Revista Científica UDO
Agrícola Volumen 1. Número 1. Año 2001. Páginas:
42-47
Forma y dimensiones del bulbo húmedo con fines de diseño
de riego por goteo en dos suelos típicos de sabana
Form and dimensions of wet
bulb with the purpose of design of drip irrigation in two typical soils of
savanna
Gil-Marín, José Alexander
Departamento de
Ingeniería Agrícola, Escuela de Ingeniería
Agronómica, Núcleo de Monagas, Universidad de Oriente. Campus Los Guaritos,
Maturín, 6201. Edo. Monagas. Teléfono: 0291-6521192. Fax:
0291-415101. E-mail: jalexgil@cantv.net
RESUMEN
El trabajo de
investigación se llevó a cabo en dos suelos típicos de
sabana, con el objetivo de determinar sus características hidroedafológicas con fines de diseño para
riego por goteo. Los suelos estudiados fueron un suelo areno-francoso de la zona de Areo del
Estado Monagas y un suelo franco-arcilloso de la zona sur del estado
Anzoátegui. Para realizar este estudio se construyó un
pequeño sistema de riego por goteo, constituido por tuberías,
llaves, filtros, manómetros y otros accesorios. Se utilizaron goteros de
1, 2, 4 y 10 l/h. Entre los resultados obtenidos se tiene que el radio de
humedecimiento del suelo “
Palabras
claves: Bulbo húmedo, riego por goteo, suelos de sabana
SUMMARY
The research was
carried out in two typical soils of savanna, with the objective of determining their
hydraulic characteristics designing drip irrigation systems. The studied soil
was a sandy soil of the zone of Areo of the
Key words: Wet ratio, drip irrigation, savanna soil
INTRODUCCIÓN
El diseño de un sistema de riego por
goteo comienza con la determinación del caudal y número de
emisores necesarios para mojar un determinado volumen de suelo, este dato se obtiene a partir de una
buena estimación de la forma y dimensiones del bulbo húmedo
formado a partir de un emisor, la cual depende ante todo de las propiedades y
características del perfil físico, del volumen, caudal de agua
aplicado por el emisor y de la topografía del terreno. De lo anterior se
desprende que el patrón de mojado depende de una serie de factores, lo cual
dificulta las estimaciones teóricas.
Las
estimaciones del bulbo húmedo pueden hacerse de tres maneras: con
tablas, uso de modelos teóricos y mediciones in situ.
Cualquier
método científicamente razonable puede ser utilizado para la
estimación del patrón de mojado y generalmente se hace a
través de las tablas o de pruebas de campo (Razuri,
1988).
1. Uso de Modelos.
La
dificultad matemática introducida por el flujo de dos o tres dimensiones
y la estratificación del suelo, hacen que los modelos existentes sean
muy complejos, aún estableciendo una serie de
restricciones, es muy variable su correspondencia con los valores obtenidos en
campo, en especial la de suponer que el suelo es un medio isotrópico.
Factores como la dimensión de la zona saturada bajo el gotero, volúmenes
de agua aplicados respecto a
La
principal dificultad para la utilización de estos modelos es que no
disponen de los valores de los parámetros del suelo necesarios y es
difícil aplicarlos cuando las propiedades del suelo varían a lo
largo del perfil. Sin embargo, se ha progresado mucho en este terreno, por lo
que, aunque de momento su utilidad principal está en los campos de la
enseñanza y la investigación, a mediano plazo puede extenderse su
uso con fines de diseño. (Rodrigo, et
al 1992).
2. Uso de las
tablas.
Unas
aproximaciones que frecuentemente se usan, la constituyen unos datos medios,
generalmente en base a la textura del suelo, que en forma de tablas aparecen en
los manuales de riego por goteo. La utilización de estas tablas debe
hacerse con mucha precaución, tras comprobar que las condiciones de
diseño son similares a aquellas para las que las tablas fueron
calculadas. Parece interesante recordar que el movimiento del agua en el suelo
no depende solo de la textura y del suelo, sino también de la existencia
de discontinuidades en su perfil físico (suelos no homogéneos,
estratificados). El cuadro 1 tiene en cuenta, de alguna manera, la
estratificación, pero siguiendo las advertencias del propio autor se
debe ser muy prudente en su uso. En esta tabla no aparece definido el volumen
de agua aplicado para obtener los diámetros mojados que se indican. Por
otra parte, naturaleza, características, profundidad e
inclinación de los estratos influyen notablemente y eso no puede
preverse con carácter general.
|
Cuadro 1.
