Unidad 8 Riego Y Drenaje De Tierras Agricolas 2020(1)

RIEGO Y DRENAJE DE TIERRAS AGRÍCOLAS UNIDAD 8

RIEGO 

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Es la aplicación de agua al suelo para complementar la lluvia deficiente y proporcionar humedad para el crecimiento de las plantas

CLASIFICACIÓN DE LAS TIERRAS

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

La primera etapa de la planificación de un proyecto para riego consiste en el conocimiento de la capacidad de la tierra para producir cosechas que tornen rentables las inversiones que se hagan para las obras de riego necesarias.



El suelo, para ser adecuado a la agricultura, debe tener una capacidad de retención de agua razonablemente alta. La infiltración debe ser lo suficientemente alta para permitir que el agua superficial llegue a las raíces y lo suficientemente baja para evitar la pérdida de agua por percolación (por debajo de la zona de las raíces)



El suelo debe ser suficientemente profundo como para permitir el desarrollo radicular y el drenaje



El suelo debe tener un abastecimiento adecuado de elementos nutritivos para la planta y estar libre de elementos tóxicos

CLASIFICACIÓN DE LAS TIERRAS

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

La inclinación o pendiente de las tierras debe ser tales que no ocurra una excesiva erosión



Las pendientes fuertes provocan pérdidas de agua de riego por escurrimiento superficial, cuando el suelo no es muy permeable.



Los terrenos con pendientes moderadas, pero con superficies irregulares, pueden nivelarse si el suelo tiene suficiente espesor (si es muy delgado, los trabajos de nivelación pueden quitar la capa productiva y dejar expuesto suelo relativamente árido).

CLASIFICACIÓN DE LAS TIERRAS

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

Los estratos o capas impermeables pueden producir niveles de agua freática muy altos, que pueden exigir obras costosas de drenaje (la eliminación del exceso de agua en la zona radicular es esencial para evitar la acumulación de sales y permitir la aireación necesaria de la mayoría de las plantas).



Las tierras localizadas en las depresiones o fondos de los valles pueden tener problemas de drenaje, por la falta de salida naturales.

CLASIFICACIÓN DE LAS TIERRAS

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

Las tierras a regar deben ubicarse en aquellos sectores donde sea posible el riego sin tener un bombeo excesivo, por los costos asociados.



La forma de las parcelas y su tamaño , deben ser tales que permitan unidades productivas agrícolas efectivas



Las tierras deben adaptarse al cultivo de más de una sola cosecha



El clima es un factor importante para evaluar las tierras (por ejemplo, las tierras libres de heladas permiten aumentar mucho las cosechas)

CLASIFICACIÓN DE LAS TIERRAS

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

En base a estas cuestiones se pueden elaborar “mapas de suelos”



Hay fundamentalmente dos métodos para realizar esta clasificación. Una es la de la que propone el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) y otra es la de la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura - Food and Agriculture Organization)



En base a los parámetros indicados por la FAO, se puede determinar un Indice de Productividad (IP) para cada región.

CLASIFICACIÓN DE LAS TIERRAS

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DEMANDAS O NECESIDADES DE AGUA DE LAS COSECHAS

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

Al conocerse la adaptabilidad y posibilidades de una zona para el riego, la etapa siguiente es la determinación de las necesidades o demandas de agua de las plantas de cultivo.



La demanda total de agua es el agua que necesita la planta, aumentada por las pérdidas asociadas con la entrega o aplicación del agua. La mejor fuente de información sobre las demandas totales es la que surge de la experiencia adquirida por los regantes que trabajen en condiciones similares en la zona (el INTA tiene mucha información sobre este tema)

DEMANDAS O NECESIDADES DE AGUA DE LAS COSECHAS

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

Cuando no es posible hacer la determinación directa de la demanda total de agua, puede hacerse una estimación.



Primero se estima el llamado uso consuntivo



Se define “uso consuntivo” como la cantidad total de agua que necesita un cultivo determinado para realizar la evapotranspiración y la construcción celular, desde la plantación hasta la cosecha, en un régimen climático específico.



El uso consuntivo puede determinarse con lisímetros o tanques lisimétricos, mediante parcelas experimentales, o realizando balances hídricos utilizando alguna de las fórmulas empíricas ya analizadas

DEMANDAS O NECESIDADES DE AGUA DE LAS COSECHAS

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DEMANDAS O NECESIDADES DE RIEGO DE LAS COSECHAS

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

Es la porción del Uso Consuntivo Uc que debe proporcionarse con el riego



Esta demanda es igual al uso consuntivo Uc menos la precipitación efectiva Pef.



