¿Estás buscando cómo diseñar un proyecto de riego de precisión de forma exitosa? ¿No sabes cómo empezar? En este artículo, AZUD, líder en la fabricación y desarrollo tecnológico de soluciones innovadoras para el uso eficiente del agua en el sector agrícola, industrial y municipal; te da las claves para diseñar correctamente un sistema de riego por goteo.
Borja González, ingeniero agrónomo en AZUD, realiza un completo repaso por todos los puntos clave que todo sistema de riego por goteo debe cumplir para ser exitoso.
En primer lugar, y a destacar: la presión es un elemento clave cuando queremos diseñar un sistema de riego por goteo.
Como punto de partida debemos pensar en el objetivo claro de todo productor: la rentabilidad del negocio y del cultivo. Es decir, la cosecha que obtendremos como resultado de las prácticas agrícolas debe ser rentable en cuanto a cantidad (kg o toneladas por hectárea, productividad) y calidad (tamaño, forma, nivel sanitario, residuos químicos, etc.). Lo que buscamos es, en consecuencia, obtener números positivos al final de la temporada, asegurando la viabilidad y sostenibilidad de la explotación durante varios años.
Para conseguir una cosecha exitosa, es esencial acertar en las prácticas operativas de riego y fertirrigación. Pero, estas prácticas solo nos permitirán llegar al éxito si el diseño, y posterior instalación del sistema, se aborda adecuadamente y asegurando la optimización de recursos, desde la adquisición material hasta los costes energéticos y otros costes operativos a lo largo de toda la vida del proyecto.
La Uniformidad de Aplicación de Riego (también Uniformidad de Emisión o Distribución) determinará la futura característica operativa del sistema de riego, siendo la forma de lograr esos principios. Nuestro objetivo: mantenerlo en el valor máximo posible, dentro de las limitaciones técnicas.
La Uniformidad de Aplicación viene definida por dos perspectivas diferentes que se abordan conjuntamente:
- Calidad de fabricación del emisor a seleccionar.
- Exigencias del diseño hidráulico en función de las características de funcionamiento del emisor dentro de la subunidad de riego.
Para ello, debemos asegurarnos, como primer punto, que en el riego se emplearán goteros y emisores de calidad. Pero ¿cómo podemos saber la calidad de los goteros antes de comprarlos?
¿Cómo saber la calidad de un gotero?
1. Estándares internacionales
Lo ideal siempre es abordar esta pregunta desde la propia experiencia y la comparación, ya que cada fabricante intenta mostrar sus productos como los mejores del mercado y al mejor precio. Sin embargo, cuando no tenemos posibilidad de comprobar las características del producto in situ, un buen punto de partida para saber su calidad sería comprobar si el gotero ha sido fabricado bajo un determinado nivel de calidad estándar. La norma internacional que avala este certificado es la ISO 9261 (ISO: International Organization for Standardization).
2. Coeficiente de variación del fabricante (CV)
Hay muchos parámetros que se certifican según la norma ISO 9261, pero uno de los puntos más importantes es la calidad de fabricación de los emisores, expresada como CV o "Coeficiente de Variación".
Este CV nos proporcionará información sobre cómo se fabrican emisores idénticos, de modo que todos funcionen en condiciones similares bajo los mismos criterios de trabajo. También podríamos denominarlo "variaciones de fabricación".
En función del valor del CV, los emisores se clasifican en diferentes categorías. Los goteros de calidad deben tener un valor de CV inferior al 7%, pero la mayoría de los emisores de calidad suelen rondar el 3%.
Por tanto, cuanto mayor sea el CV, menor será la uniformidad de la aplicación. Debemos recordar que, el objetivo principal a la hora de abordar un proyecto de riego por goteo es abastecer las necesidades hídricas del cultivo a lo largo de todo su ciclo, alcanzando los mayores valores posibles de Uniformidad de Aplicación y optimizando al mismo tiempo el coste de inversión y los gastos de explotación.
Pero, aún más importante que conseguir un valor bajo de CV del emisor, es mantener esas características de rendimiento a lo largo del tiempo, de forma que el emisor funcione como nuevo durante toda su vida útil (que será durante varios años).
