manual de riego nr28083

8/12/2019 Manual de Riego Nr28083

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1Manual de operacin y mantencin de equipos de riego presurizado

MANUAL DE OPERACIN

Y MANTENCIN DEEQUIPOS DE RIEGO

PRESURIZADO

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIASCENTRO REGIONAL DE INVESTIGACIN INTIHUASI,CENTRO EXPERIMENTAL HUASCO

VALLENAR, CHILE, 2001

BOLETIN INIA N 65 ISSN 0717 - 4829

Autor:

Leoncio Francisco Martnez BarreraIngeniero Agrnomo Ph.D.


3/77Manual de operacin y mantencin de equipos de riego presurizado

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Autor: Leoncio Francisco Martnez BarreraIngeniero Agrnomo Ph.D.Especialista en riego y biosistemasCentro Regional de Investigacin Intihuasi

Comit Editor: Alfonso Osorio UlloaIngeniero Agrnomo M.Sc.Claudia Zccola Fernndez

Ingeniera AgrnomaCentro Regional de Investigacin Intihuasi

Cristian Navarrete GonzlezIngeniero AgrnomoComisin Nacional de Riego

Marcela Del Solar AguirreIngeniera AgrnomaGobierno Regional de Atacama

Director Responsable: Alfonso Osorio UlloaIngeniero Agrnomo M.Sc.Centro Regional de Investigacin Intihuasi

Editor Divulgativo: Roberto Salinas YasudaIngeniero AgrnomoUnidad de Comunicaciones

Boletn INIA N65

Este boletn fue editado por el Centro Experimental Huasco, del Centro Regional de Investigacin Intihuasi, delInstituto de Investigaciones Agropecuarias, INIA, del Ministerio de Agricultura de Chile, como parte de las acti-vidades del Proyecto Validacin de Tecnologas de Riego en el Valle del Huasco, financiado por la ComisinNacional de Riego y el Gobierno Regional de Atacama.

Cita bibliogrfica correcta:MARTNEZ, L. 2001. Manual de operacin y mantencin de equipos de riego presurizado. Gobierno Regionalde Atacama, Comisin Nacional de Riego e Instituto de Investigaciones Agropecuarias (Chile). Centro Regionalde Investigacin Intihuasi (La Serena), Centro Experimental Huasco (Vallenar). Boletn INIA N65, 76 p.

Diseo y diagramacin: Binden Art

Impresin: Grafic SuisseCantidad: 1.300 ejemplares

Vallenar, Chile, 2001


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CONTENIDO

Pgina1.- INTRODUCCIN 4

2.- FILTROS 52.1. Necesidad de filtrado del agua de riego 52.2. Tipo, tamao y concentracin de partculas 62.3. Caudal de diseo y prdida de carga nominal 72.4. Filtros de grava o arena de cuarzo 72.5. Filtros de anillas 142.6. Filtros de malla 172.7. Hidrocicln 20

3.- APLICACIN DE CIDOS AL AGUA DE RIEGO 22

3.1. Concentracin de sales en el agua 223.2. Formacin de precipitados 233.3. Anlisis qumico del agua 23

4.- CONTROL DE ALGAS Y BACTERIAS 38

5.- EVALUACIN DE LA UNIFORMIDAD DE APLICACIN 45

6.- LAVADO DE LATERALES 52

7.- OTROS COMPONENTES 627.1. Desarenador 627.2. Problemas en acumuladores 657.3. Otros componentes 66 7.3.1. Canastillo 66 7.3.2. Trampa de basuras 66 7.3.3. Mantencin de tranques 67

8.- ACTIVIDADES RUTINARIAS EN LA OPERACIN Y 69MANTENCIN DE LOS EQUIPOS DE RIEGO PRESURIZADO8.1. Revisin todos los das 69 8.1.1. Centro de control 69 8.1.1.1. Equipo de impulsin 69 8.1.1.2. Filtros 70 8.1.1.3. Inyectores de fertilizante 70 8.1.2 Instalaciones de campo 708.2. Revisiones una vez por semana 718.3. Revisiones cada 30 das 718.4. Trabajos en post-temporada 72 8.4.1 Otros trabajos en el centro de control 72 8.4.2 Otros trabajos en terreno 72

9.- LITERATURA CONSULTADA 73

10.- GLOSARIO 75



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1. INTRODUCCIN

Tradicionalmente, los sistemas de riego localizados como goteo, microaspersin y microjets,se asocian a un ahorro significativo de agua en comparacin a los sistemas de riego tradi-

cionales, como surcos, tendido y bordes. El alto grado de eficiencia se logra al reducir acero el escurrimiento superficial y minimizar las prdidas por percolacin profunda. As, elagua aplicada es prcticamente la misma que el cultivo requiere para satisfacer sus necesi-dades metablicas y de regulacin de temperatura interna.

Otro aspecto favorable es la utilizacin de suelos marginales en cuanto a topografa, textu-ra, profundidad de suelo, pedregosidad y contenido salino. Suelos considerados improduc-tivos de acuerdo a la clasificacin tpica de capacidad de uso del suelo tienen un potencialproductivo interesante empleando estos mtodos de riego.

Todo lo mencionado anteriormente es vlido, pero el aspecto ms relevante se ha descu-bierto con el transcurso de los aos y es la manipulacin del agua y los fertilizantes paraproducir mayor cantidad de productos hortofrutcolas y de mejor calidad.

En Chile, los sistemas de riego localizado han experimentado un rpido crecimiento en losltimos 15 aos. Todo comenz en las regiones del norte de Chile caracterizadas por la bajadisponibilidad del recurso hdrico, en donde era imperioso utilizar sistemas de riego alta-mente eficientes. En la actualidad el riego localizado se utiliza en todo el pas existiendocerca de 100.000 hectreas bajo esta modalidad.

Para obtener el mximo beneficio de los recursos naturales, de la gestin productiva y de losnuevos elementos tecnolgicos que permiten hacer la actividad agrcola ms competitiva yrentable, el manejo de los sistemas de riego debe ser ptimo. El presente Boletn Tcnicorecoge la experiencia de muchos aos de un grupo de profesionales del INIA en diseo,instalacin, manejo y operacin de sistemas de riego localizados.

Este documento ha sido elaborado dentro del Programa de Validacin de Tecnologas deRiego, Valle del Huasco, co-financiado por el Gobierno Regional de Atacama y la ComisinNacional de Riego (CNR), como material de apoyo a los profesionales y extensionistas quetrabajan junto a los agricultores que utilizan estos mtodos de riego en el valle del roHuasco, III Regin. El conocimiento del principio de funcionamiento de los sistemas defiltrado y acondicionamiento de aguas, ayudar a comprender de mejor forma las prcticasde operacin requeridas para asegurar un buen funcionamiento del equipo durante muchosaos.


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Para minimizar el riesgo de taponamiento, se debe disponer de sistemas de filtrado quemejoren la calidad fsica del agua. Estos sistemas deben ser diseados en forma cuidadosay operados en forma apropiada para mantener permanentemente, el buen rendimiento detodo el sistema de riego.

Los sistemas de filtro no mejoran la calidad qumica del agua, sino que reducensignificativamente el contenido de compuestos orgnicos y slidos en suspensin, sin llegara eliminarlos totalmente. Parte de material fino, como limos y arcillas y tambin bacterias yhongos, pasan al sistema de riego. Se necesita la adicin de compuestos qumicos comobiocidas, en forma peridica, para mejorar estos aspectos.

Para asegurar una alta confiabilidad del sistema de filtrado, este debe ser diseado parafuncionar bajo las condiciones ms adversas. En este sentido debe considerarse que la cali-dad fsica del agua vara ampliamente desde una fuente de agua a otra y entre diferentesperodos del ao. Esto es particularmente importante cuando la fuente de agua es un canalde riego, estero o quebrada. En general, durante perodos de deshielo, el agua contienemayor cantidad de slidos en suspensin. En pocas de verano, es comn observar mayor

cantidad de algas.Aguas de pozos profundos y norias presentan una calidad de agua ms estable a lo largo delao, aunque puede observarse cambios en el contenido salino debido a fluctuacionesestacionales y anuales del nivel fretico.

2. FILTROS

2.1 Necesidad de filtrado del agua de riego.

La calidad fsica del agua es un factor muy importante en el manejo de los sistemas de riegolocalizado. Los emisores pueden obstruirse por la presencia de slidos en suspensin deltamao de una partcula de arena fina (tamao menor a 0,05 mm).

El diseo de los emisores considera el paso del agua por pequeos orificios (Figura N2.1).Estos, al obstruirse, alteran la seccin o rea conductora de agua reduciendo el caudal dedescarga. El nuevo caudal depender del grado de obstruccin del emisor y que puede serparcial o total. Un alto grado de obstruccin en los emisores provocar una distribucindesuniforme del agua. Sectores con una menor tasa de aplicacin presentarn problemasde crecimiento vegetativo, vigor, calibre de fruta y produccin, debido a la menor aplica-

cin de agua y fertilizantes en la temporada.

Figura N2.1. Laberinto disipador de energa en un emisor (gotero o cinta)no compensado.



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Para la seleccin del tipo y tamao del filtro apropiado deben considerarse los siguientesaspectos: Tipo, tamao y concentracin de las partculas en suspensin en el agua de riego. La calidad del agua requerida para asegurar el buen funcionamiento de los emisores. El caudal de diseo y prdida de carga nominal del filtro.

2.2 Tipo, tamao y concentracin de partculas.

Las partculas en suspencin en el agua de riego pueden ser de naturaleza orgnica (algas,bacterias, semillas, pequeos insectos, musgos y en general cualquier cosa en suspensinque tiene o tuvo vida) o inorgnicas como arena, limo, partculas de arcilla y cualquier tipode precipitados que pudiesen ocurrir.

Respecto de las partculas de tipo inorgnico, es importante conocer el tamao, ya que es elprimer paso para determinar el diseo apropiado y asegurar el buen funcionamiento de un

sistema de filtros. El Cuadro N2.1proporciona informacin respecto del tamao de part-culas que pueden encontrarse en suspensin en el agua de riego.

La capacidad de los filtros para retener partculas por sobre un determinado tamao seexpresa en unidades mesh que significa el nmero de orificios que tiene una malla porpulgada lineal, contados a partir del centro de un hilo. El Cuadro N2.2muestra la relacinentre numero de mesh y tamao de orificio.

Respecto de la concentracin de slidos en suspensin en el agua de riego, Nakayama yBucks (1986) sugieren que niveles de concentracin superiores a 100 mg/L pueden hacer

difcil el proceso de filtrado. Aguas con niveles menores a 50 mg/L no provocan mayoresproblemas.

Los tipos ms comunes de filtros son: de grava o arena de cuarzo, anillas, malla ehidrociclones. En el punto 2.4. se aborda en detalle cada uno de ellos.

Cuadro N2.1. Caracterizacin de partculas en el agua de riego(Fuente: Keller, J. y R.D. Bleisner. 1990)

DIMETRO DE PARTCULASCLASIFICACIN (mm) (micrones)Arena grano grueso 1,00-2,00 1.000-2.000Arena grano grueso 0,50-1,00 500-1.000Arena grano medio 0,25-0,50 250-500Arena grano fino 0,10-0,25 100-250Arena grano muy fino 0,05-0,10 50-100Limo 0,002-0,05 2-50Arcilla 0,002 2

Bacterias 0,0004-0,002 0,4 - 2Virus


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2.3 Caudal de diseo y prdida de carga nominal.

