Manejo del Agua de Riego en Laderas

1. Riego en laderas 

• Manejo del Agua de Riego en Laderas (Profesor Ángel Marcelo Calvache Ulloa Ingeniero Agrónomo. Universidad Central del Ecuador)

En este artículo se presenta información generada en zonas de ladera del Ecuador sobre los componentes de un sistema de riego en laderas, sobre la eficiencia de conducción, de la uniformidad de aplicación del agua de riego, la cantidad de agua efectivamente almacenada en el perfil del suelo, las pérdidas por infiltración profunda y las perdidas adicionales por escorrentía así como datos sobre la eficiencia de uso de agua por los cultivos. 

Generalidades (Profesor Julio Cesar Arango Toson Ingeniero Agrícola. M. Sc.)

En su aspecto físico, un sistema de riego en ladera consiste básicamente en derivar agua de una o varias de las siguientes fuentes: quebradas, arroyos, caños, ríos, embalses, lagos, entre otros, a través de pequeñas obras tales como trinchos, bocatomas (lateral, de fondo), compuertas, presas de derivación, mangueras de polietileno, motobombas, arietes, etc., y conducirlas hasta las partes altas del área a beneficiar, a través de canales, acequias, tuberías, de tal manera que den carga hidráulica al sistema de distribución e hidrantes que van colocados en cada predio. 

Cuando lo anterior no sea posible, entonces el agua deberá conducirse a tanques de almacenamiento previamente calculados a lo largo de la ruta, los cuales darán carga hidráulica al sistema. Así mismo cuando la cantidad de agua captada de la fuente no sea suficiente para atender el área a regar directamente, habrá necesidad de llevar a cabo la construcción de una obra que permita el almacenamiento del agua.

 La red de distribución y aplicación del riego se construye con base a una tubería de PVC, polietileno, sobre la cual se instala el hidrante, al cual se le acopla automáticamente el ala aspersora que consta de una manguera de polietileno, a la cual se le colocan uno o más aspersores.

La dotación de agua al ala aspersora se hace a partir de un punto central, lo que permite el riego localizado, eficiente y oportuno a los cultivos. En cuanto a la operación del sistema, es tan sencilla que la esposa del agricultor o los hijos la pueden hacer sin necesidad de grandes esfuerzos. 

Las juntas de regantes son los responsables de la operación, mantenimiento y administración de los sistemas de riego en ladera, 

COMPONENTES DE UN SISTEMA DE RIEGO EN LADERA 

Un sistema de riego en ladera está constituido por pequeñas obras civiles y estructuras hidráulicas que permiten la captación, conducción y distribución del agua para beneficiar una zona agrícolamente explotable.

• la Microcuenca; Las comunidades beneficiarias del Programa de Riego en Ladera, deben ante todo, ser muy cuidadosas con la microcuenca que les surte de agua el sistema de riego. La conservación de la vegetación, evita que se presenten problemas en la microcuenca relacionados con la disminución de los caudales y la erosión, evitándose de esta forma unos mayores costos en la operación y mantenimiento del sistema. También va ser mayor la probabilidad de que el agua pueda ser aprovechada a lo largo del año en los períodos que realmente se requiere de ella, puesto que habrá una verdadera función reguladora de la microcuenca por estar protegida con vegetación. En definitiva la conservación de una microcuenca está determinada por el manejo adecuado que se haga de los recursos suelo, agua y vegetación. 

• Obras de captación Se entiende por captación, la estructura o conjunto de estructuras que es necesario construir en una fuente de abastecimiento, para asegurar la desviación de una cantidad de agua determinada. Las obras de captación deben asegurar que en todo tiempo y bajo cualquier condición se capte o derive el caudal previsto o de diseño con el menor costo posible.

• La bocatoma es una estructura hidráulica con la cual se capta y deriva el agua de una corriente superficial permanente hacia el sistema de riego.

• Los componentes de la bocatoma son: Las aletas o muros de contención, el muro de presa, la rejilla, la cámara de derivación. 

• El muro de presa se puede construir a lo ancho de la fuente de agua y su función es subir el nivel del agua y dirigirla hacia la rejilla para que luego llegue a la cámara de derivación. 

• Las aletas o muros de contención se encuentran a los lados, su función es encauzar el agua y proteger las orillas de la fuente de agua. En las fuentes de agua pequeñas, generalmente la rejilla se construye sobre el muro de presa y por lo tanto a esta estructura en su conjunto se le denomina bocatoma de fondo. En las fuentes de agua con caudal grande, la rejilla se construye sobre una de las aletas, de allí que la estructura en su conjunto se conozca con el nombre de bocatoma lateral. En este caso, sobre el muro de presa se instala una compuerta de lavado hidráulico, para desalojar los sedimentos próximos a la rejilla

• Red de conducción: consiste en transportar el agua desde el sitio de captación hasta el área de riego. Como generalmente la disponibilidad de agua en las zonas de ladera es reducida, se hace necesario transportarla por medio de ductos cerrados, que pueden ser tubería de PVC, asbesto cemento o canales de revestimiento que garanticen una buena eficiencia en la conducción.

• Las tuberías más empleadas son de cloruro de polivinilo (PVC) y de polietileno. El PVC se usa en diámetros superiores a 50 mm para las líneas de distribución primaria, secundaria y terciaria.

• Para caudales inferiores a 1 L/s normalmente el material es polietileno de baja densidad y soportan hasta una presión de 2 –3 m (2 -3 kg/cm²). De acuerdo al caudal disponible y las diferencias de cotas que existen en la superficie a regar, se selecciona la tubería y la presión que son capaces de soportar.

• En los sistemas de riego en ladera, la red de riego se encuentra constituida normalmente por una o dos tuberías principales y varias secundarias o ramales, con varios hidrantes destinados a proveer de agua a las alas de riego en las cuales van los aspersores.

