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Manual Aqua
Manual
SOFTWARE AQUA
Software para diferentes cálculos de riego.
REALIZADO POR: ING. AGR. MARCO VEINTIMILLA C.
GUAYAQUIL -ECUADOR
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INTRODUCCIÓN Las Nuevas Tecnologías, se establecen como medio para recuperar la información porque nos permiten utilizar herramientas para colocarla y utilizarla, ya que esta está creciendo de manera exponencial y la localización de información válida se hace difícil y costoso en tiempo y esfuerzo. En la actualidad la tecnología percibe una avance significativo en cada una de las ramas de las diferentes ciencias, y cada vez se hace más indispensable para el desarrollo de las actividades que estas conlleven, tal es el caso de la Ingeniera Agrícola; de manera que dichos avances tecnológicos son caracterizados en la modificación de las estructuras tradicionales de producción, manejo y comercialización de los productos del sector agropecuario, lo que hace necesario que se generen grandes proyectos tecnológicos para resolver problemas claves que se presenten en el sector, como la utilización adecuada de los recursos hídricos, maquinaria agrícola, agroindustria, y construcciones rurales; cada uno de estos factores son circunstanciales circunstanciales para el desarrollo de d e las poblaciones en nivel agropecuario. En la actualidad, se vive una revolución que ha dado lugar a la sociedad de la información, también denominada sociedad digital, comandada por las nuevas tecnologías, donde la informática juega un papel fundamental en todos los ámbitos. Una de las utilidades más importantes de la informática es facilitar información en forma oportuna y veraz, lo cual, por ejemplo, puede tanto facilitar el desarrollo de un cálculo en corto tiempo, como permitir el control de procesos críticos en las diferentes ramas profesionales. El crecimiento notable en la agricultura concerniente al área de riego de los cultivos, ha incrementado el interés de la tecnología de riego. En este contexto, el desarrollo de herramientas informáticas, permite minimizar los tiempos de cálculo, ofreciéndonos un mayor tiempo de análisis y evaluación de los resultados.
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La idea es proporcionar una amplia información a los usuarios, dar a conocer lo importante y valioso que es la implementación de un software que realice los procesos de un Sistema de Riego Presurizado de manera ágil y eficaz.
Cada uno de los procesos requeridos en el cálculo de la técnica de riego presurizado, conllevan tiempo y espacio, desfavoreciendo la agilidad del usuario, es de esta manera que la informática junto con sus avances tecnológicos y el desarrollo del software apropiado ayudará a agilitar dichos procesos.
Necesidades del agua para el cultivo. Chávez O. (1978), denomina a la cantidad de agua que necesita un cultivo durante todo su periodo vegetativo para producir determinado peso de materia seca. Dentro de este consumo también se agrega el agua que se evapora del suelo.
Es lógico asumir que las plantar a través del proceso de transpiración van a constituir la materia seca; al volumen transpirado y al evaporado en conjunto se les llama volumen de evapotranspiración y su estudio se hace integrado.
GRUNDFOS. (2008), menciona que las raíces de las plantas toman agua de la tierra para su crecimiento y supervivencia. No obstante, la mayoría de esta agua se escapa en forma de vapor por las hojas de las plantas a través de la transpiración.
Desde una superficie abierta de agua, que se puede encontrar tanto en la tierra como en las hojas de las plantas, el agua escapa directamente por evaporación.
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GRUNDFOS. (2008), señala que la necesidad de agua de un cultivo se conoce como ―evapotranspiración‖, donde se suman la transpiración y la evaporación.
Esta necesidad de agua se suele expresar en mm/día, mm/mes o mm/temporada.
Para los cultivos, el agua utilizada y la pérdida por evapotranspiración es esencial para lograr buenos cultivos de calidad. Este caudal de agua permite que el cultivo:
Utilice la luz del sol para producir materia estructural a través de la fotosíntesis
Obtenga nutrientes importantes de la tierra
Controle la temperatura de sus superficies
De Santa Olalla F. et al. (2005), menciona que la agricultura, a nivel mundial, es la mayor consumidora de agua entre los diferentes usos que el hombre da a este recurso. Como media consume cerca del 70%, existiendo, sin embargo, notable diferencia entre continentes para los usos agrícolas, industriales y urbanos
En algunos países en vías de desarrollo y en zonas áridas, el uso agrícola supera el 90%. El agua usada en la agricultura permite regar unos 260 millones de hectáreas. Estas se obtienen el 40%, del conjunto de alimentos y fibras producidas, utilizando una superficie de aproximadamente, el 17% del total de limas aradas. Estas cifras permiten comprobar el papel tan crítico que el agua utilizada para el riego su pone desde el punto de vista de la seguridad alimentaria a nivel mundial. El agua es pues un factor de producción y como tal tiene un valor económico: al mismo tiempo cumplen otras funciones, relacionadas o no con el proceso productivo que tienen que ver entre otros, con valor es sociales, políticos,
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estéticos o emocionales.
Intentar explicar solo el valor económico del agua seria tratar de ocultar un parte importante de su naturaleza: los diferentes valores del agua, se entrecruzan constantemente formado a veces un maraña que dificulta la versión integral de las funciones que realiza y complica la adopción de criterios acertados en sub gestión.
Eficiencia de Riego. FAO (2002), señala que la eficiencia de un método de riego se refiere a la cantidad de agua que queda almacenada en la zona radicular, en relación con la cantidad total de agua que se usa. El riego localizado en cultivos anuales tiene el inconveniente de que la densa red de tuberías situada sobre el terreno dificulta muchas tareas agrícolas, sobre todo las que emplean maquinaria: labores, tratamientos, cosecha etc.
Básicamente hay cinco métodos de riego: Riego de superficie, que cubre toda la superficie cultivada o casi toda, riego por aspersión, que imita a la lluvia, riego por goteo, que aplica el agua gota a gota solamente sobre el suelo que afecta a la zona radicular, riego subterráneo de la zona radicular, mediante contenedores porosos o tubos instalados en el suelo. Subirrigación, si el nivel freático se eleva suficientemente para humedecer la zona radicular.
FAO (1974), menciona que en la actualidad el riego por goteo es una técnica con la que se puede poner cualquier cantidad de agua y fertilizante en la zona radicular de la planta en los momentos necesarios. Esto implica que en condiciones rigurosamente controlables es un procedimiento de elevada eficiencia potencial en la aplicación del agua y en su utilización por los vegetales; en condiciones adecuadas y para cultivos apropiados ofrece perspectivas de rendimientos mayores que otros sistemas de riego.
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Calidad de agua para el riego IICA (1975), menciona que siendo la calidad del agua, desde el punto, de vista agronómico un factor que puede tanto beneficiar como generar problemas en los cultivos, es necesario analizarla para conocer las limitaciones de su empleo con fines de riego.
A fin de asumir un criterio uniforme a este respecto, se han considerado oportuno adoptar la metodóloga de análisis y clasificación desarrollada por el USDA (Laboratorio de Salinidad, Riverside, Cal. USA), ampliamente considerado en el Manual o Handbook Nº 60. En síntesis los elementos de análisis son las siguientes:
Origen de agua (lugar y clase de fuente).
Contenido de sales solubles totales, medida de preferencia por conductométria y expresada en ―micro-mhos‖ por cm, a 25ºC (es decir,
CE x 106).
Contenidos de cationes y aniones expresados en mili-equivalentes por litro (me/lt).
Contenidos de los cationes Boro y Flúor, expresado en partes por millón (p.p.m.).
pH (Grado de acidez y/o alcalinidad expresado con el valor del logaritmo de la inversa de la concentración de los iones hidronio).
Grados RAS. Esto último, cuando el contenido de sales y en especial del catión sodio, así lo determine.
Estudio de Suelo IICA (1975), señala los recursos básicos considerando se ha de desarrollar seguidamente lo relativo al análisis y estudio de los suelos de riego. La información por lo general relativa a suelos se apoya en estudios ya existentes en esta materia tales como:
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Estudio edafológico con clasificación hasta nivel de serie, cuando está este bien definida.
Clasificación de los suelos por aptitud de uso de riego. Se cuenta a la fecha con material bibliográfico muy completo en este tema de importancia par aéreas nuevas, pero de poca aplicación en planes de operación y ordenamiento del riego.
Para los fines de la operación de riego, se recomienda proceder al agrupamiento de los suelos en función de las características texturales, que definen en gran medida así mismo la capacidad del almacenamiento de humedad útil.
Esto es importante para el posterior cálculo de lámina a aplicar por riego y otros factores.
El agua del suelo. Chávez O. (1978), señala que el agua del suelo puede presentarse baja tres formas, agua higroscópica, agua capitar y agua gravitacional.
El agua higroscópica.
Chávez O. (1978), señala que el es aquélla que retienen las partículas del suelo y no puede ser absorbida por las raíces de las plantas. Es una agua que forma parte del complejo suelo.
El agua capitar .
Chávez O. (1978), señala que el es aquella que circula en los espacios vacios existentes entre las partículas y es retenida por la fuera de tensión de ellas. Es una agua útil porque es absorbida por las raíces.
El agua gravitacional.
Chávez O. (1978), señala que el es aquella que no puede ser retenida por la
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tensión de las partículas y se precipita a niveles inferiores. No es agua aprovechable por las raíces.
Evaporación Allen R., et al, (2006), menciona que la evaporación es el proceso por el cual el agua líquida se convierte en vapor de agua (vaporización) y se retira de la superficie evaporante (remoción de vapor). El agua se evapora de una variedad de superficies, tales como lagos, ríos, caminos, suelos y la v egetación mojada.
Para cambiar el estado de las moléculas del agua de líquido a vapor se requiere energía. La radiación solar directa y, en menor grado, la temperatura ambiente del aire, proporcionan esta energía. La fuerza impulsora para retirar el vapor de agua de una superficie evaporante es la diferencia entre la presión del vapor de agua en la superficie evaporante y la presión de vapor de agua de la atmósfera circundante.
A medida que ocurre la evaporación, el aire circundante se satura gradualmente y el proceso se vuelve cada vez más lento hasta detenerse completamente si el aire mojado circundante no se transfiere a la atmósfera o en otras palabras no se retira de alrededor de la hoja.
El reemplazo del aire saturado por un aire más seco depende grandemente de la velocidad del viento. Por lo tanto, la radiación, la temperatura del aire, la humedad atmosférica y la velocidad del viento son parámetros climatológicos a considerar al evaluar el proceso de la evaporación.
