Influencia de la Pendiente del Terreno en la Uniformidad de Distribución de Caudal en Cintas de Riego Localizado

Abstract

El objetivo de este trabajo ha sido evaluar la influencia de la pendiente del terreno y de la carga y descarga de las cintas de riego en la uniformidad de distribución (UD) del riego. Para ello, se ha medido la UD en ramales de riego con distinta pendiente, comparando el agua recogida bien en una fracción del tiempo de riego en carga, o bien durante el pulso completo de riego.

Full text

1. Introducción
2. Objetivo
3. Materiales y Métodos
4. Resultados y Discusión
5. Conclusiones
Influencia de la Pendiente del
Terreno en la Uniformidad de
Distribución de Caudal en Cintas
de Riego Localizado

Influencia de la Pendiente del Terreno en la Uniformidad de Distribución de Caudal en Cintas de Riego
Localizado./[Cánovas Fernández, G.; Baeza Cano, R.; Gavilán Zafra, P.; Contreras París, J.I.]. –
Almería. Consejería de Agricultura, Pesca y Desarrollo Rural, Instituto de Investigación y Formación
Agraria y Pesquera, 2015. 1-12 p. Formato digital (e-book) - (Producción Ecológica y Recursos
Naturales).
Riego por goteo, emisores, desnivel, descarga, tuberías emisoras, coeficiente de uniformidad
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Influencia de la Pendiente del Terreno en la Uniformidad de Distribución de Caudal en Cintas de
Riego Localizado
© Edita JUNTA DE ANDALUCÍA. Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera.
Consejería de Agricultura, Pesca y Desarrollo Rural.
Almería, Marzo de 2015.
Autoría:
Gema Cánovas Fernández 1
Rafael Baeza Cano 2
Pedro Gavilán Zafra 3
Juana Isabel Contreras París 2
--------------------------------- ------------
1 Agencia de Gestión Agraria y Pesquera de Andalucía (AGAPA), Consejería de Agricultura, Pesca y Desarrollo Rural.
2 IFAPA, Centro de La Mojonera
3 IFAPA, Centro Alameda del Obispo

1. Introducción
El objetivo de este trabajo ha sido evaluar
la influencia de la pendiente del terreno y
de la carga y descarga de las cintas de riego
en la uniformidad de distribución (UD) del
riego. Para ello, se ha medido la UD en
ramales de riego con distinta pendiente y
comparando el agua recogida bien en una
fracción del tiempo de riego en carga, o
bien durante el pulso completo de riego.
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Las cintas de riego localizado son un material muy extendido en el riego de
los cultivos hortícolas. En este grupo se incluyen tanto las cintas
propiamente dichas como las tuberías de gotero de pared delgada. En
parcelas con orografía irregular es frecuente encontrar redes de riego con
los ramales instalados en pendiente. En estas instalaciones es posible que
la uniformidad de distribución, cuando se evalúa el riego con la instalación
en carga (a presión), sea muy elevada. Sin embargo, cuando se evalúa el
pulso completo de riego, incluyendo los periodos de carga y descarga de
las tuberías, la uniformidad de distribución disminuye. Este descenso en la
uniformidad es especialmente pronunciado si el pulso de riego es corto,
como consecuencia de la mayor influencia proporcional de las descargas
producidas en los emisores al finalizar riego.
1.1. Objetivo
Imagen 1. Recogida del volumen de agua en un punto
de emisión.
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Distribución de Caudal en Cintas de Riego Localizado

2. Materiales y Métodos
El experimento se realizó en el laboratorio de evaluación de materiales
de riego localizado, situado en las instalaciones que posee el Centro
IFAPA de La Mojonera en La Cañada (Almería). El dispositivo experimental
instalado consistió en un banco de pruebas de cintas de riego de 40 m de
longitud instaladas con pendiente variable entre el 0 y el 5%, tanto en
sentido ascendente como descendente (Imagen 3, Figura 1).
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Figura 1. Croquis del banco de pruebas a diferentes pendientes.
Imagen 3. Banco de pruebas de cintas de riego con
pendiente variable.
Imagen 2. Laboratorio de evaluación de materiales.
Influencia de la Pendiente del Terreno en la Uniformidad de
Distribución de Caudal en Cintas de Riego Localizado