3. Características de los emisores de calidad
De nada sirve adquirir el emisor de menor CV posible si después de utilizarlo durante un pequeño periodo de tiempo, esas propiedades se pierden. Y, más aún, cuando estamos hablando de 10, 15 o más años de vida útil del sistema de riego. Por ello, hay que fijarse en las características antiobturación del emisor, y en las propiedades mecánicas de la membrana a lo largo del tiempo, en el caso de emisores PC, a considerar junto con los valores de CV.
Un emisor de calidad es aquel que, presentando un valor de CV bajo, mantiene también sus características operativas a lo largo del tiempo.
Ahora bien, una vez seleccionado el tipo de emisor para nuestro proyecto, la forma de iniciar los cálculos hidráulicos se hará en función de las características técnicas del emisor: turbulento (no PC), autocompensante (PC), antisucción (PC AS), o antidrenante (CNL o HCNL).
¿Cómo calcular las necesidades hidráulicas en una subunidad de riego por goteo?
Seguro que ya has visto la imagen de abajo. Esa es la base para entender los cálculos hidráulicos.
El agua a presión entra en la subunidad de riego a través del punto de suministro (regulador de presión) y el agua se distribuye por toda la subunidad (tubería terciaria y laterales con emisores) si la presión es suficiente. Siempre existirán ciertas pérdidas de carga a lo largo del sistema de riego, en función de (1) la fricción del agua con el interior de la tubería, (2) los obstáculos al paso del flujo como los accesorios y emisores, la (3) elevación -si la hubiera-, y, en menor proporción, la (4) velocidad del agua, y la (5) viscosidad del fluido.
Las líneas azules representadas arriba, nos muestran el nivel de energía o distribución de presiones a lo largo de todas las subunidades. En un determinado punto ('a') donde se encuentra un emisor, existe un determinado valor de presión ('h') que dará un determinado caudal ('q').
¿Cómo mantener una alta uniformidad de aplicación de agua?
Dependerá de las características de funcionamiento de los emisores.
Por ejemplo, el emisor del punto 'a' ha sido seleccionado según el Diseño Agronómico, para que tenga un caudal de 3 litros por hora. Si el emisor de 3 l/h seleccionado es turbulento (no PC), solo suministrará 3 litros si la presión es de 1 bar y dará un caudal de descarga diferente cuando cambie la presión.
Por otro lado, si el emisor seleccionado tiene características PC (autocompensante incluyendo PC AS y CNL), el caudal suministrado será constantemente de 3 litros por hora cuando la presión se mantenga entre un rango de 0,50 y 4,0 bar (este es el caso del modelo AZUD PREMIER, ya que otros modelos pueden trabajar en rangos diferentes).
Los emisores AS (antisucción) y CNL (autocompensante sin fugas) también funcionan según el principio de los emisores PC, que es el suministro de caudal uniforme bajo un determinado rango de presión.
¿Cómo calcular la subunidad de riego utilizando goteros autocompensantes (PC)?
Utilizar emisores autocompensantes (PC) facilita los cálculos y nos proporciona la mayor uniformidad de aplicación posible, ya que todos los emisores se comportarán igual aplicando el mismo caudal, si el rango de presión de autocompensación está garantizado en el sistema.
Como he explicado en el ejemplo anterior, si queremos obtener la mayor Uniformidad de Aplicación y mantener un caudal de riego constante de 3l/h en cada emisor, debemos asegurar un rango de presiones entre 0,5-4 bar en todos los puntos de la subunidad de riego y utilizar un emisor tipo PC -como el mencionado AZUD PREMIER PC-.
¿Cómo calcular la subunidad de riego utilizando goteros turbulentos (no PC)?
Al igual que cuando se utiliza un emisor turbulento, el caudal variará en función de la presión en el punto del emisor. Entonces, habrá una variación de caudales a lo largo de la subunidad, aplicándose más agua por aquellos emisores con mayor presión (generalmente, aquellos emisores más próximos al punto de suministro de la subunidad, considerando una parcela llana), y se aplicará menos agua en aquellos emisores situados donde la presión es menor.