Cuando la superficie evaporante es la superficie del suelo, el grado de cobertura del suelo por parte del cultivo y la cantidad de agua disponibles en la superficie evaporante son otros factores que afectan el proceso de la evaporación. Lluvias frecuentes, el riego y el ascenso capilar en un suelo con
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manto freático poco profundo, mantienen mojada la superficie del suelo.
En zonas en las que el suelo es capaz de proveer agua con velocidad suficiente para satisfacer la demanda de la evaporación del suelo, este proceso está determinado solamente por las condiciones meteorológicas. Sin embargo, en casos en que el intervalo entre la lluvia y el riego es grande y la capacidad del suelo de conducir la humedad cerca de la superficie es reducida, el contenido en agua en los horizontes superiores disminuye y la superficie del suelo se seca.
Bajo estas circunstancias, la disponibilidad limitada del agua ejerce un control sobre la evaporación del suelo. En ausencia de cualquier fuente de reabastecimiento de agua a la superficie del suelo, la evaporación disminuye rápidamente y puede cesar casi totalmente en un corto lapso de tiempo.
Transpiración Allen R., et al, (2006), menciona que la transpiración consiste en la vaporización del agua líquida contenida en los tejidos de la planta y su posterior remoción hacia la atmósfera. Los cultivos pierden agua predominantemente a través de los estomas. Estos son pequeñas aberturas en la hoja de la planta a través de las cuales atraviesan los gases y el vapor de agua de la planta hacia la atmósfera.
El agua, junto con algunos nutrientes, es absorbida por las raíces y transportada a través de la planta. La vaporización ocurre dentro de la hoja, en los espacios intercelulares, y el intercambio del vapor con la atmósfera es controlado por la abertura estomática. Casi toda el agua absorbida del suelo se pierde por transpiración y solamente una pequeña fracción se convierte en parte de los tejidos vegetales.
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La transpiración, igual que la evaporación directa, depende del aporte de energía, del gradiente de presión del vapor y de la velocidad del viento. Por lo tanto, la radiación, la temperatura del aire, la humedad atmosférica y el viento también deben ser considerados en su determinación.
El contenido de agua del suelo y la capacidad del suelo de conducir el agua a las raíces también determinan la tasa de transpiración, así como la salinidad del suelo y del agua de riego. La tasa de transpiración también es influenciada por las características del cultivo, el medio donde se produce y las prácticas de cultivo. Diversas clases de plantas pueden tener diversas tasas de transpiración. Por otra parte, no solamente el tipo de cultivo, sino también su estado de desarrollo, el medio donde se produce y su manejo, deben ser considerados al evaluar la transpiración.
Evapotranspiración. Allen R., et al (2006), mencionan que la evaporación y la transpiración ocurren simultáneamente y no hay una manera sencilla de distinguir entre estos dos procesos. Aparte de la disponibilidad de agua en los horizontes superficiales, la evaporación de un suelo cultivado es determinada principalmente por la fracción de radiación solar que llega a la superficie del suelo.
Esta fracción disminuye a lo largo del ciclo del cultivo a medida que el dosel del cultivo proyecta más y más sombra sobre el suelo.
En las primeras etapas del cultivo, el agua se pierde principalmente por evaporación directa del suelo, pero con el desarrollo del cultivo y finalmente cuando este cubre totalmente el suelo, la transpiración se convierte en el
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proceso principal.
Se presenta la evapotranspiración dividida en sus dos componentes (evaporación y transpiración) en relación con el área foliar por unidad de superficie de suelo debajo de él. En el momento de la siembra, casi el 100% de la evapotranspiración ocurre en forma de evaporación, mientras que cuando la cobertura vegetal es completa, más del de 90% de la evapotranspiración ocurre como transpiración.
Métodos de riego. Chávez O. (1978), entiende por método de riego a la acción de distribuir el agua en los campos de cultivo de un modo uniforme y en la cantidad necesaria para que los cultivos puedan alcanzar su desarrollo normal.
Existen infinidad de métodos de riego, pero para facilidad didácticas vamos a reunir todo el con junto en dos grupos tradicionales, el método de riego natural o por precipitación y los métodos de riego artificiales.
El método de riego natural o por precipitación. Chávez O. (1978), menciona como su nombre lo indica es aquel que corresponde al aprovechamiento directo de la lluvia; si esta fuese oportuna, distribuida uniformemente en función del tiempo y en intensidad o volumen requerido, se tendría el mejor método de riego, pero como estas condiciones distan mucho de la realidad, solo se considera a este método como una alternativa.
Los métodos de riego artificiales Chávez O. (1978), señala que esta representa al conjunto de prácticas que utiliza el hombre para regar los campos de cultivo. A través del tiempo estas se
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han ido perfeccionando tramado de optimizar el uso de las aguas, de lograr una mejor distribución de humedad y de conseguir la conservación del binomio suelo - agua. Estas prácticas pueden resumirse en los siguientes grupos:
Riego por infiltración a surcos
Riego por inundación
Riego por lluvia artificial o aspersión
Riego subterráneo.
Riego por goteo
Riego por infiltración a surcos
Chávez O., (1978), menciona que el método de riego más comúnmente conocido y utilizado sobre todo en los cultivos que se siembran en hilera. Consiste en hacer circular agua par surcos paralelos consiguiendo el humedecimiento del suelo por infiltración lateral, par gravedad y capilaridad.
Método de riego por inundación
Chávez O., (1978), menciona que es el método de riego característico para el arroz, pasto. Consiste en cubrir toda la superficie del suelo con agua consiguiendo así un humedecimiento uniforme, pero para ello es fundamental que el suelo reúna ciertas condic iones como tener poca pendiente ser llanos„ sin montículos ni hoyos y ciertas prácticas de diseño para que sea factible su aplicación.
Dentro de este método existen infinidad de modalidades pero en principio las únicas diferencies entre una y otra para su adaptabilidad a la topografía existente, at caudal que se disponga y a la clase de cultivo que se programe Las modalidades más conocidas son:
Riego por desbordamiento
Riego por fajas
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Riego par melgas con bordos
Riego por bordos de contorno
Riego por desbordamiento Chávez O., (1978), menciona que es una de las modalidades de riega mas que se conoce, con el tiempo desaparecer por el gran desperdicio de agua y porque si no se tiene cuidado con los caudales que se manejen y con la pendiente puede perderse suelo por erosión Consiste a método en distribuir el agua uniforme en el terreno para ello es necesario dividirlo en agua una de secciones o lotes más o menos paralelos entre si y de tamaño variable e instalar en la cabecera del terreno una acequia para riego.
Riego por fajas. Chávez O. (1978), menciona que es una modalidad de riego muy difundida en el mundo porque es apropiado para regar la mayoría de cultivos que crecen compactos como los pastos, algunas leguminosas, cereales pequeños, etc.
Se adapta a casi todos los suelos Pero es preferible utilizarlo en aquellos que tienen una permeabilidad intermedia. No es aconsejable su use en terrenos arenosos ni tampoco en los arcillosos, exige que la topografía sea plena y can pendientes no mayores del 5%.
Riego por melgas con bordos Chávez O., (1978), menciona que es una de las modalidades de riego por inundación más eficiente. Pero exige condiciones especiales del suelo, volumen de agua disponible, clase de planta, topografía, textura del suelo etc. Esta modalidad consiste en dividir el terreno en una serie de melgas rectangulares o cuadradas por medio de bordes paralelo y equidistante e
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instalar una red de riego que permita el rápido humedecimiento del terreno y de la distribución del agua.
Riego por bordes de contorno Chávez O. (1978), menciona que es la clásica modalidad e riego utilizado en el cultivo de arroz. El método consiste en construir bordos siguiendo las curvas de nivel de tal suerte que el terreno en el sentido longitudinal este a nivel, pero entre curvas y curva debe existir una mínima diferencia de cota.
A veces en las aéreas comprendidas entre curvas cuando las longitudes son excesivas se acostumbra a seccionarlas para facilitar las labores de cultivo y de riego. La separación entre bordos es función de la textura del suelo. Topografía, caudal de riego disponible, pendiente, etc.
Riego subterráneo Goyal M., et al. (2009), menciona que en circunstancias favorables a este sistema son: La existencia de un subsuelo impermeable a una profundidad de > 1.8 metros; una parte superficial limosa o limoso-arenosa muy permeable; condiciones topográficas uniformes y pendientes moderadas. En estas condiciones, la regulación adecuada del agua para impedir la acumulación o el exceso de residuos vegetales transportados por la corriente, favorece de ordinario la utilización económica del agua, el elevado rendimiento de las cosechas y el reducido costo de mano de obra del riego.
El riego se aplica mediante acequias expuestas. La capa freática se mantiene a una profundidad predeterminada, normalmente de 30 a 40 centímetros, dependiendo de las características de las raíces de los cultivos.
Las zanjas abiertas son las que probablemente se emplean en mayor escala.
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Las acequias alimentadoras se excavan en los contornos y las distancias entre ellas deben ser suficientes para mantener y regular el nivel del agua. Se conectan a un canal de abastecimiento que corre hacia abajo, siguiendo el declive predominante del terreno, y que tiene las estructuras necesarias para mantener un nivel conveniente del agua en la canal de toma.
Adaptabilidad Goyal M., et al., (2009), menciona que es apropiado para los terrenos de textura uniforme y con permeabilidad suficiente para que el agua se movilice con rapidez, horizontal y verticalmente hacia adentro y a una distancia conveniente bajo la zona de las raíces. La topografía debe ser uniforme o casi nivelada, o las pendientes muy suaves y también uniformes. El sistema de riego en el subsuelo es adecuado para hortalizas, plantas herbáceas, semillas pequeñas y la mayoría de los diferentes tipos de forrajes y flores.
Características importantes Goyal M., et al., (2009), menciona que este método se emplea en suelos con baja capacidad de retención y alto grado de captación de agua a cuando los sistemas de riego superficiales no puedan utilizarse y el costo del sistema de los riegos a presión sean excesivos. El nivel del agua puede mantenerse a la profundidad óptima según los requisitos de los cultivos en las diferentes etapas de su desarrollo. Las perdidas por evaporación pueden mantenerse al mínimo. El riego no lleva semillas de malezas a la superficie.
Cuando el sistema emplea tubos subterráneos perforados, por lo que se hace pasar agua a presión para que infiltre el suelo, requiere tuberías con espaciamientos de solo 45 cm, y profundidad de 50 cm; Son costosos y pueden sufrir daños debido a labores profundas de cultivo. Este método solo funciona si el suelo tiene una alta permeabilidad horizontal y que baje verticalmente.