El filtro, por ser un dispositivo que dificulta el paso del agua, requiere de una presin mni-ma para que circule el caudal deseado a travs de l. Esta presin mnima se conoce comoprdida de carga nominal del filtro y no debe ser superior a 3,5 metros columna de agua(m.c.a), 0,35 bar o 5,0 lb/pulgada2 (psi). Una prdida de carga nominal mas all de estevalor afectar la potencia requerida para hacer funcionar el sistema. Un consumo extra de 1HP por exceso de prdida de carga en el sistema de filtro, puede significar decenas de

kilowatts al ao, lo que aumenta el consumo de potencia elctrica originando mayorescostos de operacin.

La prdida de carga del sistema de filtros no debe ser superior a 3,5 m.c.a. cuando estcompletamente limpio. A medida que comienza a retener partculas, esta aumenta. El mo-mento de limpiar los filtros llega cuando la prdida de carga de todo el sistema es 6 m.c.a.Permitir que el sistema de filtros pierda ms de 6 m.c.a. por acumulacin de residuos, afectala presin de funcionamiento de las laterales, por lo tanto, el caudal de cada emisor puededisminuir afectando la intensidad de aplicacin de agua.

El efecto de filtros sucios puede provocar una disminucin total de agua aplicada en latemporada de un 15%, cuando se utilizan goteros no autocompensados. En sistemas conemisores autocompensados, aquellas reas que funcionan con la mnima presin recomen-dada por el fabricante pueden sufrir una reduccin en el volumen total del agua aplicada enla temporada.

Para minimizar el efecto negativo en la presin producido por filtros sucios, hay que lavar-los cuando la diferencia de presin entre la entrada y salida del filtro supera los 6 m.c.a.(0,6 bar o en el rango de 7 a 8 psi).

2.4 Filtros de grava o arena de cuarzo.

Los filtros de grava son muy utilizados cuando se dispone de aguas con altos niveles de

Cuadro N2.2. Tamao de orificio para diferentes mesh.(Fuente: Lopez, J.R. et al., 1992)

DIMETRO EQUIVALENTENUMERO MESH (mm) (micrones)

16 1,180 1.18020 0,850 85030 0,600 60040 0,425 425100 0,150 150140 0,106 106170 0,090 90200 0,075 75270 0,053 53

400 0,038 38



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partculas orgnicas e inorgnicas, ya que tienen la particularidad de atrapar y retener nive-les importantes de contaminantes sin aumentar significativamente la perdida de carga, de-bido a que el cuerpo filtrante (masa de grava) trabaja en tres dimensiones: superficie yprofundidad.

Los filtros de grava consisten generalmente en dos o ms estanques conectados en paralelocon una entrada y salida de agua comn. En el modo filtracin todos los estanques traba-jan en paralelo (Figura N2.2). El agua ingresa al estanque por arriba, pasa a travs de lagrava que acta como medio filtrante y es colectada agua limpia en el fondo.

Figura N2.2. Esquema filtro de grava de dos unidades.

Un caso especial de filtro de grava es aquel conformado por una sola unidad. Este modeloes utilizado preferentemente en pequeos sistemas de riego ya que su costo es relativamen-te bajo, en comparacin con los filtros en paralelo. Un esquema de este tipo de filtro apare-

ce en la Figura N2.3.

Figura N2.3. Esquema filtro de grava de una unidad.

La capacidad de flujo de un filtro de grava est determinada por el dimetro y la tasa defiltrado expresado en unidades de longitud y caudal/rea respectivamente. El dimetro delos filtros se expresa en pulgadas y la tasa de filtracin en galones por minuto/pie2(gpm/pie2) o metros cbicos por hora y por metro cuadrado (m3/hora/m2). Los dimetros de cilin-dro (d) pueden ser: 18, 24, 30, 36 y 48 pulgadas. Las tasas de filtracin ms utilizadas son15, 20, 25 y 30 gpm/pie2. El Cuadro N2.3. muestra la equivalencia entre unidades inglesasy sistema mtrico decimal.

Entrada de agua

Salida de agua

Salida de aguaretrolavado

Entrada de agua

Salidade agua


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El Cuadro N2.5.muestra los caudales de trabajo por filtro expresado en m3/hora en fun-cin del dimetro (d) y la tasa de filtracin.

Dimetros inferiores a lo tcnicamente recomendado pueden producir los siguientes problemas:

Aumento de la prdida de carga nominal del filtro a niveles superiores del mximo per-mitido. La presin de trabajo en las laterales disminuye, reduciendo la descarga de losemisores, especialmente en aquellos goteros de tipo no-autocompensado.

Necesidad de limpieza frecuente de los filtros. Estos se saturan ms rpido. La calidad del filtrado no es buena ya que no se logra retener todas las partculas.

Cuadro N2.6. Caudales de trabajo (m3/h) por unidad de filtro en funcinde la tasa de filtrado.

Cuadro N2.3. Equivalencia entre unidades inglesas y sistema mtrico decimal.

DIMETRO TASA DE FILTRACIN(pulgadas) (metros) (gpm/pie2) m3/hora/m2

18 0,46 15 36,67

24 0,61 20 48,8930 0,76 25 61,1136 0,91 30 73,3448 1,22

La calidad del agua puede clasificarse de acuerdo al tipo, tamao y concentracin de laspartculas presentes. La tasa de filtracin es seleccionada sobre la base de los parmetros decalidad de acuerdo al Cuadro N2.4.

Cuadro N2.4. Tasas de filtracin para el diseo de filtros en funcin del contenido deslidos en suspensin del agua (Nakayama, F.S. y D. Bucks, 1985).

NIVEL DE SLIDOS CONCENTRACIN TASA DE FILTRACIN

EN SUSPENSIN (ppm) (gpm/pie2)Leve 0 -10 25 - 30

Moderado 10-100 20 - 25Severo 100-400 15 - 20

TASA DE FILTRACIN DIMETRO FILTRO(pulgadas)(gpm/pie2) m3/hora/m2 18 24 30 36 48

15 36,67 6,13 10,67 16,81 24,08 42,93

20 48,89 7,95 14,31 22,26 32,02 57,0125 61,11 9,99 17,94 27,94 40,20 71,3230 73,34 12,04 21,35 33,39 48,15 85,63



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Un dimetro mayor que el sugerido implica una disminucin de la tasa de filtracin (menosagua pasa por unidad de rea de filtro), esto reduce la prdida de carga nominal, disminuyela frecuencia de limpieza y aumenta el costo de implementacin del sistema de filtros (serequiere instalar filtros ms grandes).

En aquellos sistemas donde la fuente de presin es gravitacional y la presin disponiblepara el filtrado es una limitante, se recomienda sobredimensionar utilizando tasas de filtra-do menores a las recomendadas.

En filtros de arena no es posible medir el tamao de los orificios como podra hacersedirectamente en un filtro de malla, pero se puede asociar la calidad del filtrado a un equiva-lente de unidades mesh.

La grava o arena se clasifica en clases de acuerdo a la granulometra del material y deltamao de los poros. El Cuadro N2.6proporciona informacin acerca del dimetro de

poros y la equivalencia con filtros de mallas. El dimetro de los poros incide en el tamaomnimo de partculas que sern retenidas, mientras que la tasa de filtrado es funcin delcaudal de trabajo, el dimetro de los filtros y del numero de unidades.

La calidad del agua despus del filtrado es importante para asegurar el buen funcionamien-to de todo el sistema de riego por un largo tiempo. Como regla general, el numero mesh de170 asegura una buena calidad de filtrado en sistemas de riego por goteo.

Cuadro N2.6. Equivalente en numero mesh de diferentes tipos de grava.

Retrolavado.

Para el retrolavado de los filtros, los estanques son sometidos en forma individual a un ciclode flujo inverso. El agua que previamente ha pasado por uno o ms filtros es utilizada paralavar el estanque que esta en proceso de retrolavado (Figura N2.4). En sistemas de filtroscon un solo estanque, el retrolavado se efecta utilizando agua sin filtrar mediante la mani-pulacin de un conjunto de vlvulas que permiten invertir el flujo. (Figura N2.5).

Para optimizar el proceso de retrolavado, este debe ser efectuado en forma apropiada. Uncaudal excesivo de retrolavado produce una expansin en volumen de la grava hasta unpunto que se produce un arrastre de material fuera del filtro. Por otro lado un caudal peque-o no expandir la grava lo suficiente como para permitir el arrastre de las impurezas y el

EFECTIVO POROSMATERIAL Clase (mm) Micrones (mm) Micrones MeshGranito molido N8 1,50 1.500 0,214 214 70Granito molido N11 0,78 780 0,111 111 140Arena de Slice N16 0,66 660 0,094 94 170

Arena de Slice N20 0,46 460 0,066 66 230Arena de Slice N30 0,27 270 0,039 39 400


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lavado de la grava. Esto produce un sellamiento de la grava y por consiguiente en un au-mento de la prdida de presin nominal del sistema de filtros.

Figura N2.4. Batera de filtros en paralelo durante el retrolavado

Figura N2.5. Filtro de grava de un estanque en retrolavado

El Cuadro N2.7proporciona informacin de los caudales mnimos que deben ser utiliza-dos en funcin del dimetro de los estanques y del tipo de grava utilizada para asegurar unbuen retrolavado (Fuente: Boswell, M., 1990).

Cuadro N2.7. Caudales de retrolavado mnimos (l/min) en funcin del tipo de arenay dimetro de los filtros.

DIMETRO DEL FILTRO(pulgadas)TIPO DE ARENA 18 24 30 36 48

N8 193 344 534 761 1363

N11 98 182 280 397 712N16 121 216 337 477 852N20 98 182 280 397 712

Entrada de agua

Salida de agua

Operacin Retrolavado



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Aunque el volumen de agua requerido para el retrolavado es pequeo comparado con todoel volumen filtrado, hay una prdida de agua y esta debe ser vertida en un lugar especial,arrojarla a un canal de desage o reciclarla.

El tiempo que debe durar el retrolavado depende del grado de suciedad de los filtros. Desde

que se inicia el proceso hasta que el agua sale limpia transcurre entre dos y tres minutos. Elvolumen total de agua que se utiliza por ciclo es funcin del nmero de filtros, del dimetrode los cilindros y del tiempo del proceso.

Asumiendo que un sistema cuenta de 2 unidades de 30 pulgadas, utiliza arena tipo N8 y eltiempo del proceso es 3 minutos por unidad, el volumen total de agua por ciclo es 3.200litros. Si el proceso se repite cada 1 hora y el tiempo de operacin del equipo es 18 horas,el volumen requerido para el retrolavado es aproximadamente 45 a 57,6 m3/da con untiempo utilizado en el proceso de 108 minutos.