• Es muy frecuente que en los sistemas de riego en ladera, la bocatoma se encuentre mucho más alta que la zona en donde se va aplicar el riego, de tal manera que mediante el uso de tuberías en lugar de canales o acequias, el agua puede llegar a los predios con la calidad, el caudal y la presión suficientes para operar el sistema de riego, sin desperdicios ni necesidad de motobombas. 

• En algunos casos, por razones de la topografía, se hace necesario combinar la conducción de agua, utilizando canales (preferiblemente revestidos) y tuberías. Cada sistema de riego debe disponer del correspondiente plano de la red de conducción tal y como quedo en definitiva durante su instalación. En el plano debe aparecer indicada la localización, el diámetro y la presión de trabajo de las tuberías de cada tramo de la red de conducción de agua. En la línea principal y en los ramales también aparece la localización de los principales accesorios y estructuras, como los siguientes:

• Válvulas Se instalan en los sistemas de riego válvulas de bronce, hierro fundido y acero en diferentes diámetros y para distintas presiones de servicio. Dependiendo del tipo de válvula seleccionando las características de diseño, varían de una a otra como espesor de pared, extremos de las válvulas (roscado, liso, bridado), tipo de obturador (cónico, bola, aleta o mariposa, cortina etc.) asientos, guías, sellos, prensa - estopas, mandos de operación, empaques, etc. Las válvulas van incorporadas a la tubería de conducción, distribución y deben quedar plenamente indicadas en los planos en los puntos finalmente instaladas. 

• Válvulas de compuerta Las válvulas de compuerta tienen como función principal detener por completo el flujo del agua, es decir que estas se usan donde las condiciones exigen que la válvula esté completamente abierta o cerrada en forma total. Estas válvulas no deben ser accionadas con frecuencia. 

• Válvulas de retención Las válvulas de retención evitan el contra flujo en una línea reaccionando rápida y automáticamente en este cambio. La presión del fluido mantiene abierta la válvula y cualquier retroceso del mismo la cierra. 

• Válvulas de globo La función primordial de las válvulas de globo, es regular el flujo desde el cierre completo hasta la capacidad máxima. Tanto el material utilizado en el vástago como en el sistema de agua del disco permiten operar frecuentemente la válvula.  

• Válvulas de Corte Están ubicadas al comienzo de la línea principal y de los ramales. Su mecanismo está diseñado para abrir y cerrar lentamente el paso de agua, con el fin de evitar la ocurrencia de sobre - presiones que podrían romper las tuberías. 

• Válvulas de Control Corresponden a válvulas de cierre manual, destinadas a sectorizar el riego, permitiendo el paso del agua por determinadas tuberías.

• Válvulas Ventosas La presencia de cantidades incontroladas de aire en un sistema de riego puede reducir seriamente su rendimiento. En casos extremos, el flujo se puede incluso detener. El exceso de aire en el sistema es la causa directa de la reducción de sección y por lo tanto de su capacidad de transporte. 

• El exceso de aire puede también ocasionar errores en los manómetros y elementos de medida del sistema. Hay casos en los que el aire no puede entrar al sistema mientras este se drena lo que crea un vacío, cuyo resultado puede ser el colapso y el aplastamiento de las tuberías. 

• Las válvulas de ventosa sirven para expulsar el aire que pueda haber entrado en la tubería mezclado con el agua o bien para que, al producirse el vacío en la tubería dejen que el aire entre en la misma y eviten que la tubería se aplaste debido a la presión atmosférica. 

• Las ventosas se localizadas en los puntos altos del recorrido de las tuberías, donde se acumula el aire que transporta el agua. Sirven para extraer el aire que reduce u obstruye el paso de agua en estos puntos. también, durante la operación de vaciado del sistema, permite la entrada de aire evitando la formación de vacío, que igualmente puede romper las tuberías. Se indica finalmente a los usuarios del sistema de riego, que el control del aire dentro de un sistema de tuberías se realiza con la colocación adecuada de ventosas.

• Válvulas de Purga Están localizadas en los puntos bajos del recorrido de las tuberías, donde se acumulan sedimentos, que reducen e impiden el paso de agua. Realmente funcionan como una válvula de lavado.

• Llaves de paso Se caracterizan por su gran sencillez y por el sistema de fijación de la tapa a su cuerpo por una abrazadera que equilibra los esfuerzos de las dos tuercas, con lo que se logra un ajuste uniforme de la junta de la tapa, se usara cuando se requiere un servicio de operación frecuente y abertura parcial, viene en diámetros pequeños

• Cámaras de Quiebre de Presión Las presiones muy altas que con frecuencia se dan en las tuberías que se instalan en las laderas, debidas a una gran diferencia de altura con relación a la captación del agua o entre dos puntos específicos en la red de conducción, pueden causar debilitamiento y rotura de tuberías. 

• Además que ello hace más difícil el manejo del agua. Para controlar las presiones excesivas y disminuir los costos por pago de tuberías de alta resistencia, los sistemas de riego en ladera deben disponer de las correspondientes cámaras de quiebre ubicadas en los sitios necesarios. Las cámaras de quiebre consisten en tanques abiertos, en los que el agua pierde su presión al volver a estar en contacto con el aire. Cada tanque tiene dos compartimentos, en el primero de los cuales llega el agua y en el segundo, penetra sin turbulencia al siguiente tramo de tubería. Cuenta además con una válvula de corte, una válvula de flotador en la entrada para garantizar que la tubería aguas arriba este presurizada, un vertedero de excesos y una válvula de lavado. 

• Distribución del agua; El sistema de distribución a emplear es el de gravedad, para lo cual se debe considerar la diferencia de nivel entre la captación y el área de riego. Cuando esto no sea posible se emplearán los equipos de bombeo con las condiciones requeridas para que funcionen los sistemas de aplicación de acuerdo a las condiciones propias de cada proyecto.

