Escuela Agrícola Panamericana, Zamorano Departamento de Ciencia y Producción Agropecuaria Ingeniería Agronómica Proyecto Especial de Graduación Evaluación hidráulica y agronómica del sistema de riego de la finca Zona 2, Zamorano, Honduras Estudiante Xavier Steffano Vargas Solorzano Asesores José Adrián Ordoñez Bonilla, Mtr. Jeffrey Jose Diaz Sierra, M.sc. Jofiel Ramon Jirón Zeledón, Ing. Agrónomo Honduras, agosto 2023 Autoridades SERGIO RODRÍGUEZ ROYO Rector ANA M. MAIER ACOSTA Vicepresidenta y Decana Académica CELIA ODILA TREJO RAMOS Directora Departamento de Ciencia y Producción Agropecuaria HUGO ZAVALA MEMBREÑO Secretario General Contenido Índice de Cuadros.................................................................................................................................... 5 Índice de Figuras ..................................................................................................................................... 7 Índice de Anexos ..................................................................................................................................... 8 Resumen ................................................................................................................................................. 9 Abstract ................................................................................................................................................. 10 Introducción .......................................................................................................................................... 11 Materiales y Métodos ........................................................................................................................... 14 Descripción de Lugar ............................................................................................................................. 14 Fuente de Agua ..................................................................................................................................... 14 Datos Climatológicos de la Zona ........................................................................................................... 15 Descripción del Estudio ......................................................................................................................... 17 Levantamiento de Información en Campo ........................................................................................... 17 Toma de Coordenadas Perimetrales ..................................................................................................... 18 Determinación y Evaluación del Diseño Agronómico del Sistema de Riego ........................................ 18 Elaboración de Mapas ........................................................................................................................... 18 Parámetros Agronómicos del Sistema de Riego ................................................................................... 20 Determinación y Evaluación del Diseño Hidráulico del Sistema de Riego ............................................ 24 Mapa de Tuberías ................................................................................................................................. 24 Parámetros Hidráulicos del Sistema de Riego ...................................................................................... 24 Resultados y Discusión .......................................................................................................................... 29 Estudio Agronómico .............................................................................................................................. 29 Mapa Perimetral y Distribución del Área .............................................................................................. 29 Distribución de Lotes. ........................................................................................................................... 30 Mapa de Texturas de Suelo .................................................................................................................. 31 Mapa de Sectores de Riego .................................................................................................................. 33 Mapa Topográfico ................................................................................................................................. 34 Mapa Integrado de Zona 2, Zamorano ................................................................................................. 35 Variables Climáticas Consideradas en el Diseño ................................................................................... 36 Evaluación Agronómica ......................................................................................................................... 37 Evaluación Hidráulica ............................................................................................................................ 39 Mapa y Evaluación Hidráulica de Tuberías ........................................................................................... 39 Evaluación de Estación de Bombeo ...................................................................................................... 46 Propuesta de Mejora al Diseño Agronómico ........................................................................................ 48 Propuesta de Mejora al Diseño Hidráulico ........................................................................................... 52 Evaluación de la Estación de Bombeo con la Propuesta ...................................................................... 56 Conclusiones ......................................................................................................................................... 58 Recomendaciones ................................................................................................................................. 59 Referencias ............................................................................................................................................ 60 Anexos ................................................................................................................................................... 63 Índice de Cuadros Cuadro 1 Análisis de parámetros de calidad de agua de la fuente de riego proveniente de la microcuenca Santa Inés y quebrada de El gallo, Zamorano, Honduras. ............................................... 15 Cuadro 2 Datos de temperatura, humedad relativa, evapotranspiración del cultivo de referencia y precipitación del año 2022/2023, Zona 2, Zamorano, Honduras. ........................................................ 16 Cuadro 3 Evapotranspiración del cultivo de referencia (ET₀) de los últimos ocho años de Zona 2, Zamorano, Honduras. ........................................................................................................................... 16 Cuadro 4 Cultivos sembrados en Zona 2, Zamorano, Honduras. ......................................................... 17 Cuadro 5 Distribución del área dentro de la finca Zona 2, Zamorano, Honduras. .............................. 30 Cuadro 6 Distribución lotes dentro de Zona 2, Zamorano, Honduras. ................................................. 31 Cuadro 7 Tasa de infiltración básica para los tipos de suelo encontrados en Zona 2, Zamorano, Honduras. .............................................................................................................................................. 32 Cuadro 8 Distribución de los sectores de riego, superficie y unidad productiva correspondiente de Zona 2, Zamorano, Honduras. ....................................................................................................................... 33 Cuadro 9 Variables que considerar en el diseño del sistema de riego de Zona 2, Zamorano, Honduras. .............................................................................................................................................................. 37 Cuadro 10 Evaluación agronómica del sistema de riego actual de Zona 2, Zamorano, Honduras. ..... 39 Cuadro 11 Distancia de tuberías laterales de Zona 2, Zamorano, Honduras. ...................................... 41 Cuadro 12 Pérdidas de carga en tuberías secundarias en los diferentes sectores de riego de Zona 2, Zamorano, Honduras. ........................................................................................................................... 42 Cuadro 13 Velocidades críticas y sus pérdidas de carga en tuberías principales del sistema de riego de Zona 2, Zamorano. ................................................................................................................................ 43 Cuadro 14 Carga dinámica total y caudal instantáneo por sectores de riego de Zona 2, Zamorano, Honduras. .............................................................................................................................................. 44 Cuadro 15 Ejemplo de carga dinámica total del sector 10, Bomba Combustible de Zona 2, Zamorano, Honduras. .............................................................................................................................................. 45 Cuadro 16 Ejemplo de carga dinámica total del sector 10, Bomba Eléctrica de Zona 2, Zamorano, Honduras. .............................................................................................................................................. 45 Cuadro 17 Cintas de riego recomendadas para Zona 2, Zamorano, Honduras. ................................... 49 Cuadro 18 Propuesta de diseño agronómico para el sistema de riego de Zona 2, Zamorano, Honduras. .............................................................................................................................................................. 51 Cuadro 19 Propuesta de tuberías secundarias para el sistema de riego de Zona 2, Zamorano, Honduras. .............................................................................................................................................................. 53 Cuadro 20 Velocidades y sus pérdidas de carga en la propuesta de tuberías principales representativas del sistema de riego de Zona 2, Zamorano, Honduras. ........................................................................ 