Riego por pulso en cultivos Extensivos en siembra directa

Universidad Nacional de Córdoba

Facultad de Ciencias Agropecuarias

Departamento de Producción Vegetal

Área Consolidación:

Producción Cultivos Extensivos

Autores:Cheguirián, PabloMatejcic, MartinRicci, Hector Exequiel

Tutor:Ing.Agr.Roquè,Carlos

Coordinador:Ing.Agr. Gustavo Giambastiani

IntroducciónLa agricultura es una de las bases de la economía de Argentina,

representando un importante ingreso de divisas en la actualidad.

La agricultura bajo riego, es una fuente muy importante de producción de

alimentos, debido al incremento de los rendimientos.

Se prevé que solo en Argentina se pueden incorporar 16 millones de

hectáreas de nuevas tierras de cultivos, si se hicieran las inversiones

necesarias.

El potencial de adopción de sistemas de riego es inmejorable, por la baja tasa

implementación sobre cultivos, en relación con las fuentes de agua

disponibles.

El principal problema de su escasa implementación es la baja rentabilidad que

ocasiona debido al alto consumo energético, con los gastos que conlleva.

Objetivos

El presente trabajo tiene como objetivo hacer un análisis del sistema de riego

gravitatorio por pulsos y exponer las ventajas sobre otros sistemas de riego para

conocer si es conveniente su implementación.

Principio de funcionamientoSe denomina Riego por Pulsos, a una técnica aplicada en el manejo del agua quenos permite optimizar el uso de este recurso en sistemas de riego por gravedadque fue presentada por primera vez en el año 1980.

Consiste en dividir el frente de riego en dos secciones y mediante el uso de unaválvula de operación automatizada (mediante un sencillo microprocesador) y unsistema de conducción de tubo flexible con multicompuertas, entrega de maneracontrolada y alternada, volúmenes de agua generando periodos de avance yremojo que disminuyen dramáticamente la tasa de infiltración. Mientras el flujo deagua es desviado hacia un lado, el surco del otro lado permanece oreándose,sellando su superficie y en definitiva modificando su capacidad de infiltración.

El sistema de riego por pulsos, es una modificación del sistema por surcostradicional que permite mejorar la eficiencia en el uso del agua del 40 % a valorescercanos al pivote central cuando es correctamente utilizado. Esta técnica de riegopor superficie permite el correcto manejo del caudal de agua y aplicar una laminade riego sobre el terreno, de manera uniforme y en la dosis necesaria.

Perfiles mojados en riego

continuo y discontinuo

Desagües

* En el riego tradicionalse pierde agua en la

cabecera y en el pie.

•En el riego discontinuodisminuyen las pérdidas por

percolación y desagües.

Los factores que producen este

fenómeno son: Sedimentación de partículas: Cuando se corta el suministro del agua,

todas las pequeñas partículas se depositan en estos conductos,

produciendo un tapón.

Expansión de las arcillas: Estas arcillas expandiéndose producen un

efecto tapón en todas las líneas de flujo dentro de la estructura de suelo,

que ayudan a modificar la curva de infiltración.

Aire atrapado en los primeros 15 a 20 cm:el agua vuelve a pasar por el

mismo lugar encontrándose con poros con aire al cual primero tiene que

desalojar antes de poder infiltrar. Este proceso también ayuda a un

escurrimiento más rápido en superficie respecto al riego tradicional.

Expansión de las arcillas.

Sedimentación de laspartículas de arcilla en elfondo del surco.

Aire atrapado en losprimeros 10 a 15 cm. debajo

del fondo del surco.

Etapas del Riego Discontinuo Avance: En la primera etapa se realiza un mojado rápido del surco, por

ciclos. Esto se logra alternando pulsos de agua y periodos de escurrimiento,

de similar duración, en todo el terreno y su objetivo principal es igualar la

capacidad de infiltración a lo largo del surco. Una vez mojado el primer ciclo

del surco, se corta el agua y deja orear, Luego, en el segundo ciclo, el agua

atraviesa –con baja tasa de infiltración– la zona ya mojada hasta el segundo

sector seco, que moja y luego se deja orear. Al repetir estos ciclos cuatro o

cinco veces se alcanza el extremo final del surco.

Remojo:Una vez que se logró igualar la capacidad de infiltración en todo el

surco, se comienza con el remojo. Consiste en abrir el agua un tiempo

determinado y cortarlo cuando el volumen de agua aportado sea capaz de

infiltrarse en su totalidad a lo largo del surco. Los tiempos son ajustables en el

controlador, de modo de poder minimizar o evitar las pérdidas por esta causa.