El sistema de distribución del riego subterráneo puede emplearse también
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como desagüe. Los trabajos de labranza son menores ya que solo se requieren para regular el flujo de la corriente dentro del sistema así como para controlar las estructuras empleadas para mantener el nivel de agua y vigilar el bombeo en caso de que sea necesario.
Limitaciones Goyal M., et al., (2009), menciona que este sistema requiere una correlación especial de las condiciones naturales puede emplearse solamente en ciertos tipos de terrenos. El agua con un alto grado de salinización no debe usarse. En algunas regiones áridas los suelos pueden ser salitrosos a menos que no e stén drenados adecuadamente. La selección de cultivos es limitada. Las plantas de raíz profunda, tales como algunas hortalizas y cítricas, generalmente no se prestan para riego subterráneo.
Riego subterráneo natural Goyal M., et al., (2009), menciona que se llama así, porque las condiciones que lo hacen posible son geológicas o topográficas. Se trata de terrenos más o menos nivelados, con una capa superficial profunda y con gran permeabilidad lateral. Debajo de esta y a una profundidad aproximada de 2 a 7 metros, usualmente se encuentra un substrato rocoso impermeable.
Suelos con estas características pueden llegar a constituir un depósito de agua subterráneo que podrá llevarse por medio de pozos y zanjas de distribución. Con ello se mantiene constante el nivel freático en puntos representativos de la zona de riego, se reemplaza el agua utilizada por la vegetación y la que se pierde por diferentes escapes.
Puesto que todo el movimiento del agua, en el proceso de suministro a las plantas, es ascendente a partir de la capa freática se produce también un ascenso de sales indeseables en el suelo. En regiones con clima cálido donde
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la lluvia es poca y mal distribuida, se corre el riesgo de que se formen concentraciones de sales perjudiciales en la superficie del suelo o cerca de ella. Si esto sucede, se toman medidas para la lixiviación periódica de los suelos mediante fuertes aplicaciones de agua a la superficie. En este caso se usa el riego por aspersión.
Debe haber un buen drenaje para eliminar las sales lixiviadas en esa forma. En los climas húmedos donde es conveniente el riego complementario en primavera y verano, pero donde se requiere un buen drenaje en invierno y donde los suelos son turbosos o arenosos y muy permeables, la regulación de la capa freática se puede efectuar por medio de zanjas profundas paralelas.
En las épocas de lluvias excesivas el agua se elimina por medio de gravedad o bombeo; parte de ella se almacena en el depósito para volver a distribuirla sobre el terreno por medio de las zanjas en los períodos secos.
Sistemas de riego presurizado. INIFAP (2006), señala el máximo el rendimiento de la mano de obra y la eficiencia del riego aprovechando plenamente los recursos limitados de agua. Existen diferentes alternativas para la tecnificación de un determinado método de riego, entendiéndose por ello el uso de la "técnica", para obtener el máximo beneficio del agua de riego, es decir, que gran parte de lo suministrado vaya en directo beneficio de las plantas y no se traduzca en perdidas.
Tapia F., Osorio A., (1999), menciona que dentro de la tecnificación pueden plantearse los siguientes objetivos respecto al manejo del agua: uso de caudal adecuado; pendiente apropiada; tiempo y frecuencia de riego según demandas del cultivo; mínima perdida de agua por escurrimiento superficial y percolación profunda; entre otros.
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En el riego presurizado el agua se conduce y distribuye por conductos cerrados que requieren presión. Desde el punto de vista agronómico se denominan riegos localizados porque humedecen un sector de volumen de suelo, suficiente para un buen desarrollo del cultivo y de alta frecuencia porque el sistema permite regar desde una a dos veces por día, todos los días o cada algún día, dependiendo del tipo de suelo y las necesidades del cultivo.
Liotta M. (2000), señala que la posibilidad de efectuar riegos frecuentes permite reducir notoriamente el peligro de stress hídrico, ya que es posible mantener la humedad del suelo a niveles óptimos durante todo el período de cultivo, mejorando las condiciones para el desarrollo de las plantas.
Componentes de equipo de riego presurizado. Un equipo de riego presurizado básicamente consiste en:
La fuente de abastecimiento de agua
Cabezal principal
Tuberías de conducción principales
Tuberías terciarias
Cabezales de campo
Laterales de riego con emisores
También dentro del sistema se encuentran diferentes sectores que se denominan:
Subunidad de riego: Es el área que se riega con una válvula o cabezal de campo.
Unidad de riego: Es la superficie que se riega simultáneamente tomando un conjunto de subunidades de riego.
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Operación de riego: Es la superficie que se riega a la vez en el conjunto de unidades de riego.
Riego por aspersión. Zuñiga E., 2004, señala que el método de la irrigación por aspersión extensamente utilizado y consiste en transportar d agua por tubería hasta el lugar donde se va utilizar. El agua es asperjada, simulando la lluvia, desde el sistema a presión hasta la plantación.
Se considera que la irrigación por aspersión se inicio en los primeros época del siglo XX. Sin embargo, antes de 1920 este método se Imitaba a la irrigación de jardines y campos hortícolas. El desarrollo de tubería liviana de acero y mejora de los aspersores, a partir de 1930, dio un gran impulsó a la utilización de este sistema de riego en todos los campos agrícolas del mundo.
Zuñiga E. (2004), menciona que con el advenimiento de las tuberías de aluminio, eficientes aspersores y mejores sistema, de bombeo se redujeron grandemente los costos de adquisición y mantenimiento promoviendo una acelerada expansión del método de riego alrededor de los anos de 1950.
Con la invención del pivote central el sistema de aspersión se automatizo completamente, disminuyendo drásticamente la mano de obra a un costo relativamente bajo. Recientes innovaciones, como la utilización del PVC, alta eficiencia de aspersores de baja presión han popularizado este sistema de riego en todo tipo de suelos, topografías y cultivos.
Tarjuelo J. (1992), menciona que el objetivo que se pretende con el riego es satisfacer las necesidades hídricas de los cultivos, aplicando el agua uniformemente y de forma eficiente, es decir, que la mayor cantidad de agua
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aplicada quede almacenada en la zona radicular a disposición del cultivo. Este objetivo debe alcanzarse sin alterar la fertilidad del suelo y con una mínima interferencia sobre el resto de las labores de cultivó.
Alonso D. (2008), señala que es un sistema de riego en el que el agua se aplica en forma de una lluvia más o menos intensa y uniforme sobre la parcela con el objetivo que se infiltre en el mismo punto donde cae. Para ello es necesaria una red de distribución que permita que el agua de riego llegue con presión suficiente a los elementos encargados de aplicar el agua (aspersores o difusores).
Elementos que se compone el riego por aspersión.
Un equipo de elevación encargado de proporcionar agua a presión. En algunas zonas no resulta necesario este equipo ya que se dispone de presión natural.
Una red de tuberías principales que llevan el agua hasta los hidrantes, que son las tomas de agua en la parcela.
Una red de ramales de riego que conducen el agua hasta los emisores instalados en la parcela que se pretende regar. En el caso de tratarse de una máquina automotriz, esta red se sustituye por un ramal móvil que recorre la parcela.
Dispositivos de aspersión o emisores, que son los elementos
encargados de aplicar el agua en forma de lluvia. Estos dispositivos pueden ser tuberías perforadas, difusores fijos, toberas, boquillas o aspersores, entre otros.
GRUNDFOS (2008), menciona que los aspersores dominan el riego tanto en la agricultura como en los jardines de todo el mundo. Gran cantidad de fabricantes los suministran y se utilizan para todo tipo de aplicaciones. Para un funcionamiento correcto, cada aspersor necesita un mínimo de presión y de caudal, por lo que hace falta una bomba.
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Los aspersores de gran tamaño se denominan lanzas de riego, ya que pueden distribuir más de 100 m3 por hora en un radio de hasta 70 m. Los aspersores pueden ser giratorios o fijos.
Los más sencillos son simples boquillas que ―pulverizan‖ el agua hacia la
tierra. La mayor ventaja para el usuario es el bajo coste y la ausencia de piezas móviles en la boquilla. Sin embargo, tenga en cuenta que las boquillas necesitan un mínimo de presión para funcionar correctamente, siendo necesario utilizar una bomba en la instalación.
Tarjuelo J. (1992), señala que los factores que se manejan para proveer a los cultivos del agua que necesitan para que su productividad sea óptima, son principalmente: energía, agua, mano de obra y sistematización o equipamiento, existiendo una completa interrelación entre ellos, de manera qué el utilizar menos un factor implica mayor necesidad de otros.
La solución es adoptar será la que contenga una combinación de recurso con un resultado económico optimo, de acuerdo con los a condicionantes que vengan impuestos por la realidad existente.
El perfeccionamiento del riego obliga a asimilar las nuevas tecnologías para optimizar el diseño y la construcción de los equipos de riego, mejorar la eficiencia de utilización del agua y la energía, permitir una adecuada mecanización y automatización de la aplicación del agua y demás labores agrícolas, utilizar racionalmente los recursos hídricos de modo que garanticen su propia existencia y la del medio ambiente, etc.
Características fundaméntales del riego por aspersión.
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Tarjuelo J. (1992), manifiesta que este método de riego implica una lluvia más o menos intensa v uniforme sobre la parcela con el objetivo de que el agua se infiltre en el mismo punto donde cae. Tanto los sistemas de aspersión come los de goteo utilizan dispositivos de emisión o descarga en los que la presión disponible en el lateral (ala de riego) induce un caudal de salida. La diferencia entre ambos métodos radica en la magnitud de la presión y en la geometría del emisor.
Las unidades básicas que componen el sistema son: el grupo de bombeo, las tuberías principales con sus hidrantes, las tuberías porta emisores (alas o ramales de riego) y los propios emisores. Estos últimos pueden ser: tuberías perforadas, difusores fijos o toberas y aspersores.
De todos ellos los más utilizados son los aspersores, que pueden llevar unas dos boquillas cuyos chorros forman ángulos de 25 a 28' con la horizontal para tener un buen alcance y que no sean demasiado distorsionados per el viento.
En general, los diferentes tipos de aspersores pueden agruparse en varias clasificaciones en base a distintos aspectos:
a) Según la velocidad de giro:
De giro rápido (> 6 vueltas/min.) (De use en jardinería, horticultura, viveros.)
De giro lento (de 1/4 a 3 vueltas/min.) (De uso general en agricultura). Para una misma presión, los de giro lento consiguen mayor alcance que los de de giro rápido, permitiendo espaciar mas los aspersores.
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b) Según el mecanismo de giro:
De reacción: la inclinación del orificio de salida origina el giro.