• Sistema de Aplicación En las zonas de ladera la disponibilidad del recurso hídrico es cada vez más reducida, por lo tanto se hace necesario emplear un sistema de riego de alta eficiencia de aplicación, que garantice la conservación de los suelos, su adecuada explotación y el manejo racional del recurso agua, que tenga además en cuenta las características topográficas y agrológicas de los suelos, así como también los tipos de cultivos. 
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• En cada predio se dispone de hidrantes o más comúnmente conocidos como tomas de riego. Cada hidrante se acciona hundiendo la llave bayoneta que está en uno de los extremos de la manguera que lleva el tubo elevador y el aspersor, este conjunto se llama ala de riego ala de riego.

• Para la protección de los hidrantes, es indispensable construir cajas con su correspondiente tapa y candado para evitar daños de este elemento. Los aspersores a utilizar, deben de estar provistos de un elevador, elemento imprescindible para la adecuada operación del sistema.

• El aspersor aplica el riego en forma de lluvia en un superficie circular. En los sistemas de riego en ladera generalmente se trabaja con una ala de riego compuesta de uno o dos aspersores, cincuenta metros de manguera de polietileno calibre 40 y diámetro igual a 1/2 pulgada o 3/4 de pulgada. El ala se va cambiando de lugar hasta completar el humedecimiento de todo el lote.

• El aspersor puede tener una o dos boquillas, que son los orificios a través de los cuales sale el chorro de agua a presión, que hace impacto sobre el brazo y se produce el fraccionamiento del chorro en pequeñas gotas de lluvia. 

• Este brazo, al regresar por efecto del resorte, golpea el cuerpo del aspersor y produce parte del giro. Algunos aspersores vienen con un tomillo difusor, el cual ayuda a romper el chorro en gotas muy finas y sirve para que así los agricultores efectúen el riego, por ejemplo de semilleros

• Otros, disponen de un mecanismo de giro parcial, muy útil para regar en los bordes y en las esquinas de los lotes. En las zonas de ladera es posible instalar equipos de riego por goteo y microaspersión, ya que estas modalidades funcionan con bajas presiones y pequeños caudales.

•  En el riego por goteo, el agua con el fertilizante se aplica a las raíces del cultivo, sin humedecer las calles ni el follaje. En el riego por microaspersión, un pequeño difusor aplica el agua por debajo del follaje de los árboles frutales. Estos sistemas de riego en la ladera tienen la ventaja de no ser erosivos para los suelos, el de disponer de un mecanismo de apertura y cierre de los hidrantes, que prácticamente evita desperdicios de agua por un posible mal manejo. 

OPERACIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO

Para operar los elementos que conforman el sistema de riego deberá seguirse un procedimiento que garantice su funcionamiento adecuado y disminuya el riesgo de deterioro.

a) Llenado y vaciado de tuberías Para colocar en funcionamiento el sistema por primera vez, para suspender el servicio de agua para el riego o para restablecerlo después de un corte, es necesario tomar precauciones que eviten la disminución o la interrupción del caudal y la rotura de tubos, debidas a la presencia de aire, o a la ocurrencia de una sobrepresión o de un vacío. 

Para el llenado se debe proceder así: 

• Informar a los usuarios del sistema de riego con la debida anterioridad 

• Indicar a los agricultores que deben dejar conectado el mayor número de aspersores 

• Abrir la compuerta de la cámara de derivación y llenar el desarenador 

• Desde la válvula principal, iniciar lentamente el llenado de la tubería, con una pequeña parte del caudal total que el sistema requiere.

• Vigilar la salida de aire en las ventosas.

• Comprobar la llegada de agua a cada una de las válvulas de purga y luego cerrarlas lentamente.

• Aumentar el caudal hasta la cantidad requerida por el sistema de riego 

Para el vaciado se debe proceder así:

• Informar a los usuarios del sistema de riego sobre el día y la hora del corte del servicio. 

• Revisar el funcionamiento de las válvulas ventosas antes y durante el vaciado de las tuberías. 

• Cerrar lentamente la válvula principal.

• Procurar que el vaciado se realice lentamente 

• Evitar la entrada de sedimentos, al finalizar el vaciado de tanques 

• Vaciar totalmente las tuberías antes del siguiente llenado, abriendo parcialmente las válvulas de purga. 

b) Aplicación del Riego

Es importante tener presente que regar en exceso es perjudicial para el suelo y el cultivo. Además que puede afectar a los demás usuarios del sistema. Regar insuficientemente disminuye los rendimientos de la cosecha.

Para regar bien cada agricultor debe comprobar las condiciones de funcionamiento de su equipo de riego, mediante pruebas de campo. El ala aspersora, puede ser operada por la esposa del agricultor o los hijos sin necesidad de grandes esfuerzos. 

Ellos harán los cambios de posición requeridos de acuerdo a la superficie cubierta por el aspersor, y los parámetros de riego para cada predio en particular. Lo ideal es que cada sistema de riego en ladera disponga de un programa de riegos recomendado por técnicos en la materia, para los cultivos de la zona. El programa debe indicar cuantos milímetros, o sea litros por cada metro cuadrado debe el usuario aplicar en cada uno de los riegos. Si no se dispone del programa de riego, el agricultor puede examinar el humedecimiento del suelo, en la profundidad a la que se encuentra la mayor abundancia de raíces del cultivo, teniendo en cuenta que en los suelos arenosos, que sólo pueden almacenar muy poca agua de riego, se debe regar con menores cantidades y más frecuentemente que en los suelos arcillosos. 

c) Recomendaciones para un buen uso del riego 

• Revise que el equipo de riego se encuentre en buen estado. Repare oportunamente los daños. 

• No cambie el tamaño de las boquillas del aspersor y la altura del elevador recomendada por los técnicos. 

• Utilice un regulador de presión junto al aspersor, especialmente para el riego de los lotes que son más inclinados.

• Procure dejar de regar durante la ocurrencia de vientos fuertes. 

• Adopte prácticas de conservación de suelo como: Las siembras en contorno, las barreras vivas, las terrazas, y el abono orgánico. 

• Familiarícese con la medición del agua de riego y participe en las actividades de capacitación que se programen. 

• Solicite asesoría a los técnicos. 