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Antes de realizar las medidas en el banco de pruebas en
pendiente, se analizaron los dos modelos de cinta en el banco de
ensayo de emisores de riego siguiendo la norma UNE 68-075-861
(Imagen 4), obteniéndose las siguientes fórmulas de gasto:
Donde
Q es el caudal medido en l/h y H es la presión en bar.
Para evitar el efecto sobre los resultados causado por posibles
obturaciones se utilizó agua desalada y filtrada. Se estableció un
diseño experimental factorial con tres repeticiones y dos
factores: pendiente y compensación de caudal. La unidad
experimental básica fue un lateral de cinta de riego con 200
salidas. Se evaluó el comportamiento de dos modelos de cinta de
riego de uso frecuente en los cultivos de fresa y lechuga: modelo
no compensante y modelo autocompensante, respectivamente. La
separación entre emisores fue de 20 cm.
Cinta
compensante
Q = 0,60 * H-0,003
Cinta no
compensante
Q = 1,55 * H0,522
Imagen 4. Banco de pruebas de emisores.
1 UNE 68-075-86. 1986. Material de riego. Emisores. Requisitos generales y métodos de ensayo. Norma Española.
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Distribución de Caudal en Cintas de Riego Localizado

A continuación, se aplicaron a las cintas pulsos
de riego de 15 minutos a tres presiones de
trabajo (0,10, 0,15 y 0,20 MPa) para cada una de
las pendientes de trabajo. Se midió el volumen
recogido en 28 emisores durante todo el pulso
de riego, esperando a que se produjese la
descarga completa del ramal de riego. Se midió
también el caudal recogido en los mismos
emisores con la tubería en carga y la presión en
5 puntos equidistantes a lo largo del ramal. Para
la evaluación de la uniformidad de distribución
de riego se empleó el método del cuarto inferior
(Ecuación 1) propuesto por Keller y Karmeli
(1974)1. Los valores de uniformidad obtenidos se
calificaron de acuerdo con la clasificación
propuesta por Merrian y Keller (1978)2 (Tabla 1).
Con los datos obtenidos se realizó un análisis de
la varianza y un test de comparación de medias
(MDS; p>0,05).
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CUD
Tabla 1. Clasificación de los valores de uniformidad de
distribución (CUD) propuesta por Merrian y Keller (1978)2.
CUD
(%) Calificación
>95 Excelente
85-95 Buena
80-85 Aceptable
70-80 Pobre
<70 Inaceptable
Donde
CUD: Coeficiente de Uniformidad de Distribución,
en tanto por ciento.
q25%: Promedio de los caudales del 25% de los
emisores de menor caudal.
qm: Promedio del caudal de todos los emisores.
Ecuación 1
1 Keller, J., Karmeli, D. 1974. Trickle irrigation design parameters. Transaction of the ASAE.
2 Merrian, J.L. Keller, J. 1978. Farm irrigation system evaluation: a guide for management. Utah State University.
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Distribución de Caudal en Cintas de Riego Localizado

Los dos modelos de cinta evaluada
mostraron uniformidades de
distribución altas cuando se trabajó
con pendiente cero, tanto cuando
se recogió el agua del pulso
completo de riego, como cuando
las medidas de caudal se hicieron
en carga. Los valores obtenidos son
indicativos de la elevada calidad de
los materiales evaluados. No
obstante, el modelo
autocompensante obtuvo una mejor
calificación cuando se midió el
riego completo (Tabla 2).
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3. Resultados y Discusión
En carga Riego Completo
Tipo de emisor CUD
(%) Calificación CUD
(%) Calificación
Compensante 96,1 Excelente 95,5 Excelente
No compensante 96,4 Excelente 94,6 Buena
Tabla 2. Coeficientes de Uniformidad de Distribución (CUD) obtenidos con
los ramales instalados a nivel (Pendiente = 0%)
Los valores de uniformidad en carga
fueron igualmente muy elevados
(>95%) cuando se trabajó en
pendiente. Se aprecian resultados
ligeramente más favorables para el
modelo autocompensante. No
obstante estas diferencias no
fueron significativas (Tabla 3).
Compensante No Compensante
Pendiente
(%)
CUD
(%) Calificación CUD
(%) Calificación
1 96,4 Excelente 96,5 Excelente
2 96,5 Excelente 96,1 Excelente
3 95,8 Excelente 96,1 Excelente
4 96,2 Excelente 95,1 Excelente
5 95,8 Excelente 95,3 Excelente
Tabla 3. Coeficientes de Uniformidad de Distribución (CUD) obtenidos con
los ramales instalados a diferente pendiente cuando los volúmenes se
midieron en carga.
Influencia de la Pendiente del Terreno en la Uniformidad de
Distribución de Caudal en Cintas de Riego Localizado