54 Cuadro 21 Carga Dinámica Total y caudal instantáneo de la propuesta del sistema de riego de Zona 2, Zamorano, Honduras. ........................................................................................................................... 55 Índice de Figuras Figura 1 Ubicación de la Finca, Zona 2, Zamorano, Honduras. ............................................................. 14 Figura 2 Mapa perimetral de la finca Zona 2, Zamorano, Honduras. ................................................... 29 Figura 3 Distribución de lotes dentro de la finca Zona 2, Zamorano, Honduras. ................................. 30 Figura 4 ................................................................................................................................................. 32 Figura 5 Mapa de sectores de riego de Zona 2, Zamorano, Honduras. ................................................ 33 Figura 6 Mapa topográfico de Zona 2, Zamorano, Honduras. .............................................................. 35 Figura 7 Mapa integrado de suelos, topografía y sectores de Zona 2, Zamorano, Honduras. ............. 36 Figura 8 Mapa de tuberías principales y secundarías de Zona 2, Zamorano, Honduras. ..................... 40 Figura 9 Curva de rendimiento Bomba Combustible y puntos de trabajo para todos los sectores de riego. ..................................................................................................................................................... 47 Figura 10 Curva de rendimiento, Bomba Eléctrica y puntos de trabajo para todos los sectores de riego. .............................................................................................................................................................. 48 Figura 11 Propuesta de sectores de riego para Zona 2, Zamorano, Honduras. ................................... 50 Figura 12 Propuesta de distribución de tuberías primarias y secundarías para el sistema de riego de Zona 2, Zamorano, Honduras. .............................................................................................................. 52 Figura 13 Puntos de trabajo de la bomba de combustible, alcanzado para regar todos los sectores de riego, bajo la nueva propuesta de diseño en Zona 2, Zamorano, Honduras. ....................................... 56 Figura 14 Puntos de trabajo de la bomba eléctrica alcanzado para regar todos los sectores de riego, bajo la nueva propuesta de diseño en Zona 2, Zamorano, Honduras. ................................................. 57 Índice de Anexos Anexo A Elaboración de calicatas para el muestreo de suelos de Zona 2, Zamorano, Honduras. ...... 63 Anexo B Herramienta utilizada para realizar la evaluación del sistema de riego de Zona 2, Zamorano, Honduras. .............................................................................................................................................. 64 Anexo C Medición de distancia entre emisores y laterales de riego de Zona 2, Zamorano, Honduras. .............................................................................................................................................................. 65 Anexo D Elaboración de uniformidad de riego y obtención de caudal unitario en Zona 2, Zamorano, Honduras. .............................................................................................................................................. 66 Anexo E Medición del diámetro de las tuberías principales y secundarías, de Zona 2, Zamorano, Honduras. .............................................................................................................................................. 67 Anexo F Perdidas de cargas en tuberías secundarias de Zona 2, Zamorano, Honduras. .................... 68 Anexo G Fichas técnicas de emisores recomendados por cultivo en la propuesta agronómica e hidráulica de Zona 2, Zamorano, Honduras. ......................................................................................... 69 Anexo H Velocidades y diámetros en las dos bombas de la propuesta de tuberías principales en Zona 2, Zamorano, Honduras. ....................................................................................................................... 70 Anexo I Ficha técnica AZUD utilizado en el sistema de riego de Zona 2, Zamorano, Honduras. ......... 71 Resumen Los objetivos de este estudio fueron evaluar hidráulica y agronómicamente el sistema de riego de Zona 2, Zamorano, Honduras, y desarrollar propuestas hidráulicas y agronómicas para el mejoramiento del sistema de riego de estos terrenos agrícolas. El estudio se realizó entre los meses de septiembre a noviembre del 2022 y de enero a mayo del 2023. Se consultó sobre el historial del terreno y del sistema, junto a la herramienta de evaluación del sistema para obtener la información actual, se tomaron datos en campo para realizar los mapas perimetrales, topográfico, suelos, riego y sectores de riego. Mediante la información completa adquirida y con los mapas se procedió a realizar los cálculos hidráulicos, como la ecuación de Hazen-Williams con las cuales se obtuvieron las pérdidas de carga en tuberías y los cálculos agronómicos, tales como las ecuaciones de densidad de emisores, caudal unitario, caudal instantáneo, precipitación instantánea, ETc máxima, número de sectores de riego y tiempo de riego. Se evidenció un diseño agronómico con oportunidades de mejora, habiendo mucha variabilidad en el tamaño de cada sector de riego, afectando los caudales instantáneos y un exceso en las horas de riego. Hidráulicamente se encontraron pérdidas de carga y velocidades superiores, excedentes a lo recomendado. Se diseñó una propuesta hidráulica y agronómica, con los recursos existentes de Zona 2 con el cual se redujo las horas de riego totales, se mejoró la uniformidad de los caudales instantáneos; disminuyendo la carga dinámica total por sector y mejorando los puntos de trabajo de la bomba. Palabras clave: Demanda hídrica, pérdidas de carga, puntos de trabajo de bomba, precipitación instantánea, sectores de riego. Abstract The objectives of this study were to evaluate the irrigation system of Zone 2, Zamorano hydraulically and agronomically; and to develop hydraulic and agronomic proposals for the improvement of the irrigation system. The study was conducted from September to November 2022 and January to May 2023 in Zone 2, Zamorano. The history of the system was consulted, together with the system evaluation tool to obtain current information, field data was collected to make perimeter, topographic, soil, irrigation, and irrigation sector maps. Using the complete information acquired and the maps, hydraulic calculations were made, such as the Hazen-Williams equation with which the head losses in pipes and agronomic calculations were obtained, such as the equations of emitter density, unit flow, instantaneous flow, instantaneous precipitation, maximum ETc. A poor agronomic design was evidenced, with a lot of variability in the size of each irrigation sector, affecting the instantaneous flow rates and an excess of irrigation hours. Hydraulically, load losses and higher velocities were found, more than what was recommended. A hydraulic and agronomic proposal was designed, with the existing resources of the farm, which reduced the total irrigation hours, improved the uniformity of the instantaneous; flow rates reduced the total dynamic load per sector and improved the pump working points. Key words: Head losses, instantaneous precipitation, irrigation sectors, pump working points, water demand. Introducción La agricultura de hoy en día tiene como finalidad tener producciones sostenibles donde se eficienticen todos los recursos disponibles. El riego, al ser uno de estos recursos, es una herramienta indispensable en el desarrollo de cualquier cultivo, ya que la demanda de nutrientes para poder expresar su máxima productividad es alta, siendo la necesidad hídrica una ellas, en la mayoría de los cultivos extensivos. Los sistemas de riego han sido implementados en las explotaciones agrícolas de los países en desarrollo siendo sustentables y productivas al mismo tiempo. En la actualidad el agua se considera un recurso escaso que tiene una creciente demanda de un mejor manejo y un extremo cuidado, siendo el riego uno de los principales consumidores de este recurso, ocupando el 70% del consumo a escala mundial (Roldán Cañas et al. 2009). El riego se convirtió en la tecnología principal en el sector agropecuario que permite solventar cualquier problemática que se nos presente como en el manejo hídrico, se puede proporcionar la cantidad exacta de aguas que un cultivo necesita. Esta herramienta también nos ayuda a brindar tecnología avanzada y de punta para la fertilización de igual manera, eficientizando los recursos que se manejen (Aquiles Salinas 2010). Alrededor del 60% de los alimentos necesarios para nutrir a la población mundial deben proceder de explotaciones agrícolas que estén bajo riego y se deben manejar correctamente, ya que cada vez más los recursos son escasos, de 260 millones de hectáreas que se encuentran bajo riego a nivel mundial las tres cuartas partes les corresponden a los países en desarrollo (FAO 1999). Según el estado de energía que tenga la planta afectara la disponibilidad de agua en el suelo, lo que nos indica el nivel de dificultad que tienen estas para poder absorber el agua. La disponibilidad de agua que se tiene en la profundidad de suelo, que alcanza hasta las raíces de las plantas, es la reserva disponible que los cultivos tienen de líquido vital , es por eso que se debe proporcionar la cantidad adecuada de agua que el cultivo necesite para obtener los resultados esperados y tener un buen manejo de recursos hídricos (Fuentes Yague 2003). La cantidad de riego disponible para un cultivo dependerá de la lámina de riego y del tipo de sistema de riego con el que se cuente. En la actualidad existen varios tipos de sistemas de riego que han sido el producto de la evolución de la humanidad y por lo tanto de la agricultura; así tenemos el riego por superficie: riego tendido, surco y melga, en el caso de riego presurizado que tiene varias alternativas como el riego por goteo, microaspersión y aspersión. Cada uno de los mencionados tienen su diferente rendimiento y propósito, y son de suma importancia según las necesidades de cada