MANTENIMIENTO DEL SISTEMA DE RIEGO

Los beneficiarios del sistema de riego en ladera deben tener en cuenta, que esté está expuesto al deterioro y a la ocurrencia de daños. La comunidad beneficiaria debe enfrentar esta situación mediante procedimientos de prevención y reparación, para lo cual se requiere tanto organización como recursos económicos. El mantenimiento general del sistema y la construcción o reconstrucción de obras debe programarse y ejecutarse en épocas de verano de tal forma que las labores de conservación no se interrumpen por posturas de agua.

a) El deposito de materiales y partes

Cuando se presentan daños en el sistema de riego y no se tiene a mano materiales y piezas de reparación, el tiempo que tarda en restablecerse o normalizarse el servicio causa perjuicios que pueden llegar a ser severos. 

No hay que olvidar que algunos elementos, como las tuberías de gran diámetro, sólo se suministran en el comercio sobre pedido y su entrega puede demorar más tiempo del que soportan los cultivos sin agua. 

También las reparaciones improvisadas, realizadas sin los elementos apropiados, no son seguras y generalmente dan lugar a daños más graves. Un sistema de riego bien organizado debe disponer de un depósito de materiales, partes y accesorios para poder realizar reparaciones con apropiada agilidad. Cuando por cualquier razón se produce daño, pérdida o deterioro de los componentes del ala de riego, es conveniente facilitar al usuario su compra en el mismo depósito, evitándole el costo del viaje y la pérdida de tiempo. Se sugiere disponer de lo siguiente: Hidrantes, llaves bayoneta, aspersores, manguera de polietileno

b) Labores de mantenimiento

Las tareas más usuales de mantenimiento en un sistema de riego en ladera, son: 

- Conservación y rehabilitación de la microcuenca 

Para garantizar la cantidad y la calidad de agua para el sistema de riego en ladera y para las demás necesidades de los habitantes de la región, es indispensable realizar acciones que contribuyan a mantener en buen estado la cubierta vegetal de la microcuenca, para que se facilite la infiltración del agua de la lluvia y se reduzca la escorrentía y la erosión.

Las siguientes medidas deben ser desarrolladas por la comunidad:

• Conocer la microcuenca en toda su extensión, las especies vegetales que la componen, y los sitios que presenten problemas en la vegetación o el suelo. 

• Promover la adquisición de los terrenos de la microcuenca en concertación con los organismos estatales, que permita un mayor control sobre ciertas áreas de interés. 

• Ejercer vigilancia para prevenir la extracción de leña y otros materiales y la tumba de árboles.

• Preparar un plan comunitario de emergencia para la prevención y extinción de incendios forestales. 

• Concientizar a los usuarios para que reemplacen el consumo de leña provenientes de la microcuenca. 

• Adelantar obras de reforestación, corrección de cárcavas, retención de sedimentos y prevención de la erosión en la microcuenca. • Promover la participación de los niños y los jóvenes en estas actividades.

c) Vigilancia del Sistema

El funcionamiento del sistema de riego debe controlarse permanentemente. El Fontanero es la persona encargada de esta labor, al que se le incluyen tanto el chequeo de las obras de toda la red, como la supervisión del uso del riego a nivel de cada predio y del estado de los equipos de aplicación

d) Control de malezas

e) Desazolves o extracción de sedimentos

f) Reparación de tuberías y accesorios

g)Reparación de concretos

ADMINISTRACIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO EN LADERA

El éxito de la operación y mantenimiento de un sistema de riego en ladera, que es ante todo comunitario, depende de una buena organización de los usuarios. Se han diseñado una serie de procedimientos para la Organización Comunitaria y la reglamentación del funcionamiento de los sistemas de riego en Ladera, como los que se señalan a continuación:

a) Asociación de usuarios

Es la organización de los beneficiarios de un sistema de riego, con existencia legal como persona jurídica, constituida con objetivos sociales y económicos para el beneficio del conglomerado. 

b) Asamblea de usuarios

c) Junta de directiva de la asociación

d) Estatutos de la asociación

e) Reglamento interno del sistema de riego

Todos los sistemas de riego no son iguales. Existen diferencias de construcción, de funcionamiento y de uso. Por esto, cada uno tiene su propio reglamento de funcionamiento que tiene en cuenta esas particularidades. 

f) Manual de operación y mantenimiento

Es el instructivo para el manejo y mantenimiento de las estructuras, accesorios y demás componentes del sistema de riego. 

g) Los empleados de la asociación

Algunas actividades del sistema de riego en ladera, como las de operación, mantenimiento y ejecución de reparaciones requieren la disponibilidad de personal a sueldo, empleados que se conocen como Fontaneros. Su misión es la de cumplir las funciones que le señale la Junta Directiva para garantizar el buen funcionamiento del Sistema. Por lo tanto son unos servidores de la Comunidad y merecen el respeto y la colaboración de los beneficiario

h) El régimen de tarifas

Las labores de operación y mantenimiento del sistema de riego, así como el funcionamiento de la asociación de usuarios y el pago de las obligaciones contraídas para la construcción de las obras, requieren recursos económicos. La Junta Directiva, con la asesoría de los funcionarios de los ministerio de desarrollo agropecuario Estatal, debe preparar cada año un proyecto de tarifas, el cual debe ser discutido y aprobado en Asamblea General de Usuarios

1.1          Definición de Riego

El riego puede ser definido como la aplicación artificial de agua a los terrenos agrícolas para suplir al suelo la humedad requerida por las plantas de cultivo en ausencia de lluvia natural, esta práctica deberá aplicarse  cuando el agua de lluvia no satisfaga las exigencias hídricas de los cultivos.

La aplicación del agua en forma artificial a los cultivos forma parte de un sistema de riego, en el cual se consideran tres zonas básicas:

a)      Zona de captación

b)      Zona de conducción

c)       Zona de aplicación o uso del agua

1.2. Relación Suelo – Agua –Planta

La influencia que la interacción suelo agua planta ejerce en la agricultura de regadío debe ser ampliamente conocida por quienes pretende comprender el uso y manejo del agua para riego.