En este período de riego es el que se utiliza para realizar el fertirriego,

logrando que el fertilizante quede incorporado al suelo pero a una

profundidad donde las raíces puedan tomarlo.

Perfiles longitudinales en surcos

regados con caudal discontinuos.

Fase de avance en cuatro pulsos

con tiempos cada vez mas largos.

Fase de remojo en pulsos cada vez

más cortos en el tiempo.

Diagrama comparativo de riego

por pulso y continuo

Ventajas del Riego Discontinuo Baja presión de trabajo:

Al ser este un riego por gravedad, nos permite trabajar con muy baja presión.

Esto mantiene un ahorro de energía significativo cuando se trabaja con

bombeo, pudiendo llegar al 60% de disminución comparado con la aspersión,

debido a que las necesidades por altura manométrica disminuyen

significativamente..

5

3,5 3,5

2,5

0,70,06

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

Presiones

de trabajo

en Kg/cm2

Métodos de riego

Cañón viajero

Pivote central depresión media

Avance frontal,goteo y aspersiónmóvil

Pivote central consistema L.E.P.A.

Caudal DiscontinuoCon Bombeo

Caudal DiscontinuoSin Bombeo

Baja inversión inicial:

El equipo, por su sencillez no es costoso, comparado con un sistema por

aspersión.

Mayor aprovechamiento de la superficie a regar:

Dado que las divisiones de las unidades productivas no son en forma circular,

las esquinas de los lotes a regar son aprovechadas.

Bajo costo de mantenimiento:

Dado que no tiene partes complejas ni sometidas a presión, estos costos son

prácticamente nulos. Los más comunes serán los correspondientes a

reposición de mangas rotas, calcetines, etc.

Fertirriego:

La posibilidad de incluir el fertirriego automatizado, sin el riesgo de perder

fertilizantes por percolación profunda o en los desagües, disminuyendo el

impacto ambiental y económico de los fertilizantes.

Desventajas del Riego Discontinuo

Mayor necesidad de mano de obra:

Para realizar los cambios de turno de riego se requiere de un trabajo manual,

mientras que en el caso del pivote central el sistema es totalmente automático.

Mayor complejidad del sistema:

Es necesario conocer y coordinar un mayor número de actividades (cambios de

turno, rastrillo limpia surcos, reparación de calcetines, regulación de compuertas,

etc.).

Labores especiales:

Para realizar el riego mediante este sistema, es necesario al menos una labor extra

que es la pasada del rastrillo limpia surcos antes de realizar la siembra.

Materiales y MétodosEl trabajo se realizó en un establecimiento de 100 hectáreas ubicado 10 km al

norte de la localidad de Montecristo, departamento Rio Primero.

Basado en un cultivo en siembra directa, se explican los pasos a realizar para

lograr el correcto funcionamiento del sistema elegido, como ser:

Sistematización del terreno.

Adaptación del parque de maquinaria.

Ubicación de las cabeceras de riego.

Se evaluó la inversión a realizar, la potencia requerida de la bomba y el

consumo de combustible que deriva de la utilización de la misma.

Inversión a realizar

Sistematización del terreno:

Si la pendiente es marcada se corre riesgo de generar erosión. La misma debería

estar entre 0,2 % y 1 % para lograr una buena eficiencia en la aplicación. El costo

de la misma varía de acuerdo a la topografía de la unidad productiva.

Parque de Maquinaria:

Es imprescindible contar con rastrillo limpia surco, que es el encargado de formar

el surco de riego y compactar el fondo del surco mediante una “bala” para

garantizar la correcta circulación del agua en el surco.

• Barredor de surcos

Elementos de Riego

1. Bomba: Es la encargada de extraer el caudal de agua para lograr el riego requerido en un tiempo adecuado.

2. Válvulas de Caudal Discontinuo: Son las unidades funcionales de automatismo del sistema, dado que son las que van a proporcionar los pulsos de agua para permitir que ocurra el riego.

3. Mangas de Conducción: Por donde circula el agua hasta llegar a las compuertas.

4. Compuertas: Que van a derivar el agua desde las mangas hacia los calcetines

5. Calcetines: Que dirigen el agua hacia las regueras sin producir erosión.

6. Regueras: Donde descarga el agua cada calcetín. Cada reguera alimenta 4 surcos, 1 por turno de riego.

7. Cámaras Rompe Cargas: Para evitar el deterioro de los materiales de conducción por altas cargas de presión generadas por la pendiente del terreno. Además posibilitan un buen anclaje y liberación del aire que quede atrapado en las mangas o tuberías.