De turbina: el chorro incide sobre la turbina que origina el giro.
De choque: el chorro incide sobre un brazo con un mecanismo especial pueden moverse solo en un sector circular de abarcar el circulo completo (aspersor sectorial).
c) Según presión de trabajo
De baja presión (menos de 2kg/cm2) (200 KPa).
Suelen ser de una boquilla de diámetro menor de 4 mm, con caudal descargado inferior a 1000l/h. y con giro per choque.
Son adecuados para trabajar en marco rectangular o cuadrado con separación entre aspersores del orden de 12 m., o en triangulo con separación entre aspersores de menos de 15 m.
Suelen utilizarse en jardinería y para riego de hortalizas, resultando también adecuados para riego de frutales con un bajo ángulo de salida.
Acción del viento espaciamiento entre aspersores. Tarjuelo J. (1992), menciona que la velocidad y dirección son las principales características del viento que influyen en el riego por aspersión.
La velocidad del viento se incrementa con la altura según una función logarítmica, por lo que en el diseño del sistema el aspersor se colocara lo más bajo posible según la altura de los cultivos a regar. Esta es también la razón per la que el ángulo de descarga de la mayor parte de los aspersores agrícola es de 25º a 27º en lugar de los 32º que sería el ángulo ideal en ausencia de viento.
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Otra característica a considerar en el manejo del sistema es la frecuente reducción de la velocidad del viento por la noche. Este aconsejaría alternar el riego diurno y nocturno de cada zona para aumentar la uniformidad de reparto acumulada de varios riegos.
Clasificación de los sistemas de riego por aspersión. Alonso D. (2008), señala que los sistemas de riego por aspersión se pueden clasificar en dos grupos generales:
Sistemas estacionarios que permanecen en la misma posición mientras dura el riego.
Sistemas mecanizados que se desplazan mientras aplican el agua de riego.
Aspersores giratorios: Estos emisores se instalan en sistemas de riego móviles, semifijos, fijos y en algunas de las máquinas de riego (aunque esta última práctica está en desuso). Están constituidos por una o dos boquillas, de tamaño variable (diámetro de 2 a 20 mm), que forman un ángulo determinado con la horizontal.
El número de boquillas instaladas (una o dos) y el ángulo que forman con la horizontal influyen en la calidad del riego, por lo que es necesario, antes de instalar un determinado diseño, el conocer si es el más adecuado para las condiciones climáticas de la parcela. El aspersor gira sobre su eje vertical con lo que riega un círculo de radio igual al alcance del chorro.
Los aspersores giratorios pueden clasificarse según el mecanismo que provoca el giro o según la presión a la que funcionan. Según el mecanismo de giro pueden diferenciarse los siguientes tipos:
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Aspersores de impacto o de brazo oscilante. El chorro golpea intermitentemente un brazo oscilante el cual origina un movimiento discontinuo del aspersor. El brazo recupera su posición inicial por medio de muelles o contrapesos. Algunos de ellos tienen un dispositivo que limita el área regada (aspersores sectoriales) y se utilizan en las lindes para evitar el riego de zonas fuera de la parcela.
Aspersores de impacto de giro completo y sectorial.
El aspersor sectorial tiene un mecanismo que limita el ángulo de giro del aspersor.
Aspersores de reacción. Las boquillas están orientadas de modo que la salida del agua provoque un movimiento de reacción que haga girar el aspersor.
Según la presión de funcionamiento pueden ser:
Baja presión (200 KPa). Suelen arrojar un caudal inferior a 1.100 l/hora. producen un riego muy uniforme, aún en condiciones de viento, pero requieren un espaciamiento entre aspersores inferior a 12 m.
Media presión (200-400 KPa). Arrojan un caudal entre 1.000 y 6.000 l/hora y se emplean en espaciamientos entre 12 y 24 m.
Alta presión (>400 KPa). Son los llamados cañones de riego, capaces de arrojar hasta 200 m3/hora.
Aplicación del agua los sistemas de riego por aspersión más frecuentes Alonso D. (2008), señala que el objetivo del riego por aspersión es conseguir una distribución uniforme del riego. En los distintos sistemas de riego por aspersión este objetivo se consigue estableciendo unos ramales con emisores en el campo que variando los tiempos de riego en las distintas posturas o las velocidades de desplazamiento del ramal, se logre una alta uniformidad del
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agua aplicada.
En las coberturas fijas de aspersión el solapamiento viene definido por el marco de instalación de los aspersores. Estos aspersores distribuyen el agua de forma que la zona del suelo que recibe más agua es la más cercana al aspersor. De este modo, la distribución de la altura de agua aplicada por un aspersor individual se puede asemejar a la forma de un cono.
La aplicación uniforme de agua en toda la superficie del campo se consigue mediante el solapamiento de estas distribuciones individuales. Por este motivo, el marco de riego influye enormemente en la posterior uniformidad del riego aplicado. Asimismo, la velocidad del viento influye en la uniformidad del agua aplicada, en la medida que desplaza las distribuciones individuales de los aspersores y modifica el diseño de aplicación de agua original.
Recomendaciones para el manejo del riego por aspersión.
No regar con aguas salinas, ya que pueden producir fitotoxidad en la parte aérea del cultivo.
No regar con viento alto, ya que la uniformidad de distribución del agua aplicada disminuye considerablemente con el viento. Además, con altas velocidades de viento, aumenta el porcentaje de pérdidas por evaporación y arrastre (cantidad de agua que sale de los emisores pero no llega a la superficie de la parcela al evaporarse o ser arrastrada por el viento).
Aplicación de riegos nocturnos. El regar por la noche disminuye el valor de las pérdidas por evaporación y arrastre ya que la velocidad del viento y la temperatura del aire es menor que por el día. Para realizar riegos nocturnos, lo más adecuado es automatizar el riego en la parcela.
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Realizar un mantenimiento adecuado de todos los elementos de la instalación. En muchas ocasiones la falta de uniformidad de sistemas de riego por aspersión es debida a: emisores obturados o rotos, descensos de presión debidos a falta de limpieza en los filtros, etc.
Evitar limitaciones en el funcionamiento de la red de riego por aspersión. Cuando se instale un sistema de riego por aspersión, el regante debe estar informado de las limitaciones de manejo que tiene la red diseñada en su parcela. En ocasiones, un intento de ahorro económico en la instalación, disminuyendo el diámetro de las tuberías o aumentando los marcos de riego de los aspersores, puede condicionar a la larga el manejo que el regante vaya a hacer.
Ventajas y desventajas del riego por aspersión Goyal M., et al. (2009), mencionan algunas ventajas y desventajas del riego por aspersión como:
Ventajas
No se necesita ninguna preparación de la superficie a y regar; puede emplearse con la misma facilidad sobre terrenos de topografía accidentada sobre terrenos llanos.
Permite el cultivo de la totalidad del terreno.
Ofrece gran flexibilidad en diseño porque hay gran variedad de equipo disponible.
Puede emplearse en cualquier tipo de suelo, inclusive en los muy permeables.
Generalmente es más eficiente que el riego superficial.
Se economiza más agua en comparación con el riego superficial.
El riego por aspersión no requiere ninguna destreza particular del regador.
Se ajusta muy bien a riego suplementario y se usa para comenzar nuevas cosechas, protección contra heladas y contra el calor.
El uso de tubería portátil reduce el costo del equipo, como también
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facilita su remoción del campo para otras labores.
Se pueden aplicar fertilizantes eficientemente por el sistema de aspersión.
En lugares de mucho viento, este sistema provee protección en contra de erosión.
El sistema radicular de las plantas se desarrolla mejor que con el riego superficial.
Los costos de mano de obra son, por lo general, más bajos que los de métodos superficiales.
El aforo del agua es más fácil con el sistema de aspersión.
El rendimiento de aplicación es mayor.
Es posible realizar aplicaciones frecuentes y de pequeños volúmenes, cuando sea necesario.
Pone a la disposición de los regadores condiciones de riego muy flexibles, las instalaciones suelen ser individuales o de interés local sin producir dificultades técnicas o financieras como ocurre con otros sistemas.
Desventajas:
Costo inicial elevado. Este inconveniente puede ser menos importante de lo que se cree habitualmente. En efecto, las inversiones necesarias para la instalación compiten actualmente con el acondicionamiento eficiente de cualquier otro método de riego. El costo del material y los gastos de colocación pueden compensarse por la eliminación de los trabajos de movimiento de tierra y los gastos de conservación.
La evaporación es más intensa, pues las gotas son más finas y el aire más seco. Esto se puede contrarrestar en gran medida regando por la noche.
En climas cálidos y donde el agua tiene un alto contenido de sal, cuando se riega con presiones altas, se le puede ocasionar daño a los cultivos.
Puede provocar incidencia de enfermedades foliares en cultivos susceptibles. Algunos cultivos pueden sufrir la pérdida de flores debido
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al impacto del agua. Sin embargo, existen tipos de aspersores que subsanan este defecto.
Las boquillas suelen obstruirse evitando que los aspersores no giren. Esto se debe a la basura que entra en el agua o a la que se recoge al acoplar los tubos.
Las aspersiones hechas a los cultivos para el combate de plagas y enfermedades, si no se toman las debidas precauciones se pueden lavar. También hay interferencia con la polinización.
El viento interfiere según la forma en que se hace la distribución reduciendo su extensión o aumentando la cantidad aplicada cerca del tubo lateral.
Sistema de Riego por micro-aspersión. Amilcar H., Cisneros P. (2000), menciona que el riego por micro-aspersión es homólogo a la aspersión en la cual el micro-aspersión se diferencia de las variadas formas de aspersión convencional debido a que el caudal y la presión de cada aspersor son bajo.
En los suelos de textura gruesa (arenosa), el riego por goteo forma unos bulbos estrechos y profundos, no es suficiente para un buen desarrollo radicular. Además el agua se profundiza demasiado y da lugar a un lavado de fertilizante y pérdida de agua ya que salen, fuera del alcance de las raíces
Bermeo B., Toala G. (2008), señala que para diseñar un sistema de riego, siempre se debe evaluar la situación en el campo: las prácticas que tiene el agricultor, los cultivos, la existencia de factores limitantes para el riego etc. Y combinar esta información con algunos datos del clima y del suelo .
Liotta M. (2000), indica que estos sistemas de riego por micro-aspersión permiten conducir el agua mediante una red de tuberías y aplicarlas a los cultivos a través de emisores que entregan pequeños volúmenes de agua en
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forma periódica. El agua se aplica en forma de goteo por medio de goteros o en forma de lluvia a través de difusores denominados micro-aspersores y microjets.
