Tabla 2. Máximos porcentajes de agua aprovechable sugeridos de acuerdo a ETo y al cultivo ETo TIPO BAJA MEDIA A ALTA DE DE 2 A 5 DE 6 A 10 CULTIVO [ mm/día ] [ mm/día ] Hortalizas 30 .55 Lámina de agua aprovechable a la profundidad radicular efectiva .2.LAzr. [ [ ] ] [ ] Porcentaje del área bajo riego por planta . DISEÑO AGRONÓMICO Lámina de agua disponible a la profundidad radicular [ ] [ [ ] ] [ ) [ ] [ ] ] Volumen de agua disponible a la profundidad radicular efectiva LAzr.70 40 .70 30 – 45 Cereales Algodón Oleaginosas Caña de azúcar Tabaco 60 . donde se sacó un promedio entre los valores máximos y mínimos para el Eto.40 15 – 25 Frutales 40 .Parp [ ] [ [ ] [ ] ] 20 .50 20 – 35 Pastos 50 . [ ] [ ⁄ ] Se calcula el Máximo porcentaje de agua aprovechable por cultivo (Pa%) de acuerdo a la siguiente tabla.2.1. durante cada intervalo de riego cuando se tiene 5 días de intervalo de riego o más. Para nuestro caso como era menor a 5 no se pudo días de paro. ) [ ] [ [ ]] Ciclo de Riego – CR: es el número íntegro de días durante el cual se riega una parcela determinada. y modificar las condiciones de operación del emisor [ P ] [ ] Intervalo de riego – Ir: cuenta tos días entre dos riegos sucesivos en la misma posición. será necesario “ajustarlo para abajo”. SÍ no se cumple esta condición será necesario retornar a la Tabla 31. [ [ [ ] ] [ ] ] Intervalo de riego ajustado – Ir(aj): En caso de que el cálculo del intervalo de riego resulte en una fracción decimal. con la velocidad de infiltración del suelo. dp [días]. [ [ ] [ ] ] [ ] [ ] Segunda Verificación A continuación es necesario comparar la precipitación horaria. debe obtenerse un numero entero integro. Se considera conveniente planificar el sistema con 1 a 2 días de paro. El valor de Parp debe encontrarse entre el máximo y mínimo mostrados en la tabla correspondiente para el riego por micro aspersión. Si no se cumple entonces necesita variar las condiciones de operación del emisor. cambiar su boquilla o aún seleccionar un emisor diferente MiAR [ % ] ≤ Parp [ % ] ≤ MxAR [ % ].Primera Verificación y ajuste del % del área bajo riego. [ ] ) [ ] 21 . Precipitación horaria del sistema de riego Phr. Phr. en horas. No puede ser menor a la unidad. LB. 22 . en una plantación de frutales regada por microaspersión o goteo. [ [ ] ] [ ] Dosis de riego bruta por planta – DBp: Es el volumen de agua por aplicar a cada árbol. Lazr )[ ] [ ] Porcentaje de agua aprovechada. si es así debe revisar el régimen de riego. [Ha]. para aplicar. )[ )[ ] ] [ ] )[ Cuarta Verificación: Se recomienda comparar )[ ] [ ] con el dato de Pa [ % ] ] Lámina bruta – LB: Cada método de riego tiene su eficiencia típica [ )[ ] ] [ ] Dosis de riego bruta por área: volumen de agua por aplicar por unidad de superficie bruta de la parcela. la lámina bruta. ajustado – Pa (aj). )[ )[ ] ] [ [ ] ] Tercera Verificación: Es conveniente comparar LR(aj) con la máxima lámina de agua aprovechable.Láminas de riego ajustado – LR (aj). por medio del emisor seleccionado. [ [ ] ] [ ] Horas de riego por turno – Ht: Es el tiempo requerido. [mm] [ ] [ [ ] ] Máximo número de turnos de riego diarios-Td: Es el número íntegro de turnos de riego que es posible realizar durante un día. [ ] [ [ ] [ ] [ ] ] Horas de riego por día – Hd [ ] [ ] Horas de riego por ciclo – Hc: Es el número de horas de operación del sistema de riego durante el ciclo de riego [ ] [ ] [ ] Número de turnos por ciclo – Tc: Es el número de veces que es necesario poner en operación al sistema de riego para cubrir el área de riego [ ] [ ] [ ] Superficie bajo riego por turno . [ ] [ ] [ ] 23 .St [ [ ] ] ) Dosis de riego bruta por turno – DBt: Es el volúmen de agua de riego por aplicar en un turno [ ] [ ] [ ] Caudal