Válvula de caudal discontinuo

Mangas de conducción y

compuerta

Cámara rompe carga y calcetín

Reguera

Fertirriego

Estimación de la inversión

La inversión a realizar por hectárea utilizando el riego por discontinuo es de

aproximadamente U$S 580. Consultando a diversas fuentes con respecto a la

inversión a realizar para la implementación de un sistema de pivote central, nos

comentaron que el monto aproximado seria de U$S 3000 por hectárea.

El monto en el caso del sistema discontinuo como se puede apreciar es un 80 %

inferior al del pivote central.

Procedimiento de siembra

Sembradora con bala

compactadora de surco

Procedimiento del RiegoEn este caso el sistema se encuentra en una disposición en U. La válvula

automatizada se coloca en un extremo (el punto más alto), las dos alas parten

paralelas, la superior es ciega hasta alcanzar la mitad del lote, cuando pasa a un

frente de compuertas. Cabe destacar que hay dos válvulas 1 para el sector ( A y

B) y otra para los sectores ( C y D ).

Cada válvula se encarga automáticamente de brindar los pulsos de agua

necesarios para cumplir con cada fase del riego.

Esquema de riego en campo

Esquema sub-sector de riego

Resultados

Para poder implementar el sistema de riego elegido es necesario conocer

algunos valores

Q máx. no erosivo= 0,63/ 0,4 = 1, 58 lts x surco/s

Q utilizado = 1, 38 lts x surco

Q total = 300 m3/h

Q ala= 150 m3/h = 41, 66 lts/s

Surcos Regados Simultáneamente = 41, 66 / 1,38 = 30 surcos

Lamina Bruta= 150 m3/h x 12 hs = 57 mm

30 surcos x 2 x 1,05m x 500 mts

Lam Neta = 57 mm x 0,8 ef. = 45,6 mm

Lam Aplicada Día = 45,6 mm / 8 días (frec. riego) = 5,8 mm/ día

Sup.Reg Ala x Turno= 30 surcos x 2 sectores x 1,05 mts x 500 mts = 3,15 Has

Sup.Regada x día x Ala= 3,5 Has x 2 Turnos/día= 6,3 Has/día

Sup. Regada x día Total = 6,3 has/día x 2 Alas de riego = 12,6 Has

Frecuencia de Riego = 98 has / 12,6 has x día = 8 días

Costo operativo

requerimiento de potencia Potencia de la bomba en Riego por Pulso

Hm = Hg + HfHg= 50 mts + 3 mts = 53 mtsHf= 6 mts (codo)Hm = 53 mts + 6 mts = 59 mtsLa potencia necesaria por la bomba para extraer los 83,33 litros por segundo esNb= Q x Hm / E x 75Nb= 83,33 x 59 / 0,80 x 75 = 82 cvPotencia requerida de la bomba= 82cvQ= caudal en litros por segundoHm=altura manométricaE= eficiencia de bomba (0,8)75= conversión de kgm/s en CVComo el motor utilizado para accionar la bomba es diesel, tiene una eficiencia del 50 % debido a perdidas en transmisión y motor.82 cv / 0,5 ef = 164cvPotencia del motor= 164cv

Potencia de la bomba Riego por AspersiónEn un sistema de pivote central la potencia de la bomba requerida es mayor debido a la mayor altura manométrica, las pérdidas de carga y la presión requerida de trabajo.

Hm = Hg + Hf + Hp

Hg= 50 mts + 3 mts = 53 mts

Hf= 6 mts (cañería)+ 23 mts (válvula retención)+ 6 mts (codo) = 35 mts

Hp= 2,5 mts (presión trabajo)

Hm=53 mts + 35 mts + 2,5 mts = 90, 5 mts

Nb= Q x Hm / E x 75

Nb= 83,33 x 90,5 / 0,8 x 75 = 126 cv

Potencia de la bomba = 126 cv

Q= caudal en litros por segundo

Hm=altura manométrica

E= eficiencia de bomba (0,8)

75= conversión de kgm/s en CV

Como el motor utilizado para accionar la bomba es diesel, tiene una eficiencia del 50 % debido a perdidas en transmisión y motor.

126 cv / 0,5 ef = 252 cv

Potencia del motor= 252 cv

Con estos datos se puede deducir que la potencia del motor requerida es considerablemente menor en un riego por pulso versus un riego por pivote central 164/226 x 100 = 65 %

lo cual indica que necesita un 35 % menos de potencia para regar una superficie mayor.