Como el tiempo total de operacin fue de 18 horas (1.080 minutos) se ocup un 10% deltiempo en el retrolavado, lapso en que la presin del sistema se redujo enormemente, y enla prctica, el agua aplicada al cultivo fue nula. Cuando el operador no considera estetiempo en el clculo del agua aplicada, se puede cometer un error en cuanto a la cantidadefectiva de agua aplicada al cultivo.

El ejemplo tuvo como finalidad dar a conocer que el manejo del retrolavado debe ser cuida-doso, tanto por el agua utilizada para el lavado de la arena que pierde calidad como por eltiempo empleado.

La frecuencia de retrolavado es funcin de la calidad del agua. Se esta posee un alto nivelde slidos en suspensin, los filtros se saturan en menor tiempo elevando la perdida decarga del filtro y disminuyendo la presin disponible en las laterales. Los filtros se debenlavar tan pronto como la perdida de presin haya alcanzado el umbral mximo de diseo (6o 7 m.c.a.).

Lavar los filtros en forma frecuente sin esperar que la prdida de presin debido a las impu-rezas haya alcanzado su valor mximo no mejora la calidad del proceso, solo aumentar elvolumen de agua utilizado en el retrolavado.

Otro aspecto a considerar es el consumo de potencia durante el retrolavado en sistemas queutilizan bombas como fuente de presin. La presin de funcionamiento del sistema baja aniveles cercanos a presin atmosfrica (presin manomtrica cercana a cero), ya que elagua utiliza el camino de menor resistencia para moverse modificndose el punto de traba-jo de la bomba. La Figura N2.6corresponde a una curva caracterstica de un determinadomodelo. El punto normal de trabajo aparece sealado con la letra A en donde la combina-cin de caudal, presin y energa consumida es cercana al optimo. Al efectuar el retrolavado,el punto de trabajo se desplaza a B, zona de mucho caudal, poca presin y baja eficiencia.La potencia consumida cambia desde C a D producindose un aumento del consumo deenerga que dura todo el tiempo de retrolavado. Este aumento de potencia consumida serefleja en la factura de energa elctrica o consumo de gasolina o petrleo.

El diseo del sistema de riego debe considerar este mayor consumo de energa al momento


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de seleccionar el modelo de bomba y motor a utilizar. Cuando este factor no es contabiliza-do, se produce:

Aumento de temperatura en motores elctricos. Interrupcin del suministro de energa por accin del sistema de proteccin automtico

de sobrecarga Recalentamiento de cables elctricos.

Como forma de controlar el exceso de potencia consumida, es comn instalar una vlvulade compuerta a la salida del retrolavado (Figura N2.7). Esta vlvula se debe cerrar parcial-mente para controlar el caudal efluente de los filtros y disminuir la potencia consumida. Esimportante seguir la pauta de caudales mnimos de retrolavado sugeridas en el Cuadro N2.7para asegurar una buena limpieza del sistema.

Figura N2.6. Curva caracterstica de una bomba. Consumo de potencia

en operacin normal y retrolavado.

Figura N2.7. Vlvula de control de flujo en el retrolavado.

Vlvula de controlretrolavado



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2.5 Filtros de Anillas.

Anillas son discos de plstico con ranuras impresas sobre un soporte central cilndrico yperforado. El agua es filtrada al pasar por los pequeos conductos formados entre dos anillasconsecutivas (Figura N2.8). Dependiendo del nmero de ranuras de cada disco es la cali-dad del filtrado. Hay filtros de anillas equivalentes a mallas de 40, 80, 120, 140, 200 y 600mesh. La forma de las ranuras no es uniforme, por lo tanto, los pequeos ductos que seforman tienen diferentes secciones y tamaos. Estos filtros tienen un efecto de filtrado tantoen superficie como en profundidad al igual como sucede con los filtros de gravas. La pro-

fundidad esta dada por el radio de los discos.

Figura N2.8. Anilla con ranuras (a), detalle de una anilla (b) y dos anillas en contacto (c)

Automatizacin.

Cuando la calidad del agua provoca que el retrolavado se efecte mas de dos veces por da,es necesario automatizar el proceso. Existen dos formas bsicas de procedimiento:

Por tiempo. Se estima que los filtros deben ser lavados cada determinado numero dehoras y para ello se utiliza un programador de riego y vlvulas elctricas para la opera-cin.

Por diferencia de presin. Hay sensores de presin instalados a la entrada y salida delfiltro. Cuando la diferencia de presin alcanza el valor mximo permitido, el sistema deretrolavado se activa.

El tiempo que transcurre entre dos ciclos de retrolavado para un sistema de filtros en parti-cular depende de la calidad del agua. En general, esta no cambia en forma abrupta con eltiempo, por lo tanto, la frecuencia de lavado tampoco cambia en condiciones normales de

operacin.

Una forma de determinar la frecuencia de retrolavado es medir el tiempo que transcurreentre el trmino de un retrolavado y la saturacin del sistema (la prdida de carga ha llega-do hasta el lmite recomendado). Se sugiere hacer esta prueba 3 veces. El tiempo promediode las tres observaciones es el que debe utilizarse como perodo para el retrolavado. Esteprocedimiento se recomienda para sistemas de operacin manual y automatizacin portiempo. El operador del equipo debe recibir instrucciones para realizar el proceso de acuer-do a los resultados del test.


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Los filtros de anillas se comercializan en unidades. Un esquema de un filtro aparece en laFigura N2.9. El material de fabricacin es plstico, polietileno de alta resistencia u otromaterial sinttico resistente a la corrosin. Debido a las caractersticas del material, es alta-mente resistente a la corrosin tanto de los productos utilizados en fertirrigacin como en lamantencin del sistema (cidos, hipoclorito de sodio, etc.).

El catlogo del producto indica informacin importante acerca de caudal mximo de dise-o, curva de prdida de carga, dimensiones, tamao equivalente (mesh), etc. La Figura N2.10muestra la informacin ms relevante de un catlogo.

Cuando el caudal de diseo excede la capacidad de filtracin de un filtro individual, dos omas unidades en paralelo permiten hacerlo. Un caudal de 100 m3/h puede filtrarse concuatro unidades de 25 m3/h cada uno. Varias unidades en paralelo pueden conformar filtrosde gran capacidad. La Figura N2.11muestra un sistema de filtros de unidades mltiples.

Figura N2.9. Esquema de funcionamiento Filtro de anilla.

Figura N2.10. Informacin tcnica de filtros de anillas

A. Entrada de agua suciaB. Anillas remueven impurezasC. Agua limpia se mueve hacia la salida del filtroD. Salida de agua limpia



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Cada unidad trabaja en forma independiente. Para la limpieza de cada unidad, se utilizaagua filtrada que previamente ha pasado por otra unidad adyacente. El flujo se hace ensentido inverso, un mecanismo automtico separa las anillas, por lo cual, las impurezas seeliminan fcilmente reduciendo significativamente el volumen de agua utilizado enretrolavado. El mecanismo de limpieza aparece en la Figura N2.12.

El retrolavado puede ser automatizado por tiempo (limpieza cada una determinada canti-dad de minutos) o por diferencia de presin. El retrolavado comienza cuando las impurezasaumentan la prdida de carga del filtro mas all del rango permitido.

En el caso de utilizar el tiempo como parmetro para determinar el retrolavado, se sugieremedir el tiempo que transcurre entre un retrolavado y cuando se alcanza el nivel mximo deperdida de presin. El tiempo promedio de tres lavados consecutivos constituye el valor autilizar para programar el programador electrnico.

Las ventajas de este sistema de filtros en relacin al filtro de grava son: Menor tamao. Para una misma capacidad de filtrado, el tamao de un sistema de anillases menor a dos o tres unidades de grava. Esto reduce significativamente el tamao de lasala destinada a centro de control.

Poco volumen para el retrolavado. Filtros de anillas requieren para retrolavado entre 10a 15 % del volumen requerido por un sistema de gravas.

No requiere de filtro de malla. Filtros de grava deben ir acompaados de filtros de mallasdebido a que no es fcil determinar el numero mesh de la grava (tamao de partculasen suspensin a eliminar). El numero mesh es funcin del tipo de grava y eso puedevariar entre sistemas.

Fcil mantencin. Mantener en buenas condiciones de funcionamiento en sistema deanillas requiere menos trabajo que uno de gravas. Su construccin es en base a materia-les sintticos que sufren muy poco deterioro en el tiempo.

La perdida de presin del sistema durante el proceso de retrolavado es mnimo.

En la actualidad un sistema de filtros de anillas resulta de mayor costo que uno equivalentede grava debido a que estos ltimos pueden ser fabricados en el pas por pequeos tallereso maestranzas. Filtros pequeos presentan valores competitivos respecto a filtros de malla.En sistemas de inyeccin de fertilizantes, es preferible utilizar filtros de anillas debido a sumayor capacidad para retener impurezas y menor riesgo de rotura de la malla. Este ultimo

aspecto es importante debido a lo difcil que es encontrar mallas de repuesto en lugaresapartados.

Figura N2.11. Sistema de filtros de unidades mltiples.


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Figura N2.12. Esquema del retrolavado en sistemas de filtros de anillas.

2.6. Filtros de malla.

Este tipo de unidades es utilizado principalmente para filtrar aguas con contaminantesinorgnicos como arenas de distintas clases y moderadas cantidades de contaminantes or-gnicos. No es recomendable su uso en aguas con alto contenido de residuos orgnicos ya

que estos obstruyen rpidamente las cribas (aperturas de la malla) aumentando rpidamen-te la perdida de carga mas all de los niveles aceptables.

Las mallas se clasifican por el tamao de la abertura, asociada al nmero de malla (NormaISO/R 565) o nmero Mesh. El termino Mesh se refiere al nmero de orificios por pulgadalineal. Tamaos de orificios y su apertura para distintas mallas aparecen indicados en el Cua-dro N2.8.

Cuadro N2.8. Norma ISO/R 565 para mallas metlicas.

NMALLA NMESH ABERTURA DIMETRO

criba (m) alambre (m)16 14 1.180 65018 16 1.000 58020 20 850 51025 24 710 45030 28 600 39035 32 500 34040 35 425 290

45 42 355 24750 48 300 21560 60 250 18070 65 212 15280 80 180 131100 100 150 110120 115 125 91140 150 106 76170 170 90 64200 200 75 53230 250 63 44

(1m = 0.001 mm)



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El cuadro anterior es til ya que permite conocer las caractersticas de una malla conocien-do su nmero ISO o mesh.

Filtros confeccionados en pequeos talleres o maestranzas utilizan mallas de nylon de ca-ractersticas equivalentes a las mallas metlicas en cuanto a la numeracin mesh.

Existen diversos tipos de filtros, aqu es necesario diferenciar entre aquellos fabricados porempresas especializadas como Lama (Espaa), AMIAD (Israel) o Netafim (Israel) (filtros in-dustriales) y aquellas fabricadas por industrias locales o pequeas maestranzas (filtrosartesanales).

Los filtros de malla industriales poseen diversas caractersticas interesantes como la ca-pacidad para automatizar el retrolavado, uso de escobillas mviles, eliminacin de impure-zas por succin o utilizando un flujo tipo vrtice que permite separar partculas gruesas aligual que un hidrocicln. Dos tipos de filtros industrial aparecen en la Figura N2.13.

Figura N2.13. Filtro de malla con escobillas mviles de accin manual (A) y automtica (B).