Amilcar H., Cisneros P. (2000), menciona que consiste en aplicar agua en forma de lluvia fina mediante dispositivos llamados micro aspersores, que la distribuyen en un radio no superior a los 3 metros.
Características del sistema de riego por micro-aspersión:
El área húmeda que cubre cada micro aspersor es reducida pero bastante uniforme
Los componentes convencionales
del
sistema
de
riego
por micro-aspersión son pequeños y económicos.
La instalación del sistema de riego generalmente es fija mejorando la eficiencia de riego.
El sistema de riego por micro-aspersión requiere bajos caudales para su operación.
el sistema de riego por micro-aspersión es aplicable al riego de hortalizas plantas aromáticas, flores, ornamentales.
Los costos de operación se reducen a diferencia de los sistemas de riego convencional.
se adapta a cualquier topografía y suelo.
El sistema de riego por micro-aspersión en frutales puede ser considerado con un sistema de riego
localizado que facilita la aplicación de fertilizante o
cualquier insecticida hidrosoluble en el agua de riego disminuyendo los costos de producción y mejorando los resultados de la aplicación.
Caudal Los requisitos de caudal son variados y depende tanto del tipo de emisor como del tamaño del patrón de humedad requerida:
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Mini aspersores que tienen gasto de 100 – 300 lt/hora
Mini aspersores que tienen gasto de 50 – 90 lt/hora
Microjets que tienen gasto de 40 – 70 lt/hora
La micro-aspersión es un sistema de riego presurizado y como tal demanda de equipo costoso, por tanto los costos de instalación como de operación son elevados
Microaspersores y microjets
Tapia F., Osorio A. (1999), menciona que cuando se riega utilizando estos emisores el agua de riego se aplica como una lluvia de gotas finas a baja altura. Los microaspersores y microjets permiten dar un aojamiento localizado a las plantas. La diferencia entre microaspersores y microjets es que en los primeros el chorro de agua va rotando y en los últimos es estático.
Las descargas normales de un microaspersor o microjet son altas, llegando a usarse caudales entre 25 y 120 l/h. Cuando se emplean estos emisores los sistemas se diseñan para realizar riegos frecuentes. Las principales ventajas de regar con microaspersores y microjets son las siguientes:
Se pueden aplicar caudales importantes a baja presión (15 a 20 m.c.a.) lo que disminuye el costo total del sistema.
Se aplica al agua en forma localizada sobre la zona de las raíces del cultivo aumentando por este motivo la eficiencia de aplicación del riego. El microjet tiene un diámetro de mojamiento pequeño (menor a 8,5 m).
Se administran caudales controlados por el cabezal del sistema, por lo tanto, las pérdidas por escurrimiento superficial son mínimas.
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Además, se pueden diluir fertilizantes y pesticidas en los volúmenes de riego ya que se aplican cantidades de agua programadas.
En cultivos con riego por micro-aspersión o microjets, disminuye la expansión de las malezas, debido a que el agua es aplicada en forma localizada. En consecuencia, hay un ahorro de mano de obra al disminuir las labores de limpieza.
El costo de la red de tuberías es menor que en un riego por aspersión y similar al riego por goteo, dado que se administran caudales medios (25 a 120 I/h) a menor presión que la aplicada en aspersión.
Tapia F., Osorio A. (1999), menciona que la principal limitante del sistema es el costo de inversión, dado que se requiere generalmente de uno a dos microaspersores o microjets por planta. Los microjets básicamente son boquillas compuestas de una sola pieza de polímero, sujeta a un soporte que la eleva a una altura de 10 a 20 cm. sobre el suelo. Las áreas de mojamiento de un microjet pueden ser de 360°, 280°, 270°, 180°, 90° ó 40°, lo que resulta de gran utilidad. Así por ejemplo, con una boquilla de 300° se tiene un mojamiento casi circular excluyéndose del área de mojamiento un arco de 60° que no se humedece u que puede corresponder a la ubicación del tronco del árbol, de tal modo de no humedecer esa zona de la planta, evitando dañarla.
Tapia F., Osorio A. (1999), mencionan que los microaspersores son del mismo material que los microjets, pero compuestos de dos piezas, una base y una cabeza. En la base está el orificio de salida del agua y la cabeza la distribuye en áreas de 180°y 360°.
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Este tipo de emisores están usándose cada vez más, sustituyendo en algunos casos a los goteros. A pesar de tener diámetros de paso relativamente pequeños son poco sensibles a las obturaciones debido a la velocidad de salida del agua.
Casi todos ellos tienen un deflector contra el cual choca el chorro de agua, cambiando de dirección y distribuyéndose a través del aire. El área mojada puede tener diversas formas desde un círculo completo hasta un sector de pequeño ángulo. La posición que ocupa el difusor con relación a la vertical, tendrá mucha influencia sobre la forma y dimensión de la superficie mojada.
Patrón de humedecimiento. Amilcar H., Cisneros P. (2000), menciona que los micro aspersores tienen características de distribuir el agua en forma bastante uniforme esta condición permite que se disponga en el terreno sin que exista traslape dentro de sus diámetros de humedecimiento; además se pueden lograr diámetros de humedecimiento que varían de 3 a 11 mm y eso va a depender del aumento de la presión del aumento de la boquilla y el aumento del ángulo de emisores Los componentes esenciales de un sistema de riego por micro-aspersión son:
Válvula de control
Válvula de energía de entrada
Tubería Principal de PVC.
Sistemas de conducción de agua (mangueras) ó línea secundaria.
Laterales de riego ó terciarios
Filtros de malla o discos (140 mesh)
Emisores, micro aspersores, difusores ó nebulizadores.
Reguladores de presión
Sistema de inyección de fertilizante (opcional)
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Goyal M. et al, (1990), señala que es un sistema de riego por goteo, un criterio básico de diseño es minimizar la variación de la descarga (o caudal del emisor) a lo largo de una batería de goteros, ya sea lateral o sub principal. La variación de la descarga puede mantenerse dentro de los límites aceptables en las laterales o sub principales de un diámetro fijo diseñando una longitud apropiada para una presión de operación dada.
Tapia F., Osorio A., (1999), menciona que una tubería lateral de riego por goteo es aquella que lleva insertados los goteros o emisores. Son normalmente de polietileno y se comercializan en diámetros de 12, 16 y 20 mm. Su diseño contempla la determinación del diámetro, longitud y pérdidas de carga. Para ello es necesario conocer.
Número de goteros y caudal de la lateral y pérdida de carga máxima permisible. Este último factor se prefija sobre la base de un porcentaje de la presión de operación (10 a 15%) y a partir de ese valor se calcula la longitud y diámetro necesario.
Ventajas y desventajas del riego por micro-aspersión Ventajas
Mayor uniformidad de riego más que en goteo
Mayor facilidad de inspección para corregir problemas
Los micro aspersores son mucho menos propensos a las obstrucciones que los
Goteros debido al mayor diámetro de paso y a la más alta velocidad de agua.
Ahorra electricidad
Control visual
Control de microclimas
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Ahorro de agua
El patrón de humedad se ajusta al desarrollo de la planta área humedecida bajo control
Control de malezas
Sistema fijo
Desventajas
Susceptible al viento en plantaciones jóvenes
La presión de los micro aspersores es el doble que la de los goteros esto Contribuye al aumento en la uniformidad de riego.
Reducida duración del riego, como consecuencia de los altos caudales
La eficiencia de riego es menor que la sistema por goteo, debido a las pérdidas por evapotranspiración del agua pulverizada y en parte cierta escorrentía superficial
Sistema de riego por goteo. Huanca W. (2005), señala que el riego localizado o riego por goteo es la aplicación del agua al suelo, en una zona más o menos restringida del volumen radicular. Sus principales características son:
Utilización de pequeños caudales a baja presión - localización del agua en la proximidad de las plantas a través de un número variable de puntos de emisión
Al reducir el volumen de suelo mojado, y por tanto su capacidad de almacenamiento, se debe operar con una alta frecuencia de aplicación, a dosis pequeñas.
Chávez O. (1978), menciona que consiste este método moderno de riego en aplicar directamente en la zona radicular la cantidad de agua que las plantas necesitan durante todo su desarrollo vegetativo.
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La ventaja de este método es su gran economía de agua ya que solo se humedece el área correspondiente al sistema radicular, también por la ausencia de malezas lo cual es lógico debido a la falta de humedad en el resto del terreno no ocupado por los cultivos.
Su desventaja es su alto costo de instalación y la obligatoriedad de programar cultivos de alta rentabilidad que puedan retornar la inversión.
Goyal M., et al (1990), señala que un sistema de riego por goteo consiste de líneas principales, líneas secundarias y laterales. Las líneas laterales pueden ser de tubo plástico pequeño combinado con goteros, o simplemente de tubo plástico de baja presión con orificios. Están diseñadas para distribuir agua al campo con un grado aceptable de uniformidad. La línea secundaria actúa como un sistema de control, la cual puede ajustar la presión de agua de tal forma que suministre la cantidad de flujo requerido en cada lateral. También se utiliza para controlar el tiempo de riego en campos individuales.
Un sistema de riego por goteo está hecho de la combinación de tubos plásticos de diferentes tamaños, los cuales usualmente se consideran como conductos lisos. La fórmula de Blasius se puede utilizar para determinar el flujo turbulento en un conducto liso. Una ecuación empírica que frecuentemente se utiliza para este propósito es la fórmula de W illiams y Hazen.
Merea A. (1982), menciona en términos sencillos, el método consiste en llevar el agua al campo por medio de tuberías de plástico, de calibre pequeño, que se colocan a lo largo de las hileras de pantas para entregarla en forma lenta, pero frecuente, al sistema radicular, por medio de dispositivos apropiados llamados gotero o emisores
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Goldberg y Rimon, (1974), señala que el riego por goteo tiene, el objetivo de optimizar la alimentación hídrica de la planta sin desmedro de una adecuada aireación pero exige, necesariamente, para traducir en forma integral su influencia sobre los rendimientos, un alto grado de fertilidad dentro del volumen ocupado por las raíces, que al limitarse al humedecido por el goteo es, generalmente, más reducido que el potencialmente explorable. Esta reducción es de aproximadamente, de alrededor del 50%.
Nijensonh l. (1977), señala que mientras que la calidad, la cantidad y el ritmo de agua a suministrar pueden razonablemente adecuarse a criterios fácilmente definibles y a parámetros externos medibles (demanda evapotranspiratoria atmosférica, por ejemplo), no pasa lo mismo con respecto al diagnostico de los requerimientos para la óptima alimentación mineral en un complejo plantasuelo determinado, ni con la metodología más idónea para lograr la corrección precisa de los desequilibrios y/o deficiencias que pudieran detectarse.