productor. El sistema de riego por goteo distribuye el agua en forma de gotas, de una manera continua y uniforme en un lugar que esté bien cercano a la planta, humedeciendo el 30% del volumen del suelo. Este tipo de sistema de riego tiene como fin suplementar agua a la planta de una manera repetitiva para abastecer el consumo que esta utilizó para alimentarse y crecer de la mejor manera, desarrollando un sistema radicular amplio y sano. En este sistema, el agua de las tuberías primerías y secundarias cuentan con una presión alta, pero al momento que la gota cae esta no es enviada a presión para que la misma tenga mayor precisión, ahorro y un mejor manejo del agua, cada emisor o gotero es regulado con diferentes tipos de caudal para un mejor manejo y dependiendo del cultivo con el cual se esté trabajando (Demin 2014). El diseño agronómico del riego son mejoras para poder tener un mejor manejo del recurso hídrico que involucra a la calidad de agua, clima, suelo, y cultivo, adaptando un tipo de sistema de riego que se acopla a estos parámetros con el fin de tener una producción de excelencia. La elaboración de un diseño para riego nos ayuda a la planeación precisa, de cómo regar, para poder brindar el recurso del agua de la mejor manera, así teniendo un máximo rendimiento y ayudando a la disminución de costos de producción, para que el sistema de riego se convierta en una herramienta que potencialice las producciones para que estas sean rentables, eficientizando los recursos naturales que se manejen (Villafañe 1998). El diseño hidráulico es de suma importancia en la realización del diseño de riego, ya que este nos ayuda a mejorar el riego en el cual estemos trabajando, seleccionando las tuberías correctas, sus medidas apropiadas para poder manejar de mejor manera el agua y no tener problemas en el rendimiento del cultivo. En la finca Zona 2 de Zamorano se producen una variedad de cultivos, los cuales son sembrados en diferentes épocas del año y habiendo mucha variación entre ellos, incluyendo orgánicos y cultivos extensivos, los cuales tienen diferentes necesidades hídricas, unos requiriendo una mayor cantidad que otros, es por eso que se necesita un sistema de riego de excelencia que permita dar el mejor rendimiento para todos los cultivos los cuales se manejen y se obtengan resultados de importancia relevante educativa y económicamente hablando. Los objetivos del estudio fueron evaluar el diseño agronómico e hidráulico del sistema de riego en la finca Zona 2, Zamorano, por medio del mapeo agronómico e hidráulico del sistema de riego actual y desarrollar propuestas de mejora del diseño agronómico e hidráulico para el sistema de riego. Materiales y Métodos Descripción de Lugar El estudio se realizó en la finca Zona 2, de la Escuela Agrícola Panamericana, Zamorano, el cual cuenta con una superficie de 32.9 hectáreas, siendo 22.79 hectáreas bajo riego. Está ubicada en el municipio de San Antonio de Oriente, departamento de Francisco Morazán, Honduras (Figura 1). La zona tiene una altura de 788 msnm y un promedio anual de temperatura de 26°C. La recolección de datos se realizó en los meses de septiembre, octubre, noviembre del año 2022 y en enero, febrero, marzo, abril y mayo del año 2023. Figura 1 Ubicación de la Finca, Zona 2, Zamorano, Honduras. Fuente de Agua La fuente de donde proviene el agua para el riego es la microcuenca quebrada El Gallo con caudal de captación establecido para la Escuela Agrícola Panamericana, Zamorano de 6 litros por segundo, que es equivalente a 189,216 metros cúbicos anuales, misma que abastece los reservorios de agua: lagunas 1, 2, y 3 de Zona 2 y lagunas Carbonal 1 y 2; que son utilizadas para almacenar y suministrar el recurso hídrico. Según un análisis de agua realizado este año se encontró que los parámetros de calidad de esta se encuentran condiciones aceptables para su uso en el riego (Cuadro 1). Cuadro 1 Análisis de parámetros de calidad de agua de la fuente de riego proveniente de la microcuenca Santa Inés y quebrada de El gallo, Zamorano, Honduras. Parámetros Unidades Resultados Límites máximos permisibles Validación pH pH 7.91 6.5-8.5 Cumple Sólidos totales Mg/L 55.93 1000 Cumple Temperatura °C 26.0 23.0-27.0 Cumple Nota. °C: grados centígrados, cm: centímetros, Mg: miligramos, L: Litros. Datos Climatológicos de la Zona Se utilizó la estación meteorológica ATMOS 41 ubicada en el campus central de la Escuela Agrícola Panamericana Zamorano, para obtener principalmente los datos de precipitación y evapotranspiración del cultivo de referencia (ET₀) para poder realizar los cálculos del diseño agronómico (Cuadro 2). Mediante la estación meteorológica David Vantage Pro-2 se obtuvieron los datos históricos de la (ET₀), de cada año a partir del 2016 hasta el 2022, lo cual nos ayudó a definir el valor más crítico durante los últimos ocho años para realizar los cálculos de la (ETc) (Cuadro 3). Cuadro 2 Datos de temperatura, humedad relativa, evapotranspiración del cultivo de referencia y precipitación del año 2022/2023, Zona 2, Zamorano, Honduras. Temperatura (°C) Humedad relativa (%) ET₀ (mm) Precipitación (mm) Mes Mínima Máxima Media 2022 Septiembre 17.60 34.20 23.63 87.22 3.85 7.40 Octubre 14.80 34.30 23.84 83.90 3.72 11.10 Noviembre 14.80 34.50 23.07 84.69 2.95 40.10 Diciembre 11.30 33.20 21.59 79.59 2.85 152.30 2023 Enero 10.10 34.00 21.48 74.25 3.07 137.80 Febrero 11.90 34.60 22.81 65.73 3.85 142.30 Marzo 12.90 37.50 23.88 66.59 4.12 196.50 Abril 14.90 38.50 25.38 62.17 4.63 149.20 Mayo 17.60 36.10 25.71 70.62 4.25 45.50 Total - - - - 33.29 1095.70 Promedio 13.99 35.21 23.49 74.97 3.70 91.30 Nota. °C: grados centígrados, mm: milímetros, ET₀: evapotranspiración del cultivo de referencia. Cuadro 3 Evapotranspiración del cultivo de referencia (ET₀) de los últimos ocho años de Zona 2, Zamorano, Honduras. Mes ET₀ 2016 ET₀ 2017 ET₀ 2018 ET₀ 2019 ET₀ 2020 ET₀ 2021 ET₀ 2022 ET₀ 2023 Enero 4.56 4.61 4.55 3.86 5.3 4.92 4.92 3.9 Febrero 5.16 5.14 5.12 4.97 5.08 4.68 5.17 4.8 Marzo 5.67 5.76 5.96 5.64 5.82 5.64 5.94 5.2 Abril 5.93 5.87 5.87 5.81 5.96 6.1 6.03 5.3 Mayo 5.9 5.18 5.52 5.23 5.27 5.42 5.83 5.9 Junio 4.86 4.36 5.03 5.56 4.67 5 4.98 - Julio 5.01 4.87 5.83 5.7 5.33 4.95 4.76 - Agosto 5.82 5.13 5.35 5.71 5.54 5.21 4.72 - Septiembre 4.9 5.15 4.87 5.75 5.29 5.09 5 - Octubre 4.78 4.4 4.87 5.26 4.63 4.95 4.6 - Noviembre 3.75 3.81 4.19 5 3.99 4.02 4 - Diciembre 3.99 3.92 3.73 3.96 3.92 4 3.6 - ET₀ más alta 5.93 5.87 5.96 5.81 5.96 6.1 6.03 5.9 Nota. ET₀: Evapotranspiración del cultivo de referencia. Descripción del Estudio Levantamiento de Información en Campo Recolección de Información General. Para iniciar esta investigación se solicitó información al jefe técnico, al ingeniero a cargo de la Unidad Riego y Drenaje, y a cada una de las unidades productivas que utilizan la finca para conocer sobre los antecedentes, las prácticas de mantenimiento, y la descripción de la operación agronómica e hidráulica del sistema de riego actual. Por otro lado, se identificó en campo los diferentes tipos de cultivos sembrados y con ayuda de los operadores de cada unidad se obtuvo los datos agronómicos de cada cultivo, lo que fue de gran ayuda para poder realizar la evaluación del riego y la propuesta agronómica. (Cuadro 4). Cuadro 4 Cultivos sembrados en Zona 2, Zamorano, Honduras. Cultivo Unidad Productiva Distancia entre planta (m) Distancia entre hileras (m) Densidad recomendada (pl/ha) Limón Frutales 6 7 200 Cultivos orgánicos Agricultura Orgánica 0.2 0.2 2200 Coliflor Agricultura Orgánica 0.4 1.5 200000 Yuca Agricultura Orgánica 0.6 1.5 6520 Maíz Orgánico Agricultura Orgánica 0.2 1.5 42560 Plátano Frutales 1.5 1.5 3300 Papaya Frutales 2 1.5 1666 Sorgo Granos y Semillas 0.15 0.8 220000 Frijol Granos y Semillas 0.15 0.6 180000 Maíz Granos y Semillas 0.12 0.4 86000 Arroz Granos y Semillas 0.03 0.2 200-300(kg de semilla/ha) Frijol/UIDC UIDC 0.1 0.7 180000 Maíz/UIDC UIDC 0.2 1 120000 Sorgo/UIDC UIDC 0.2 1 120000 Nota. m: metros, pl/ha: plantas por hectárea, UIDC: Unidad de Investigación y Desarrollo de cultivos. Toma de Coordenadas Perimetrales Para realizar el mapa actualizado de la finca se tomaron coordenadas caminando por el perímetro de la finca con la ayuda del GPS Garmin, modelo ETREX 22x, se tomaron puntos de referencia para poder graficarlos posteriormente en la aplicación QGIS Desktop 3.16.3. Determinación y Evaluación del Diseño Agronómico del Sistema de Riego Elaboración de Mapas Al no existir mapas actualizados de la finca, se realizaron los mapas cartográficos de suelo, riego, topográfico y de sectores de riego, mediante la aplicación QGIS Desktop 3.16.3, para poder adquirir variables y realizar los respectivos cálculos del diseño hidráulico y poder estimar el diseño agronómico que existe en finca productiva. Mapa Perimetral. Finalizando el recorrido del perímetro de la finca, se colocó las coordenadas en un cuadro de Excel Microsoft 365, y subsiguientemente transformar el archivo XLS a un archivo CSV, para poder reunir los datos obtenidos a la aplicación QGIS. Posteriormente, se agregó la capa como texto delimitado, obteniendo los puntos. Se agregó una imagen satelital para la unión de los puntos con la creación de una capa con un tipo de geometría de polígono. Mapa de Distribución de Lotes. Según los datos ya existentes sobre los lotes de producción de la finca, juntamente con el apoyo de los operadores de las diferentes unidades productivas, se elaboró un mapa de distribución de lotes para poder identificar las divisiones de todo el terreno, y a que unidad productiva corresponden. Se recorrió el perímetro de cada lote, se colocó las coordenadas en un cuadro de Excel Microsoft 365, y posteriormente se transformó el archivo XLS a un archivo CSV, para poder reunir los datos obtenidos a la aplicación QGIS. Luego se agregó la capa como texto delimitado, obteniendo los puntos. Se agregó una imagen satelital para la unión de los puntos con la creación de una capa tipo con un tipo de geometría de polígono. Mapa de Texturas de Suelo. Para la realización del mapa de textura de suelo, se elaboraron 10 calicatas por toda la finca de manera aleatoria, se realizó un muestreo de suelo. Estas muestras fueron analizadas mediante el método organoléptico donde se obtuvo la textura de suelo de cada calicata (Thien 1979) (Anexo A). Por cada punto de muestreo se tomó la coordenada mediante el GPS