Sin embargo, cuando se midió el
volumen de todo el pulso de
riego, los valores de uniformidad
sufrieron una elevada
disminución cuando se trabajó en
pendiente (Tabla 4). Esta
disminución se produjo en los dos
modelos de cinta y en todos los
casos el valor de CUD fue inferior
al 90%. Este efecto se observó
incluso para la pendiente mas
baja (1%) y no aparecieron
diferencias significativas entre
las diferentes pendientes (1, 2,
3, 4 y 5%). Por lo que respecta al
signo de la pendiente, tampoco
se observaron diferencias
significativas entre pendiente
ascendente y descendente (Tabla
4). Por tanto, no se puede
achacar el descenso de
uniformidad a las diferencias de
altura manométrica causadas por
la cota, ni a las perdidas de
carga a lo largo del recorrido,
como así lo corroboran los
valores obtenidos en las medidas
de presión a lo largo del ramal,
que se mostraron muy uniformes
en todos los casos (datos no
presentados).
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Compensante
No Compensante
Pendiente
(%)
CUD*
(%) Calificación CUD*
(%) Calificación
0 95,5 a Excelente 94,6 a Buena
1 79,0 b Pobre 87,2 b Buena
2 78,9 b Pobre 89,2 b Buena
3 75,4 b Pobre 87,4 b Buena
4 81,5 b Aceptable 87,5 b Buena
5 83,3 b Aceptable 84,8 b Aceptable
-1 87,2 b Buena 87,6 b Buena
-2 89,1 b Buena 88,7 b Buena
-3 87,4 b Buena 88,5 b Buena
-4 87,5 b Buena 88,7 b Buena
-5 84,8 b Aceptable 87,5 b Buena
Media 83,7 B Aceptable 87,5 A Buena
Tabla 4. Coeficientes de Uniformidad de Distribución (CUD) obtenidos
midiendo los pulsos completos de riego, con los ramales instalados a las
diferentes pendientes.
Influencia de la Pendiente del Terreno en la Uniformidad de
Distribución de Caudal en Cintas de Riego Localizado
* Valores seguidos de letras minúsculas diferentes indican diferencias significativas
entre pendientes para cada modelo de emisor. Valores medios seguidos de letras
mayúsculas diferentes indican diferencias significativas entre modelos de emisores.

La principal causa de esta
bajada brusca de la
uniformidad fue la descarga
que se produjo al finalizar el
pulso de riego en los tramos
de menor cota del ramal,
independientemente de la
pendiente (1-5%). Los
volúmenes recogidos en los
emisores de los tramos de
menor cota aumentaron
exponencialmente (Figura
2).
Figura 2. Caudal medido en pulsos completos de 15 minutos de riego en el
modelo de cinta autocompensante (a) y no compensante (b).
9/12
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
020 40 60 80 100
Caudal (L/h)
Posición relativa en la cinta portagoteros
(0=mayor cota; 100= menor cota)
Pendiente 5%
Pendiente 4%
Pendiente 3%
Pendiente 2%
Pendiente 1%
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
020 40 60 80 100
Caudal (L/h)
Posición relativa en la cinta portagoteros
(0=mayor cota; 100=menor cota)
Pendiente 5%
Pendiente 4%
Pendiente 3%
Pendiente 2%
Pendiente 1%
a)
b)
Influencia de la Pendiente del Terreno en la Uniformidad de
Distribución de Caudal en Cintas de Riego Localizado

El caudal emitido por los
emisores en función de su
posición relativa en la cinta de
riego (Figura 3) no se ve
influenciado cuando la
pendiente es del 0%, mientras
que sí se ve afectado cuando la
cinta está colocada en
pendiente, ya que aumentan
los volúmenes recogidos en los
emisores colocados a menor
cota.
10/12
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
020 40 60 80 100
Caudal (L/h)
Posición relativa en la cinta portagoteros
(0=mayor cota; 100=menor cota)
Pendie nte 0%
Pendie nte 1-5%
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
020 40 60 80 100
Caudal (L/h)
Posición relativa en la cinta port agoteros
(0=mayor cota; 100=menor cota)
Pendiente 0%
Pendiente 1-5%
a)
b)
Figura 3. Caudal medido en pulsos completos de 15 minutos de riego en el
modelo de cinta autocompensante (a) y no compensante (b). Media
pendientes 1-5% vs pendiente 0 %.
Influencia de la Pendiente del Terreno en la Uniformidad de
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4. Conclusiones y
Recomendaciones
La uniformidad de distribución de caudal determinada disminuye cuando se trabaja en
pendiente y se controlan los pulsos completos de riego. Por tanto. en instalaciones en
pendiente se recomienda evaluar la uniformidad de distribución midiendo los pulsos completos
de riego.
La instalación de cintas emisoras de riego en pendiente provoca una mayor descarga en los
emisores situados a menor cota, afectando a la uniformidad de distribución del riego cuando
se miden los pulsos completos. Este fenómeno afecta tanto a cintas emisoras sin compensación
de caudal, como con compensación de caudal.
La uniformidad de distribución no mejoró al trabajar con pendientes negativas ni con bajas
pendientes (1-2%).
Por tanto, se recomienda prestar especial atención a la nivelación del terreno cuando se
sectorizan instalaciones para trabajar en el sistema de pulsos cortos de riego. Además, en el
caso de que sea necesario realizar instalaciones con pendiente sería recomendable instalar
dispositivos que eviten la descarga a lo largo de los ramales de riego.
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