requerido – Qr: caudal requerido para el riego de la parcela [ [ [ ] ] ] Volumen bruto por ciclo de riego – VBc [ ] [ [ ] ] Volumen bruto por ciclo de riego en plantaciones de árboles frutales VBc. [ [ ] ] ] DISEÑO FÍSICO (Snm) Superficie neta máxima del modulo ⁄ (Phrd) Precipitación horaria de riego de diseño ) (Srm) Superficie real del modulo (Nmfs) Numero de módulos en funcionamiento simultáneo (Srmc) Superficie real del módulo corregido (Ntm) Número total de módulos en funcionamiento (Qm) Caudal del modulo ⁄ (Nrmf) Número real de módulos en funcionamiento simultaneo 24 .Caudal específico .Qe.3. [ 2. x= 1 (Flujo laminar) x=0.5 (Flujo turbulento) x= 0 (emisores autocompensante) h = presión hidráulica a la entrada del emisor ) 25 .4. DISEÑO HIDRÁULICO DE LA LATERAL (No. e ) Número de emisores (Lrlat )Longitud real de la lateral ) ) (Q lat ) caudal de la lateral ) Numero de Reynolds: Flujo Turbulento: IRe > 4000 y Flujo laminar: IRe <2000 ) ) ) Ecuacion de Blasius para Regimen Critico y Turbulento liso ) )) Perdidas de carga de la lateral ( ) Tolerancia de Presiones del Sector del modulo ) Debemos calcular entonces hns: Para esto debemos conocer la fórmula del emisor: ) q = Caudal del emisor k = Coeficiente de carga x = exponente de descarga.2. c. para este caso 15 psi = 10.553 m.1/4(Hf lat) + ∆ elevador . = Coeficiente de uniformidad (se lo elige por el sistema de riego) C.05 <C.1 qns = caudal mínimo del emisor qa = caudal medio del emisor e = número de emisores por planta Despejamos qns: Tolerancia de Presiones del Sector del modulo ) ( ) Tolerancia de Presiones de la lateral Diagrama de Presiones he( hd( ) = ha+3/4(Hf lat)+∆ elevador+-(∆z/2) ) = ha .<0.) ) hns = presión mínima del emisor ha = presión media del emisor (casa comercial).(∆z/2) Comprobación hfL=(he-hd)-(+-∆z).U. V. = Coeficiente de variación 0. ∆HL-∆Z> ∆hfL 26 .V.a. qns = caudal mínimo ( se lo calcula) qa = caudal medio o caudal del emisor Necesito conocer [ ] C. 5.a ) =ha . ∆HL-∆Z> ∆hfL 2.Por método de (Hazen – Williams) (Hf lat) Perdidas de carga de la lateral (Hazen – Williams) ) ) Tolerancia de Presiones del Sector del modulo ) ( ) Tolerancia de Presiones de la lateral Diagrama de Presiones He ( )=ha+3/4(Hf lat)+∆ elevador+-(∆z/2) Hd(m.(∆z/2) Comprobación hfL=(he-hd)-(+-∆z). DISEÑO HIDRÁULICO SECUNDARIAS (No) Número de laterales (Lr Sec )Longitud real de la Secundaria ) (Q Sec ) Caudal de la secundaria ) Factor de Christiansen (Fch) para el número de salidas (∆HS) Tolerancia de presiones secundaria ( hfp) Perdidas de cargas ocasionadas por la pendiente 27 .1/4(Hf lat) + ∆ elevador .c. este último es el que se usa para el resto de las formulas.a ) =he Lat . De acuerdo a esta fórmula se elige el diámetro de la principal pero se debe buscar uno mayor o igual comercialmente 28 .(∆z/2) Comprobación Hf S=(he Sec – hd Sec)-(+-∆z). ∆HfS< ∆hfp (Hmin) Presión en el último emisor Máxima variación de carga 2. ( hfS) Perdidas de carga de la Secundaria ( ) Diagrama de Presiones He Sec ( )= he Lat +3/4(Hf Sec) +-(∆z/2) Hd Sec (m.6.Diámetro exacto [ ( ) ] A través de catálogos se establece el diámetro comercial que debe ser igual o mayor al diámetro exacto. se debe elegir el caudal del módulo más elevado.c.1/4(Hf Sec) . Diseño hidráulico de la Principal Diámetro para la tubería principal √ Q = Suma de caudales de simultáneamente en funcionamiento. Pérdida Total de carga Principal m.c.c.a Juntas singulares del cabezal m.Factor de Christiansen (Fch) para el número de módulos a regar simultáneamente Perdida de carga por tramos de la principal ( ) Las pérdidas de cada tramo se suman al final. Resumen de los dispositivos que producen perdida de carga en el cabezal 2.a Filtro de arena m. Se muestra a continuación