Garmin, para colocarlos en un cuadro de Excel Microsoft 365, para después transformar el archivo XLS a un archivo CSV, para poder incorporar los datos a la aplicación QGIS. Posteriormente, se agregó la capa como texto delimitado por comas, se obtuvieron los puntos de las muestras en el mapa perimetral, con estos puntos se realizó un proceso de interpolación IDW, herramienta que utiliza una metodología que se basa en la distancia que se tiene de un punto que se conoce y otro (Duarte Hernandez y Montaño Avalos 2020). Mapa de Sectores de Riego. Para la realización del mapa de sectores de riego actuales se tomaron coordenadas del perímetro de cada sector, luego se colocaron las coordenadas en un cuadro de Excel Microsoft 365, que después se los convirtió el archivo XLS a un archivo CSV, para poder incorporar los datos a QGIS, y luego se agregó una capa como texto delimitado por comas y se unió los puntos con una nueva capa con un tipo de geometría de polígonos. Mapa Topográfico. Para la elaboración del mapa topográfico, se solicitó la ayuda de la Unidad de SIG y Topografía, Zamorano, en conjunto con la unidad de Servicios Agrícolas, específicamente Agricultura de Precisión. Para lo cual se realizó el levantamiento topográfico de toda la finca Zona 2, con la utilización del vehículo aéreo no tripulado (VANT), dron DJI, Phantom 4, RTK, el cual realizó un vuelo por toda el área, de donde obtuvo imágenes para luego ser analizadas por el software PIX4D el cual procesó las imágenes obtenidas por el dron y obteniendo un orto mosaico, generando un modelo digital del terreno para así obtener las curvas a nivel. Posteriormente se utilizaron las curvas del terreno para incorporarlas QGIS, mediante la creación de una capa tipo ráster y obtener el mapa topográfico. Mapa de Riego. Se realizó un mapa de tuberías con ayuda de los operadores de riego de las diferentes unidades productivas de Zamorano las cuales trabajan en Zona 2. De igual manera se observó las tuberías de manera real para conocer su ubicación exacta y su diámetro, después se obtuvo las coordenadas de inicio y fin de las tuberías principales y secundarias, tomando en cuenta la presencia de los accesorios de tubería (tee, codos, reductos y tapones) en toda Zona 2, posteriormente se incorporó a la aplicación QGIS y se los unió mediante una capa tipo archivo con el tipo de geometría cadena de líneas. Luego se les dio la nomenclatura asignada y se agregó el campo de “longitud” para saber la distancia de cada tubería. Parámetros Agronómicos del Sistema de Riego Se tomaron datos dentro del lote para obtener parámetros del diseño agronómico ya establecido en Zona 2. Se consultó el número de sectores actuales dentro de la finca y el tiempo que se riega, añadiendo los parámetros que se describen en las siguientes fórmulas. Se utilizó la herramienta de recolección de información para la evaluación del funcionamiento y operación del sistema de riego (Anexo B). Densidad de Emisores. Se tomó la distancia entre goteros en la cinta de riego en campo en los diferentes lotes de la finca para determinar la densidad de emisores en cada sector de riego. Se realizó el cálculo utilizando la ecuación 1 (Anexo C). 𝑁𝑒 = ( 10,000 𝐷ℎ×𝐷𝑠ℎ ) [1] Donde: Ne= Número de emisores por hectárea Dh= Distancia entre hileras (m) Dsh= Distancia entre emisores sobre hilera (m) Caudal del Emisor. Se realizó el aforo de los emisores en campo por el método directo con el cual se captó el agua por un tiempo determinado (Ecuación 2). Se obtuvieron los caudales por emisores y estos se utilizaron para obtener el coeficiente de uniformidad por el método de Christiansen (CUC). 𝑄 = 𝑉 𝑇 [2] Donde: Q = Caudal, en litros por hora. V = Volumen, en litros. T = Tiempo, en horas. Con esta metodología es necesario tomar como mínimo 16 caudales de emisores distribuidos en el sector de riego de forma aleatoria, cada muestra fue tomada mediante la ayuda de un recipiente plástico que se colocó debajo del emisor captando todo el volumen de agua que se estaba aplicando. Se estableció que cada recipiente capto el volumen del emisor durante un periodo de tiempo de 10 minutos y se midió el volumen de agua de cada recipiente con la ayuda de una probeta (Anexo D). Este cálculo nos ayudó a conocer la uniformidad en la cual se está suministrando el riego dentro de la finca, siendo un índice de evaluación del funcionamiento del sistema de riego (Bedoya Cardoso y Montiel 2016). Se realizó el cálculo para obtener el caudal por emisor mediante ecuación 3. 𝐶𝑈𝐶 = 100 × ( 1 − ∑|𝑋i − 𝑋| 𝑋 × 𝑛 ) [3] Donde: CUC= coeficiente de uniformidad Xi = datos individuales, (de 1 a n) X= promedio de todos los datos n= número de datos |𝑋i − 𝑋| = valor absoluto de la diferencia entre 𝑋i − 𝑋 Precipitación Instantánea del Sistema. Esta variable nos indica la precipitación que estará brindando el sistema en mm/h, mismo que va a depender del cultivo que este sembrado, ya que va a variar según la demanda hídrica de cada cultivo. Se realizó el cálculo mediante la ecuación 4. 𝑃ℎ = ( 𝑁𝐸 × 𝑄𝑒 10,000 ) [4] Donde: Ph= Precipitación instantánea del sistema, mm/h. Ne= Número de emisores por hectárea. Qe= Caudal del emisor, L/h. Tiempo de Riego. Se calculó el tiempo ideal que se necesite regar, para que se efectúen las necesidades hídricas de cada cultivo, para lo cual se realizó el cálculo utilizando la ecuación 5. 𝑇𝑅 = ( 𝐸𝑇𝐶 𝑚𝑎𝑥 𝑃ℎ × 𝐸𝑓 ) [5] Donde: TR= Tiempo de riego, h ETc max= Evapotranspiración máxima del cultivo, mm/d Ef= Eficiencia del sistema Número de Sectores de Riego. Para obtener los sectores de riego que deberían estar presentes en la finca y la correcta operación del sistema de riego, se necesitó el tiempo de riego diario y tiempo disponible para regar, siendo las horas laborables del personal encargado de regar cada área de la finca, utilizando la ecuación 6 para realizar el cálculo. 𝑁𝑆 = ( 𝑁𝐻𝑇𝐷 𝑇𝑅 ) [6] Donde: NS= Número de sectores NHTD= Número de horas tiempo de riego diario (máximo 24h/d), en h TR= Tiempo de riego, en h Número de Hectáreas por Sector de Riego. Para poder obtener el área de cada sector se dividió el numeró hectáreas en cada área de la finca por el número de sectores, que sirvió para obtener una nueva distribución de sectores de riego. realizando el cálculo mediante la ecuación 7. 𝑁𝐻𝑆𝑅 = ( ℎ𝑎 𝑁𝑆 ) [7] Donde: NHSR= Número de hectáreas del sector de riego Caudal Unitario. Teniendo el número de emisores y el caudal de ellos se realizó la fórmula para obtener el caudal de una hectárea utilizando la ecuación 8. 𝑄𝑢 = 𝑁𝑒 × 𝑄𝑒 [8] Donde: Qu= Caudal unitario, en m3/h/ha. Ne= Número de emisores por hectárea. Qe= Caudal del emisor, en m3/h. Caudal Instantáneo. Teniendo el caudal unitario y la superficie total de riego se obtuvo el caudal emitido en cada sector de riego, obteniendo un resultado el cual servirá para encontrar el punto de trabajo de la bomba, realizando el cálculo mediante la siguiente ecuación 5. 𝑄𝑖 = 𝑄𝑢 × 𝑆𝑆 [9] Donde: Qi= Caudal instantáneo, en m3/h. Qu= Caudal unitario, en m3/h/ha. Ss= Superficie del sector de riego, en ha. Determinación y Evaluación del Diseño Hidráulico del Sistema de Riego Mapa de Tuberías Se realizó un mapa para la identificación y comprensión de la ubicación de cada tubería tanto de principales como secundarias, comenzando con el numeró “1” en tuberías secundarias y “101” en tuberías principales y continuando en cada caso de forma ascendente; también se le dio nombre a cada válvula ubicada en la di furcación de cada lote de la finca comenzando con el numeró “1” en la válvula ubicada en el primer lote de la finca continuando de forma ascendente con el orden de los lotes que están distribuidos dentro de la finca. Parámetros Hidráulicos del Sistema de Riego Para la evaluación y diseño hidráulico se tomó en cuenta la longitud de cada tubería y los diferentes diámetros, presentes en el sistema de riego de la finca, los cuales se tomaron de manera real con ayuda de la herramienta de medición pie de rey (Anexo E). Obteniendo así dos tipos de pérdidas, uno correspondiente a las primarias, las cuales se pueden modificar a modo que sean menos perdidas y se pueda aprovechar mejor el recurso hídrico y tenga un correcto funcionamiento el sistema de riego, las perdidas primarias son aquellas perdidas valga la redundancia, obtenidas en tuberías primarias, secundarias, laterales y las perdidas secundarias corresponden a las pérdidas que se pueden encontrar en cada accesorio de riego como lo son codos, “Y”, “T”, di furcaciones, válvulas, filtros (Heras 2011). Pérdida de Cargas en Tuberías Principales. Las pérdidas de cargas en las tuberías principales se dan cuando el agua entra en contacto con la zona de la tubería, donde ocurre una fricción, lo cual reduce la energía que se halla en forma de presión dentro de estas. Para la obtención de este cálculo se utilizó el coeficiente de resistencia y el coeficiente de rugosidad por medio de la ecuación de Hazen-Williams (Alegret y Martínez 2019). Se realizó el cálculo mediante la ecuación 10. ℎ𝑓 = 𝐾 × 𝑄1.852 × 𝐿 𝐶1.852 × 𝐷𝑖4.871 [3] Donde: hf= Pérdida de carga por fricción K= Coeficiente de resistencia Q= Caudal L= Longitud C= Coeficiente de rugosidad de Hazen-Williams Di= Diámetro interno Perdida de Carga en Tuberías Secundarias y Laterales. Cuando el flujo continuo del agua llega hasta las tuberías secundarias, la alteración del diámetro de estas ya sea aumentando o disminuyendo va a afectar lo que son las pérdidas de cargas, sumándose las salidas múltiples del sistema. Para las tuberías laterales se utilizó la misma metodología, siendo la ecuación 11, la formula a utilizar para obtener las pérdidas de cargas para los tipos de tuberías. Se utilizó la ecuación 11 para realizar el cálculo, siendo similar a la ecuación 10, con la diferencia que se añadió el factor de corrosión por salidas múltiples en la tubería. En las tuberías secundarias las pérdidas de carga aceptables dentro de un sistema de riego corresponden al 10% de la presión de operación del emisor en mca. ℎ𝑓 = 𝐾 × 𝑄1.852 × 𝐿 𝐶1.852 × 𝐷𝑖4.871 × 𝐹 [4] Donde: hf= Pérdida de carga por fricción K= Coeficiente de resistencia Q= Caudal L= Longitud C= Coeficiente de rugosidad de Hazen-Williams Di= Diámetro interno F= Salidas múltiples El factor de salidas múltiples es requerido por el número de acoples hechos a las tuberías secundarias y laterales, realizando el cálculo mediante la ecuación 12. 