El conocimiento de estas relaciones ofrece al técnico dedicado a las prácticas de riego la posibilidad de planificar un sistema de riego eficiente, además saber las condiciones necesarios que debe tener el suelo para que se  constituya un ambiente favorable en el desarrollo de las raíces de las plantas, como garantía de una elevada y sostenida producción agrícola, es necesario comprender y manejar adecuadamente las relaciones del sistema suelo – agua – aire y planta.

1.2.1          Condiciones físicas del suelo para el crecimiento de las plantas

La aptitud del suelo como medio para el crecimiento de las plantas depende no solamente de la presencia y cantidad de los nutrimientos químicos, sino también del estado y movilidad del agua y el aire y de los atributos mecánicos del suelo.

1.3.         Contenido de agua del suelo

En la práctica del riego es un requisito esencial conocer el estado de humedad del suelo, es un tanto difícil, debido a que se moviliza en forma constante según las características del suelo, condiciones de evaporación, percolación consumo entre otros. Sin embargo para poder planificar o diseñar en forma apropiada la cantidad de agua que debe aplicarse para suplir el déficit hídrico, es necesario conocer la cantidad de agua presente en el suelo.

Existen diversos métodos para calcular la humedad del suelo, desde el más sencillo, mediante muestreo simple de campo, pesado y secado, hasta aquello sofisticado como el uso de tensiómetros, neutrones, rayos gama entre otros.

Cantidad de agua presente en un suelo se expresa como porcentaje de humedad del suelo, cuando se trata de riego se denomina constantes de humedad están  constituidas por la cantidad en porcentaje de agua a determinada tensión y en este caso son aquellas que limitan superior e inferiormente el agua aprovechable o útil para la planta.

1.4          Energía del agua del suelo

El agua del suelo, al igual que otros cuerpos en la naturaleza, contiene energía en diferentes cantidades y formas. La física clásica reconoces dos formas principales de energía. Cinética y potencial.

El movimiento del agua en el suelo es completamente lento, su energía cinética, la cual es proporcional al cuadrado de la velocidad, se considera insignificante. Energía potencial, la cual se relaciona con la posición o la condición interna, es de importancia primordial en la determinación del estado y movimiento del agua en el suelo. La energía potencial del agua del suelo varía en un amplio rango, las diferencias en energía potencial, entre un punto y otro, determinan el flujo de agua dentro del suelo.

Tensión de humedad del suelo “Es la fuerza con la cual el agua es retenida por el suelo, indicando la energía por unidad de área que debe aplicarse para mover el agua en el suelo”, se expresada en términos de atmósferas.

1.5          Potencial del agua del suelo

Dado que la energía potencial es una medida de la cantidad de trabajo que un cuerpo puede realizar en virtud de su energía almacenada. La determinación del estado de la energía potencial del agua en el suelo, permite estimar la cantidad de trabajo que una planta debe ejercer para extraer una unidad de agua.

2. Definición de Riego

El riego puede ser definido como la aplicación artificial de agua a los terrenos agrícolas para suplir al suelo la humedad requerida por las plantas de cultivo en ausencia de lluvia natural, esta práctica deberá aplicarse  cuando el agua de lluvia no satisfaga las exigencias hídricas de los cultivos.

La aplicación del agua en forma artificial a los cultivos forma parte de un sistema de riego, en el cual se consideran tres zonas básicas:

a)      Zona de captación

b)      Zona de conducción

c)       Zona de aplicación o uso del agua

2.1  Métodos de Riego

La reposición de agua al suelo puede realizarse de diferente manera, según la técnica de riego utilizada, distinguiéndose básicamente los siguientes métodos de riego; riego superficial o gravitacional, riego subsuperficial, y riego presurizado.

2.2.1         Riego Gravitacional

El riego superficial por gravedad se caracteriza por distribuir el agua sobre la superficie del suelo, debido a la acción de la fuerza gravitacional. Según como la superficie del suelo sea cubierta por el agua, surgen diferentes métodos del riego por superficie entre los principales; surcos, melgas, pozas, riego por desbordamientos entre otros.

Las condiciones topográficas del terreno introducen variantes en el método de riego por superficie. Un terreno plano, de suave pendiente, permite un trazado de surcos y melgas rectas; mientras que un terreno con fuerte pendiente requiere el trazado de surcos y melgas en contorno.

2.2.2         Riego subsuperficial

Este método de riego, el agua llega a la zona de raíces del cultivo mediante el proceso de ascenso capilar, debido a la presencia de una napa freática poco profunda, cuyo nivel bajo la superficie del suelo se regula por medio de zanjas o drenes de tubería.

2.2.3         Riego Presurizado         

Los métodos de riego presurizado se caracterizan por tener un sistema de distribución del agua a presión. Se trata de un sistema de riego mecanizado que asegura un control preciso de la cantidad de agua a aplicarse, adaptándose a cualquier condición del suelo, climas y topografía. Entre los principales métodos de riego se tienen el riego de aspersión, microaspersión y goteo.

 a)  Riego por microaspersión

Es un pequeño difusor aplica el agua por debajo del follaje de los árboles frutales. Estos sistemas de riego en la ladera tienen la ventaja de no ser erosivos para los suelos, el de disponer de un mecanismo de apertura y cierre de los hidrantes, que prácticamente evita desperdicios de agua por un posible mal manejo ((Keller, 1988; Avidan 1993)).

1.1.      b) El riego por goteo

Es un sistema de riego que entrega el agua gota a gota, según su necesidad, humedeciendo solo una parte del suelo, donde se concentran las raíces, por ello también se le llama riego localizado o de alta frecuencia, pues se aplica el agua casi a diario o algunas veces más de una vez al día. Una de las principales ventajas es que permite la aplicación de fertilizante a través del sistema igualmente de manera localizada, siendo más eficiente (Keller, 1988).

1.1.1    b)  Riego por aspersión

Este sistema de riego distribuye el agua en forma de lluvia, mediante aspersores que giran alrededor de un eje por la fuerza de la presión hídrica. Los aspersores van conectados a una tubería, denominada ala de riego, y sobre tubos elevadores verticales, que disipan la turbulencia adquirida por el agua al pasar de la tubería al aspersor.