las diferentes perdidas que se deben tomar en cuenta para la elección de la bomba.a Filtros de malla m.a Perdida de medidor m.c.c.c. etc.7. Esto depende de la fuente hídrica.2.c.1 Potencia de la Bomba ( ( ) ) ) ) Debido al rango de error 29 . obteniendo una pérdida general por tramo Perdida de carga ) Perdida de carga total 2.a Accesorios m.c. Diseño de la bomba Para el diseño de la bomba se debe tomar en cuenta las perdida producidas por el cabezal.a Total Tabla 2.a Hidrociclon m. es decir si es un pozo es un estero.c.7. ya que es donde se filtra materia grande que puede obstruir las tuberías.a Desnivel m. 1.179 53.2 18.5893 si 9. Tabla De Diseño Agronómico Diseno Agronomico Formula Lamina de agua disponible Volumen de agua disponible Lamina de aguaaprovehcable Porcentaje del area bajo riego Porcentaje del area bajo riego por planta Verificacion 1 Precipitacion horaria del sistema de riego Phr Verificacion 2 Intervalo de riego Intervalo de riego ajustado Ciclo de Riego Lamina de Riego ajustado Verificacion 3 Poncentaje de agua aprovechable Verificacion 4 Lamina Bruta Dosis de Riego Bruta Simbologia LDzr VDzr LAzr Par Parp MiAr<Par<MxAr PPhr PPhr<=I Ir Ir (aj) CR LR (aj) LR(aj)<=Lazr Pa (aj) Pa(aj)<=Pa LB DB Dosis bruta por planta DBp Valor 42.954 107.12 421.1249 lt/planta 30 .20581 si 3.CAPÍTULO 3 3.01852 3 3 18.167 Unidad mm/zr m3/Ha/zr mm/zr % % mm/h dias dias dias mm % mm m3/Ha Bruta 84.7239 si 20.9308 112. Resultados 3.8377 si 44. 6999 h/turno turnos/dia turno/dia h/dia h/ciclo turnos/ciclo Ha/turno m3/turno m3/h m3/h m3/ciclo m3/ciclo m3/h/ha lt/seg/Ha Tabla de Diseño Físico Diseno Fisico Contexto Superficie neta máxima del modulo Precipitacion horaria de riego de diseno Superficie real del modulo numero de módulos en funcionamiento simultaneo Superficie real del modulo corregido Numero Total de módulos en funcionamiento Caudal del modulo No.27365 5.4667 49.Horas de riego por turno Maximo Numero de turnos de riego diarios Integro de turnos diarios Horas de riego por dia Horas de riego por ciclo Numero de turnos por ciclo Superficie bajo riego por turno Dosis de riego bruta por turno Caudal requerido caudal requerido verdader Volumen Bruto por ciclo de riego Volumen bruto por ciclo en frutales Caudal especifico Caudal especifico lt/seg/Ha 3.27786 5 11.7333 39.98666667 0.81081081 0.3333 13.8 89.93333333 1 Unidad ha/turno m3/h/ha ha modulos ha modulos modulos m3/h/ha modulos modulos Tabla de Diseño Hidráulico 31 . real módulos en funcionamiento simultaneo 3.8 49. Ht Td Td integro Hd Hc Tc St DBt Qr VBc VBc Qe Qe 2.2.81081081 14.3682 34.3333333 0.1047 15 0.3333 1346 1346 49.8 14 40 0.3 Simbologia Snm Phrd Srm Nmfs Srmc Ntm Ntm Qm Nrmfs Valor 0. Datos Preliminares Datos Preliminares Resultado: Resultado: 32 . Datos Preliminares Datos Preliminares Resultado: Resultado: 33 . Datos Preliminares Datos Preliminares Resultado: Resultado: 34 . Datos Preliminares Datos Preliminares Resultado: Resultado: 35 . Datos Preliminares Datos Preliminares Resultado: Resultado: 36 . Datos Preliminares Datos Preliminares Resultado: Resultado: 37 . Datos Preliminares Datos Preliminares Resultado: Resultado: 38 . Datos Preliminares Resultado: Datos Preliminares Resultado: 39 . 4 Tabla de Diseño Hidráulico de la secundaria 40 .3. 41 . 42 . 43 . 44 . 