𝐹 = 1 𝑚 +1 + 1 2𝑁 + (𝑚−1)0.5 6𝑁2 [5] Donde: N = Número de salidas m = Coeficiente de velocidad de H y W, 1.852 Diámetro Requerido en Tuberías Secundarias. Para la propuesta de diseño hidráulico se necesitó saber el diámetro sugerido de la tubería para que las pérdidas de cargas en tuberías secundarias no pasen del 10% y así despejar la fórmula de pérdidas de carga en tuberías secundarias en función al diámetro y realizando el cálculo mediante ecuación 13. 𝐷𝑖𝑟𝑒𝑞 = (𝐾 × 𝑄1.852 × 𝐿 𝐶1.852 × ℎ𝑓 × 𝐹)( 1 4.871 ) [6] Donde: 𝐷𝑖𝑟𝑒𝑞= Diámetro interno requerido K= Coeficiente de resistencia Q= Caudal L= Longitud C= Coeficiente de rugosidad de Hazen-Williams hf= Pérdida de carga por fricción F= Salidas múltiples Perdida de Cargas en Accesorios. En los accesorios de los sistemas de riego también se pierden cargas, ya que con el flujo continuo el agua dentro de cada uno de estos se va a ver afectado, es por esto por lo que se realizó este cálculo utilizando la ecuación 14. ℎ𝑖 = 𝐾𝑖 × 𝑣2 2𝑔 [7] Donde: hi = pérdidas de carga en accesorios, en mca Ki = factor adimensional (por tablas) V = velocidad de flujo agua, en m/s g = aceleración de la gravedad Velocidad en Tuberías Se utilizó la ecuación de caudal en conductos cerrados, despejando la variable velocidad, realizando el cálculo mediante la ecuación 15. 𝑉 = 𝑄 𝐴 [8] Donde: V = Velocidad de flujo promedio (m/s) A = Área de la sección conductora (m²) Carga Dinámica Total Este término corresponde a todas las perdidas por carga que tenga el sistema de riego realizando una suma de estas, con la finalidad de encontrar el punto más crítico y demostrar el requerimiento necesario de energía para abastecer a este punto, considerando lo siguiente: Presión de operación del emisor Tubería lateral Tubería secundaria Tubería principal Desnivel topográfico Válvulas Filtros Singularidades/Accesorio Resultados y Discusión Estudio Agronómico Se realizaron mapas de distribución de lotes, perímetro, suelo, sectores, y topografía de la finca Zona 2, por medio de la aplicación QGIS Desktop versión 3.16.3 que es un software libre y código abierto. Se obtuvo como resultados mapas de perímetro, distribución de lotes, sectores de riego, texturas de suelo, topografía y el integrado de estos. Mapa Perimetral y Distribución del Área La superficie de la finca Zona 2, cuenta con un área total de 32.9 hectáreas, siendo 22.79 hectáreas bajo riego y siendo parte del diseño actual del sistema de riego (Cuadro 5). La distribución del terreno se observa en la Figura 2. Figura 2 Mapa perimetral de la finca Zona 2, Zamorano, Honduras. Cuadro 5 Distribución del área dentro de la finca Zona 2, Zamorano, Honduras. Zona II (ha) (m²) Área Total: 32.9 329000 Área en producción 26.29 262900 Área bajo riego 22.79 227900 Área no efectiva 6.61 66100 Nota. ha: hectáreas, m²: metros cuadrados. Distribución de Lotes. La finca cuenta con la división de diferentes lotes, los cuales son asignados a las diferentes unidades productivas y tienen un número previamente determinado para su identificación (Figura 3). Cada uno de estos cuentan con diferentes distribuciones de área (Cuadro 6). Figura 3 Distribución de lotes dentro de la finca Zona 2, Zamorano, Honduras. Cuadro 6 Distribución lotes dentro de Zona 2, Zamorano, Honduras. Identificación de lote Área (ha) Unidad Productiva Cultivo 0 1.31 Frutales Limón 0 0.48 Frutales Plátano M 0.21 Agricultura Orgánica Maíz Orgánico E 0.14 Agricultura Orgánica Cultivos orgánicos Invernadero 0.04 Agricultura Orgánica Coliflor F 0.4 Agricultura Orgánica Lote sin sembrar 1ª 0.24 Agricultura Orgánica Lote sin sembrar 2ª 0.22 Agricultura Orgánica Yuca 1B 0.25 Agricultura Orgánica Lote sin sembrar 2B 0.2 Agricultura Orgánica Yuca 1C 0.29 Agricultura Orgánica Maíz Orgánico 2C 0.25 Agricultura Orgánica Lote sin sembrar 3 0.96 Frutales Plátano 4 0.98 Frutales Papaya 5 1.63 Granos y semillas Sorgo 7 0.92 Granos y semillas Frijol 9 1.05 Granos y semillas Sorgo 10 1.09 Granos y semillas Arroz 11 0.92 Granos y semillas Lote sin sembrar 12-15 1.08 Granos y semillas Sorgo 13 0.94 Granos y semillas Sorgo 14 0.99 Granos y semillas Lote sin sembrar 16 1.01 Granos y semillas Sorgo 17 0.89 Granos y semillas Frijol 18-22 1.43 Granos y semillas Lote sin sembrar 19 1.38 Frutales Plátano 20 1.22 UIDC Maíz/UIDC 21 1.51 UIDC Sorgo/UIDC 23 1.02 Granos y semillas Frijol 24-26 1.28 UIDC Frijol/UIDC 25-27 1.97 UIDC Lote sin sembrar Nota. ha: hectáreas, UIDC: Unidad de Investigación y Desarrollo de cultivos. Mapa de Texturas de Suelo Se encontraron cinco diferentes texturas de suelo (franco arenoso, franca, franco arcillo arenosa, arcillo arenosa y arcilloso) distribuidas a lo largo del perímetro de la finca (Figura 4). En donde se encontró que la textura franca es la más predominante, ocupando el 54% del área de la finca (Hernandez 2020). Dado este parámetro se definió la tasa básica de infiltración presente en el área estudiada (Cuadro 7). La infiltración se refiere al proceso por el cual el agua se introduce en el suelo, transportándose hacia y a través de sus capas, siendo influenciada por diferentes factores como la capacidad de los poros del suelo para retener y trasportar el agua (Orjuela Matta et al. 2010). La tasa de infiltración del suelo es importante para determinar el diseño de un sistema de riego, es por eso que la precipitación instantánea dentro de los sistemas de riego no debe mayor que velocidad o tasa de infiltración del suelo para evitar acumulaciones de agua en la superficie y perder la misma por medio de escorrentía causando disminución en la eficiencia del uso del agua (Morales A. 2020). Figura 4 Mapa de texturas de suelo de Zona 2, Zamorano, Honduras. Cuadro 7 Tasa de infiltración básica para los tipos de suelo encontrados en Zona 2, Zamorano, Honduras. Tipo de suelo Tasa de infiltración básica (mm/hora) Franco arenosa (FA) 8-12 Franca (F) 7-10 Franco arcillo arenosa (FArA) 7.23 Arcillo Arenosa (ArA) 6.35-7.87 Arcillosa (Ar) 5 Nota. Adaptado de Peralta y Simpfendörfer (2001), Reyes (2023), USDA (1990), Tarjuelo (2005).mm: milímetro Mapa de Sectores de Riego Se encontró que se tiene una totalidad de 13 sectores de riego (Figura 5), Estos se encuentran distribuidos a lo largo del terreno con una des uniformidad en el número de hectáreas por sector, con una distancia muy lejana entre cada lote por sector, siendo una problemática en el diseño del sistema (Cuadro 8). Figura 5 Mapa de sectores de riego de Zona 2, Zamorano, Honduras. Cuadro 8 Distribución de los sectores de riego, superficie y unidad productiva correspondiente de Zona 2, Zamorano, Honduras. Sectores de riego Área (ha) Unidad Productiva 1 3.74 Frutales 2 0.79 Agricultura Orgánica 3 1.45 Agricultura Orgánica 4 2.55 Granos y Semillas 5 1.97 Granos y Semillas 6 1.09 Granos y Semillas 7 3.01 Granos y Semillas 8 0.99 Granos y Semillas Nota. ha: hectáreas, UIDC: Unidad de Investigación y Desarrollo de cultivos. Mapa Topográfico Se obtuvo mediante el mapa topográfico una diferencia de altura máxima en contra pendiente de 19 metros a 923.73 metros de distancia desde el punto donde se encuentra la bomba hasta el Sector 1, representando una pendiente de -2%, valor que indica que en ese sector se tendrán perdidas de carga de 19 mca y en el punto más lejano ubicado en el sector 13 una diferencia de altura de 7 metros con 582.93 metros de distancia, representando una pendiente de 1%, valor que indica que ese sector tendrá una ganancia de 7 mca (Figura 6). Lo que nos indica que el terreno de la finca es definido como plano o casi plano (Orihuela Contreras 2015) Sectores de riego Área (ha) Unidad Productiva 9 1.91 Granos y Semillas 10 1.43 Granos y Semillas 11 1.38 Frutales 12 1.22 UIDC 13 1.28 UIDC Figura 6 Mapa topográfico de Zona 2, Zamorano, Honduras. Mapa Integrado de Zona 2, Zamorano A partir de los mapas anteriores se elaboró un solo mapa que sirve para la evaluación del diseño agronómico del sistema de riego de la finca, ya que en este se puede encontrar el número de sectores de riego y la manera en que se encuentran distribuidos de acuerdo con las topografías y la variabilidad de texturas de suelos presentes en el terreno (Figura 7). Figura 7 Mapa integrado de suelos, topografía y sectores de Zona 2, Zamorano, Honduras. Variables Climáticas Consideradas en el Diseño En el Cuadro 9 se puede observar las variables a considerar en la ubicación donde se realizó el estudio, obteniendo la Evapotranspiración máxima del cultivo bajo condiciones estándar (ETc máxima), a partir del producto del coeficiente de cultivo (Kc) más alto del ciclo de cada cultivo evaluado multiplicado por la máxima evapotranspiración de cultivo de referencia (ETo máxima), tomando en consideración la más alta durante los últimos ocho años, considerando la situación más crítica para el diseño (Cuadro 3). Encontrando el valor de (ETo) de 6.10, siendo históricamente el más alto (Cuadro 3), utilizado este como punto crítico, el cual será el mayor día que la planta demandará agua. Cuadro 9 Variables que considerar en el diseño del sistema de riego de Zona 2, Zamorano, Honduras. Cultivo Kc máximo ETo máxima (mm/día) ETc máxima (mm/día) Arroz 1.2 6.1 7.32 Frijol 1.05 6.1 6.41 Maíz 1.15 6.1 7.02 Papaya 0.9 6.1 5.49 Plátano 1.1 6.1 6.71 Limón 0.7 6.1 4.27 Sorgo 1.15 6.1 7.02 Yuca 0.8 6.1 4.88 Nota. mm: milímetros. Evaluación Agronómica Dentro la evaluación agronómica del sistema de riego de Zona 2, se encontraron diferentes densidades de emisores por sector debido al distanciamiento entre laterales de cada área, además la variabilidad de área de cada sector de riego, se identificó que a mayor distanciamiento se obtiene una menor precipitación instantánea dentro del sistema de riego, siendo un indicador a considerar, ya que el operador de riego debe aumentar más horas de riego por cada sector donde existe un mayor distanciamiento (Cuadro 10). Se observó que el caudal por emisor era muy bajo a comparación con el caudal teórico al cual se debería llegar cada emisor, lo que indica que no se contaba con la presión requerida. El caudal instantáneo dentro del sistema se encontraba muy des uniformé, dándonos como resultado que el sector 9 tiene la precipitación más alta con 6.36 mm/h, mientras que en el sector 1 se encontró una precipitación baja de 0.63 mm/h, lo que ocasiona un funcionamiento inadecuado de las bombas, ya que van a estar a diferentes puntos de trabajo, siendo muy variable al entregar caudales