 No precisa ninguna preparación previa del suelo y su eficiencia en la aplicación del agua es superior a los riegos por superficie. Se recomienda cuando existe poca disponibilidad de agua, una alta o baja velocidad de infiltración del agua, una excesiva parcelación o un relieve accidentado. No es adecuado en zonas de fuertes vientos, ni con agua salina en cultivos cuyas hojas se dañen al quedar las gotas en ellas. La intensidad de la lluvia no debe superar la capacidad de infiltración del suelo, para no encharcarlo (Cisneros, 2002, Keller, 1988).

2.2.4          Riego por aspersión

El riego por aspersión aplica el agua en forma de lluvia en una superficie circular. En los sistemas de riego en ladera generalmente se trabaja con una ala de riego compuesta de uno o dos aspersores, cincuenta metros de manguera de polietileno calibre cuarenta y diámetro igual a 1/2 pulgada ó ¾ de pulgada. El ala se va cambiando de lugar hasta completar el humedecimiento de todo el lote (Avidan, 1993; Calvache, 1998). El aspersor puede tener una o dos boquillas, que son los orificios a través de los cuales sale el chorro de agua a presión, que hace impacto sobre el brazo y se produce el fraccionamiento del chorro en pequeñas gotas de lluvia (Keller, 1988; Avidan 1993).

En las zonas de ladera es posible instalar equipos de riego por goteo y microaspersión, ya que estas modalidades funcionan con bajas presiones y pequeños caudales.

2.2.4.1     Clasificación de los sistemas de riego por aspersión

Los sistemas de riego por aspersión se pueden clasificar en dos grupos:

a)       Sistemas estacionarios: que permanecen en la misma posición mientras dura el riego y pueden ser:

Sistemas Móviles (portátil): Es un sistema de riego por aspersión englobado dentro de la clasificación de estacionario. En este caso, todos los elementos de la instalación son móviles, incluso puede serlo el grupo de bombeo. Los ramales de riego suelen ser de aluminio o de PVC y se instalan sobre la superficie del terreno. Cuando acaba el riego de una postura, los ramales con los aspersores se trasladan a la siguiente posición, requiriendo por ello una gran cantidad de mano de obra para el riego.

Estos equipos suelen ser instalados para aplicar riego eventuales o como soluciones de emergencia. Se compone de un grupo motobomba móvil (puede ser accionado desde la toma de fuerza del tractor) que envía el agua a una tubería en la que están colocados los aspersores. A veces, se acoplan a la tubería unas mangueras al final de las cuales se encuentran los aspersores sobre patines. De esta forma, los aspersores pueden ocupar diversas posiciones de riego antes de que sea necesario mover la tubería. Este sistema suele utilizarse en parcelas pequeñas o para aplicar riegos complementarios.

Sistema Semifijo: en este sistema son fijos el grupo de bombeo y la red de tuberías principales, que normalmente se encuentra enterrada. Esta tubería principal suele ser de PVC o fibrocemento, de ella derivan los hidrantes en donde se conectan los ramales de distribución (fijos o móviles), a los que se conectan los ramales de riego, que son móviles. Estos ramales móviles deber ser fácilmente transportables por lo que suelen ser de materiales ligeros y que soporten bien el estar a la intemperie (aluminio, polietileno). A los ramales se acoplan los aspersores bien directamente, bien a través de unas mangueras.

 Sistema fijo: todos los elementos de este sistema son fijos (bombeo, red de riego y emisores), salvo en algunos casos donde los aspersores son desmontables y van ocupando sucesivas posiciones a lo largo de los ramales de riego. La red de riego puede instalarse únicamente para la campaña o ser permanente.

Dentro de los sistemas fijos se pueden distinguir dos tipo, los sistemas aéreos y los enterrados. Los sistemas fijos aéreos constan de una red de tuberías principales enterradas y unos ramales de riego que se encuentran sobre el terreno.

Estos ramales pueden ser trasladados a otras parcelas o a otra zona de la misma en función de la rotación de cultivos existente en la explotación. Los sistemas fijos enterrados se denominan comúnmente cobertura total enterrada y tienen toda la red de riego bajo la superficie del terreno. En este caso, el diseño del marco de riego más adecuado tiene mucha importancia, ya que no podrá ser modificado fácilmente.

 b)       Sistemas mecanizados: que se desplazan mientras aplican el agua de riego y pueden ser:

Cañones de riego: El cañón motorizado de riego consta de un aspersor de gran alcance y caudal (cañón) montado sobre un carro o patín y conectado al suministro de agua mediante una manguera. Este sistema de riego utiliza aspersores rotativos de gran tamaño, que funcionan con una elevada presión y forman gotas bastante grandes. Son adecuados para dar riegos de apoyo a cultivos con bajas necesidades de riego y es bastante utilizado para praderas de zonas semi-húmedas.

Pivote: forma parte de los sistemas de riego por aspersión mecanizados. Es un ramal de riego con un extremo fijo, por el que recibe el agua y la energía eléctrica, y otro móvil que describe un círculo girando alrededor del primero. El equipo de riego se basa en el movimiento de una tubería portaemisores que se apoya en unas torres automotrices. Estas torres están dotadas de un motor eléctrico y dos ruedas neumáticas. La tubería, que normalmente es de acero galvanizado, sirve junto con barras o cables, de elemento resistente para vencer la distancia entre torres.

La distancia entre torres va desde 35 a 75 m, aunque lo más normal son las torres de 38 m (tramo corto) y 55 m (tramo largo). La longitud total del equipo varía de 60 a 800 m. El equipo pivote riega una superficie de forma circular por lo que resulta inevitable que, si la parcela no tiene esta forma, queden zonas sin regar. Normalmente los pivotes riegan un círculo completo aunque también se instalan para el riego de medio círculo. 