Consumo Combustible y Costo

por Milímetro Aplicado

Riego por Pulso

Consumo de gas-oil de la bomba

Con un consumo de 0,2 litros de gasoil por CV por hora

164 CV x 0,2 lt/CV.h = 32,8 lts/hora

8 días x 24 horas x 32,8 lts/hora = 6298 lts

Consumo de combustible: 6298lts

Costo de milímetro aplicado por hectárea 6298 lts x 10 $/lt= 62980 $

62980 $/ 57 mm = 1105 $/mm

Cabe destacar que al costo operativo en el caso del riego discontinuo hay que sumarle la pasada del rastrillo limpia surcos (0,29 UTA/Ha) que se realiza una vez antes de la siembra. Y además hay que sumarle el sueldo de 2 empleados (0,34 UTA/Ha) por riego para realizar los cambios de turno del sistema. Suponiendo que se realizan 4 riegos a lo largo del ciclo se aplicaran 228 mm.

UTA = 39 litros gasoil

UTA= 0,29 + (0,34 x 4 riegos)= 1,65 UTA

1,65 UTA/Ha x 39 lts/UTA = 64, 35 lts/Ha

64, 35 lts/Ha x 10 $/lt = 643,5 $/Ha

643,5 $/Ha / 228 mm = 2, 82 $/mm

Costo total por mm= 1105 + 2,82 = 1107, 82 $/mm

Costo mm aplicado por Hectárea= 1107,82 /98 = 11,30 $/mm.Ha

Riego Aspersión

Consumo de gas-oíl de la bomba

Al ser la superficie a regar de 78,5 has y el caudal de la bomba igual, el tiempo para la aplicación de la misma lámina de riego va a ser menor.

100 has ------- > 8 días

78,5 has ------ > 6,3 días

252 CV x 0,2lt/CV.h = 50,4 lts/h

6,3 dias x 24 horas x 50,4 lts/h = 7620 lts

Consumo de combustible: 7620 lts

Costo de milímetro aplicado por hectárea

7620 lts x 10 $/lts = 76200$

Costo Total por mm = 76200 $ / 57 mm = 1337 $/ mm

Costo mm aplicado por Hectárea= 1337 $/mm / 78,5 Ha = 17 $/mm.Ha

DiscusiónComo vimos anteriormente en el trabajo, el riego discontinuo cuenta con numerosas ventajas así como desventajas con respecto a los demás sistemas de riego.

Este sistema necesita de una menor presión manométrica al compararlo con un sistema de aspersión, esto se traduce a un menor requerimiento en la potencia de la bomba.

También podemos observar que la superficie regada con este sistema es casi la totalidad, ya que son 98ha en un campo de 100ha de superficie total.

La inversión inicial para instalar un sistema de riego es de U$S 580 en el caso del discontinuo, y de U$S 3000 en el caso del pivote central

El sistema discontinuo si bien requiere mayor mano de obra y la pasada del rastrillo limpia surco antes de la siembra, cuando uno calcula el costo por milímetro aplicado ese costo es despreciable. Por esta razón el costo por milímetro aplicado por Ha es de $11,30 en el caso del sistema por pulso y de $17,05 en el caso del pivote.

Conclusión

Este trabajo nos sirvió para darnos cuenta de la importancia de analizar otras alternativas poco observadas en la Argentina a la hora de elegir un sistema de riego. En este caso se analizó el sistema de Riego Discontinuo.

La menor inversión inicial y el menor costo por milímetro aplicado dejan en claro que este sistema presenta ventajas desde el punto de vista económico con respecto al pivote central. La principal ventaja de este último es la automatización total del sistema.

Todos estos factores permiten la aplicación de riego en cultivos que con otro sistema no seria rentable.

Recomendaciones

Escalonar las siembras para hacer coincidir el momentocrítico del cultivo con el abastecimiento de agua de riego.

Aplicar riego en cultivos invernales, ya que al ser bajocosto de aplicación del milímetro de agua nos va apermitir recuperar antes la inversión y mejorar larentabilidad de la empresa.

Utilizar el fertirriego en los momentos más adecuados decada cultivo, para potenciar el rendimiento.

Aprovechar las lluvias para regar , dado que estas nosadelantan la fase de avance .

AgradecimientosAl Ingeniero Agrónomo Carlos Roqué por su tiempo,dedicación y conocimientos vertidos que permitieronrealizar este trabajo y al Ingeniero Agrónomo GustavoGiambastiani, por la atención y colaboración para eldesarrollo de nuestro trabajo.

MUCHAS GRACIAS