Goteros Tapia F., Osorio A. (1999), menciona que la gran variedad de goteros que se fabrican obliga a hacer una clasificación de los mismos, que puede servir de orientación de acuerdo con la situación particular que se presente. A continuación se describen las características de algunos tipos de goteros:
a) De largo conducto: en ellos la pérdida de carga tiene lugar en un conducto (de hasta 2 m de longitud) de pequeño diámetro (de 0,5 a 5 mm). A este grupo pertenecen los microtubos con diámetros de 0,6 a 2 mm. Su coeficiente de fabricación (C.V.) puede ser bastante bueno (0,02 a 0,05), pero depende fundamentalmente del cuidado que se tenga cuando se corten a una determinada longitud. Al grupo de estos emisores de largo conducto pertenecen también los goteros con conducto en helicoide, los cuales entregan un caudal de 2 a 4 I/h, siendo muy sensible a las obturaciones. También son de este grupo los goteros de laberinto, menos sensibles a las obstrucciones que los anteriores.
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b) De orificio: en estos goteros el agua sale al exterior a través de uno o varios orificios de pequeño diámetro, en donde tiene lugar la mayor pérdida de carga. Estos emisores son muy sensibles a las obturaciones.
c) De tipo Vortex: estos goteros tienen una cámara circular en donde se produce un flujo vorticial. El coeficiente de fabricación en general es bajo (CV=0,04), pero son muy sensibles a las obturaciones, pues los modelos existentes en el mercado tienen un diámetro de paso del orden de 0,6 mm.
d) Autocompensantes: se trata de goteros con flujo turbulento o transitorio en los que se intenta obtener un caudal constante independiente de la presión. El límite inferior de presión de funcionamiento suele estar en 10 m.c.a. y el superior en 30-40 metros columna de agua (m.c.a.)
e) Autolimpiantes: existen, fundamentalmente dos tipos de goteros autolimpiantes: aquellos que pueden estar o no en posición limpiante y los que continuamente lo están. Los primeros sólo se limpian durante el corto tiempo que tarda el sistema en ponerse en funcionamiento a la presión de régimen, o en pararse y pasar de esa a la presión atmosférica. Con este gotero hay que tener la precaución de que la capacidad del sistema en caudal sea suficiente para poder llegar a la presión de régimen, ya que descargan más caudal cuando están en la posición de limpieza.
Cintas o tuberías perforadas. Tapia F., Osorio A. (1999), mencionan que los primeros equipos de riego utilizados en hortalizas consideraban el uso de goteros en sus diferentes tipos; sin embargo, con el correr del tiempo y fundamentalmente debido a motivos de costos, se fue derivando hacia el uso de cintas de riego o tuberías perforadas del tipo T-Tape o Biwall, entre otras.
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Todas ellas suministran un caudal continuo a lo largo de su recorrido, por lo que en sus características no se define un caudal por cada salida, sino un caudal por metro lineal de tubería. El proceso de fabricación de estas tuberías es más simple en general, que el de cualquier gotero.
Los orificios de salida del agua son pequeños, siendo necesaria la utilización simultánea de filtros de arena y malla fina para evitar obstrucciones. Funcionan ordinariamente a bajas presiones, menores de 1 atmósfera (1 atmósfera = 1 0 m.c.a.). El material que se utiliza en su fabricación suele ser polibutileno.
A su favor tienen el precio, que es generalmente bajo, por lo que las instalaciones de este tipo suelen ser más baratas que las implementadas con goteros. Se utilizan tanto extendidas sobre el terreno como enterrado, siendo su campo de aplicación principalmente en los cultivos en línea; sobre todo las hortalizas de pequeño marco de plantación.
Componentes de un sistema de riego por Goteo Merea A. (1982), señala que en líneas generales, un sistema de riego por goteo consta de los siguientes componentes
Una unidad de control o cabezal compuesta de una válvula elevadora, un indicador de presión, un medidor de agua y un filtró.
Un aparato surtidor de fertilizantes por el cual pasa parte de la corriente de agua que arrastra la dosis requerida para fertilizar.
Una línea principal o alimentadora conectada al surtidor de fertilizante para conducir el agua a las líneas secundarias.
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Líneas secundarias de distribución y líneas regantes o de aplicación de P.V.C. o polietileno de mediana a alta densidad, insertándose en estas últimas los goteros o emisores.
Normalmente, la red se Integra en una unidad por medio de accesorias tales como codos, ―tees‖, uniones, etc., y en ocasiones, se instalan reguladores de
presión y manómetros en el origen de las líneas secundarias o auxiliares para facilitar la inspección así como válvulas de lavado al final de las tuberías regantes.
Principales ventajas y limitaciones del riego por goteo. Las mayores ventajas del método de riego por goteo se aprecian, en especial, en regiones áridas o semiáridas, caracterizadas por suelos salinos pobres, agua de riego salinas y/o escasas y un elevado índice de evapotranspiración.
Goldberg D. (1975), menciona al respecto, en uno de los trabajos que presenta al I seminario Latinoamericano sobre riego por goteo, realizada en Argentina, el profesor de la Universidad Hebrea de Jerusalén, señalo que las ventajas que se aprecian son:
1. Marcado aumento en la productividad de los cultivos en relación con los obtenidos con el riego por aspersión o por surco. 2. Crecimier.to de especies que no podrían obtenerse bajo condiciones normales de riego debido a la salinidad. 3. Acortamiento del periodo de crecimiento con producción de cosechas más temprana.
Goldberg D. (1975), señalo también que el rego por goteo puede considerarse una forma de riego por surco pero que difiere de esta en las siguientes
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características que, particularmente en las condiciones áridas o semiáridas, confieren ventajas al nuevo sistema: 1. No exige abrir los surcos con una pendiente determinada y, por lo tanto, vuelve innecesaria las técnicas d nivelación de tierras que normalmente, con costos significativos y otras desventajas, requiere el riego por surco. 2. No hay una corriente superficial de agua a lo largo de los surcos y, por lo tanto, no hay erosión del suelo ni perdida de agua en el extremo del surco. 3. Los goteros o emisores descargan el agua por gotas a lo largo de la hilera de plantas; cada boquilla descarga aproximadamente la misma cantidad de agua (las pérdidas de presión a lo largo de las líneas laterales es mínima). Por lo tanto, la distribución del agua es muy uniforme y puede ser totalmente controlada. 4. El régimen de aplicación puede ajustarse empleando un tamaño diferente de emisor o boquilla que producirá descargas mayores o menores. Puede variarse la distancia entre las boquillas, teniendo en cuenta las condiciones del suelo y de los cultivos.
Gornat, (1981), señalo en el IV Seminario Latinoamericano sobre riego por goteo y riego localizado, realizado en Venezuela, del Centro de Cooperación Agrícola Internacional del Ministerio de Agricultura de Israel, con apoyo mayoritario en la experiencia de dicho país, puntualizo que las ventajas del método de riego por goteo desde el punto de vista de la relaci6n agua-sueloplanta, son las siguientes:
Ventajas del método de riego por goteo desde el punto de vista de la relación Suelo – Agua - Planta.
Situación Tecnológica 1. Igual aporte de agua y abono a cada planta. 2. Posibilidad de regar y abonar en intervalos muy cortos.
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3. Zona delimitada de agua y abono distribución. 4. Control diario de la humedad del suelo. 5. Posibilidad de variar diariamente los tipos, cantidades y concentraciones de abonos. 6. Posibilidad de lavado diario de suelo en la zona húmeda 7. Flujo no saturado tridimensional del agua en un volumen limitado de suelo. 8. Se mantiene constante la situación del volumen húmedo. 9. Disminución, tanto del volumen húmedo, como de las situaciones de saturación en el inferior de este. 10. Disminución del caudal con mayor tiempo de irrigación. 11. La superficie humedecida se sitúa bajo el área cubierta por las hojas. 12. Concentración de la zona activa radicular. 13. Control constante de humedad y situación de la solución del suelo. 14. Uso de sistema para aportar distintas soluciones. 15. Sistema de riego fijo o automático con suministro prefijados de agua.
Ventajas agro técnicas y económicas 1. Crecimiento uniforme en la extensión cultivadas 2. Alta disponibilidad de agua y abono para las plantas e incremento de rendimiento 3. Incremento de la eficiencia en el uso y abono resultando en una mayor economía en el costo de agua, fertilizante y energía. 4. Control de humedad del suelo según necesidades fenológicas y agro técnicas, mejorando la calidad y rendimiento. Determinación del momento de cosecha. 5. Control de la concentración de elementos nutritivos en el suelo, fenologías y agro técnicas mejorando la calidad y rendimiento. 6. Previene acumulación de sales en zona radicular principal.
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Posibilidades de uso de aguas con concentración salinas más altas que las permitidas por otros sistemas. Aprovechamiento de aguas residuales y marginales . 7. Posibilidad de intercambio de gases en la zona radicular a través de la periferia del bulbo húmedo, previniendo situaciones de asfixias y pudrición de raíces. 8. Desarrollo del sistema radicular y la planta constantes. 9. Incremento de la temperatura del suelo del suelo en primavera, acelerando el desarrollo y adelantando época de la cosecha. 10. Disminuye la necesidad de un sistema de drenaje en suelo muy compacto. 11. Se reduce la necesidad de destruición de malezas. 12. Posibilidad de cultivar únicamente las franjas útiles de terreno (menos del 50% del total). 13. Posibilidad de cultivar en casi todos los tipos de suelo desde el más pesado hasta el más arenoso. 14. Tratamiento de suelo mediante el sistema, tales como herbicidas, fungicidas o insecticidas sistémicos. 15. Notable ahorro e la mano de obra y mayor seguridad en el suministro de la dosis prefijadas.
Diseño Agronómico. Tarjuelo J., (1992), menciona que es una parte fundamental del proyecto de riego, presentando ciertas dificultades, tanto de tipo conceptual como de cuantificación de ciertos parámetros, por el gran número de condicionantes que ha de tener en cuenta (suelo, clima, cultivos, parcelación, etc.).
Podernos decir que se desarrolla la en tres fases:
Calculo de las necesidades de agua de los cultivos. Determinación de los parámetros de riego: dosis, frecuencia o intervalo entre riego, duración del riego, numero de emisores por postura, caudal
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necesario, etc.
Disposición de los emisores en el campo.