Si se desea regar la totalidad de la finca existen varias opciones. La opción más común es poner en riego estas partes de la finca con un sistema de cobertura total enterrada. Otra opción menos corriente es añadir en el equipo los dispositivos llamados "de esquina". Estos dispositivos están formados por un alero articulado de la tubería portaemisores que sólo se despliega y se pone en funcionamiento al pasar sobre una de estas zonas (esquinas del campo) que de otra forma quedarían sin regar.

Laterales de avance frontal: este equipo es de estructura semejante al pivote. Consiste en un ramal de riego montado sobre unas torres automotrices de dos ruedas que se desplazan en sentido perpendicular al ramal de riego.

Riega superficies de forma rectangular La tubería portaemisores, los emisores y los sistemas de propulsión son semejantes Al pivote. Sin embargo, la forma de suministrar agua al equipo y el mecanismo de alineamiento presentan diferencias respecto al equipo pivote.

El suministro de agua se realiza directamente desde un canal o mediante una manguera flexible que es arrastrada por el mismo equipo. En el segundo caso, se necesitan hidrantes cada 200 ó 300 m, llevando la máquina una manguera de 115 ó 165 m. La pérdida de carga en la manguera hace que necesite más energía en estos montajes que en los de toma directa de un canal.

2.2.4.2    Componentes del sistemas de riego por aspersión

Un sistema de riego por aspersión está compuesto por:

a) Un equipo de bombeo encargado de proporcionar agua a presión. En algunas zonas no resulta necesario este equipo ya que se dispone de presión natural.

 b) Una red de tuberías principales que llevan el agua hasta los hidrantes, que son las tomas de agua en la parcela.

 c) Una red de ramales de riego que conducen el agua hasta los emisores instalados en la parcela que se pretende regar.

d) Dispositivos de aspersión o emisores, que son los elementos encargados de aplicar el agua en forma de lluvia. Estos dispositivos pueden ser tuberías perforadas, difusores fijos, toberas, boquillas o aspersores, entre otros

Equipo de Riego Presurizado Básicamente consiste en:

·        a)  Fuente de abastecimiento de agua

     El riego por aspersión requiere de un caudal continuo que pueda porvenir de una fuente superficial o subterránea y de la que se debe tomar tomar en cuenta, la ubicación, la calidad del agua y caudal.

f    En cuanto a la ubicación: los factores que influirán en el diseño son el desnivel, la distancia y los accidentes topográficos entre la fuente de agua y el terreno a regar. 

      

       En la calidad del agua se deberá conocer sobre el contenido de sedimento, materia orgánica y sales. El caudal deberá ser un dato muy seguro. 

    

·         b) Cabezal principal

Es un conjunto de elementos que domina toda la instalación y sirve para proveer presión y caudal al sistema, filtrar el agua, inyectar fertilizantes, medir volúmenes entre otros aspectos.

Los componentes principales que tiene este sistema.

•  Equipo de bombeo que provee el caudal y la presión suficiente para el funcionamiento del equipo.
• Sistema de filtrado, compuesto por uno o varios filtros de acuerdo al caudal e impurezas.
• Unidad de fertilización
• Aparatos de control y medición
• Válvulas de aire, reguladoras de presión.

·          c) Sistema de filtrado

Es clave en la instalación de riego para evitar  las obstrucciones del flujo en las conducciones  por partículas minerales en suspensión (Ac Lo y Ao), materia orgánica.

c     d) Tuberías de conducción principales

     

La red de conducción consiste en transportar el agua desde el sitio de captación hasta el área de riego. Como generalmente la disponibilidad de agua en las zonas de ladera es reducida, se hace necesario transportarla por medio de ductos cerrados, que pueden ser tubería de PVC, asbesto cemento o canales de revestimiento que garanticen una buena eficiencia en la conducción.

Las tuberías más empleadas son de cloruro de polivinilo (PVC) y de polietileno. El PVC se usa en diámetros superiores a 50 mm para las líneas de distribución primaria, secundaria y terciaria. De acuerdo al caudal disponible y las diferencias de cotas que existen en la superficie a regar, se selecciona la tubería y la presión que son capaces de soportar.

·         e) Accesorios

Conjunto de piezas que se utilizan para pegar y ensamblar las tuberías y construir los cabezales de campo, los accesorios a utilizarse tubería PVC, codos, uniones, válvulas, filtros, reguladores de presión, las características constructivas de estos materiales deben ser suficientes para soportar las altas presiones del Sistema.

2.2.4.3   Aspersor

Son los dispositivos instalados en el lateral que controlan la salida del riego, estos emisores están diseñados para distribuir el agua de riego sobre el suelo en forma de lluvia, son tubos por donde sale el agua y están provistos de un mecanismo que les confieren movimiento, funcionan a presión y lanzan chorros de agua al aire que se precipitan sobre el terreno.

Los emisores se seleccionaran de acuerdo a las necesidades de riego y  son de fácil instalación, los más comunes son: goteros, cintas, aspersores, difusores (microaspersores y microjets). Los aspersores a utilizar, deben de estar provistos de un elevador, elemento imprescindible para la adecuada operación del sistema.

2.2.4.3.1    Tipos de aspersores, por su forma de girar

a)      De martillo o de impacto: giran a impulsos del chorro de agua sobre un brazo oscilante, donde el mecanismo de acción del giro es un martillo sujeto a un eje sobre el cuerpo del aspersor accionado por un resorte, este martillo desplazado por el chorro produce un golpe intermitente sobre el aspersor produciendo giros pausados.

b)      De turbina: tienen un giro continuo, al discurrir el agua por un mecanismo de turbina.

c)       Balancín: en este mecanismo de acción de giro es un balancín accionado por su propio peso, el cual se interpone intermitentemente al chorro de agua ocasionando un giro pausado del aspersor, se les conoce también como aspersores “turbo – martillo”.

d)      Giro parcial: su mecanismo de giro parcial, muy útil para regar en los bordes y en las esquinas de los lotes.

e)      Giro rápido: suelen emplearse en el riego del césped (6 vueltas por minuto) y de giro lento (1/4 a 3 vueltas por minuto) para uso de cultivos agrícolas.

f)       Trompo: se utiliza en especial para el riego de plantaciones de árboles frutales y jardines.

g)      Hélice: se utiliza en equipos fijos para cultivos de campo.

h)      Mini-aspersor: son utilizados  en la aspersión fija de plantaciones de árboles  frutales y jardines.