En general los filtros industriales permiten su limpieza en forma continua sin detener el flujo deagua hacia las caeras matrices. La calidad del riego no se ve levemente afectada por un mo-mentneo descenso en la presin de trabajo.

Filtros artesanales no operan de igual forma siendo necesario detener el funcionamiento delsistema para su limpieza. Este tiempo debe ser considerado en el plan general de manejo delequipo. Dependiendo del tipo de filtros. el tiempo de limpieza puede ser entre 2 a 10 minutos.

Los filtros artesanales son muy simples y consisten en dos tubos concntricos. El exterior esmetlico y constituye el cuerpo de la unidad. El tubo interior es de PVC perforado o una estruc-tura de acero rgida cuya finalidad es sostener el elemento filtrante (malla) (Figura N2.14).

Figura N2.14. Esquema de un filtro de malla

Foto (A) Foto (B)


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La instalacin de la malla debe ser cuidadosa para evitar dao mecnico de esta (rotura) yevitar que sea arrastrada hacia el sistema de riego. La Figura N2.15muestra las dos formasde instalacin: por fuera (A) y por dentro (B) del tubo de soporte. Cuando el agua ingresapor el lado, el agua debe atravesar el elemento filtrante en movimiento hacia el centro delfiltro, en este caso, la malla debe ser instalada en la parte externa del soporte (A). En B el

agua ingresa al filtro por el centro, en este caso la malla debe ser instalada en la parteinterna del soporte. El agua cruza el elemento filtrante en direccin hacia fuera. Al instalarla malla en posicin inversa, esta ser arrastrada por el flujo hacia las tuberas de riego.

Figura N2.15. Flujo de agua sucia (rojo) y limpia (azul) en un filtro de malla.

El elemento filtrante (malla) debe ser limpiado con agua y una escobilla suave. La materiaorgnica se incrusta en la malla y no sale con facilidad por lo que se requiere de un deter-

gente. En todo centro de control deben estar presente estos elementos para una buena lim-pieza de la malla. La Figura N2.16muestra una malla sucia y un operador efectuando ellavado correspondiente.

Figura N2.16 Malla sucia con residuos orgnicos (izquierda) y proceso de limpieza (derecha).

Cuando la limpieza de los filtros se debe efectuar ms de dos veces por da, es necesario tomaralgunas medidas para disminuir el tiempo de detencin del equipo. Algunas medidas son:

Construir un desarenador para eliminar partculas del tamao de arena fina o superior. Instalar un hidrocicln previo a la entrada del agua a los filtros. Aumentar el rea filtrante del sistema. Esto se consigue colocando ms unidades en

paralelo.



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Reemplazar los filtros artesanales por modelos autolimpiantes. Mantener limpio (libre de vegetacin acutica) el estanque acumulador. La vegetacin

genera partculas orgnicas de pequeo dimetro que obstruyen fcilmente los filtros.

Una situacin muy frecuente que dificulta el manejo de los filtros de malla ocurre cuando

la captacin de agua en el estanque acumulador se encuentra muy cerca del fondo (FiguraN2.17). La velocidad de flujo en las cercanas de la captacin es suficientemente altacomo para arrastrar partculas depositadas en el fondo. El agua, en principio con baja can-tidad de slidos en suspensin adquiere un aspecto de turbidez. La solucin a este proble-ma es instalar un codo para aumentar la distancia entre la captacin y el fondo del estanque(Figura N2.18 A) o colocar una manguera flexible amarrada a un flotador o boya (FiguraN2.18 B).

Figura N2.17. Captacin de agua muy cerca del fondo.

Figura N2.18. Posibles soluciones al arrastre de sedimentos.

2.7. Hidrocicln.

Una forma de prolongar el perodo de limpieza es utilizar un Hidrocicln previo a los filtros degrava cuya finalidad es eliminar gran parte de los slidos en suspensin. El hidrocicln trabajamuy bien reteniendo partculas de slidos hasta el tamao de arena fina (100 m).

Su principio de funcionamiento es hacer girar el agua en forma de un remolino. El punto demenor presin es el centro del remolino donde tienden a emigrar las partculas slidas es sus-pensin. Estas se acumulan en un pequeo receptculo ubicado en la parte inferior. El recept-culo debe ser limpiado en forma regular para evitar la colmatacin de la unidad. Un esquemadel funcionamiento de un hidrocicln de tipo vertical y una foto aparece en la Figura N2.19.


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Figura N2.19. Esquema de funcionamiento de un hidrocicln y foto.

El hidrocicln no sirve para eliminar partculas de naturaleza orgnica como bacterias, al-gas y materia orgnica dispersa ya que presentan una densidad especfica menor a los sli-dos en suspencin. Estas partculas logran pasar el dispositivo siendo necesario su elimina-

cin en un filtro de grava, anillas o malla.

En el hidrocicln, la prdida de carga se mantiene constante en el tiempo, independiente-mente del grado de suciedad y es funcin del caudal y de las dimensiones del dispositivo.Un nivel aceptable de prdida de carga para un hidrocicln es de 3 m.c.a. Un grfico quepermite calcular la prdida de carga en funcin del caudal de trabajo y dimetro del dispo-sitivo aparece en la Figura N2.20.

Figura N2.20. Perdida de carga en hidrociclnes.

El hidrocicln es necesario utilizarlo cuando se riega con aguas turbias. En las condicionesde la III y IV regin esta situacin se produce en pocas de deshielo en donde el agua traemuchos slidos en suspensin. El resto de la temporada, el agua contiene muy bajo nivel deslidos.

Existe en el mercado otro tipo de separador de arena basado en el mismo principio dehidrocicln pero cuya instalacin es inclinada en ngulo de 22.5. Comercialmente recibenel nombre de separadores de arena (Figura N2.21).



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3. APLICACIN DE CIDOS AL AGUA DE RIEGO

El agua se utiliza para riego no es qumicamente pura, por el contrario, contiene sales solu-bles disueltas. La composicin de las sales as como la concentracin depende de cada tipode agua en particular. Los tipos de sales ms comunes son carbonatos, sulfatos y cloruros decalcio, magnesio, sodio y potasio.

3.1 Concentracin de sales en el agua.

La concentracin de sales disueltas se mide en unidades de conductividad elctrica milimho/cm, micromho/cm o deciSiemens/m. Las unidades se abrevian mmho/cm, mho/cm y dS/mrespectivamente. Mientras mayor es el contenido salino del agua, mayor es la conductividadelctrica. La relacin ente contenido salino expresado en mg/l o g/m3con la conductividadelctrica es la siguiente:

Ecuacin N3.1STD=F*CE

Figura N2.21. Separado de arena con inclinacin de 22.5

En separador de arena puede dimensionarse utilizando como referencia el Cuadro N2.10.

Cuadro N2.10. Caractersticas separadores de arena.

DIMETRO(pulgadas) CAUDAL(m3/h) LONGITUD(cm) PESO(kg)

1/2" 0,9 - 2,3 51 63/4" 2,3 - 4,6 51 7

1" 4,0 - 8,7 77 121 1/4" 6,0 - 12,0 77 12

1 1/2" 8,7 - 18,0 77 122" 14,5 - 27,6 92 20

2 1/2" 23,0 - 41,4 112 25

3" 28,8 - 59,8 122 344" 43,7 - 79,4 132 54

Fuente: Rain Bird Cleen-flo data sheet 4221.


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Donde:STD = Slidos totales disueltos (mg/l, gr/m3o ppm)F = Factor de proporcionalidad: 640 para valores de conductividad elctrica (CE) en

unidades mmho/cm o dS/m o 0,64 en unidades de micromho/cm.CE = Conductividad elctrica del agua a 25 C.

Las unidades de CE expresadas en mmho/cm y dS/m son equivalentes, 1 mmho/cm es iguala 1 dS/m. Sin embargo, 1 mmho/cm es equivalente a 1.000 mho/cm. Los valores de CE semiden a temperatura constante de 25C. En terreno, las mediciones deben ser efectuadasmidiendo simultneamente CE y temperatura del agua. Los valores de CE deben ser ajusta-dos a la temperatura de referencia de 25C para utilizar la Ecuacin N3.1. La temperaturatiene un efecto sobre la solubilidad de las sales. En general, los carbonatos son menossolubles a temperaturas mayores de 25C.

3.2 Formacin de precipitados.

Algunos compuestos disueltos en el agua de riego pueden precipitar debido a variacionesde presin, temperatura, pH, potencial de oxido-reduccin o cambios de concentracinrelativa de otros compuestos en la solucin. El tamao de las partculas precipitadas puedenalcanzar un tamao tal que obstruyen los laberintos del emisor, provocando el taponamien-to y por consiguiente una disminucin de la tasa de aplicacin de agua en el lugar afectado.Si el taponamiento es generalizado, puede ser necesario el reemplazo de todos los emisorespara recuperar el buen rendimiento del sistema de riego.

3.3 Anlisis qumico del agua.

Conocer los componentes disueltos en el agua para riego es necesario para cuantificar elriesgo de formacin de precipitados y posibles taponamientos de emisores. Un anlisis qu-mico del agua es fundamental para determinar la presencia de los diferentes compuestos ypoder tomar las medidas o acciones que contribuyan a reducir o eliminar la formacin deprecipitados.

El Cuadro N3.1muestra parmetros que permiten determinar la calidad del agua en fun-cin del riesgo de formacin de precipitados (Fuente: Nakayama y Bucks, 1986).

Cuadro N3.1. Calidad qumica del agua de riego en funcin de la formacin de precipitados.

RIESGO

PARMETRO UNIDADES LEVE MODERADO SEVERO

pH < 7,0 7,0 - 8,0 > 8,0Slidos totales disueltos mg/l < 500 500-2000 > 2000

Manganeso mg/l < 0,1 0,1 - 1,5 > 1,5Fierro total mg/l < 0,2 0,2 -1,5 > 1,5

Anhdrido sulfuroso mg/l < 0,2 0,2 - 2,0 > 2,0Dureza total(*) mg/l < 150 150-300 > 300U. of Florida. Boletn N258. Abril, 1990.



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La dureza total se calcula a partir del contenido de calcio y magnesio de acuerdo a lasiguiente ecuacin:

Ecuacin N3.2 DT= 2.5* [C a]+4.1*[Mg]

Donde:DT = Dureza Total (mg/l)[Ca] = Concentracin de calcio (mg/l)[Mg] = Concentracin de magnesio (mg/l)

Especial cuidado se debe tener con las unidades utilizadas. La forma ms comn es expresar laconcentracin en miliequivalentes/litro (mEq/l). La Ecuacin N3.2utiliza unidades de concen-tracin en mg/l.

El taponamiento de emisores es provocado por la precipitacin de uno o mas de los siguien-tes compuestos: carbonatos de calcio y magnesio, sulfato de calcio, carbonatos, hidrxidos,silicatos y sulfuros de metales pesados, fosfatos, fierro, cobre, zinc y manganeso. Estos com-puestos precipitan formando costras que pueden obstruir parcial o totalmente los pequeosconductos u orificios de los emisores. Aguas con alto contenido de slidos totales disueltosy pH superior a 7 tiene un alto potencial para la formacin de precipitados. El compuestoque precipita con mayor facilidad es el carbonato de calcio cuya solubilidad es funcin delpH del agua y la temperatura. Un incremento en el pH o la temperatura reduce la solubilidaddel calcio, y por consiguiente, aumenta la formacin de precipitados.