instantáneos no uniformes en cada sector de riego pudiendo causar riesgo de un daño mecánico (Hooton 2020). Esta des uniformidades agronómicas pueden causar costos altos de combustible, mantenimiento, mano de obra en el cabezal de bombeo, ocasionando que el sistema sea ineficiente y no rentable, siendo afectado por el diseño agronómico del sistema, específicamente por el distanciamiento y tamaño de cada de sector de riego. Por otro lado, en función al tiempo de riego aplicado de 1.12 a 1.68 horas, correspondiente a los sectores de riego con una mayor precipitación instantánea, mientras que el intervalo de tiempo de 2.12 a 3.07 horas de riego se aplica en los sectores que tienen una menor precipitación instantánea, se encontró que no hay uniformidad en el diseño original del sistema, ya que en el día de mayor demanda hay sectores que no logran satisfacer dicho requerimiento y otros que son sub regados, dado que las horas disponibles para regar son de 9.5 horas, y dando evidencia que con la implementación de las dos bombas no se logra suplir la demanda en 24 horas, afectando el rendimiento de la planta llevándola a un estrés. Este es un parámetro de suma importancia al momento de suministrar el riego al cultivo, ya que la planta no recibe la cantidad exacta de líquido vital para poder desarrollar sus funciones básicas, afectando su desarrollo y corriendo el riego de llevarla a un punto tanto de saturación como a punto de marchitez visible afectando la formación vegetativa, radicular y exceso de transpiración (Luna Flores et al. 2012). Cuadro 10 Evaluación agronómica del sistema de riego actual de Zona 2, Zamorano, Honduras. Sectores de riego actuales Cultivo Área (ha) Densidad de emisores (Ne/ha) Marco de emisores (m²) Tiempo de riego (h) Caudal Instantanéo (m³/h) Precipitación instantánea (mm/h) 1 Limón 1.31 238 42 8.52 78.7 0.63 Plátano 0.48 33333 0.3 2.93 Plátano 0.96 33333 0.3 2.93 Papaya 0.98 33333 0.3 2.88 3.73 2 Maíz Orgánico 0.79 33333 0.3 3.07 21.5 2.54 3 Yuca 1.45 33333 0.3 2.13 36.61 2.54 4 Sorgo 1.63 62500 0.16 1.68 134.21 4.65 Frijol 0.92 83333 0.12 6.36 2.55 5 Sorgo 1.05 62500 0.16 2.16 81.89 4.65 Maíz 0.92 50000 0.2 3.61 1.97 6 Arroz 1.09 125000 0.08 1.38 64.47 5.91 Bomba Eléctrica 11.58 550238 4.02 18.94 417.38 3.67 7 Sorgo 3.01 62500 0.16 1.68 139.64 4.65 8 Maíz 0.99 50000 0.2 2.16 35.72 3.61 9 Frijol 1.91 83333 0.12 1.12 121.5 6.36 10 Maíz 1.43 62500 0.2 2.16 51.62 3.61 11 Plátano 1.38 33333 0.3 2.55 40.49 2.93 12 Maíz 1.22 50000 0.2 2.19 43.29 3.61 13 Frijol 1.28 83333 0.14 1.4 64.94 6.36 Bomba Combustible 11.22 425000 0.19 13.26 71.03 4.45 Total 22.8 975238 - 32.2 - - Promedio 1.27 54180 - 2.94 91.72 3.93 Nota. ha: hectárea, Ne: número de emisores, m²: metro cuadrado, h: hora, m³: metro cúbico, mm: milímetros. Evaluación Hidráulica Mapa y Evaluación Hidráulica de Tuberías En la elaboración del mapa se encontró una variabilidad de tuberías conocidas, llamadas tuberías telescópicas, tuberías las cuales son de diferente diámetro en diferentes tramos, las cuales se tomaron en cuenta para realizar el cálculo de pérdidas de cargas en estos tramos. Se localizaron tuberías con diámetros muy pequeños para el caudal que estas iban a entregar, lo cual aumentara las pérdidas de cargas en tuberías. Igualmente se pudo observar que en tuberías principales hay tramos muy largos desde el punto de estación de bombeo hasta el sector más lejano. Se identificó la presencia de una tubería secundaria (#27) con una longitud de 203.44 metros, lo que no es factible para el sistema de riego, debido a que mayor longitud tenga la tubería, va a tener mayores pérdidas de carga (Figura 8). Figura 8 Mapa de tuberías principales y secundarías de Zona 2, Zamorano, Honduras. Tubería Lateral. Para el cálculo de las tuberías laterales se utilizó la ecuación 11, y se encontró que únicamente el sector 10, cumplía con la condición de que las perdidas no superen el 10% de la presión de operación del emisor, mientras que en los otros sectores se encontraron que las tuberías laterales eran más largas de lo recomendado (Cuadro 11). Cuadro 11 Distancia de tuberías laterales de Zona 2, Zamorano, Honduras. Sector Emisor Distancia real (m) Distancia recomendada (m) Hf (psi) 1 Micro aspersor 78 36 5.58 2 Goteo 95.49 84.80 1.40 3 Goteo 101.98 84.80 1.69 4 Goteo 92.95 84.80 1.30 5 Goteo 97.28 84.80 1.30 6 Goteo 122.32 84.80 2.84 7 Goteo 117.71 84.80 2.54 8 Goteo 108.64 84.80 2.02 9 Goteo 110.6 84.80 2.13 10 Goteo 77.92 84.80 0.79 11 Goteo 115.57 84.80 2.41 12 Goteo 105.44 84.80 1.85 13 Goteo 100.37 84.80 1.75 Nota. (m): metros. Tubería Secundaría. Mediante la evaluación se obtuvo que hay muchas perdidas de cargas en las tuberías secundarias, siendo los elementos decisivos para este resultado, la longitud, el caudal, y el diámetro interno (Cuadro 12). Este último se obtuvo mediante la medición del diámetro de las tuberías con la herramienta pie de rey, el cual nos dio el diámetro interno, externo y espesor real, de las tuberías, las cuales son las mismas que están en el sistema de riego (Anexo E). El caudal que fluye dentro de la tubería y la longitud de esta son dos parámetros que van ligados con las pérdidas de cargas siendo proporcionales, a mayor longitud y caudal mayor perdidas de cargas. No obstante, el parámetro del diámetro interno es inversamente proporcional, a menor diámetro de tuberías mayor perdidas de carga habrá en el sistema, dado que cuando se reduce el diámetro, se reduce el área superficial por el cual circula el caudal, afectando la velocidad de este y generando un mayor flujo turbulento dentro de las tuberías (Ganchozo Arévalo y Monserrate Chamba 2018). Las pérdidas de cargas son el 29% de las tuberías secundarias, superaron la condición de que no se debe exceder el 10% de la presión de operación del emisor (Solorzano Poma 2013), el cual en este caso es de 1.00 psi. Cuadro 12 Pérdidas de carga en tuberías secundarias en los diferentes sectores de riego de Zona 2, Zamorano, Honduras. Sector Tubería secundaria Longitud (m) Diámetro nominal (mm) Hf (psi) 1 3 58.5 60 1.05 2 7 38.9 60 0.50 3 12 25.8 60 0.14 4 16 96.4 60 9.56 4 17 78.5 60 9.43 4 18 110.6 116 1.10 5 19 126.6 60 22.06 6 20 131.3 116 1.56 7 22 147.8 60 27.05 8 24 98.6 116 0.40 9 30 81.6 116 0.99 10 27 203.4 60 39.32 11 28 127.5 116 0.65 12 29 120.2 116 0.69 13 31 109.5 116 1.32 Nota. Se colocó una tubería representativa por cada sector de riego, considerada como las critica por tener las mayores pérdidas de carga. El total de tuberías se encuentran en él (Anexo F). mm: milímetros, m: metro, psi: libra/pulgada². Tuberías Principales. En el cálculo de las pérdidas de carga de tuberías principales, se realizó el mismo, tomando en cuenta las dos bombas existentes de Zona 2, considerando que en el caso que una bomba se dañe, la otra regaría todo el área por lo que se obtuvieron dos cálculos para cada bomba; se encontró que la velocidad en la mayoría de las tuberías por cada sector excede lo recomendado, es decir que en un sistema de riego las velocidades que no superen los 2 m/s para que existan menos perdidas y un correcto funcionamiento. En instalaciones modernas las velocidades adecuadas están comprendidas de 0.5 a 2 m/s (Franquet Bernis 2019). Estas recomendaciones son necesarias para evitar un golpe de ariete en el sistema y desgaste de la demanda energética Se encontró que en los tramos que había velocidades altas, hubo perdidas de cargas muy elevadas, como se puede ver en la tubería 116 en el sector 4, el cual tiene una pérdida de carga de 21.23, factor que tiene relación con la longitud de la tubería y el diámetro de esta (Cuadro 13), este valor encontrado es el más alto en el caso de las dos bombas. Cuadro 13 Velocidades críticas y sus pérdidas de carga en tuberías principales del sistema de riego de Zona 2, Zamorano. Bomba Combustible Sector de riego Tramos de velocidades criticas Velocidad (m/s) Longitud (m) Diámetro nominal (mm) Hf (psi) 1 115 2.39 100.67 116 0.93 117 2.39 105.53 116 0.93 129 2.52 93.39 60 2.22 131 2.52 21.02 60 2.22 4 115 4.07 100.67 116 2.50 116 8.53 125.30 60 21.23 5 103 5.50 128.54 60 9.41 7 106 5.65 140.60 60 9.89 109 2.06 95.58 165 0.46 112 2.06 128.34 165 0.46 114 2.06 171.10 165 0.46 10 111 5.82 122.34 60 10.45 Bomba Eléctrica 7 101 2.06 19.10 165 0.46 104 2.06 108.58 165 0.46 106 5.65 140.60 60 9.89 10 111 5.82 122.34 60 10.45 Nota. psi: libra/pulgada², m/s: metro/ segundo, m: metro, mm: milímetro. Carga Dinámica Total. Realizando la suma de todas las pérdidas de carga en el sistema de riego, diferencias de altura, y presión de operación del emisor, se obtuvo la carga dinámica total (CDT) para cada sector de riego, realizando este cálculo por cada bomba y encontrando una considerable des uniformidad, como también dentro de los caudales instantáneos emitidos por cada sector siendo muchos de estos muy altos debido a la irregularidad del área dentro de cada sector de riego. Se puede evidenciar que, dentro de los sectores de riego, los cuales tienen mayor área hay mayores pérdidas, debido a la necesidad de transportar un mayor caudal por medio de las tuberías. En el (Cuadro 14) se observa las cargas dinámicas totales por cada sector de riego, siendo el punto más crítico en el sector 10 en las dos bombas, con una carga de 104.81 psi en la bomba de combustible y de 92.22 psi en la bomba eléctrica y el menos critico el sector 13 en el caso de las dos bombas de con una carga de 33.14 psi en la bomba de combustible y 20.98 en la eléctrica, además se puede ver la relación directamente proporcional donde se comprende que a mayor caudal, mayores pérdidas de cargas, debido que en el sector 7 de las dos bombas es uno de los sectores más críticos en pérdidas de cargas tienen el caudal instantáneo más alto emitido correspondiente a 139.64 m3/h y en el sector 2 de las dos bombas el menor caudal emitido de 21.50 m3/h pudiendo ver la relación que existe entre el área, caudal y carga dinámica total (Moreno Cárdenas 2017). Cuadro 14 Carga dinámica total y caudal instantáneo por sectores de riego de Zona 2, Zamorano, Honduras. Bomba Combustible Sectores de riego Área (ha) CDT (mca) CDT (psi) Caudal Instantáneo (m3/h) 1 3.74 61.99 88.15 78.70 2 0.79 39.79 56.58 21.50 3 1.45 38.07 54.13 36.61 4 2.55 61.71 87.75 134.21 5 1.97 62.65 89.09 81.89 6 1.09 32.95 46.86 64.47 7 3.01 67.12 95.44 139.64 8 0.99 28.60 40.67 35.72 9 1.91 27.73 39.44 121.50 10 1.43 