Superficie mojada estimada para distintas texturas del suelo, profundidad de
raíces, suelo y grados de estratificación, para un emisor de 4
l/h, en condiciones normales de funcionamiento. |
||||
|
Profundidad de
raíces |
Textura del suelo |
Grado de
estratificación del suelo |
||
|
y suelo (m) |
|
Homogéneo |
Estratificado |
En Capas |
|
|
|
Diámetro de suelo
mojado (m) |
||
|
0,80 |
Ligero Medio Pesado |
0,50 1,00 1,10 |
0,80 1,25 1,70 |
1,10 1,70 2,00 |
|
1,70 |
Ligero Medio Pesado |
0,80 1,25 1,70 |
1,50 2,25 2,00 |
2,00 3,00 2,50 |
|
Keller,
(1978) |
||||
3. Pruebas de
campo.
La
mejor manera de determinar el patrón de mojado o el área mojada
es mediante pruebas de campo, éste es el método más
confiable y seguro con fines de diseño. Para su realización es
necesario un mínimo equipo, el cual consta de un depósito de agua
de aproximadamente
El
lateral contendrá los emisores suficientemente espaciados para
independizarlos unos de otros, a través de éste se
aplicará tres o más volúmenes diferentes de agua, como 20%
mayor al estimado, 20% menor que el estimado en los cálculos previos que
necesita aplicar un emisor y con la frecuencia que se considere que se va a
regar.
Finalizando
el proceso de aplicación, mediante muestreo o abriendo una calicata, se
toman las medidas para dibujar con la mayor exactitud, la forma que adopta el
suelo mojado; quedando entendido que cuanto más parecido sean los datos
de la prueba a los posteriores que se utilizarán una vez instalado el
sistema, más confiable serán los resultados (Razuri,
1988).
El
objetivo del presente trabajo fue determinar las características hidroedafológicas de dos suelos típicos de
sabana con fines de diseño para riego por goteo
MATERIALES Y METODOS
Este
ensayo se llevó a cabo en suelos de dos localidades de la zona oriental:
- Areno francosa
de la zona Areo. (Norte de Monagas).
- Franco arcillo – arenoso de la zona
Algunas propiedades
de los suelos estudiados son presentadas en el cuadro 2.
|
Cuadro 2.
Distribución del tamaño de partículas de los suelos
estudiados. |
||||
|
Porcentajes |
||||
|
Suelo |
Arena |
Limo |
Arcilla |
Clasificación |
|
Areo |
79,6 |
11,2 |
9,2 |
af |
|
La Ceiba |
54 |
20 |
26 |
FAa |
Se
construyó un pequeño sistema de riego por goteo constituido pos
los siguientes componentes:
Ø
Un cabezal de control de tubería de PVC de diámetro ¾” con válvula
de compuerta para regular el caudal, filtro de malla de 120 mesh
y manómetro de 100 psi. (Figura
1).
Ø
Tubería principal de
Ø
Tubería lateral de
Ø
Como fuente de energía se utilizó el
equipo de bombeo presente en la finca donde se llevaron a cabo las pruebas.
Se utilizaron
goteros de 1 l/h, 2 l/h, 4 l/h y 10 l/h, calibrados previamente en el
laboratorio para así determinar su curva Caudal vs presión.
Los
goteros de 2, 4 y 10 l/h eran goteros sobre línea, que se colocaron
separados a una distancia de
Se
ensayaron tiempos de aplicación de T1
= 1 hora; T2 = 2 horas y T3 = 3 horas.
Para
la determinación de las características hidráulicas del
suelo por el método de Shani et al (1987), se registraron los radios
de los charcos debajo de cada gotero para cada uno de los siguientes tiempos de
aplicación: 1 minuto, 5 minutos, 10 minutos, 20 minutos, 30 minutos y al
final de la prueba para cada gotero. Los bordes del área de charco se
determinaron visualmente, donde finalizó la zona de agua libre (como el
indicado por la zona brillosa). Un promedio de diámetro fue estimado
midiendo el diámetro observado en diversas direcciones.
Finalizado
el tiempo de aplicación, se abrió una zanja según la
línea recta que pasó por el punto donde estaba situado el emisor,
se tomaron las medidas del diámetro de humedecimiento a
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En la figura 3 se observan las
dimensiones y formas del bulbo
húmedo obtenidos con diferentes volúmenes de agua aplicados, en los suelos Areo y Ceiba.