Acidulacin del agua de riego:La adicin de cido al agua de riego tiene como finalidad evitar la formacin de precipita-dos de carbonato de calcio y xidos de fierro dentro del sistema de riego. La aplicacin decidos al agua para prevenir el taponamiento acidulacin del agua no tiene ningn efectosobre el control de algas u otros tipos de materia de origen orgnico.Un anlisis qumico del agua es necesario para evaluar la posibilidad de precipitacin delcarbonato de calcio. Existe un valor de pH crtico bajo el cual se asegura que no habrprecipitacin de calcio. El valor del pH crtico es funcin del tipo de compuestos disueltosen el agua y su concentracin.

Indice de Saturacin de Langelier:El Indice de Saturacin de Langelier (LSI) es el indicador utilizado para determinar la ten-dencia del carbonato de calcio a precipitar. El Indice de Langelier se define como:

Ecuacin N3.3 LSI= pH

agua- pH

c

Donde:LSI = Indice de saturacin de Langelier

pHagua = pH del agua de riegopHc = pH del agua en equilibrio con la fase slida del carbonato de calcio, este valores dependiente de los cationes y aniones presentes en el agua de riego.


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De acuerdo a la Ecuacin N3.3, si LSI es positivo, existe riesgo de precipitacin del carbonatode calcio. Valores de LSI de cero o negativos aseguran la solubilidad total del carbonato decalcio y por consiguiente, la ausencia de formacin de precipitados.La aplicacin del cido al agua de riego tiene como objetivo bajar el pH a un nivel tal que elriego de formacin de precipitados sea mnimo. El valor del pH del agua de riego a nivel de

laterales debe ser menor o igual al valor de pHc para obtener un LSI de cero o negativo.El valor de pHc se calcula sobre la base de los contenidos de calcio, magnesio, sodio, carbonatoy bicarbonato expresados en miliequivalentes/litro (mEq/l) utilizando la Ecuacin N3.4.

Ecuacin N3.4 pHc=(pK

2- pK

c) + pCa + pAlk

Donde:pHc = pH del agua en equilibrio con la fase slida del carbonato de calcio.(pk2'-pkc) = Logaritmo negativo de la segunda constante de disociacin del cido carb-

nico y producto de solubilidad del CaCO3pCa = Logaritmo negativo de la concentracin de calcio y magnesio en el agua de riego.pAlk = Logaritmo negativo de la concentracin de carbonato y bicarbonato en el

agua de riego.

Los componentes de la Ecuacin N3.4pueden determinarse basndose en el anlisis qu-mico de una muestra de agua y el uso del Cuadro N3.2. Alternativamente puede utilizarseel grfico de la Figura N3.1o modelos matemticos (Ecuacin N3.5.)Para calcular el valor de (pH2 -pKc ) se debe sumar las concentraciones de calcio, magnesioy sodio en mEq/l. Conocido este valor, se ingresa al Cuadro N3.2por la columna N1

(Concentracin (mEq/l)) y se determina el valor de (pH2 -pKc ) en la columna N 2.

Cuadro N3.2. Informacin para calcular Indice de saturacin de Langelier (LSI)(Fuente: Bresler, E., B.L. McNeal y D.L.Carter, 1982).

CONCENTRACIN(mEq/l) (pH2 -pKc ) pCa pAlk

0.1 - 4,30 4,000.5 2,11 3,60 3,301 2,13 3,30 3,002 2,16 3,00 2,704 2,20 2,70 2,406 2,23 2,52 2,228 2,25 2,40 2,1010 2,27 2,30 2,0015 2,32 2,12 1,8220 2,35 2,00 1,7025 2,38 1,90 1,6030 2,40 1,82 1,52

35 2,42 1,76 1,4640 2,44 1,70 1,4050 2,47 1,60 1,30



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De igual forma se procede para determinar pCa y pAlk. El trmino pCa se obtiene sumandola concentracin de Ca+Mg , se ingresa con este valor en la columna 1 del Cuadro N3.2yse obtiene pCa en la columna N3. Para calcular pAlk se suma el contenido de carbonatosy bicarbonatos (mEq/l), se ingresa con este valor en la columna 1 y se obtiene el valor depAlk en la columna 4.

La Ecuacin N3.5tambin sirve para calcular los valores de (pk2'-pkc), pCa y p Alk apartir de la suma de Ca+2+Mg+2+Na+, Ca+2+Mg+2y CO

3-2+HCO

3-.

Ecuacin N3.5Y = a + b * X c

Donde:Y = (pk2'-pkc), pCa o pAlkX = Suma de Ca+2+Mg+2+Na+, Ca+2+Mg+2y CO3

-2+HCO3-.

a,b,c = Constantes (Cuadro N3.3)

Cuadro N3.3. Constantes a,b y c ; Ecuacin 3.5

La solucin grfica de la Ecuacin N3.5aparece en la Figura N3.1que tambin puedeayudar a determinar los valores de (pk2'-pkc), pCa o pAlk. Para ello, se ingresa con la sumade concentraciones de Ca+Mg+Na, Ca+Mg o CO

3-2+HCO

3-en el eje X y se obtiene (pH2 -

pKc), pCa o pAlk en el eje Y utilizando la curva correspondiente.

Para un amplio rango de muestras de agua, el valor de pHc es del orden de 6.5 a 6.7. Este esel valor de pH que debe tener el agua de riego para evitar el riesgo de precipitacin de loscarbonatos.

El LSI solo sirve para determinar el pH ideal del agua de riego para asegurar la ausencia deformacin de precipitados. En ningn caso permite calcular la cantidad de cido necesarioa aplicar y el tipo de producto. Esto solo puede ser determinado a travs de una titulacinen donde se mide el cambio de pH del agua frente a la adicin de un determinado volumende cido.

CONSTANTES

Y a b c(pk2'-pkc) 2,021 0,109 0,363

pCa 32,512 -29,204 0,014

pAlk 32,212 -29,204 0,014


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Figura N3.1. Solucin grfica de la Ecuacin N3.5.



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Ejercicio:Se dispone del siguiente anlisis qumico de dos muestras de agua (Cuadro N3.4). Calcu-lar el Indice de Saturacin de Langelier.

Cuadro N3.4. Resultado de anlisis qumico de aguas.

Comentario:De acuerdo con el Cuadro N3.1, el riesgo de precipitacin del carbonato de calcio esmoderado ya que el pH en ambas muestras esta en el rango entre 7 - 8 y los slidos totalesdisueltos (STD) son inferiores a 2,000 (Ecuacin N3.1).

Respuesta:1. El contenido de Slidos Totales Disueltos se obtiene multiplicando el valor de CE por

640 (Ecuacin N3.1). El resultado se puede expresar en ppm, mg/l o g/m3. Las tresunidades son equivalentes. El resultado aparece en la lnea N3, Cuadro N3.5.

2. El valor de (pk2'-pkc) se obtiene sumando el contenido de iones Ca, Mg y Na en unida-des de mEq/l y luego utilizando columna 2, Cuadro N3.2. Alternativamente se puede

utilizar el grfico de la Figura N3.1. Los valores de (pk2'-pkc) son aproximados. Elresultado se muestra en lnea 5, Cuadro N3.5.

3. El valor de pCa se obtiene sumando el contenido de Ca + Mg y luego, se determina pCautilizando columna 3 del Cuadro 3.2. El resultado se muestra en lnea 7, Cuadro N3.5.

4. El valor de pAlk se obtiene sumando el contenido de carbonato + bicarbonato y luego,se determina pAlk utilizando columna 4 del Cuadro 3.2. El resultado se muestra en lnea9, Cuadro N3.5.

5. El valor de pHc se muestra en lnea 10, Cuadro N3.5.

6. El valor de pHc se obtiene aplicando la Ecuacin N3.4.El resultado se muestra en lnea11, Cuadro N3.5.

COMPUESTO MUESTRA 1 MUESTRA 2

pH 7,30 7,00

CE (dS/m) 2,62 2,26Ca (mEq/l) 7,36 5,64

Mg (mEq/l) 7,50 6,17K (mEq/l) 0,18 0,19Na (mEq/l) 12,85 11,00

Cl- (mg/l) 605 598SO4= (mg/l) 192 178

HCO3- (mEq/l) 8,3 4,7B (mg/l) 0,24 0,09RAS 4,70 4,50


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El valor de pHc para ambas muestras es del orden de 6,6, por lo tanto, el valor de LSI espositivo lo que indica la necesidad de aplicar algn tipo de cido para bajar el pH del aguaa valores cercanos a 6.5 para obtener un LSI cero.

Un aspecto importante es que los resultados de los anlisis qumicos se expresan en funcinde una temperatura de referencia 25C. En laterales de riego, el agua puede alcanzar tem-peraturas mayores. A mayor temperatura, la solubilidad del carbonato de calcio decrece,por lo tanto, mayor riesgo de formacin de precipitados. Debido a este fenmeno, es reco-mendable que la aplicacin de cido reduzca el valor del pH a un nivel tal que el valor deLSI sea levemente negativo.

Tratamientos con cido. La aplicacin de cido tiene por objetivo ajustar el pH del agua alpH en equilibrio con la fase slida del carbonato de calcio y provocar un valor de LSI iguala cero o negativo, situacin deseable para evitar la precipitacin del carbonato de calciodentro del sistema de riego. El ndice LSI solo indica la necesidad de aplicar algn tipo deproducto para bajar el pH, nada indica acerca del tipo de cido, concentracin del mismoo volumen a utilizar. Los productos a utilizar pueden ser cidos en diferentes formulacionesy concentraciones o productos qumicos especialmente desarrollados para este propsito.Dado el costo de este tipo de productos, es recomendable utilizar cidos debido al altovolumen requerido durante toda la temporada de cultivo.

Los tipos de cidos ms comunes en el mercado son sulfrico, fosfrico, ntrico y clorhdri-co. En unidades de volumen, todos ellos tienen diferente poder acidificante. Una muestrade 10 cc de cido sulfrico tiene un efecto diferente a un mismo volumen de otro tipo decido. Cuando la concentracin se expresa en miliequivalentes por litro (mEq/l), el poder

acidificante de todos ellos es la misma. Un mEq/l de cido sulfrico tiene el mismo poderacidificante que 1 mEq/l de cido fosfrico.

Para conocer el requerimiento de cido para un tipo de agua determinado se debe hacer

# COMPUESTO MUESTRA 1 MUESTRA 21 PH 7,30 7,002 CE (dS/m) 2,62 2,263 STD (g/m3) (Ec. 1) 1.676,8 1.7446,4

4 Ca + Mg + Na (mEq/l) 27,71 22,815 (pk2'-pkc) 2,39 2,376 Ca + Mg 14,86 11,81

7 Pca 2,13 1,958 CO3= + HCO3- 8,3 4,7

9 (pAlk) 2,08 2,3110 (pHc) 6,60 6,63

11 LSI +0,70 +0,37

Cuadro N3.5. Resultados calculo de LSI.