73.70 104.81 51.62 11 1.38 26.15 37.19 40.49 12 1.22 24.70 35.12 43.29 13 1.28 23.30 33.14 64.94 Bomba Eléctrica 1 3.74 52.03 73.98 78.70 2 0.79 31.70 45.08 21.50 3 1.45 28.66 40.76 36.61 4 2.55 49.13 69.86 134.21 5 1.97 51.96 73.89 81.89 6 1.09 22.51 32.01 64.47 7 3.01 57.47 81.72 139.64 8 0.99 18.53 26.34 35.72 9 1.91 18.50 26.31 121.50 10 1.43 64.85 92.22 51.62 11 1.38 17.25 24.52 40.49 12 1.22 15.81 22.48 43.29 13 1.28 14.75 20.98 64.94 Nota. ha: hectárea, mca: metros columna de agua, psi: libra/pulgada², m³/h: metro cúbico/hora. En el Cuadro 15 se observa los datos obtenidos del sector más crítico en las dos bombas, que es el mismo, donde se puede evidenciar que la tubería con mayores pérdidas es la secundaria identificada con el número 27, no obstante, las tuberías principales también mantienen altas perdidas, como lo es el caso del tramo de la tubería 111 con 10.45 mca. Por el mismo lado, se observa la variable diferencia de altura negativa en el caso de la bomba eléctrica (Cuadro 16) siendo favorable para la CDT, ya que disminuye por una ganancia de carga, al transportarse aguas abajo, es decir, bajando el agua en contra de la pendiente. Para la perdida de carga en accesorios se utilizó la ecuación 14 y para la perdida en filtros se utilizó la constante 5 mca siendo el de las válvulas de bola y compuerta, las que se encuentran en la finca (Delgado Reátegui y Jara Córdova 2022). Cuadro 15 Ejemplo de carga dinámica total del sector 10, Bomba Combustible de Zona 2, Zamorano, Honduras. Bomba Combustible Carga Dinámica total (CDT) Sector 10 Lotes 18-22 Cultivo Maíz Unidad de Producción Granos y semillas Válvulas 4 Número de secundarias 27 Área de riego (ha) 1.43 Presión de operación (mca) 10 Lateral(mca) 0.79 Principal (mca) 111 10.45 112 0.07 114 0.07 Secundaria (mca) 27 39.32 Filtros (mca) 5 Accesorios (mca) 3 Elevación (mca) 5 Velocidad de filtraje (m/s) 0.03 Caudal (m³/hr) 51.62 CDT (mca) 73.70 CDT (PSI) 104.81 Nota. mca: metros columna de agua. Cuadro 16 Ejemplo de carga dinámica total del sector 10, Bomba Eléctrica de Zona 2, Zamorano, Honduras. Bomba Eléctrica Carga Dinámica total (CDT) Sector 10 Lotes 18-22 Cultivo Maíz Unidad de Producción Granos y semillas Válvulas 4 Bomba Eléctrica Carga Dinámica total (CDT) Número de secundarias 27 Área de riego (ha) 1.43 Presión de operación (mca) 10 Lateral(mca) 0.79 Principal (mca) 101 0.07 104 0.07 107 0.07 109 0.07 111 10.45 Secundaria (mca) 27 39.32 Filtros (mca) 5 Accesorios (mca) 3 Elevación (mca) -4 Tasa de filtraje 6.98 Caudal (m³/hr) 51.62 CDT (mca) 64.85 CDT (PSI) 92.22 Nota. mca: metros columna de agua Evaluación de Estación de Bombeo Para poder obtener los puntos de trabajo de las bombas y la eficiencia con las que operan al momento de regar cada sector de riego, se necesitó las curvas de cada bomba, obtenidas por medio del catálogo brindado por el fabricante. Utilizando los resultados de caudal instantáneo y la CDT de cada sector de riego, se obtuvieron los puntos de trabajo. Para la bomba de combustible se encontró que el sector en donde se alcanza la mayor eficiencia es el 7 con 81%, además se puede observar que las pérdidas de carga obtenidas en este sector son menores a la presión que puede otorgar esta bomba, no obstante se puede encontrar varios puntos de trabajo en la bomba, habiendo un rango entre >65%-81% de eficiencia, pudiendo evidenciar que la bomba no está trabajando de manera adecuada, ya que en algunos sectores no llega a la eficiencia óptima, esto se le puede atribuir a la uniformidad de los caudales requeridos en cada sector. Por otra parte, al haber esta des uniformidad en los puntos de trabajo de la bomba, se puede observar que la bomba puede sufrir un daño mecánico al no estar en un intervalo de puntos de trabajo uniformes (Figura 9). Figura 9 Curva de rendimiento Bomba Combustible y puntos de trabajo para todos los sectores de riego. Para la bomba eléctrica se encontró que el sector en donde se alcanza mayor eficiencia es el 5 con un 78%, sin embargo, el sector presenta perdidas de carga mayores a la presión que puede otorgar la bomba, dado a que se requiere de 512.96 mca para poder regar de manera correcta, mientras que la bomba solo podría entregar de manera teórica en ese sector un máximo de 46 mca, además se puede observar la presencia de 3 sectores los cuales entregan caudales instantáneos muy altos superando la capacidad de la bomba, los cuales son 4,7 y 9, requiriendo un caudal de 134.21, 139.64, 121.50, respectivamente, pudiendo identificarse que estos sectores no están siendo regados adecuadamente ya que no se podría entregar la demanda de agua la cual requieren porque la bomba no tiene la capacidad de hacerlo. Por otra parte, se tiene que hay varios puntos de trabajo de la bomba, donde se encuentran que hay mucha des uniformidad en la eficiencia debido a la variabilidad de caudales instantáneos emitidos en cada sector, lo que se le puede atribuir a le des uniformidad en el área de cada sector, manteniéndose en un rango de eficiencia de 45-78% (Figura 10). Figura 10 Curva de rendimiento, Bomba Eléctrica y puntos de trabajo para todos los sectores de riego. Propuesta de Mejora al Diseño Agronómico Se aplicaron las fórmulas del diseño agronómico y se obtuvo una distribución de 11 sectores de 2.07 hectáreas aproximadamente cada uno, tomando en consideración que en el lote 0 se tiene el cultivo de limón, el cual es perenne y no puede realizar una rotación de cultivos, por lo que se adaptó este lote con los sectores de orgánica para poder llegar al área requerida por sector de riego (Figura 11). Con las correcciones establecidas se obtuvo una densidad y marco de emisores uniforme, los que resulta que la precipitación instantánea por cada sector sea uniforme y menor a la velocidad de infiltración del suelo, siendo un riego eficiente, para poder llegar a esta uniformidad se estableció un tipo de emisor para cada cultivo, el cual se estableció una diferente distancia entre emisor, y caudal de estos (Cuadro 17) para ello se utilizó diferentes tipos de modelos de cintas según varios fabricantes (Anexo G) siendo estos auto compensados, los cuales aplican el recurso hídrico de manera precisa y de forma uniforme siendo aptos para terrenos o plantaciones que tengan un alto distanciamiento o largos tramos (Dasberg y Or 1999). El tiempo de riego disminuyo significativamente por sector en comparación con las horas de riego actuales, teniendo un total de 23.97 horas para completar una jornada de riego, sin embargo, se recomienda regar con las dos bombas simultáneamente diferentes sectores, lo cual disminuirá el tiempo total a la mitad y aumentará el tiempo de riego disponible a 12 horas, para poder cumplir con el riego en todos los sectores de Zona 2. Con estas adecuaciones se evidencia una uniformidad en el caudal y la precipitación instantánea del sistema, disminuyendo el riesgo a que una de las bombas pueda sufrir un daño mecánico y mejorando las eficiencias de cada una de estas (Cuadro 18). Cuadro 17 Cintas de riego recomendadas para Zona 2, Zamorano, Honduras. Cultivo Secto r Distancia máxima real (m) Emisor Fabricante Distancia entre emisor (m) Caudal (L/hr) Distancia máxima recomendada (m) Hf (psi) Limón 1 77.61 Micro asperso r AZUD/ Micro jet 6 60 60 1.85 Frijol 4-7 94.57- 108.64 Goteo Rain Bird 0.50 1.20 136.50 0.36- 0.53 Maíz 10-- 11 110.60- 77.92 Goteo Irritec 2 0.30 1.20 97.80 1.41- 0.52 Sorgo 3-6-8 98.10- 97.28- 117.71 Goteo AZUD 0.30 1.00 110.40 0.72- 0.70- 1.21 Plátano 9 115.57 Goteo Irritec 1 0.20 1.20 75.40 3.38 Papaya 5 77.61 Goteo Irritec 1 0.20 1.20 75.40 1.09 Arroz 2 95.49 Goteo Irritec 1 0.20 1.20 75.40 1.97 Maíz Orgáni co 2 95.49 Goteo Irritec 1 0.20 1.20 75.40 1.97 Yuca 1 77.61 Goteo Irritec 1 0.20 1.20 75.40 2.37 Nota. m: metros, L/hr: Litros/hora, psi: libra/pulgada², catálogos según fabricantes (Anexo G). Figura 11 Propuesta de sectores de riego para Zona 2, Zamorano, Honduras. Para la distribución de los sectores de riego se consideró el tipo de suelo y la asignación de nomenclatura para cada uno de estos se utilizó como criterio la distancia existente entre cada sector y la bomba más cercana, dado a que se planteó que se utilizarían las dos bombas existentes en la finca, una siendo eléctrica y con menor capacidad que la de combustible. Cuadro 18 Propuesta de diseño agronómico para el sistema de riego de Zona 2, Zamorano, Honduras. Propuesta de sectores de riego Lote Unidad Productiva Cultivo Área (ha) Densidad de emisores (Ne/ha) Marco de emisores (m²) Tiempo de riego (h) Caudal Instantáneo (m³/h) Precipitación instantánea (mm/h) 1 0 Frutales Limón 1.31 238 42 4.44 76.64 1.43 1A-2A-1B-2B-1C- 2C Agricultura Orgánica Yuca 1.45 33333 0.3 4.00 Área total del sector 2.76 2 M-E-Invernadero- F Agricultura Orgánica Maíz Orgánico 0.79 33333 0.3 2.49 83.94 4.00 10 Granos y semillas Arroz 1.09 125000 0.08 15.00 Área total del sector 1.88 3 3-(12-15) Granos y semillas Sorgo 2.04 41667 0.24 1.87 85.13 4.17 4 4-7 Granos y semillas Frijol 1.90 33333 0.3 1.86 79.11 4.00 5 0A-5 Frutales Papaya 2.11 33333 0.3 1.95 88.00 4.00 6 9-11 Granos y semillas Sorgo 1.97 41667 0.24 1.87 81.94 4.17 Bomba Eléctrica 12.66 341905 5.47 14.48 494.76 5.10 7 14-(24-26) Granos y semillas- UIDC Frijol 2.27 33333 0.3 1.86 94.37 4.00 8 13-16 Granos y semillas Sorgo 1.95 41667 0.24 1.87 80.28 4.17 9 17-19 Frutales Plátano 2.27 33333 0.3 1.86 94.73 4.00 10 20-23 UIDC-Grano y semillas Maíz 2.24 33333 0.3 1.95 93.22 4.00 11 18-22 Granos y semillas Maíz 1.43 33333 0.3 1.95 59.54 4.00 Bomba Combustible 10.16 175000 0.29 9.49 422.14 4.03 Total 22.82 516905 - 23.97 - - Promedio 2.07 39762 - 2.18 83.35 4.69 Nota. ha: hectárea, Ne: número de emisores, m²: metro cuadrado, h: hora, m³: metro cúbico, mm: milímetros, UIDC: Unidad de Investigación y Desarrollo de cultivos. Propuesta de Mejora al Diseño Hidráulico Conforme con la evaluación, en donde las pérdidas de cargas son muy elevadas, generando una carga dinámica total, aún más elevada, se vio la necesidad de proponer cambios (Figura 12). Primeramente, añadiendo una tubería principal identificada con el número 117, para poder tener una mejor distribución del caudal cuando se riega el sector 5. Debido a que hay dos bombas, se decidió utilizar la bomba eléctrica para regar los sectores más cercanos a esta y se consideró que esta iba a regar más sectores para poder optimizar los recursos y utilizar