3.5 TABLA DE DISEÑO HIDRÁULICO DE LA PRINCIPAL Datos Preliminares 45 . TRAMOS DE LA TUBERÍAS PRINCIPAL Pérdida total de la Principal: L = 28.52 m.c.a. 3.6 CALCULO DE BOMBA 46 . Conclusion El área total que se va a regar con el Sistema de riego diseñado es de 12 Ha. Los emisores elegidos fueron de la empresa de Plastigama. secundaria y lateral las mismas que son constituidas de material PVC para las dos primeras y de PE para la última. La red de distribución está formada por la tubería principal. El ciclo de riego calculado es de tres días pudiendo regar 1 modulo a la vez y en el día se podrán regar 5 módulos. El cabezal está conformado por una bomba hidráulica de comercial de 11 HP ya que no se encontraron en el mercado bombas de menor potencia para el diámetro que requería la tubería principal siendo este de 4 pulgadas.7 PLANO DEL DISEÑO DE RIEGO Lo encontramos en el ANEXO 5. Se puede encontrar en el anexo 3. 47 . 4. 3. En el cabezal solo se incluyó la unidad de filtrado. modelo micro aspersor rotativo Amanco color beige de 37 lt/h. La superficie está divida en 12 módulos de 0.Comercialmente se encontró una bomba hidráulica de 11 Hp con 4 pulgas para la tubería que cumplía con el diámetro requerido externo (335/64 pulgadas) de la tubería principal.8 Ha cada una. como el agua proviene de un estero solo se necesito un filtro de arena. filtro de malla. Garicia A.ec/estadisticas/?option=com_content&view=article&id=50 Espinosa. (2006). R. Guantanamo: CITMA. M. Riego por Micro aspersion.. Encuesta de Superficie y Produccion Agropecuaria Continua. Recuperado el 6 de Octubre de 2014. (2011).Barccoa. Modelos de precipitacion de la esccoba de Bruja (Crinipellis perniciosa) en cacaco en Tingo Maria.ecuadorencifras. Colombia: ICA. Recuperado el 5 de Octubre de 2014. Trabajo sobre riego. S. A.. (1989).pdf Hugenin. (2004). Arevalo. Ecuador. A. Gutierrez de la Fuente. (2000).com/p-detail/presi%C3%B3n-de-agua-diesel-motor-de-la-bomba-4pulgadas-300001156759. (2010).inec.gob. de universidad de Concepcion : http://209. (2010).html Antunez B. INEC.Bibliografia Alibama. Mora L. Vantour Cuase. & Felmer E. G.239. de http://www. de http://spanish. G. E.. de Base de datos del patrimonio bibliografico de Patrimonio Nacional: http://realbiblioteca.gob. Facultatd Latino Americana de Ceincias Sociales. Recuperado el 30 de Agosto de 2014.ec/ 48 .175/biblio/biblio/agricultura/cultivando/riego/Riego%20por%20goteo%20y %20microjet. L. Chile: INIA Tierra adentro. P. (2010).Sagua . Instituto Nacional de Estadistica y Censos. Modificacion de la Tecnica de Riego Localizado por Microjet en un area de la UBPC 'Organoponico Vivero Alamar'y su repercusion en los resultados Economicos. Proyecto ECUB7 3010/93/176 de Reactivacion de la Produccion y Mejora de la Calidad de Caco. (2013). (1993). S. Eficiencia en Sistemas de Riego por Goteo en el Secano. Recuperado el 29 de Agosto de 2014. Holzapfel H.alibaba. Armoni. E.118. (1986). (2008).es/cgi-bin/koha/opac-detail. E. Bombas Hidraulicas . Arca Belic. 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Chile: Centro de Investigacion Especializada en Agricultura..ar/documentos/lossistemas-de-riego-por-goteo-ymicroaspersion/at_multi_download/file/ARTICULO%20RIEGO%20PRESURIZADO. J. Tabasco: Centro de Investigacion Regional .. 146 INIAP. Guayaquil: El Universo. Instalacion de un Cabezal de riego para un sistema establecido que comprende un invernadero en un campus Juan Lunardi.. Nicaragua. L.. ANEXO 1. COEFICIENTE DE CHRISTIANSEN 50 . WILLIAMS 51 .ANEXO 2 COEFICIENTE DE HAZEN . plastigama.com PARA SECUNDARIAS Y PRINCIPAL Comerciante: Plastigama Disponible: http://sitio. Disponible el catálogo en: Alibama.ANEXO 3. CATALOGO DE MODELOS DE EQUIPOS PARA ESTE DISENO PARA BOMBA DE 4 PULGADAS Comerciante: Zhejiang Binli Machinery Equipment Co.html 52 .com/producto/agricola. 53 . plastigama.PARA LATERAL Comerciante: Plastigama Disponible: http://sitio.com/producto/agricola.html 54 . PARA EMISOR Comerciante: Plastigama Disponible: http://sitio.com/producto/agricola.html 55 .plastigama. CULTIVO DE CACAO EN EL ECUADOR Según Datos de la INEC 2013 56 .ANEXO 4. ANEXO 5. PLANO DEL DISEÑO DE RIEGO 57 .