La precipitación efectiva Pef es la parte de la precipitación que se transforma en almacenamiento en el suelo.



La precipitación que recibe un suelo infiltrará en mayor o menor proporción de acuerdo con una serie de factores entre los que figuran: la pendiente, la vegetación que lo cubre, la textura, el contenido de humedad de las capas superficiales, la intensidad y cantidad de agua caída, etc. Los métodos para estimar la cantidad de agua que se añade al almacenaje de un suelo con cada precipitación son muchos y cada uno de ellos toma sólo algunos de los factores mencionados

DEMANDAS O NECESIDADES DE AGUA PARA ENTREGAS A LAS FINCAS O PARCELAS

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

Es imposible operar cualquier obra de riego sin desperdicio o pérdida de agua



Las pérdidas en las parcela durante el riego incluyen la infiltración profunda (percolación) y el escurrimiento superficial.



Las pérdidas por percolación pueden reducirse aplicando en cada riego pequeñas cantidades de agua, para no exceder la capacidad de almacenamiento del suelo



Estas pérdidas dependen del tipo de riego que se utilice.



El riego por aspersión puede producir pérdidas por percolación tan bajas como un 5% del agua aplicada



El riego por inundación en un período largo de tiempo puede producir una pérdida de tres cuartas partes del agua.



La amplitud usual de la pérdida por percolación varía entre el 15% y el 50% del agua aplicada

DEMANDAS O NECESIDADES DE AGUA PARA ENTREGAS A LAS FINCAS O PARCELAS

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

Cuando el agua de riego se aplica con una velocidad superior a la capacidad de infiltración del suelo, puede fluir por el terreno y ser desperdiciada en forma de escurrimiento superficial hacia los sectores de menor cota.



Las pendientes fuertes o los suelos con baja permeabilidad, favorecen valores grandes del escurrimiento superficial.



El escurrimiento superficial no debe ser mayor del 5% del agua aplicada.

DEMANDAS O NECESIDADES DE AGUA PARA ENTREGAS A LAS FINCAS O PARCELAS 

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Llamando qf ala cantidad de agua que debe entregarse a la finca o parcela debe cumplirse:

q f  J f .q f  U c  Pef  q f 

U c  Pef 1 Jf



Jf es la pérdida en la finca o parcela expresada como decimal



Uc es el uso consuntivo



Pef es la precipitación efectiva



En fincas bien manejadas, puede esperarse que los valores de Jf varíen entre 0,4 y 0,6

DEMANDAS PARA DERIVACIÓN

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

Además de las pérdidas en las fincas o parcelasvse perderá algo de agua en el tránsito o camino hacia la finca o parcelas (pérdidas por conducción)



Estas pérdidas se componen de la evaporación desde el canal, las filtraciones en el canal y las pérdidas por la operación del sistema de riego (fugas de agua a través de las compuertas y pérdidas por derrames o roturas de los bordos del canal, en su conjunto no deben superar el 5%)



El factor de mayor magnitud son las filtraciones.



La demanda para derivación puede tomarse como igual a la suma de la entrega a las fincas y la cantidad estimadas por pérdidas de conducción.





.A También las pérdidas por conducción Jc puedenqestimarse como una fracción de la qd  f derivación, y la demanda para derivación resulta: 1  Jc

Lc es la pérdida por conducción en fracción decimal, y A es el área bruta regada. Con canales o zanjas a cielo abierto, la pérdida por conducción varía entre el 25 y 40% de la derivación. Estas pérdidas pueden eliminarse utilizando sistemas de tuberías.

RELACIONES SUELO-AGUA

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

El agua que se aplica en el riego entra al suelo, y las plantas, a su vez, lo extraen de éste, para su crecimiento.



El suelo viene a ser un depósito en el cual se almacena el agua para su uso por las plantas en el lapso de tiempo que transcurre entre cada aplicación de riego.



El almacenamiento y movimiento de esta fase suelo-agua son factores importantes en la planificación del riego.

RELACIONES SUELO-AGUA 

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El agua puede estar presente en la zona de aireación en tres condiciones diferentes.