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una titulacin en laboratorio. La titulacin consiste en observar como desciende el pH deuna muestra de agua a medida que se adiciona cido. La Figura N3.2muestra una curvade titulacin (Fuente: Nakayama y Bucks, 1986).

Si los resultados de la titulacin se presenta en unidades de mEq/l, se puede determinar el

volumen de cido requerido conociendo su formulacin y concentracin. El Cuadro N3.6muestra las caractersticas de algunos tipos de cidos. El Cuadro N3.7muestra el volu-men de producto comercial calidad laboratorio (cm3) para diferentes unidades de mEq.

Figura N3.2. Curva de titulacin para una muestra de agua.Fuente: Nakayama y Bucks, 1985.

Cuadro N3.6. Caractersticas de algunos tipos de cidos calidad laboratorio.Fuente: Martnez, L. Manual de Fertirrigacin.

PESO PESO DENSIDAD CONCENTRACINACIDO FRMULA ATMICO EQUIVALENTE

(g) (g) (g/cm3) (%)Clorhdrico HCl 36,48 36,48 1,18 36Fosfrico H2PO4 98,04 32,68 1,71 85Ntrico HNO3 63,02 63,02 1,40 65Sulfrico H2SO4 98,08 49,04 1,84 95


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Ejercicio:De acuerdo a la curva de titulacin de la Figura N3.2., cuanto cido sulfrico se debeaplicar al agua para lograr un pH de 6,4?

Solucin:La Figura N3.2indica que para lograr un pH de 6,4 se requiere una concentracin decido en el agua de 1,2 mEq/l. Esto indica que se requiere adicionar 1.2 mEq de cido a 1litro, o tambin, 1,2 Eq a 1 m3de agua. El Cuadro N3.7ayuda a transformar las unidadesEq en un volumen de cido. 1,2 Eq es la suma de 1,0 + 0,2, por lo tanto, el resultado es elsiguiente:

Cuadro 3.7. Desarrollo del problema

Volumen de cido (cm3)Equivalente mEquivalente Clorhdrico Fosfrico Ntrico Sulfrico

0,1 100 8,6 2,2 6,9 2,8

0,2 200 17,2 4,5 13,9 5,60,3 300 25,8 6,7 20,8 8,4

0,4 400 34,4 9,0 27,7 11,20,5 500 42,9 11,2 34,6 14,0

0,6 600 51,5 13,5 41,6 16,80,7 700 60,1 15,7 48,5 19,60,8 800 68,7 18,0 55,4 22,4

0,9 900 77,3 20,2 62,3 25,2

1,0 1.000 85,9 22,5 69,3 28,11,5 1.500 128,8 33,7 103,9 42,12,0 2.000 171,8 45,0 138,5 56,13,0 3.000 257,6 67,5 207,8 84,2

4,0 4.000 343,5 89,9 277,0 112,25,0 5.000 429,4 112,4 346,3 140,3

Cuadro N3.7. Equivalencia entre cantidad (Eq) y volumen de cido (cm3).

Volumen de cido (cm3)Equivalente mEquivalente Clorhdrico Fosfrico Ntrico Sulfrico

0,2 200 17,2 4,5 13,9 5,6

1,0 1.000 85,9 22,5 69,3 28,1Total 103,1 27,0 83,2 33,7



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Respuesta:Se requiere adicionar 33,7 cm3de cido sulfrico a 1 m3de agua para lograr un pH de 6,4.Alternativamente se puede utilizar 103,1 cm3de cido clorhdrico, 27,0 cm3de cido fosf-rico o 83,2 cm3de cido ntrico.

Figura N3.3. Determinacin de requerimiento de cido.

Los sistemas de riego presurizado trabajan con caudales. El caudal es el volumen de aguautilizado por el sistema en un determinado tiempo. Las unidades ms comunes utilizadaspara expresar caudal son litros/segundo o m3/hora. Conocido el requerimiento de cido, esposible calcular la tasa de inyeccin.

Ejercicio:

Calcular el inyector para un caudal de trabajo de 50 m3/hora. Utilizar resultados del ejerci-cio anterior.

Solucin:Para lograr un pH de 6,4, se debe aplicar 33,7 cm3de cido sulfrico a un m3de agua. Paracalcular el requerimiento en 50 m3, se debe multiplicar el resultado anterior por 50. Elresultado es 1.685 cm3de cido. La tasa de inyeccin es 1,685 l/h.

Respuesta:Se debe inyectar cido a una tasa de 1,685 litros por hora para logra un pH del agua de 6,4

Asumiendo que la evapotranspiracin del cultivo de la vid es cercana a 6.000 m3/ha/ao, elrequerimiento de cido sulfrico es de 202 litros/ao (considerando la muestra de aguautilizada en el desarrollo del ejercicio anterior). En general, las cantidades de cido a utili-zar son importantes, por lo tanto, el proceso de titulacin debe ser realizado en un labora-torio con instrumental apropiado y personal capacitado.

No es sencillo realizar una titulacin debido a que las muestras de agua son relativamentepequeas en comparacin al poder acidificante de cualquier cido, por lo tanto, se debehacer diluciones que permitan trabajar en condiciones de laboratorio. Cualquier error deprocedimiento implicar la utilizacin de cantidades inapropiadas de cido que puedenencarecer el costo de operacin o no provocar ningn efecto beneficioso sobre la solubilidadde los carbonatos.


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Un error de ocurrencia frecuente es la utilizacin de productos de alta pureza en la titula-cin, que no es el producto utilizado por el agricultor en terreno. Esto puede provocar queel pH final del agua no sea suficiente como para obtener un LSI negativo, y por consiguien-te, la calidad del tratamiento es deficiente. Para disminuir la posibilidad de cometer estetipo de error, se requiere que el agricultor proporcione junto con la muestra de agua (aproxi-

madamente 2 litros), una del cido a utilizar. Hay disponible en el mercado, cido sulfricocon calidad de tipo industrial cuya concentracin es inferior al comnmente utilizado enlos laboratorios.

La prueba de laboratorio debe ser efectuada pocas horas despus de obtenida la muestra. Engeneral, el pH del agua disminuye con el tiempo debido a la disolucin del gas carbnicoque baja el pH.

Siguiendo el procedimiento descrito, se procedi a titular con cido sulfrico dos muestrasde agua: Vallenar y Huasco respectivamente. Las curvas de titulacin aparecen en la Figura

N3.4. Las dos curvas son diferentes debido a la composicin qumica del agua. La muestrade Huasco present una conductividad elctrica cuatro veces superior a la muestra Vallenar.El requerimiento de cido para lograr un pH de 6,6 en el agua fue de 31 y 16 cm3de cidosulfrico por m3de agua para las muestras de Huasco y Vallenar respectivamente.

Figura N3.4. Prueba de titulacin con muestras de agua: Vallenar y Huasco.Ro Huasco, III Regin.

La variacin en la composicin del agua dentro de una misma cuenca sugiere efectuarpruebas de titulacin con la muestra de agua que se utiliza en el riego y la representatividadde dicha muestra es local. Respecto a la variacin de la composicin qumica del aguadentro de una temporada o entre temporadas, esta no experimenta cambios significativos,por lo tanto, una prueba de titulacin puede ser vlida para dos o tres aos.

Modificar el pH del agua en forma permanente es la condicin de trabajo ideal para cual-



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quier sistema de riego presurizado ya que disminuye notablemente el riesgo de obturaciones.Para calidades de agua provenientes de la III y IV Regin, las necesidades de aplicacin decido pueden ser del orden de 200 a 250 l/ha/temporada de cido sulfrico.

Durante la operacin del sistema, es baja la probabilidad que ocurran cambios fsicos y

qumicos drsticos que promuevan la precipitacin de los carbonatos. En el perodo entredos riegos cuando el sistema permanece en reposo, si es posible observar cambios de tem-peratura, presin y otros factores que predisponen la precipitacin de los carbonatos.

La aplicacin de cidos durante la etapa final del riego es una prctica que produce buenosresultados a un costo relativamente bajo al disminuir la cantidad de producto utilizado. Deesta forma, solo recibe tratamiento el agua que permanece dentro del sistema entre dosriegos consecutivos.

El volumen de agua a tratar, informacin necesaria para calcular la cantidad de cido a

aplicar puede determinarse cubicando el volumen de agua de todas las tuberas matrices ylaterales de riego. Los Cuadros N3.8 y 3.9proporcionan informacin de los volmenes deagua por cada 100 metros de longitud para diferentes tipos y calidades de material.

Cuadro N3.8. Volmenes de agua en mangueras de polietilenoy cintas de riego (litros/100 m)

El resultado de la cubicacin debe ser multiplicado por el factor de seguridad tres debido a

que se produce gasto en camino, es decir, cuando el agua ha alcanzado el lugar masapartado del centro de control, una parte importante del volumen tratado se ha evacuadopor los sectores de riego mas prximos al lugar de la inyeccin.

El volumen total de agua en las tuberas se calcula basndose en el plano de instalacin delsistema. Una copia del plano debe estar en posesin del propietario, otra en manos deladministrador y una tercera en el centro de control.

POLIETILENO VOLUMEN(l)

Cinta 16 mm 20,1Cinta 22 mm 38,0Polietileno 12 mm 8,2Polietileno 16 mm 13,7

Polietileno 20 mm 22,2


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Ejercicio:Se dispone de un esquema de instalacin (Figura N 3.5). Calcular el volumen de agua de

todo el sistema de tuberas.

Solucin:De acuerdo al plano de instalacin, el inventario de tuberas es el siguiente:

Cuadro N3.10. Inventario de tuberas y laterales de riego.

Cuadro N3.9. Volmenes de agua en tuberas de PVC (litros/100 m)

DIMETRO CLASE

NOMINAL(mm) C-10 C-6 C-432 61,6 - -40 102,9 104,1 -

50 160,5 169,1 -63 255,2 275,2 -

75 361,0 391,5 400,490 520,4 562,1 586,3110 776,0 842,9 875,8

125 1.002,9 1.086,2 1.130,9140 1.246,9 1.364,3 1.418,7

160 1.642,2 1.781,3 1.852,9200 2.567,3 2.781,8 2.895,2250 4.018,5 4.352,0 4.531,3

315 6.379,2 6.909,1 7.191,5355 8.102,7 8.771,9 9.132,5

La informacin del Cuadro N3.10debe ser utilizada para determinar el volumen de agua

dentro del sistema en conjunto con los Cuadros N3.8 y 3.9. Los resultados son los siguientes:

INVENTARIO LONGITUD(m)

PVC D125/4 329PVC D63/6 120PVC D50/6 78PVC D40/6 72

PVC 32/10 90PE 16 11.250



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Resultado:

El volumen de agua dentro del sistema es 5.855 litros (l). Para estimar el volumen de cido aaplicar, se debe multiplicar el resultado por el factor de seguridad 3. El resultado es 17.563 l.

La aplicacin del cido debe ser efectuada varios minutos antes del termino del ciclo deriego para dar oportunidad a que el agua acidulada alcance los lugares mas apartados. Paradeterminar el tiempo, se sugiere utilizar la informacin del Cuadro N3.12. (tiempo derecorrido por 100 metros lineales de tuberas). El tiempo estimado debe ser incrementadoun 20% como factor de seguridad.

