El bambú (Guadua angustifolia spp.) como alternativa de conducción para un
sistema de riego por multicompuertas
Bamboo (Guadua angustifolia spp.) as a conduction alternative for a multi oodgates
irrigation system
DOI: http://dx.doi.org/10.21704/ac.v80i1.1391
Autor de correspondencia (*): Miguel Sánchez Delgado. Email: msanchez@lamolina.edu.pe
© Universidad Nacional Agraria La Molina, Lima, Perú.
Forma de citar el artículo: Monge et al., 2019. El bambú (Guadua angustifolia spp.) como alternativa de
conducción para un sistema de riego por multicompuertas. Anales Cientícos 80 (1): 240 - 252 (2019).
Marlon Monge Freile
1
; Miguel Sánchez Delgado
2*
; Leandro A. Huanca Velarde
2
;
Alfredo Moreno Llacza
3
1
Universidad Técnica Estatal de Quevedo, Ecuador. Email: mmongef@uteq.edu.ec
2
Facultad de Ingeniería Agrícola, Universidad Nacional Agraria La Molina, Lima, Perú. Email: msanchez@
lamolina.edu.pe
3
Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Agraria La Molina, Lima, Perú. Email: lhuanca@lamolina.edu.pe,
amoreno@lamolina.edu.pe
Recepción: 27/09/2018; Aceptación: 05/01/2019
Resumen
La presente investigación tuvo como objetivo el uso del bambú como tubería de conducción
para un sistema de riego por multicompuertas en zonas donde abunda esta especie vegetal. Se
analizaron las características hidráulicas como la rugosidad, velocidad y la máxima presión
de trabajo en el laboratorio y campo; asimismo, se elaboró una guía para la selección de
diámetros en condición de pendiente y carga de presión. El estudio de la rugosidad del material
se obtuvo mediante la ecuación de Colebrook-White, una rugosidad absoluta de 0,0161 m, el
coeciente de rugosidad de Hazen-Williams de 50 y el coeciente de rugosidad de Manning
de 0,0232. Se comparó los resultados de las pérdidas de carga estimadas por los tres métodos
versus los valores obtenidos en el laboratorio y mediante indicadores estadísticos (error
cuadrático medio y coeciente de eciencia), estos indicadores no presentaron diferencias
signicativas. También, a partir de velocidades superiores a 0,8 ms
-1
, el comportamiento de
la pérdida de carga aumenta potencialmente y se encontró que el bambú soporta presiones de
hasta 30 PSI o 20 mca.
Palabras clave: bambú; coeciente de rugosidad; presión de trabajo; pérdida de carga;
velocidad, sistema de riego.
Análes Cientícos
ISSN 2519-7398 (Versión electrónica)
Website: http://revistas.lamolina.edu.pe/index.php/acu/index
Anales Cientícos 80 (1): 240 - 252 (2019)
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Monge et al. / Anales Cientícos 80 (1): 240- 252 (2019)
Enero - Junio 2019
Abstract
The present investigation aimed to use bamboo as a pipeline for a multi oodgates irrigation
system in areas where this plant species abounds. Hydraulically characteristics, such as the
roughness, speed, its maximum working pressure were determined in the laboratory and
eld; likewise, a guide was prepared for the selection of the bamboo’s diameters under the
conditions of slope and pressure load. The rugosity study of the material was carried out by
the Colebrook - White equation, obtaining an absolute rugosity of 0,0161 meters, the Hazen -
Williams roughness coecient getting 50 and the Manning’s roughness coecient of 0,0232.
The study also compared the results of load loss estimated by the three methods, versus the
values obtained in the laboratory and statistical indicators (the mean square error and the
coecient of eciency), these indicators did not present signicant dierences. Also, that
from speeds higher than 0,8 ms
-1
, the behavior of the load loss potentially increases and it was
found that the bamboo supports pressures up to 30 PSI or 20 mwc.
Keywords: bamboo; coecient of roughness; support pressure; load loss; irrigation system.
1. Introducción
El ritmo acelerado del cambio climático
junto con el aumento de la población
amenaza la seguridad alimentaria en el
planeta. La agricultura es extremadamente
vulnerable al cambio climático ya que el
aumento de las temperaturas provoca la
reducción de la producción de los cultivos
deseados, los cambios en los regímenes
de lluvias aumentan la probabilidad de
fracaso de las cosechas a corto plazo y la
reducción de la producción a largo plazo,
amenazando la seguridad alimentaria
mundial. Probablemente, las más afectadas
sean las poblaciones de los países en vías
de desarrollo, desde ya vulnerables y presas
de la inseguridad alimentaria. En 2005, casi
la mitad de la población económicamente
activa de los países en vías de desarrollo
(dos mil quinientos millones de personas)
dependía de la agricultura para asegurar sus
medios de vida. A la fecha, el 75% de los
pobres del mundo viven en áreas rurales
(Ifpri, 2009).
En muchas zonas agrícolas, durante
los últimos años, las necesidades de riego
tecnicado se han puesto de maniesto, pero
los altos costos que generan su instalación
han generado que muchos agricultores se
priven de sus benecios, originando con esto
la implementación de formas tradicionales
de riegos, como el riego por supercie,
que consiste en aplicar continuamente agua
al surco hasta humedecerlo por completo
alcanzando la profundidad de la zona
radicular de las plantas, lo que genera un
consumo excesivo de agua. Este sistema de
riego tiene una eciencia aproximada de tan
solo el 30% (Murillo, 2008).
Es por ello la gran necesidad de
implementar soluciones que amortigüen los
efectos del cambio climático implementando
sistemas de riego a bajo costo que estén
dentro del alcance de los pequeños
agricultores, y que a su vez sean ecientes
en la conducción y distribución del agua de
riego.