Agua en la zona de aireación

Agua de gravedad (en movimiento por gravedad entre los poros grandes del suelo)

Agua retenida por capilaridad en los pequeños espacios porosos

Agua higroscópica (retenida por las partículas del suelo por atracción molecular)

RELACIONES SUELO-AGUA

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

El agua de gravedad representa un estado de transición que tiene efecto después de una lluvia o de la aplicación del agua de riego hasta el momento en que el agua drena hacia el nivel freático o es tomada como agua capilar o higroscópica



El agua capilar puede quitarse o removerse del suelo sólo por la aplicación de una fuerza suficiente para vencer las fuerzas capilares



El agua higroscópica sólo puede ser extraída por calentamiento

RELACIONES SUELO-AGUA 

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Si se somete a un suelo a un proceso de humedecimiento, para poder extraer la humedad que queda en el suelo resulta necesario aplicar tensiones negativas (succiones), según como se indica el gráfico siguiente:

Se observa que se necesita un gran esfuerzo para remover cada incremento sucesivo de la humedad del suelo, conforme la humedad residual es agotada. Se definen algunos puntos críticos para determinar las características de la fase suelo-agua La capacidad de campo es el contenido de humedad del suelo después que el libre drenaje ha quitado o removido la mayor parte del agua de gravedad Otro punto de la curva es el llamado punto de marchitamiento permanente. Este punto representa el contenido de humedad , para el cual las plantas ya no pueden extraer el agua suficiente del suelo para su crecimiento La diferencia entre el contenido de humedad en estos niveles es el agua aprovechable, que es aquella que resulta útil para las plantas. Depende del tipo de suelo.

RELACIONES SUELO-AGUA

suelo Arena Limo Arenoso Limo Limo arcilloso Arcilla

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capacidad punto de agua de campo marchitamiento aprovechable 5 12 19 24 36

en porciento de suelo seco 2 3 5 7 10 9 15 9 20 16

CALIDAD DEL AGUA PARA RIEGO

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No toda el agua es adecuada para su uso en riego El agua no satisfactoria puede contener: 

Sustancias químicas tóxicas a las plantas o a las personas que emplean las plantas como alimento



Sustancias químicas que reaccionen con el suelo para producir características de humedad no satisfactorias



Bacterias dañosas a las personas o a los animales que comen plantas regadas con esas aguas

CALIDAD DEL AGUA PARA RIEGO

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Al comenzar a regar con agua inconveniente, puede no haber evidencias sobre daños, pero con el transcurso del tiempo la concentración salina en el suelo puede aumentar conforme su cantidad se concentre en el suelo por evaporación El drenaje libre del suelo permite el arrastre o movimiento hacia debajo de las sales, y contribuye a evitar acumulaciones serias de estas sales. Por esta razón, si el drenaje natural es inadecuado, puede ser necesario ejecutar obras para garantizar el drenaje artificial del suelo.

CALIDAD DEL AGUA PARA RIEGO

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Entre las sustancias tóxicas para las plantas o los animales se encuentran: -sales de calcio, magnesio, sodio y potasio -boro La contaminación bacteriana del agua normalmente no es seria desde el punto de vista del riego, a no ser que se utilice agua severamente contaminada en cosechas que vayan a consumirse crudas Las aguas negras no tratadas se utilizan para riego en muchos países, fundamentalmente cuando se dedican al riego de plantas de vivero, de algodón o de otras cosechas que sufren ciertos procesos después de su recolección

MÉTODOS DE RIEGO

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Existen distintos métodos de riego, cada uno con ventajas y desventajas. Lo importante es lograr que el sistema de riego sea lo más eficiente posible para que quede más agua a disposición del cultivo. Una primera clasificación de los métodos es 1)

Riegos por superficie

2)

Riegos presurizados

Dentro de los Riegos por Superficie pueden distinguirse: -por inundación o tendido -por inundación mediante recintos o melgas -riego por surcos Dentro de los Riegos Presurizados pueden diferenciarse: -riego por aspersión -riego por microaspersión -riego por goteo

MÉTODOS DE RIEGO -por inundación

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MÉTODOS DE RIEGO -por inundación

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MÉTODOS DE RIEGO -riego por surcos

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MÉTODOS DE RIEGO -riego por aspersión

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MÉTODOS DE RIEGO -riego por aspersión

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MÉTODOS DE RIEGO -riego por aspersión

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MÉTODOS DE RIEGO -por goteo

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RIEGO POR SUPERFICIE 

La ventaja de este tipo de riego es que tiene relativamente bajos costos de inversión y no requiere consumo de energía



La desventaja es que tiene muchas pérdidas de agua por infiltración.