Cuadro N3.12. Tiempo de recorrido del agua (minutos/100 metros).

Cuadro N3.11. Resultados cubicacin.

INVENTARIO LONGITUD(m) Vm (l/100m) Vtot. (l)PVC D125/4 329 1.130,9 3.720,7PVC D63/6 120 275,2 330,2

PVC D50/6 78 169,1 131,9PVC D40/6 72 104,1 75,0

PVC 32/10 90 61,6 55,4PE 16 11.250 13,7 1.541,3Volumen Total 5.854,4

TIPO DE TUBERA L (m) T (minutos)Lateral de riego (PE 16 mm) 100 10Porta laterales (terciaria) 100 2

Secundaria 100 1Matriz 100 1

Ejercicio:Determinar el tiempo de recorrido del agua en la instalacin de la Figura N3.5.

Solucin:En el sector ms apartado de la instalacin, existe: 80 metros de lateral PE 16 mm, 96metros de tubera porta-lateral y 309 metros de tubera matriz. De acuerdo al Cuadro N3.11, el tiempo de recorrido aproximado es 10 minutos en la lateral, 2 minutos en la tuberaporta-lateral y 3 minutos en la tubera matriz. El tiempo total es 15 minutos.

Respuesta:El tiempo total de recorrido del agua hasta el lugar ms apartado del sistema es 15 minutos.La inyeccin del cido debe comenzar 15 a 18 minutos antes de finalizar el ciclo de riego.


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Figura N3.5. Plano de instalacin



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4. CONTROL DE ALGAS Y BACTERIAS

El agua de riego arrastra en suspencin gran cantidad de microorganismos (algas, bacterias,virus) que por su pequeo tamao logran traspasar los sistemas de filtracin.

La presencia de microorganismos es normal debido a los sistemas de conduccin utilizadosy la necesidad de disponer de estanques acumuladores para asegurar el riego en formafrecuente. Aguas en reposo desarrollan colonias de algas con gran facilidad debido a losnutrientes que poseen disueltos, la alta radiacin solar y la presencia de material vegetal yanimal (Figura N4.1). En pozos profundos, cuando el agua es utilizada directamente en elsistema de riego, la presencia de algas y bacterias es mnima. Si el agua pasa previamentepor un tranque acumulador, esta adquiere una carga de materia orgnica significativa.

Sistemas de riego por goteo con poca mantencin han perdido efectividad debido a la pre-

sencia de una masa mucilaginosa con aspecto de gelatina que obstruye los emisores ymicroaspersores. Tambin se han observado desarrollo de colonias de bacterias en vlvulaselctricas y vlvulas de aire que impiden el buen funcionamiento de ellas.

Acido Hipocloroso.El cido hipocloroso (HOCl) es un buen agente bactericida. Muchos tipos de bacterias yvirus son inactivadas a concentraciones de cloro residual de 1ppm por 10 a 30 minutos.

El cido hipocloroso no se comercializa como tal ya que es un subproducto de una reac-cin qumica entre la fuente de cloro (cloro en forma de gas, hipoclorito de sodio e hipocloritode calcio) y el agua. Las reacciones qumicas son las siguientes:

Cl2 + H

2O = H+ + Cl- + HOCl (Gas Cloro) (R.1)

NaOCl + H2O = Na+ + OH- + HOCl (Hipoclorito de sodio) (R.2)

Ca(OCl)2 + 2H2O = Ca+2 + 2OH- + 2HOCl (Hipoclorito de Calcio) (R.3)

A pesar de que las tres fuentes de cloro pueden utilizarse para el control de microorganismos,solamente el hipoclorito de sodio es utilizado en la mantencin de sistemas de riegopresurizado. El hipoclorito de calcio es un material slido granulado utilizado fundamental-mente en la mantencin de piscinas y el cloro en forma gaseosa en plantas de tratamientode agua potable. A pesar que el cloro gaseoso puede utilizarse tambin en sistemas deriego, no existen los equipos apropiados ni la disponibilidad de productos a nivel de agri-cultor en el mercado local. El hipoclorito de sodio es lquido y es el mismo producto utiliza-

do en el lavado de ropa.


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El cido hipocloroso es un buen biocida ya que reacciona qumicamente con el amoniaco(NH3), con iones amonio (NH+4) y grupos aminas (NH2), componentes de la materia orgni-ca.Tanto la utilizacin de hipoclorito de sodio como de calcio, produce la liberacin del ionhidroxilo (OH-) en el medio, por lo tanto la reaccin provoca un aumento del pH.

Eficiencia en la formacin de cido hipocloroso.En un medio acuoso, el cido hipocloroso se disocia segn la siguiente reaccin qumica(R.4):

HOCl H+ + OCl-

Figura N4.1.f. Vegetacin en canales

Figura N4.1. Fuentes de materia orgnica y microorganismos en el agua de riego.

Figura N4.1.a. Totora Figura N4.1.b. Sauces

Figura N4.1.c. Aves Figura N4.1.d. Algas

Figura N4.1.e. Vegetacin en canales



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La reaccin R.4 es funcin del pH del medio. En condiciones de acidez (pH inferior a 7),tiende a predominar el cido hipocloroso, mientras que en un pH superior a 7 predomina elion hidrgeno (H+) y el ion hipocloroso (OCl-). El grfico en la Figura N4.2muestra unacurva del % de HOCl presente en la solucin en funcin del pH. A niveles de pH 8.0, sloel 22% del cido hipocloroso est disponible para una accin bactericida. A medida quebaja el pH, aumenta la disponibilidad de cido hipocloroso. A niveles de pH 6.0, el nivel deHOCl es cercano al 95%.

Figura N4.2. Acido hipocloroso disponible en funcin del pH del agua.(Fuente: Nakayama y Bucks, 1985).

Acidificacin del agua.

Para aumentar la efectividad del proceso de clorinacin, es recomendable que el pH deagua sea inferior a 6.5 para garantizar el 90% del HOCl disponible para el control de bac-terias y algas. La disminucin del pH se consigue aplicando algn tipo de cido al sistema.Las cantidades a utilizar dependen del tipo de agua, tipo de producto y concentracin, espor eso, que una prueba de titulacin en laboratorio es necesaria.

La aplicacin de cido debe efectuarse previo a la inyeccin de hipoclorito. Nunca se debepreparar una solucin madre con hipoclorito y algn tipo de cido en forma simultnea. Abajo niveles de pH se produce una reaccin qumica que libera a la atmsfera gas cloro quepuede resultar txico para el operador. La aplicacin simultnea de cloro y cido puede ser

efectuada con la utilizacin de dos inyectores, uno para cada compuesto.Cantidad de Hipoclorito de sodio a utilizar.El objetivo de la cloracin es lograr que el agua que permanece dentro del sistema entredos riegos consecutivos contenga un nivel de cloro libre igual o superior a 1 ppm por variashoras. No todo el cloro que se aplica est disponible para reaccionar con la materia orgni-ca ya que parte de l reacciona con los compuestos disueltos en el agua de riego, otra partereacciona con algunos componentes metlicos o plsticos del sistema y otra con la materiaorgnica presente en el agua. La cantidad de cloro que queda disponible para el control dealgas y bacterias es funcin de las condiciones locales (calidad de agua, componentes del

sistema, etc.) por lo tanto se debe adicionar una cantidad extra. Si se desea 1 ppm de clorolibre, quizs sea necesario aplicar 3 ppm ya que 2 ppm se perdern por diferentes vas. Lacantidad de hipoclorito extra a aplicar depende de las condiciones propias del lugar y sloes posible determinarla por pruebas en terreno.


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La prueba en terreno consiste en aplicar diferentes cantidades de hipoclorito expresadas enunidades de cloro libre (ppm). En las laterales de riego ubicadas mas distantes del punto deinyeccin, se mide el cloro libre residual despus que el producto se ha distribuido por todoel sistema. El tratamiento optimo es aquel que asegura un nivel de 1 ppm en terminales delaterales. Concentraciones inferiores a 1 ppm de cloro libre pueden resultar ineficientespara el control de algas y bacterias. Concentraciones mayores implican un mayor costo sinproducir un beneficio adicional, esto involucra la utilizacin de una mayor cantidad deproducto y por consiguiente, mayor costo.

Existen en el mercado, test colorimtricos que pueden ser utilizados en el campo para deter-minar cloro libre residual en muestras de agua. El test se conoce como DPD (NyN-diethyl-p-phenileno). El test que se utilizan en piscinas no sirve para pruebas al nivel de sistemasde riego ya que proporcionan informacin de cloro total (cloro libre ms el que ha reaccio-nado con la materia orgnica y los componentes solubles en el agua de riego). El test con-siste en adicionar el reactivo DPD a una muestra de agua. Despus de transcurrido unos

segundos, la solucin adquiere un color determinado que se compara con una tabla decolores de referencia. El mtodo es suficientemente preciso como para determinar la canti-dad exacta de hipoclorito de sodio a utilizar en el lavado de tuberas y laterales.

Figura N4.3 Test colorimetrico para determinar cloro libre. En operacin (A)y comparacin de colores con una tabla de referencia (B).

Kovach, Curtis y Hairston (1998) proponen la siguiente metodologa para la inyeccin decloro al sistema de riego.

1. Medicin del pH del agua.Obtenga una muestra de agua entre la bomba y la vlvula check(Figura N4.4). Utilice un instrumento apropiado para ello. Asegrese que este sea inferior a7,5. Niveles de pH superiores a 7,5 requieren una mayor aplicacin de producto.

Figura N4.4. Esquema de un sistema de riego presurizado.



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2. Retrolavado de filtros. Con el sistema de riego funcionando normalmente, retrolavar losfiltros de grava. Esto aumenta la efectividad del cido hipocloroso al reducir drsticamentela carga de materia orgnica presente en los filtros. Una vez concluida esta operacin,permitir que el sistema recupere la presin normal de trabajo.

3. Determine la cantidad de hipoclorito a aplicar en base a un tiempo de inyeccin de 90minutos. Esta cantidad depende del caudal de trabajo del sistema. Determinar el caudalen el medidor de flujo [Q]. Si no es posible disponer de un medidor de flujo, utilizarvalor de descarga nominal de la bomba. Para calcular la cantidad de hipoclorito a apli-car, utilizar la siguiente ecuacin:

Donde:VNaOCl = Volumen de hipoclorito a aplicar (litros)

Q = Caudal del sistema de riegoC1 = Constante 0.295 para caudal en litros/segundo y 0.083 para caudal en m3/h[NaOCl] = Concentracin del hipoclorito de sodio [%]Xa = Concentracin inicial de cloro libre [ppm]

Se sugiere iniciar el tratamiento con una concentracin de cloro libre de 20 ppm.

Ejemplo:En un sistema de riego localizado con un caudal de 8 m3/hora (2,22 l/s), calcular la cantidadde NaOCl necesaria para aplicar el equivalente a 20 ppm de cloro libre. La concentracin

del producto es 5,25%

Solucin:Aplicando directamente la Ecuacin N4.1:

Respuesta:Se requiere 2,5 litros de hipoclorito de sodio.