RREGAR (2012), menciona que un sistema de riego se debe de considerar el suelo, la planta y el clima. Consiste en determinar o definir la lámina de riego que se debe aplicar o bien el tiempo de riego, el intervalo de riego y con estos el número de emisores por planta o espacio de riego para llegar finalmente a conocer la capacidad requerida del sistema; en caso de no coincidir con la capacidad disponible realizar los ajustes correspondientes.
Salas A., el al (2007), menciona que representa la primera fase del procedimiento de diseño de cualquier tipo de riego, con el que se determina la cantidad de agua que ha de transportar la instalación, correspondiente a las necesidades brutas de riego en las épocas de máxima necesidad. Es una parte importante en un proyecto de riego ya que si se cometen errores en los cálculos del diseño agronómico repercutirán posteriormente en el diseño hidráulico.
Losada A., (2005), menciona que los criterios sobre selección de goteros, sobre su disposición en los ramales y sobre la posición de estos deben fundamentarse en las relaciones de infiltración y retribución del agua en el suelo radical, y el estudio de estos aspectos agronómicos es un paso previo a dicha selección y, por tanto, al estudio hidráulico de la distribución del agua en el sistema, que será planteado atendiendo a las condiciones así impuestas. Ahora bien, la variabilidad de condiciones climáticas, edáficas, de cultivo, tecnologías e incluso sociales impide establecer normas generales de proyecto de sistema de riego.
De los Ángeles J. (2007) Se
evalúan en este manejo todos los datos
necesarios para que la instalación de riego sea capaz de suministrar con eficiencia óptima el agua a los cultivos en periodo de máximas necesidades,
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consiguiendo humedecer el volumen de suelo suficiente para un desarrollo eficiente de las raíces y un efectivo control de las sales.
Instituto de Investigaciones Agropecuarias. Centro Regional de Investigación INTIHUASI, (2009), señala que la demanda de agua de un cultivo o Evapotranspiración del cultivo (Etc.), depende del estado de desarrollo en que se encuentre el vegetal, por ejemplo, desarrollo de frutos, cosecha; de las condiciones climáticas (temperatura, humedad relativa, viento), de las características del suelo (profundidad, textura, infiltración, pedregosidad, estratos), y de la disponibilidad de agua que se tenga.
Emisores Tapia F., Osorio A., 1999, menciona que los emisores son dispositivos que controlan la salida del agua desde las tuberías laterales con caudales inferiores a 12 l/h. Los más utilizados en nuestro país y a nivel mundial son los emisores de 4 I/h. Para seleccionar un emisor o gotero es necesario tomar en cuenta las siguientes características: a) Que entreguen un caudal relativamente bajo, pero uniforme y constante, con pocas variaciones de presión b) El diámetro del conducto debe ser suficiente para que no se obture fácilmente y para permitir un adecuado paso de agua. c) Fabricación robusta y poco costosa, d) Buena uniformidad de fabricación. e) Resistencia a la agresividad química y ambiental. f) Estabilidad de la relación caudal - presión a lo largo de su vida. g) Poca sensibilidad a los cambios de temperaturas. h) Reducida pérdida de carga en el sistema de conexión.
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En un sistema de riego presurizado se puede recurrir a distintos tipos de emisores. Goteros.
Cintas o tuberías perforadas.
Microaspersores y Microjets.
Capacidad de campo. Chávez O. (1978), señala que se denomina también a esta propiedad física del suelo "poder retentivo" y expresa la cantidad de agua que un suelo puede retener, su valor se indica en volumen.
Cuando se riega un terreno, si este está seco, el agua penetra rápidamente por acción de la permeabilidad y va expulsando el aire que se encuentra entre sus partículas, por acción de la humedad estas partículas se hinchan y disminuye su acción estabilizado en velocidad, se dice entonces que la permeabilidad se ha estabilizado.
De Santa Olalla F., et al. (2005), menciona que el concepto de capacidad de campo fue definido por Veihineyer y Flendricksm en 1950, como la cantidad de agua que queda en el suelo después de un exceso de agua ha drenado y de que ha disminuido de forma importante el movimiento en profundidad lo cual tiene lugar entre 2 y 3 días después de la lluvia o del riego en un suelo con textura y estructura uniforme. Aunque a veces, se ha criticado el uso de este concepto, lo que es cierto es que su uso está generalizado, y en general hay un cierto consenso en lo que su conceptualización se refiere.
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Se estima por el contenido de agua en el suelo que s e corresponde con un potencial matrico de -33Kpa (-033 MPa, -33Kpa, -0.33 bar). En suelos arenosos se utiliza el contenido de agua que se corresponde con un potencial matrico de -10Kpa. Normalmente se determina en laboratorio con los platos de presión, pero sería más correcto determinar el contenido de agua en el suelo dos días después de lluvias abundantes o de riego, evitando la evaporación desde la superficie.
Martínez P., et al. (2005), menciona que el grado de humedad de en suelo que una vez saturado es drenado por la acción de la fuerza de la gravedad se denomina capacidad de campo.
Punto de marchitez permanente. Tarjuelo J. (1992), define como el contenido de humedad del suelo cuando el potencial mátrico ha bajado hasta 15 bares. La planta es incapaz de extraer agua a potenciales más bajos. Esto no es rigurosamente cierto pues varía según cultivos. Unos empiezan a sufrir a niveles de potencial muy superiores al indicado y otros son capaces de agotar el suelo hasta valores de potencial sensiblemente inferiores.
Martínez P., et al. (2005), menciona que en agricultura es frecuente el use del concepto de panto de punto de marchitez permanente ., que es el grado de humedad de un suelo en el que la fuerza de succión de las raíces de las plantas ya no es capaz de extraer agua.
De Santa Olalla F., et al. (2005), menciona que se estima por el contenido de agua en el suelo a -1500Kpa (-1.5Mpa, -1500Kpa, -15bar) de potencial matrico. Este valor característico y constante para el suelo dado por Hillel en 1998.
Por debajo de este límite se considera que las plantas no pueden extraer agua.
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Originalmente la planta utilizada para los estudios de marchitez fue el girasol y se realizaron en macetas a principios del siglo XX por Briggs Y Shantz en 1912. El valor de -1500Kpa fue establecido en 1943 por Richards y Weaver.
Evapotranspiración de referencia Allen R., et al. (2006), mencionan que la evapotranspiración de la superficie de referencia, denominada evapotranspiración del cultivo de referencia o evapotranspiración de referencia y simbolizada como ETo.
La superficie de referencia es un cultivo hipotético de pasto, con una altura asumida de 0,12 m, con una resistencia superficial fija de 70 s m-1 y un albedo de 0,23. La superficie de referencia es muy similar a una superficie extensa de pasto verde, bien regada, de altura uniforme, creciendo activamente y dando sombra totalmente al suelo.
La resistencia superficial fija de 70 s m-1 implica un suelo moderadamente seco que recibe riego con una frecuencia semanal aproximadamente. La ETo se puede calcular utilizando datos meteorológicos. Como resultado de una consulta de expertos realizada en mayo de 1990, el método de FAO PenmanMonteith ahora se
recomienda como el único método estándar para la
definición y el cálculo de la evapotranspiración de referencia.
El método de FAO Penman-Monteith requiere datos de radiación, temperatura del aire, humedad atmosférica y velocidad del viento. La ETo también se puede estimar también de la evaporación del tanque evaporímetro Clase A.
Los tanques han probado su valor práctico y han sido utilizados con éxito para estimar ETo observando la evaporación del tanque y aplicando coeficientes empíricos para relacionar la evaporación del tanque con la ETo.
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Sin embargo, para la aplicación de este método se deben tomar ciertas precauciones precauciones y debe estar garantizado un buen manejo del tanque.
0.408 ETo =
∆ ∆−
G +γ
Rn
900 T+273
U2 (es
+ γ(1 + 0.3 0.34u2 )
−
ea )
Donde: ETo: Evapotranspiración de referencia (mm día-1). Rn: Radiación neta en la superficie del cultivo (MJ m-2 día-1). Ra: Radiación extraterrestre (mm día-1). G: Flujo del calor de suelo (MJ m-2 día-1). T: Temperatura media del aire a 2 m de altura (°C). u2: Velocidad del viento a 2 m de altura (m s-1). es: Presión de vapor de saturación (kPa). ea: Presión real de vapor (kPa). es - ea: Déficit de presión de vapor (kPa). ∆: Pendiente de la curva de presión de vapor (kPa °C-1). γ: Constante psicométrica (kPa °C-1).
Suelo Chávez O. (1978), menciona que es el medio físico en el cual las plantas encuentran los nutrimentos necesarios pare su vida y entre los cuales está el agua. La cantidad de agua que pueda contener el suelo depende de sus propiedades físicas entre las cuales puede citarse, su textura, estructura, permeabilidad, cohesión, cohesión, capacidad de retención etc.
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Coeficiente del cultivo Allen R., et al. (2006), mencionan que el factor Kc representa el resumen de las diferencias físicas y fisiológicas entre los cultivos y la definición de cultivo de referencia.
El valor de Kc varía principalmente en función de las características particulares del cultivo, variando solo en una pequeña proporción en función del clima. Esto permite la transferencia de valores estándar del coeficiente del cultivo entre distintas áreas geográficas y climas.
Este hecho constituye la razón principal de la aceptación general y utilidad de la metodología del coeficiente del cultivo, así como de los valores de Kc desarrollados en estudios anteriores.
A medida que el cultivo se desarrolla, tanto el área del suelo cubierta por la vegetación como la altura del cultivo y el área foliar variarán progresivamente. Debido a las diferencias en evapotranspiración que se presentan durante las distintas etapas de desarrollo del cultivo, el valor de Kc correspondiente a un cultivo determinado, también variará a lo largo del período de crecimiento del mismo.
Este período de crecimiento puede ser dividido en cuatro etapas: inicial, de desarrollo del cultivo, de mediados de temporada y de f inal de temporada.
En el enfoque del coeficiente único del cultivo, los efectos de la transpiración del cultivo y la evaporación del suelo son combinados en un coeficiente Kc único. Este coeficiente integra las diferencias en la evaporación en el suelo y en la tasa de transpiración del cultivo, entre el cultivo y la superficie del pasto de referencia.
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Como la evaporación en el suelo puede fluctuar diariamente como resultado de la lluvia o el riego, el coeficiente único del cultivo es solamente una expresión de los efectos promedios en el tiempo (múltiples días), de la evapotranspiración del cultivo.