RIEGO POR SUPERFICIE 

Esquema de una red de distribución típica en un riego por superficie

RIEGO POR SUPERFICIE

RIEGO POR SUPERFICIE

RIEGO POR SUPERFICIE

RIEGO POR SUPERFICIE

RIEGO POR SUPERFICIE

RIEGO POR SUPERFICIE

RIEGO POR SUPERFICIE

RIEGO POR SUPERFICIE

RIEGO POR SUPERFICIE

RIEGO POR SUPERFICIE

MÉTODOS DE RIEGO -por inundación o tendido

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El de inundación libre consiste en poner el agua sobre las pendientes naturales del terreno, sin mucho control o preparación previa (se utiliza principalmente para los pastizales y campos de pastos nativos en pendientes fuertes donde hay disponible agua en abundancia y los valores de las cosechas no garantizan trabajos de preparación más caros

MÉTODOS DE RIEGO -por inundación controlada con regaderas o acequias en las parcelas

Con regaderas laterales

Con regaderas en la dirección de la pendiente

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MÉTODOS DE RIEGO -por inundación controlada con regaderas o acequias en las parcelas

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El espaciamiento entre las acequias y la magnitud del caudal deben ser tales para que el agua se infiltre justamente durante el tiempo en que escurre por la parcela. Si el escurrimiento es demasiado rápido, parte del agua no tendrá tiempo para infiltrarse y habrá un desperdicio superficial en el extremo más bajo del lote o parcela. Si el escurrimiento es muy lento, habrá una percolación excesiva cerca de las regaderas, y llegará muy poca agua al extremo más bajo del lote.

MÉTODOS DE RIEGO -por inundación con bordos, melgas o recintos

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El de inundación controlado puede hacerse con zanjas o acequias en las parcelas o lotes utilizando bordos, represas o cajas. Generalmente se adaptan estos métodos a terrenos que tengan una topografía demasiado irregular para usar otros métodos de inundación. Este método es relativamente barato porque exige un mínimo de preparación del terreno y el agua se lleva al campo mediante acequias permanentes y se distribuye por él por medio de acequias más pequeñas espaciadas de acuerdo con la topografía En este sistema, se necesita que el terreno se divida en fajas de 10 a 20 m de ancho y de 100 m a 300 m de longitud. Las fajas van separadas por bordos de poca altura y el agua se ingresa en cada recinto, por medio de una compuerta colocada en uno de los lados angostos para que escurra hacia abajo a lo largo de la longitud de la faja. La inundación mediante represas es útil en suelos muy permeables, donde puede producirse una percolación excesiva cerca de las regaderas. Cada recinto se llena con agua a una velocidad moderadamente alta, y se deja ahí hasta que el agua se infiltra.

MÉTODOS DE RIEGO -por inundación con bordos, melgas o recintos

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El este método el agua avanza por un espacio de suelo a modo de franjas que queda entre dos bordos construidos para tal fin, de manera que el agua se mueve encajonada desde la cabecera hasta el pie. Es bastante útil para regar pasturas, cereales y , en algunos casos, frutales.

MÉTODOS DE RIEGO -por inundación con bordos, melgas o recintos

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MÉTODOS DE RIEGO -por surcos

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Se utiliza ampliamente para los cultivos en hilera. El surco es una regadera estrecha que corre entre las hileras de plantas, desde un sitio más alto a otro más bajo (desde la cabecera hasta el pie) Una ventaja importante del método de surcos es que únicamente del 20 al 50 % de la superficie del terreno se inunda en comparación con el método por inundación, y, comparativamente, las pérdidas por evaporación se reducen. El riego por surcos se adapta a terrenos de topografía irregular. Normalmente, los surcos se trazan o corren perpendicular a las curvas de nivel, aunque esto debe evitarse en terrenos de fuerte pendiente donde la erosión del suelo puede ser severa El espaciamiento entre los surcos está determinado por el espaciamiento adecuado de las plantas. Los surcos tienen una profundidad de entre 10 a 40 cm, y pueden tener una longitud de esta 400 m. Los surcos demasiado largos pueden producir excesiva percolación cerca del extremo superior y hacer que llegue poca agua al extremo de aguas abajo. El agua se suministra por medio de acequias o zanjas

MÉTODOS DE RIEGO -por surcos

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MÉTODOS DE RIEGO -por surcos

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La eficiencia de este método puede ser tan baja como de menos del 40% (sólo este porcentaje queda disponible para las plantas

MÉTODOS DE RIEGO -por surcos

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En zonas montañosas o con grandes desniveles donde la velocidad de avance del agua a favor de la pendiente natural del terreno es demasiado rápida, la infiltración es baja y la erosión es alta.

En estos casos y, en general, cuando el suelo tiene una pendiente mayor al 2%, y no es posible nivelarlo, se trazan los surcos siguiendo las curvas de nivel del terreno. De esta forma, durante el riego, el agua avanza siguiendo casi el mismo nivel dentro del terreno (con surcos con pendientes que no superan el 0,3%)

RIEGO PRESURIZADO 

El agua, que es conducida por tuberías, se encuentra con una cierta presión, llegando directamente a las plantas.