Del ejercicio anterior se concluye la necesidad de inyectar hipoclorito de sodio a razn de2.5 litros en 60 minutos. La situacin mas comn es la utilizacin de inyectores con cauda-les de trabajo de 50 litros/hora o mayores, por lo tanto, se debe preparar una solucin madreque se ajuste al modelo de inyector disponible. Para el calculo del volumen de agua, utilizarla siguiente Ecuacin:

Vagua

= Qi[m3/h]-VNaOCl

Donde:Vagua = Volumen de agua para preparar la solucin madre (litros)Qi = Caudal del inyector (l/hora)VNaOCl = Volumen de hipoclorito de sodio (litros)

VNaOCl

=0,2952 * 2,22[l/s]

[5,25%]20[ppm] = 2,5

VNaOCl

=Cl * Q

[NaOCl]* Xa [ppm]


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Ejercicio:Si el caudal del inyector Qi es 50 l/h, y el volumen de hipoclorito de sodio requerido es 2,5litros, Cmo se debe preparar la solucin madre?

Solucin:Aplicando directamente la Ecuacin N4.2:

Vagua

= 50[m 3/h]-2,50 = 47,4

Respuesta:La solucin madre debe ser preparada adicionando 2,5 litros de hipoclorito de sodio a 47,5litros de agua. En la prctica, se vierte 25 litros de agua en un tambor, se agrega 2,5 litros dehipoclorito y luego se rellena hasta completar 50 litros de solucin.

4. Ponga en funcionamiento el sistema de inyeccin y mida el caudal del inyector. Ajustar elcaudal del inyector mediante una vlvula de compuerta hasta lograr el caudal deseado.

5. Despus de algunos minutos de iniciada la inyeccin, tome una muestra de agua poste-rior al sistema de filtros y mida el contenido de cloro libre utilizando el test colorimetricoDPD. El resultado debe ser cercano a 3,0 ppm.

Si la lectura es 3,0, proseguir con paso N6. Si la lectura es sobre 3,0 reduzca levemente el caudal del inyector y espere 3 minutos.

Vuelva a repetir la medicin de cloro libre. Repetir este procedimiento hasta obteneruna lectura de 3,0 ppm.

Si la lectura es bajo 3,0 y se realiz el retrolavado de los filtros antes de la cloracin,puede existir problemas con la calidad del agua. Es necesario hacer un anlisis qumicopara conocer la causa del problema.

6. Medir el contenido de cloro libre en la lateral ms alejada del punto de inyeccin. Rea-lizar este procedimiento a intervalos de 5 minutos. Una vez alcanzada una concentra-cin de 1 ppm, detener la inyeccin.

Si no es posible alcanzar un valor de 1 ppm de cloro libre despus de 30 minutos de inicia-do el proceso y se ha determinado una concentracin de 3 ppm a la salida de los filtros, elcontenido de materia orgnica del sistema es extremadamente alto. En este caso se debe

lavar los laterales y las tuberas matrices y repetir nuevamente el proceso.

7. Despus de finalizada la cloracin, detener el sistema y esperar al menos ocho horas. Trans-currido este tiempo, se debe hacer funcionar el sistema y lavar tuberas matrices y laterales.Comience por la tubera matriz, prosiga con las submatrices y finalmente los laterales.

Si despus del proceso queda solucin que no fue utilizada, esta debe eliminarse. No puedeguardarla y utilizarla posteriormente debido a que pierde sus propiedades biocidas.

Frecuencia de lavado.

Como regla general, sistemas de riego que utilizan aguas superficiales, deben ser cloradosuna vez por semana. Sistemas que utilizan aguas de pozo pueden clorarse cada dos o tres.Estos perodos pueden ser alargados hasta 1 vez por mes dependiendo de las condicionesde operacin de cada sistema.



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Si la cloracin es realizada en forma frecuente y va acompaada por un lavado de matricesy laterales, no es necesario realizar lavados adicionales. Si la cloracin se extiende pormayor tiempo, se debe seleccionar algunos laterales en forma aleatoria (al azar) y hacerleslavado en forma individual. Se debe recolectar el agua del lavado y observar el contenidode slidos y materia orgnica. Si el contenido en materia orgnica es notorio, repetir todo el

proceso de cloracin a toda la unidad. Si la presencia de slidos es importante, lavar latuberas sin aplicar hipoclorito.

El monitoreo constante de los laterales de riego es una prctica altamente recomendada y esel mecanismo que asegura al agricultor el mejor indicador para evitar problemas de tapona-miento de los emisores. La forma correcta de analizar el contenido de impurezas durante elproceso de lavado de laterales es filtrar el primer chorro con un saco harinero, este actuaracomo filtro de las partculas orgnicas. La presencia de algas y bacterias produce la forma-cin de pequeos grnulos de color verde oscura, muy fciles de apreciar a simple vista.

Figura N4.5. Muestreo y anlisis de los sedimentos durante el lavado de laterales.

El cido hipocloroso reacciona con la materia orgnica inactivandola, no la elimina. Losresiduos pierden la capacidad de multiplicarse, pero pueden formar sustancias mucilaginosascon capacidad para obstruir los emisores.

Cuidados.El cloro es un elemento peligroso, por lo tanto, se debe seguir rigurosamente las instruccio-

nes del fabricante en cuanto a la manipulacin y almacenaje del producto. El operadordebe proteger convenientemente sus ojos, manos y piel expuesta al aire utilizando antipa-rras, guantes de goma, zapatos, etc.Debe evitarse el contacto del producto con cualquier tipo de fertilizantes. La mezcla puedeprovocar una reaccin qumica que libera calor en forma violenta con riesgo de explosin.Nunca aplicar hipoclorito en forma simultanea con algn tipo de fertilizantes.

El hipoclorito de sodio se comercializa en estanques de plstico de capacidad variable (5-50 litros). El cloro se descompone rpidamente con la luz directa o cuando se expone aaltas temperaturas ambientales o aire. El producto debe ser almacenado en recipientes opa-cos, de color blanco de preferencia y a la sombra. La bodega debe poseer ventilacin paraevitar la acumulacin de gases txicos. No exponer el producto al aire por perodos detiempo prolongados.


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5. EVALUACIN DE LA UNIFORMIDAD DE APLICACIN

Sistemas de riego localizado tienen eficiencias muy altas, 90% o mas, por lo que su uso se hageneralizado en todas aquellas zonas con problemas en la seguridad de riego. Otra ventaja es

que todas las plantas reciben la misma cantidad de agua y nutrientes, por lo tanto, se favore-cen todas las condiciones para que el cultivo exprese todo su potencial productivo.

Para que un sistema de riego trabaje eficientemente, el agua debe aplicarse en forma unifor-me, as todas las plantas recibirn aproximadamente la misma cantidad de agua y fertilizan-tes. Si el riego no es uniforme, algunas zonas recibirn ms agua, de la necesaria y seperder por percolacin profunda, otras plantas recibirn menos y eso afectar negativa-mente la productividad de esa planta. La uniformidad cobra mayor importancia cuando setrata de aplicar fertilizantes. La interaccin agua fertilizante puede alterar enormemente laproduccin de un rbol frutal, o la productividad por unidad de superficie en hortalizas.

La uniformidad de aplicacin del agua es afectada por tres factores: Presin del trabajo: La presin no es igual en todos los puntos del sistema. Propiedades hidrulicas del emisor. Las propiedades hidrulicas estn en funcin del

diseo, de la calidad del producto y temperatura del agua. Mantencin preventiva del sistema. Sistemas con una deficiente mantencin presentan

baja uniformidad de descarga. Tambin aquellos que mezclan diferentes tipos de emiso-res un sub-sector de riego.

La evaluacin de las variaciones de presin en la red de tuberas, de las propiedades hidru-licas del emisor y las normas bsicas de mantencin y operacin, contribuir a identificarlas causas que producen la baja uniformidad de aplicacin y de las correcciones necesariaspara mejorar la uniformidad.

Variabilidad de caudal por fabricacin. No todos los emisores presentan el mismo caudal auna presin de trabajo pre-detreminada. Por pequeas diferencias en el proceso de fabrica-cin, el caudal promedio de los emisores es de acuerdo a la curva caracterstica de descar-ga mas una pequea variacin que puede ser positiva o negativa (Ecuacin 5.1).

Donde:qe = Caudal del emisor (l/hora)q = Caudal promedio (l/hora)q = Variabilidad de descarga (l/hora)

La variacin de caudal (q) se expresa como coeficiente de variacin Cv (Ecuacin 5.2).

Cv=

Donde:

Cv = Coeficiente de variabilidad de descarga medida en laboratorioSx = Desviacin estndar de los caudalesq = Caudal promedio (l/hora)

Sx

q

qqe= q



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Los fabricantes de emisores proporcionan informacin acerca del Coeficiente de variabili-dad de descarga (Cv) de sus productos. Mientras menor es el valor de Cv, mejor es su cali-dad. La American Society for Agricultural Engineers (ASAE), publica una pauta para clasifi-car el material de acuerdo al coeficiente Cv (Cuadro N5.1).

Cuadro N5.1. Clasificacin de calidad de emisores en funcin del coeficiente Cv.(Fuente ASAE Standards, 1988).

En general, los coeficientes Cv son menores a 0,04 para muchos tipos de emisores. Paraconocer el rango de variabilidad de descarga, se debe aplicar la Ecuacin 5.3.

q = q* (1 * Cv)

Donde:q = Rango de caudal (l/hora)q = Caudal promedio (l/hora)Cv = Coeficiente de variabilidad de descarga medida en laboratorio = Factor (1,2,3)

De acuerdo Ecuacin N5.3 y asumiendo que los caudales se distribuyen en forma normal,el rango de caudales es el siguiente:

El 68,27 % de los emisores presentan caudales en el rango comprendido entre el caudalpromedio y +/- 1 vez la desviacin estndar (f=1).

El 95,45 % de los emisores presentan caudales en el rango comprendido entre el caudalpromedio y +/- 2 veces la desviacin estndar (f=2).

El 99,73 % de los emisores presentan caudales en el rango comprendido entre el caudalpromedio y +/- 3 vez la desviacin estndar (f=3).

Ejercicio.Para un modelo de emisor tipo autocompensado cuyo caudal promedio es 3,4 litros/hora en elrango de presiones 7 - 41 m.c.a. y un Cv menor a 0,04, calcular el rango de caudales esperados.

Desarrollo.Un valor de Cv menor a 0,04 implica que en las condiciones ms desfavorables, el valor Cvser igual a 0,04. Con este valor y aplicando directamente la Ecuacin N3 se obtiene:

TIPO DE EMISOR Cv CLASIFICACINGoteros < 0,05 Excelente

Microaspersores 0,05 - 0,07 AceptableMicrojets 0,07 - 0,11 Marginal

0,11 - 0,15 Pobre> 0,15 Inaceptable

Cinta(*) < 0,10 Buena0,10 - 0,20 Aceptable> 0,20 Marginal o inaceptable

(*) En cintas de riego, la descarga se mide en l/hora/metro de cinta


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Cuadro 5.2 Rango de caudales para diferentes probabilidades.

PROBABILIDAD RANGO DE CAUDALES(l

manual de riego nr28083

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