menos combustible (Sectores 1-6), mientras que la bomba más grande (combustible) se utilizó para regar los sectores más lejanos y se consideró los sectores con mayor extensión de área (Sectores 7-11). Figura 12 Propuesta de distribución de tuberías primarias y secundarías para el sistema de riego de Zona 2, Zamorano, Honduras. Con respecto a la distribución de las tuberías se realizó el cálculo del diámetro requerido, primero en tuberías secundarias, con el objetivo de no superar en perdidas el 10% de la presión de operación del emisor, de esta manera se obtuvieron perdidas mucho menores en comparación a las pérdidas que existen actualmente, donde se encontró que los diámetros usados en tuberías secundarias se encuentran entre 60-165 mm (Cuadro 19). Se puede observar que los cambios en las tuberías con su identificativo 2 y 3 cambiaron de diámetro de 60 mm a 89 mm, en el caso de la 16, 17, 19 y 22 cambiaron de diámetro de 60 mm a 116 mm, mientras que la 20 y 28 se cambiaron de diámetro de 116 mm a 165 mm, y por último se hizo el cambio de la 27 de un diámetro de 60 mm a 165 mm, lo que nos da perdidas de carga menores y concordando con la recomendación mencionada anteriormente. Cuadro 19 Propuesta de tuberías secundarias para el sistema de riego de Zona 2, Zamorano, Honduras. Sector Tubería secundari a Longitud (m) Diámetro nominal (mm) Hf (psi) 1 1-2--8-9- 10-11-12- 13 53.41-110.97-24.65-23.48-23.15- 22.78-25.84-25.16 60-89-60-60-60- 60-60-60 0.22-0.25-0.23-0.19-0.23- 0.16-0.33-0.25 2 4-5-6-7-20 36.80-113.89-12.89-38.87-131.37 60-60-60-60-165 0.25-0.37-0.004-0.90 3 14-22 96.62-147.80 116-116 0.48-0.90 4 15-18 96.79-110.61 116-116 0.50-0.51 5 3-16-17 58.50-96.39-78.50 89-116-166 0.28-0.32-0.31 6 19-21 126.60-112.23 116-116 0.74-0.51 7 24-31 98.57-109.54 116-116 0.54-0.92 8 23-25 99.22-89.96 116-116 0.54-0.41 9 26-28 87.10-127.45 116-165 0.37.0.21 10 29-30 120.22-81.56 116-116 0.92-0.45 11 27 203.44 165 0.36 Nota. mm: milímetro, m: metro, psi: libra/pulgada². En el caso de las tuberías principales se logró alcanzar velocidades uniformes y técnicamente aceptables usando cuatro diámetros (165,116,89,60) con una velocidad de diseño 2 m/s. Se obtuvo la velocidad más alta en el sector 2 siendo esta 1.98 m/s, mientras la más baja en el sector 1 de 0.25 m/s (Cuadro 20) cumpliendo con la recomendación mencionada anteriormente según (Franquet 2019). En el resto de las tuberías se obtuvo una velocidad adecuada, estando en el rango de 0.30 m/s - 1.81 m/s (Anexo H). Se puede observar que las tuberías con el identificativo de 103, 106 y 111, cambiaron de diámetro de 60 mm a 116 mm, en la 116 se realizó el cambio de diámetro de 60 mm a 165 mm y en la 115, 118 y 120, cambiaron de diámetro de 116 mm a 165 mm y por último en la 130, 132 y 133 se realizó el cambio de diámetro de 60 mm a 89 mm. En la red de tuberías principales, la nueva tubería añadida representada por el número 117 (Figura 11) se le dio un diámetro de 89 mm, por lo que la nueva distribución cumple con lo mencionado anteriormente, siendo de mejora para el sistema de riego. Cuadro 20 Velocidades y sus pérdidas de carga en la propuesta de tuberías principales representativas del sistema de riego de Zona 2, Zamorano, Honduras. Bomba Combustible Sector de riego Tramos de velocidades críticas Velocidad (m/s) Longitud (m) Diámetro nominal (mm) Hf (psi) 1 124 0.25 4.32 116 0.01 2 128 1.98 15.37 60 1.41 3 107 125 99.78 165 1.19 4 114 1.16 171.10 165 0.16 5 101 1.3 19.10 165 0.20 6 104 1.21 108.58 165 0.17 7 105 0.61 4.56 165 0.05 8 109 1.18 95.58 165 0.17 9 108 0.55 4.69 165 0.04 10 112 0.75 128.34 165 0.07 11 111 1.81 122.34 116 0.56 Bomba Eléctrica 1 124 0.25 4.32 116 0.01 2 128 1.98 15.37 60 1.41 3 106 1.36 140.60 116 0.33 4 119 1.24 6.68 116 0.28 5 130 1.01 93.39 89 0.25 6 103 1.33 128.54 116 0.31 7 107 0.78 99.78 165 0.08 8 104 1.18 108.58 165 0.17 9 101 1.39 19.10 165 0.23 10 109 1.37 95.58 165 0.22 11 111 1.81 122.34 116 0.56 Nota. Se muestran tramos representativos del sistema, en el Anexo H se muestran las velocidades en todos los tramos de tubería, m/s: metro/segundo, m: metro, mm: milímetro, psi: libra/pulgada². Con estas adecuaciones se obtuvo una nueva carga dinámica total en cada sector, demostrando que, con los cambios realizados en la uniformidad de área y caudal instantáneo, se obtuvo una mayor uniformidad en la CDT, requiriendo menor presión para poder operar en cada sector de riego (Cuadro 21). Se obtuvo como valor más alto de 67.53 psi en la bomba de combustible y 57.36 psi en la bomba eléctrica, siendo significativamente menor en comparación al punto más crítico actual en la finca, que alcanza 104.81 psi en la bomba de combustible y 92.22 psi en la bomba eléctrica. La disminución de sectores de riego y la uniformidad del tamaño de estos tuvo relación directa en la CDT, dado a que con una menor proporción en el área de cada sector se requirió un menor caudal y por ende menor carga dinámica total, por el mismo lado el aumento de la tubería secundaria y el cambio de diámetros afectó positivamente al obtener los valores máximos permisibles y no exceder de los establecidos por el 10% de la presión de operación del emisor. Cuadro 21 Carga Dinámica Total y caudal instantáneo de la propuesta del sistema de riego de Zona 2, Zamorano, Honduras. Bomba Combustible Sectores de riego Área (ha) CDT (mca) CDT (psi) Caudal Instantáneo (m3/h) 1 2.76 47.49 67.53 76.64 2 1.14 43.33 61.62 83.94 3 2.04 37.88 53.86 85.13 4 1.90 35.65 50.69 79.11 5 2.11 32.12 45.68 88.00 6 1.97 30.66 43.59 81.94 7 2.26 28.37 40.34 94.37 8 1.93 28.29 40.23 80.28 9 2.27 25.89 36.81 94.73 10 2.24 25.28 35.95 93.22 11 1.43 24.48 34.81 59.54 Bomba Eléctrica Sectores de riego Área (ha) CDT (mca) CDT (psi) Caudal Instantáneo (m3/h) 1 2.76 40.34 57.36 76.64 2 1.14 33.18 47.18 83.94 3 2.04 28.16 40.04 85.13 4 1.90 24.68 35.09 79.11 5 2.11 20.98 29.83 88.00 Bomba Eléctrica Sectores de riego Área (ha) CDT (mca) CDT (psi) Caudal Instantáneo (m3/h) 6 1.97 19.97 28.39 81.94 7 2.26 19.68 27.99 94.37 8 1.93 18.12 25.76 80.28 9 2.27 16.17 22.99 94.73 10 2.24 16.92 24.06 93.22 11 1.43 15.67 22.28 59.54 Nota. ha: hectárea, mca: metro columna de agua, psi: libra/pulgada², m³/h: metro cúbico/ hora. Evaluación de la Estación de Bombeo con la Propuesta Con las adecuaciones realizadas en el sistema de riego, se encontró que la bomba de combustible y la bomba eléctrica son aptas para regar cada sector de riego, alcanzando la bomba eléctrica su máxima eficiencia 78%, mientras que la bomba de combustible alcanza el 75% punto cercano a su máxima eficiencia de trabajo de manera teórica (Figura 13) y (Figura 14). Estos resultados de mejora significativa en la uniformidad de las eficiencias de las bombas nos permitirán reducir gastos de combustible y aplicar el riego de forma adecuada y precisa, dentro de Zona 2. Dado al exceso de presión es necesario colocar una válvula reguladora de presión al inicio de cada sector de riego. Figura 13 Puntos de trabajo de la bomba de combustible, alcanzado para regar todos los sectores de riego, bajo la nueva propuesta de diseño en Zona 2, Zamorano, Honduras. Figura 14 Puntos de trabajo de la bomba eléctrica alcanzado para regar todos los sectores de riego, bajo la nueva propuesta de diseño en Zona 2, Zamorano, Honduras. Conclusiones Se realizaron mapas de suelo, topografía, sectores de riego y de tuberías de Zona 2, los cuales se obtuvo la información para realizar la evaluación agronómica e hidráulica del sistema de riego. Se identificó mediante la evaluación de los diseños agronómicos e hidráulicos actuales que hay una gran variación entre las precipitaciones y área de riego por sector, lo que ocasiona que se tenga perdidas de carga superiores a lo recomendado para tuberías secundarias y velocidades excedentes en tuberías principales, lo cual ocasiona diferentes puntos de trabajo de la bomba. Se elaboró una propuesta para la mejora en el diseño agronómico, logrando obtener una mayor uniformidad en la precipitación instantánea, mediante la variación de diferentes emisores, logrando disminuir las horas de riego y homogenizando los sectores y el área de los mismos, de igual forma se realizó un diseño hidráulico en base a los criterios de recomendación para perdidas de carga en tuberías secundarias y principales, mediante el cambio de diámetros para obtener una carga dinámica total menor y un mejor funcionamiento del cabezal de bombeo. Recomendaciones Realizar un diseño de riego en base a un solo cultivo o una misma familia de cultivos para no tener afectaciones en el diseño agronómico que puedan repercutir directamente con la operación del sistema de riego, siendo ideal que la finca Zona 2 sea asignada a una sola unidad productiva. Se recomienda no rotar cultivos que tengan diferente demanda hídrica y diferentes emisores, dado que puede afectar la eficiencia del sistema de riego. Se recomienda tener un personal asignado exclusivamente para la operación del sistema de riego de toda la finca para evitar problemas operativos y poder cumplir con los horarios de riego establecidos por la propuesta de mejora. Realizar un análisis costo-beneficio del proyecto, para evaluar la viabilidad de este en relación con los rendimientos que se podrían alcanzar o en base a los ahorros de combustible, energéticos, y de personal laboral que se podrían obtener. Referencias Alegret, Martínez. 2019. Coeficiente de Hazen-Williams en función del número de Reynolds y la rugosidad relativa. Ingeniería Hidráulica y Ambiental; [consultado el 10 de ago. de 2023]. 40(3). http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1680-03382019000300041. Aquiles Salinas I. 2010. 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Anexo F Perdidas de cargas en tuberías secundarias de Zona 2, Zamorano, Honduras. Anexo G Fichas técnicas de emisores recomendados por cultivo en la propuesta agronómica e hidráulica de Zona 2, Zamorano, Honduras. Nota. Emisor recomendado para frijol Nota. Emisor recomendado para arroz, papaya, yuca, y maíz Nota. Emisor recomendado para sorgo Nota. Emisor recomendado para limón Anexo H Velocidades y diámetros en las dos bombas de la propuesta de tuberías principales en Zona 2, Zamorano, Honduras. Anexo I Ficha técnica AZUD utilizado en el sistema de riego de Zona 2, Zamorano, Honduras. Nota. Micro aspersor, utilizado para el limón. Nota. Gotero utilizado para el resto de los cultivos.