Para el suelo Ceiba
que es un suelo más pesado, la velocidad de infiltración es menor
que la del suelo Areo, lo que trae como consecuencia
que su charco sea de mayor área. Esta es la primera razón para
que su bulbo se extienda más horizontalmente. Por otra parte, el mayor
porcentaje de porosidad del suelo “Ceiba” hace que las fuerzas mátricas dominen sobre las gravitacionales trayendo
como consecuencia una mayor redistribución horizontal que la del suelo
“Areo”.
En ambos casos a
medida que se incrementa el volumen de agua aplicado al frente de humedad
avanzará, tanto en profundidad como en sentido horizontal desde el
emisor, aumentando por supuesto el volumen de suelo mojado.
En las figuras 4 y 5 se pueden observar las relaciones entre el radio de
humedecimiento y el volumen aplicado, cuyo análisis de regresión
señala que la ecuación de más ajuste a los datos resulta
una ecuación del tipo exponencial:
Rh = a.vm (1)
Donde:
Rh = Radio de humedecimiento (cm).
v = Volumen de agua aplicado (l)
a
y m = Valores obtenidos al
ajustar la ecuación de regresión.
Con coeficientes de
regresión mayores al 91%, valores bastante aceptables.
Para
el suelo Areo indica que a partir de los
Para
el caso del suelo Ceiba el espaciamiento recomendado sería de
Las
figuras 6 y 7 señalan la relación profundidad de humedecimiento y
el volumen de agua aplicada. La ecuación de regresión de
más ajuste fue igualmente una ecuación potencial de la forma:
Ph = a. Vm (2)
Donde Ph es la profundidad de humedecimiento en cm.
Estas
presentaron coeficientes de correlación mayores al 97 %.
Conforme
se aumenta el volumen de agua aplicado, la profundidad de humedecimiento
avanza, aumentando el volumen de suelo mojado, según se aprecia en las
figuras.
La importancia
de estas relaciones, radica en que puede dar un estimado bastante confiable;
del volumen de agua necesario para humedecer hasta la profundidad radical del
cultivo, en cada una de sus diferentes estadios de crecimiento, lo que va a
disminuir de forma significativa las pérdidas por percolación
profunda.
Por
último, es importante señalar que el conocimiento de forma y
dimensiones del bulbo húmedo que se obtiene a partir de un emisor,
permitirá determinar con bastante exactitud el número de emisores
necesarios para mojar un determinado volumen de suelo, lo que influirá
de manera significativa en el costo de la instalación.
CONCLUSIONES
- A medida que se incrementa el volumen de
agua aplicado el frente de humedad avanzará tanto en profundidad
como en sentido horizontal, desde el emisor, aumentando por supuesto el
volumen de suelo mojado.
- En la relación radio de
humedecimiento vs volumen aplicado, la ecuación de más
ajuste resultó una ecuación de regresión del tipo
exponencial. Dicha relación para cada tipo de suelo resultó
ser la siguiente:
Suelo Areo: Rh = 12,378 V0,2445
; R2 = 0,9433
Suelo Ceiba: Rh = 9,8709 V0,5016 ; R2
= 0,9164
·
La ecuación de más ajuste a la
relación profundidad de humedecimiento vs. volumen de agua aplicada,
resultó una ecuación exponencial de la forma:
Suelo Areo: Ph = 17,588 V0,3352 ; R2 = 0,9758
Suelo Ceiba: Ph = 8,9016 V0,4391 ; R2 = 0,970
·
El radio del charco se incrementa con el caudal y con
el incremento de la textura fina del suelo.
LITERATURA
CITADA
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– 393.
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Keller,
J. 1978. Trickle irrigation. SCS. Engineering
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Martín de Santa Olalla Mañas, F y J. A. de Juan Valero.
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Montenegro, H.; D. Malagon y L. Guerrero.
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Rodrigo L; J. M. Hernández A.; Pérez y J. F.
González. 1994. Riego localizado. Primera edición. Ediciones Mundi – Prensa. Madrid-España. p. 159-178.
Página diseñada por Prof. Jesús Rafael Méndez
Natera
TABLA DE CONTENIDO DE LA REVISTA CIENTÍFICA UDO AGRÍCOLA