2.2.4.3.2    Tipos de aspersores, por su presión de trabajo

a)      De baja presión: se clasifican así cuando tienen una presión menor o igual a 1,5 kg/cm², son capaces de mojar un radio de hasta 12 m como máximo, producen un riego uniforme aun en condiciones desfavorables de viento, pero requieren un espaciamiento entre aspersores inferior a 12 m.

b)      De media presión: entre 1,5 kg/cm² y 4,5 kg/cm², el radio mojado varía entre los 12 y 25 m, se emplean en espaciamientos de entre 12 y 24 m, suelen llevar boquillas de diámetro comprendido entre 4 y 7 mm.

c)   De alta presión: cuando la presión de trabajo es superior a 4,5 kg/cm², el radio de cobertura puede alcanzar hasta 60 m, los más utilizados en la agricultura arrojan de 6 a 40 m³/hora. Dan baja uniformidad en zonas con presencia de vientos. Asimismo el tamaño de la gota y la altura de caída ´pueden dañar al cultivo.

2.2.4.3.2      Tipos de aspersores, por el número de boquillas

De una boquilla y de dos o más  boquillas, en estos las características hidráulicas se refieren a la boquilla de mayor diámetro que es la que acciona el mecanismo de giro. La forma y medida de las boquillas determinan la descarga, la forma de dispersión del agua y el tamaño de las gotas.

2.2.4.4         Ventajas y desventajas del Riego Presurizado

•   Ventajas

 ü  Se asegura la explotación agrícola, al permitirla obtención de dos cosechas cuando en condiciones de secano solamente se consigue producir una.

ü  Reducción de la erosión del suelo.

ü  Necesita menor filtrado que el de goteo.

ü  Poca mano de obra.

ü  Aplicación de agua con alta eficiencia alrededor del 70%.

ü  Puede ser utilizado con facilidad en terrenos con pendiente pronunciadas.

ü  No afecta el material vegetal sometido a riego, debido que elimina la presión que el agua puede ofrecer a las plantas y como la distribución es homogénea sobre el material vegetal, el riego de la vegetación por aspersión es total y se distribuye suavemente el agua sobre el área deseada.

•    Desventajas

ü  Inversión inicial puede ser grande.

ü  Se necesita determinar bien la distancia entre aspersores, para tener un coeficiente de uniformidad superior a 80%

ü  Necesita que el emisor siempre este en posición vertical para el funcionamiento eficiente.

ü  El viento distorsiona la distribución del riego y pérdidas por evaporación.

ü  En la implementación de riego para cultivos de pastos para ganado, se ve afectado por el pisoteo y además los emisores y tubos son dañados  a veces por los animales.

2.2.4.4           Eficiencia de Riego

Los parámetros de operación utilizados para describir que tan bien opera un sistema de riego son: eficiencia de conducción, eficiencia de aplicación, eficiencia de uso de agua de riego, uniformidad de distribución y eficiencia de almacenamiento (Calvache, 1998).

Los parámetros de eficiencia y uniformidad ayudan a cuantificar la uniformidad y el grado en que el riego es adecuado, de manera tal que el funcionamiento del sistema pueda ser evaluado, mejorado y mantenido.

•  Eficiencia de aplicación (Ea)

La eficiencia de aplicación (Ea): es la relación de la lámina promedio aplicada realmente almacenada en la zona radicular y la lámina promedio de agua aplicada, multiplicada por 100. Se expresa comúnmente en porcentaje:

Ea = (Agua almacenada/Agua aplicada) x 100

Para calcular la cantidad de agua almacenada se puede utilizar cualquier método de medida de la humedad del suelo como los tensiómetros, sonda de neutrones, gravimetría, resistencia eléctrica, entre otros. (Calvache, 1998, Calvache, 2004).

• Eficiencia de uso de agua (Eua)

La eficiencia de uso de agua (Eua): es la relación de la evapotranspiración sobre la lámina de agua aplicada, multiplicado por 100 (Calvache y Reichardt 1997).

Eua = (Evapotranspiración/Agua aplicada) x 100

•  Eficiencia de Distribución: Coeficiente de Uniformidad de Christiansen           

Coeficiente de uniformidad en los sistemas de riego por aspersión planteado por Christiansen (1942), fue el primero en aplicar el concepto de medir la uniformidad de la distribución del agua en un sistema de riego por aspersión.

El coeficiente de uniformidad de Christiansen es ampliamente usado, y un UCC igual o mayor que 0.7 es considerado aceptable a la práctica del diseño de sistema de riego por aspersión.

La uniformidad de distribución (UD): describe la relación entre la lámina de agua infiltrada en la cuarta parte del campo que recibe las menores cantidades de agua y el promedio de la lámina aplicada en forma de ecuación.

En el riego por aspersión la lámina infiltrada puede reemplazarse por la lámina aplicada:

El coeficiente de uniformidad de Christiansen (CUC), que relaciona la variabilidad espacial de la lámina de riego distribuida en todo el campo. Para ello es necesario calcular el coeficiente de variación (Cv) de todas las mediciones CUC= 100- Cv (%).

Planificación del Riego

El plan de cultivo y riego es el procedimiento de trabajo de un sistema de riego orientado a asegurar de manera equitativa, la distribución de las aguas de riego entre las áreas agrícolas, para su elaboración se tiene en cuenta los siguientes elementos: los cultivos, sus ciclos vegetativos, fechas de siembra, requerimientos de riego con su frecuencia y volumen a lo largo del ciclo, las disponibilidades hídricas, los tipo de suelo, las eficiencias con que se maneja el agua de riego y la infraestructura hidráulica existente.

Diagnostico de sistema de riego