En este caso, necesitamos fijar un valor máximo de variación de caudal dentro de esa subunidad, de forma que la diferencia entre el caudal más alto del emisor y el más bajo, esté por debajo de un número aceptable.
El criterio del diseñador en este caso es mantener la máxima uniformidad posible, de modo que el agua y los nutrientes se distribuyan y apliquen uniformemente a todos los cultivos, crezcan en las mismas condiciones y produzcan la mayor cosecha posible. Además, se evitarán las pérdidas de agua y nutrientes por percolación profunda en aquellas zonas regadas en exceso.
Al mismo tiempo, también debemos tener en cuenta los criterios económicos para adaptar los recursos disponibles y el nivel presupuestario.
Por ello, está ampliamente consensuado y validado que una variación del caudal del 10% no afectará de forma significativa a la producción de los cultivos y, por tanto, a la viabilidad de la plantación. Sin embargo, otros criterios son más flexibles y sugieren que una variación de caudal entre el 10-15% no afectará significativamente a los resultados.
Para mantener la variación de caudal por debajo del 10% dentro de la misma subunidad, se requiere que la variación máxima de presión permitida (la diferencia de presión entre la presión más alta y la más baja de los emisores) no supere el 20% de la presión de funcionamiento prevista (en el caso de un emisor turbulento con un exponente de descarga de 0,50, "x").
¿Qué es mejor, goteros autocompensantes (PC) o turbulentos (no PC)?
Observe la siguiente imagen, en la que el sistema de riego riega dos cultivos diferentes de forma independiente. En este caso, se ha seleccionado un emisor de tipo turbulento (no PC) para regar el cultivo de la subunidad 1 y un emisor autocompensante (PC) para regar la subunidad 2.
Los emisores PC nos permiten cubrir una subunidad mayor manteniendo el máximo nivel de uniformidad, en comparación con los emisores turbulentos. Desde el punto de vista económico, el coste de adquisición de la propia línea de goteo PC es superior al de una turbulenta, siempre si comparamos "manzanas con manzanas".
Por otro lado, es posible alcanzar mayores ahorros tanto en el costo total de la subunidad (material del sistema de riego = costo de adquisición) como en los insumos de riego (agua + nutrientes + energía = costo operacional), si se aborda adecuadamente el diseño hidráulico, considerando los gastos de adquisición y operacionales para el proyecto dado.
¿Cómo determinar la longitud máxima de la línea de riego por goteo?
En general, algunos de los valores técnicos están indicados en la ficha técnica del modelo de gotero seleccionado. Como la longitud máxima aconsejable de la tubería de riego por goteo puede variar en función de las características del proyecto, como la pendiente o el valor de la presión de entrada, aparecerán docenas de tablas. Un software hidráulico nos ayudará mucho en estos cálculos.
El Software de Riego AZIS nos echará una mano en este sentido, con un manejo intuitivo y sencillo. Esta App está disponible en Google Play y App Store de forma gratuita.
Conclusiones: Criterios clave de diseño hidráulico
En resumen, para realizar el diseño de un sistema de riego exitosamente debemos:
- Garantizar los parámetros de funcionamiento (presión y caudal) adecuados en toda el área proyectada, en función de las características del emisor seleccionado.
- Garantizar el nivel de uniformidad de aplicación requerido por las exigencias del proyecto/cliente.
- Cumplir los requisitos de uniformidad del proyecto. Cuanta mayor uniformidad se persiga, más eficiente y sostenible será el uso de los recursos (agua y fertilizantes), lo que se traduce en ahorro para su bolsillo y para el de todos los habitantes de este Mundo.
En conclusión, un diseño óptimo del proyecto debe exigir el uso de emisores de calidad según la norma ISO 9261 (con el mayor Coeficiente de Variación posible disponible y propiedades de resistencia al taponamiento, para mantener las características del emisor constantes en el tiempo) y aproximarse al nivel de Uniformidad de Aplicación según las características de aplicación de agua de los emisores seleccionados.
Si estás pensando en diseñar un proyecto de riego por goteo o quieres mejorar la rentabilidad de tus cultivos no dudes en contactar con AZUD para obtener el mejor asesoramiento.