En todo proyecto de riego la parte más
costosa, en términos económicos, son los
materiales del mismo, siendo muchas veces
inalcanzables para los pequeños agricultores,
para ello se da como una alternativa de
solución la utilización del bambú como
material de conducción (Bambusa, 2015).
Se ha comprobado que el bambú ha sido
utilizado en otros países, India y Tanzania,
como material de conducción para el
abastecimiento de agua potable y para el
riego (Lipangile et al.,1989).
Trabajos similares muestran la
importancia de la determinación de los
coecientes de resistencia al ujo; como
son los trabajos del factor de fricción en
drenajes corrugados (Giustolisi et al.,
2008), determinación del coeciente de
rugosidad interna de la tubería de polietileno
(Chipantasig, 2015) y determinación del
coeciente de Manning y de la rugosidad
absoluta en tubería para alcantarillado ADS
600 mm (Ciacua, 2009).
El riego de multicompuertas es un
sistema de conducción y distribución
de agua de riego, por medio de tuberías
livianas, fáciles de transportar e instalar, que
trabajan a baja presión. Con este sistema
se alcanzan altas eciencias de aplicación,
mediante él se eliminan completamente las
pérdidas por inltración en la cabecera del
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surco donde se desea colocar la línea de
conducción de bambú, que es la zona donde
mayormente se da la mayor pérdida por
percolación profunda. El sistema de riego
por multicompuerta consiste en la instalación
de tuberías de conducción y distribución
instaladas en la supercie del terreno. El
sistema de distribución consta de pequeños
oricios que emiten caudal constante
a cada surco de riego. La eciencia de
aplicación del sistema por multicompuertas
ronda entre un 60%, variando en función
de la textura y de la pendiente del terreno,
lográndose una mayor uniformidad en el
perl de humedecimiento del suelo, menos
malezas ya que solo se humedecen las áreas
necesarias, se capta mayor cantidad de agua
y se puede distribuir simultáneamente a
distintos sectores (PSI, 2016).
La especie Guadua angustifolia es un
cultivo que posee una altura del tallo que
está entre 18 y 20 m, pudiendo llegar a 30
m, con diámetros que oscilan entre 15 a 20
cm. Para su óptimo crecimiento requiere
de una temperatura entre los 20° y 26° C.
Normalmente prospera a altitudes que no
exceden los 2000 m s.n.m., siendo la óptima
entre los 800 y 1600, sus requerimientos de
lluvia son superiores a 1200 mm anuales
(Carmiol, 2009).
Por lo tanto, el objetivo de esta
investigación es utilizar el bambú como una
alternativa de conducción y distribución para
un sistema de riego por multicompuertas,
identicando las presiones y caudales
permisibles con que el bambú puede
operar, así como su valor correspondiente
de rugosidad. Mediante la obtención de
estos parámetros se puede realizar diseños
de sistemas de conducciones de bambú
para dotar a los pequeños agricultores con
manuales prácticos de fácil entendimiento
para su construcción y con sus respectivos
rangos de operación del bambú. Cabe
mencionar que en la literatura especializada
no existen valores para este tipo de material.
2. Materiales y métodos
Zona de estudio
La investigación se realizó en el laboratorio
de Mecánica de Fluidos e Hidráulica y en
la parcela demostrativa del Departamento
de Recursos Hídricos de la Facultad de
Ingeniería Agrícola, de la Universidad
Nacional Agraria la Molina (Unalm),
localizada a una altura de 238 m s.n.m.
Determinación de la rugosidad
Las pruebas para la determinación de la
rugosidad absoluta del bambú se hicieron en
laboratorio utilizando diferentes diámetros
internos de bambú (6 a 8 cm) y una longitud
de cuatro metros aproximadamente. Esto
se realizó para diez tramos de tubería de
bambú.a
Para la determinación del valor de
rugosidad del bambú Guadua angustifolia,
se analizaron diez tramos de tubería de
bambú. Cada uno de estos tramos de tubería
bambú fue sometido a distintos caudales que
varió de 0,61 ls
-1
a 7,60 ls
-1
, caudal máximo
limitado por el tanque de cabeza constante.
Fabricación de las tuberías de bambú
Para la fabricación del oricio del bambú se
realizó una perforación de los entrenudos, se
elaboró una herramienta, con una varilla de
acero de 12 mm de grosor de 2,5 m de largo,
con la punta achatada y alada.
Montaje de las tuberías de bambú
Los tramos de tubería de bambú se
colocaron de manera horizontal sobre la
base metálica del banco de pruebas para
determinar las pérdidas de carga; los tramos
se encontraban alimentados por un tanque de
cabeza constante de dos metros de altura, el
caudal fue regulado mediante una válvula de
compuerta de PVC instalado a la salida de
las tuberías de bambú.
Instalación de los piezómetros
Para medir la altura de presión en cada punto,
se usaron piezómetros con su respectivo
tablero de medición milimétrica, colocados
en tres puntos, a lo largo de la tubería de
bambú, separados entre ellos a un metro
de distancia, siendo estos equidistantes, los
piezómetros se instalaron al principio, al
medio y al nal de cada tramo de tubería de
bambú.
El procedimiento rutinario se realizó
para las diez tuberías de bambú, se realizaron
15 caudales distintos para cada una de las
tuberías, estos caudales fueron regulados
a través de la válvula de cierre instalada al
nal de cada tubería, obteniéndose diferentes
caudales a medida que se cerraba la válvula,
las medidas de la altura de presión de cada
piezómetro fueron reejadas sobre el tablero
piezométrico.