Con el riego presurizado se evitan las pérdidas por infiltración en la conducción y distribución, logrando que quede más agua disponible para las plantas.



El agua se puede captar de un río, canal o una perforación subterránea.

RIEGO PRESURIZADO 

Un Sistema de riego presurizado consta de un cabezal de riego, conformado por una bomba para extraer el agua, impulsarla y darle presión a la tubería, además un Sistema de filtrado, inyección de fertilizante y un distema de conducción y distribución del agua para el cultivo mediante tuberías.

RIEGO PRESURIZADO 

La Fuente de presurización puede ser una bomba o en forma natural utilizando la pendiente del terreno (presurización por gravedad)



Si la presurización es por gravedad se debe tener en cuenta que, en una zona, un desnivel de 10 metros de altura equivale a una columna o tubo de agua de 10 metros de altura (10 m.c.a.). En la figura se observa que la presión al inicio del Sistema, se produce gracias a un tanque Elevado de agua que reemplaza el uso de la bomba y no posee gastos de energía eléctrica para su funcionamiento.

RIEGO PRESURIZADO 

Todo Sistema de riego presurizado require un diseño hidráulico que tenga en cuenta la lámina de riego a aplicar, la distancia entre plantas, etsc.



Se debe tener en cuenta la orientación de las líneas de plantas, la ubicación de los lotes de riego, la forma del campo, las dimensiones de los lotes, etc, para saber cómo será la disposición de las tuberías en el campo y poder luego instalarlas.



Estas tuberías de conducción distribución se denominan tubería primaria, que alimenta a las llamadas tuberías secundarias, que a su vez, alimentan a las tuberías terciarias para terminar en el lateral de goteo o manguera que abastece a los aspersores.

MÉTODOS DE RIEGO -por aspersión

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El desarrollo de tuberías livianas con uniones de tipo rápido produjo un gran aumento del método de riego por aspersión. Con este método se pueden regar áreas que son tan irregulares, que impiden el empleo de otros de los métodos de riego superficial. Se pueden realizar aplicaciones con caudales reducidos para reducir al mínimo la percolación profunda o el escurrimiento superficial y la erosión. En contraposición a estas ventajas, está el costo relativamente alto del equipo de aspersión y de las instalaciones permanentes para abastecer de agua a las líneas aspersoras. Otro de los inconvenientes del método es la alta evaporación que se produce desde la masa de fluido pulverizado. La aspersión puede hacerse con tubería fija perforada, con cabezales de aspersión rotatorios y también mediante equipos autopropulsados de aspersión que van moviéndose en distintos sectores de la parcela.

MÉTODOS DE RIEGO -por aspersión

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El agua se aplica en forma de lluvia sobre las plantas. Es conducida por tuberías y al llegar al aspersor el chorro se rompe en muchas gotas que caen sobre el suelo. Se utilizan aspersores que arrojan caudales de 600 litros/hora y con requiere presiones de 2,5 kg/cm2 hasta 4,5 kg/cm2. Pueden estar montados en estructuras móviles.

MÉTODOS DE RIEGO -por microaspersión

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Este método de riego consiste en la aplicación de agua al suelo en gotas muy pequeñas. Requiere una presión de 1,6 kg/cm2, es decir mucho más baja que la correspondiente a aspersión. El diámetro de mojado que genera el microaspersor puede ser de alrededor de 3-4 metros. Es recomendable para cultivos como frutales, riego en viveros y algunas hortalizas. Se clava un soporte en el suelo y se abastece de agua de una manguera que suele estar superficial

MÉTODOS DE RIEGO -por goteo

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Este método de riego consiste en la aplicación de agua en forma de gotas de manera continua en un lugar próximo a la planta, mojando solo parte del volumen del suelo (30% del suelo). Es un riego de alta frecuencia para reponer el agua que la planta consumió uno o dos días atrás. En este método en el suelo se forma un bulbo húmedo debajo de cada goteo donde la planta desarrolla una mayor cantidad de raíces En la parte más externa del bulbo existe una capa con una gran contenido de sales que se forma debido al riego. Para evitar que esta cantidad de sales ingresen al interior del bulbo, se debe regar constantemente, incluso cuando esté lloviendo.

MÉTODOS DE RIEGO -por goteo

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En este método en la tubería el agua circula con presión pero la gota cae al suelo sin presión.Esto se logra con un emisor ogoteo que le permite perder presión y que caigan gotas.

MÉTODOS DE RIEGO -por goteo

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Las tuberías primarias, segundarias y terciarias pueden ser de polietileno o PVC

MÉTODOS DE RIEGO -por goteo Tubería terciaria con sus laterales de goteo

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