Evapotranspiración Evapotranspiración del cultivo Allen R., et al. (2006), mencionan que la evapotranspiración del cultivo se calcula multiplicando ETo por Kc el cual es un coeficiente que expresa la diferencia entre la evapotranspiración evapotranspiración de la superficie superficie cultivada y la superficie superficie del pasto de referencia.
Esta diferencia puede ser combinada dentro de un coeficiente único o integrado del cultivo, o puede ser separada en dos factores que describen por separado las diferencias en evaporación y transpiración entre las dos superficies. La selección del procedimiento a seguir dependerá del propósito del cálculo, la precisión requerid a, la disponibilidad de datos climáticos y la escala temporal bajo la cual se realizan los cálculos. Representada por el sí mbolo Etc.
Textura Cuevas J. (2004), menciona que la textura de un suelo está determinada par el tamaño de sus componentes sólidos, así en función de estos puede clasificarse los suelos en:
Suelos arcillosos
Suelos limosos
Suelos arenosos
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De acuerdo al porcentaje que exista entre uno y otro puede, ampliarse es esta clasificación básica expresándose de modo objetivo.
Los suelos arcillosos tienen sus componentes sólidos con un diámetro muy pequeño y pueden en volumen almacenar gran cantidad de agua.
Los suelos limosos tienen componentes sólidos más grande y en volumen retienen menor cantidad de agua que los suelos arcillosos.
Los suelos arenosos tienen partículas con un diámetro mayor y con una capacidad para retener agua menor que las dos clases de suelos citados anteriormente.
Características de algunas texturas de suelo.
Textura Arenosa
Es no cohesiva y forma solo gránulos simples. Las partículas individuales pueden ser vistas y sentidas al tacto fácilmente. Al apretarse en la mano en estado seco se soltara con facilidad una vez que cese la presión. Al apretarse en estado húmedo formara un molde que se desmenuzara al palparlo.
Textura Franco arenosa
Es un suelo que posee bastante arena pero que cuenta también con limo y arcilla, lo cual le otorga algo más de coherencia entre partículas. Los granos de arena pueden ser vistos a ojo descubierto y sentidos al tacto con facilidad. Al apretarlo en estado seco formara un molde que fácilmente caerá en pedazos, pero al apretarlo en estado húmedo el modo formado persistirá si se manipula cuidadosamente.
Textura Franca
Es un suelo que tiene una mezcla relativamente uniforme, en términos cualitativos, de los tres separados texturales. Es blando o friable dando una sensación de aspereza, además es bastante suave y ligeramente plástico. Al
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apretarlo en estado seco el molde mantendrá su integridad si se manipula cuidadosamente, mientras que en estado húmedo el molde puede ser manejado libremente y no se destrozara.
Textura Franco limosa
Es un suelo que posee una cantidad moderada de partículas finas de arena, solo una cantidad reducida de arcilla y más de la mitad de las partículas pertenecen al tamaño denominado limo. Al estado seco tienen apariencia aterronada, pero los terrones pueden destruirse fácilmente. Al moler el material se siente cierta suavidad y a la vista se aprecia polvoriento. Ya sea seco o húmedo los moldes formados persistirán al manipularlos libremente, pero al apretarlo entre el pulgar y el resto de los dedos no formaran una "cinta" continua.
Textura Franco arcillosa
Es un suelo de textura fina que usualmente se quiebra en terrones duros cuando estos están secos. El suelo en estado húmedo al oprimirse entre el pulgar y el resto de los dedos formara una cinta que se quebrara fácilmente al sostener su propio peso. El suelo húmedo es plástico y formara un molde que soportara bastante al manipuleo. Cuando se amasa en la mano no se destruye fácilmente sino que tiende a formar una masa compacta.
Textura Arcillosa
Constituye un suelo de textura fina que usualmente forma terrones duros al estado seco y es muy plástico como también pegajoso al mojarse. Cuando el suelo húmedo es oprimido entre el pulgar y los dedos restantes se forma una cinta larga y flexible.
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Estructura
Defínase como estructura de un suelo a la particularidad de disposición de sus partículas que le dan origen; así por ejemplo podemos decir que un suelo tiene estructura granular cuando está constituido por partículas en la cual cada una de ellas funciona como si fuese un elemento independiente, corresponde esta estructura al suelo agrícola o "franco" y en ellos por razón de esta estructura se favorece la preparación de las tierras, es optima la capacidad de retención y buena la permeabilidad etc.
Infiltración. Tarjuelo J. (1992), menciona que se entiende como al paso del agua a través de la superficie del suelo y tiene gran importancia en el proceso de riego. La velocidad de infiltración (infiltrabilidad), que normalmente se mide en mm/h, limita el ritmo de aplicación de agua al terreno para que no haya escorrentía y depende principalmente de:
El tiempo de infiltración.
El contenido inicial de agua en el suelo.
La conductividad hidráulica saturada.
El estado de la superficie del suelo.
La presencia de estratos de diferentes texturas.
La infiltración acumulada, que normalmente se mide en mm, representa la cantidad total de agua que ha pasado a través de la superficie del suelo en un tiempo determinado.
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Intervalo de humedad disponible o agua Tarjuelo J. (1992), señala que es el comprendido entre capacidad de campo y punto de marchitez permanente. No toda esta humedad es igualmente accesible a las plantas de aquí que para la programación de los riegos se deje agotar únicamente una porción del agua útil denominada Nivel de Agotamiento Permisible (NAP) o Déficit Permisible de Manejo (DPM) que normalmente, varía entre 30% y 65% del agua útil. El DPM varía para cada cultivo, y dentro de cada uno de ellos, para diferentes periodos del ciclo de cultivo.
Profundidad Radicular . Urbano P. (1992), menciona que en los cultivos de enraizamiento superficial, como son los cereales, praderas, céspedes, etc., la profundidad de riego suele coincidir con la de las raíces en su zona de ramificación densa. Generalmente suelen tomarse valores variables entre 15 y 30 cm.
Peso específico. Gaete L. (2001), menciona que el peso específico o densidad real del suelo corresponde al peso de la unidad de volumen de los sólidos del suelo. El promedio aproximado del peso específico es de 2.654 unidades de masa por unidades de volumen y se refiere al peso ponderado de las particulares constituyentes y materia orgánica. Los suelos con gran contenido de materia orgánica poseen un peso específico igual o menor a 2.5.
El peso específico se calcula tomando una o más muestras significativas del suelo a analizar, en un volumen conocido, como por ejemplo: un recipiente de 1 litro de capacidad. Dicha muestra se compacta dentro del recipiente evitando que quede algún espacio poroso. La cantidad de suelo contenido en el recipiente es luego pesado, dividiendo este ultimo valor por el volumen del recipiente.
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El valor obtenido es el peso específico para esa muestra analizada. Para obtener el peso específico total habrá que realizar un promedio entre todas las muestras analizadas.
Martínez M., (1993), menciona que el peso específico representa la fuerza de atracción que ejerce tierra sobre la unidad de volumen, o la que es igual, es el peso de la unidad de volumen. El peso específico del agua a 4 ºC es: γ = 1000 kg/m3
Diseño Hidráulico. Instituto de Investigaciones Agropecuarias. Centro Regional de Investigación INTIHUASI. (2009), menciona que esta corresponde a la presión de trabajo de los emisores del sistema de riego. Esto significa que el sistema tiene que operar con una presión tal que, luego de producirse las pérdidas de presión por conducción del agua, los goteros o emisores deben operar con la presión de trabajo que indican los fabricantes. Las presiones de operación de los emisores son específicas para cada tipo de ellos.
Gil J., et al (2002), menciona que los emisores son las estructuras hidráulicas a través de las cuales, el agua sale del interior de los sistemas de riego presurizado hacia el ambiente. Su importancia es fundamental, pero adquiere una relevancia mucho mayor en los sistemas de riego localizado y conocer acerca de su comportamiento hidráulico permitiría hacer ajustes necesarios en la operación del sistema de acuerdo a las necesidades requeridas.
Rodrigo L. et al. (1997), menciona que la evaluación del comportamiento hidráulico permite determinar la relación presión-caudal y el coeficiente de variación por fabricación de los emisores, parámetro influyente en el coeficiente de uniformidad de los sistemas de riego y en consecuencia en su eficiencia. El caudal que descarga un emisor está relacionado con la presión hidráulica existente a su entrada por la ecuación:
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q = kd x h x
Donde: q: Caudal del emisor kd: Constante o coeficiente de descarga característico del emisor, equivalente al caudal a una presión de 1 m de columna de agua.
h: Presión hidráulica de entrada del agua en el emisor (m.c.a.) x: exponente de descarga, caracterizado por el régimen de flujo dentro del emisor.
Pizarro F. (1990), menciona que los valores de kd y x son característicos de cada tipo de emisor. Con frecuencia los fabricantes sólo informan acerca de un punto de la ecuación del emisor, pero debe exigírseles que proporcionen la ecuación con los valores numéricos de kd y x, así como el entorno de trabajo, o por lo menos la curva caudal – presión.
Pérez F. (1982), menciona que el coeficiente de variación por fabricación (CVF) es un término estadístico característico, y depende del diseño del emisor, de los materiales utilizados en su fabricación y del cuidado y tolerancias admitidas en el proceso de la misma, su valor varía de 0.02 a 0,20.
Keller J. (1980), menciona que el CVF es uno de los factores que más afecta el funcionamiento de los emisores.
Goldberg D. (1974), menciona que en función del coeficiente de variación (CV) por fabricación, los goteros, miniaspersores y difusores se pueden clasificar en:
Existe en la actualidad, una extensa gama de goteros fabricados e importados en el país, en respuesta al desarrollo y expansión del riego por goteo; sin embargo, siguen desarrollándose nuevos tipos de goteros, con tecnología de
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vanguardia y con principios de funcionamiento diferentes entre sí a los ya existentes. Estos goteros son distribuidos en el país por empresas o casas comerciales, las cuales manejan muy poca información, especialmente acerca de su coeficiente de variación, probablemente porque algunas fábricas no lo reportan. Por esta razón es necesaria la evaluación de la calidad y su comportamiento hidráulico.
Martínez M. (1993), menciona que el diámetro interior se obtiene deduciendo del diámetro exterior el doble del espesor de la pared del tubo:
− =
2
Donde: D: Diámetro interior (mm). De: Diámetro exterior (mm). e: Emisor de la pared del tubo (mm).
Régimen laminar y régimen turbulento. García A. (2006), menciona que cuando un fluido circula por una tubería lo puede hacer en régimen laminar o en régimen turbulento. La diferencia entre estos dos regímenes se encuentra en el comportamiento de las partículas fluidas, que a su vez depende del balance entre las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas o de rozamiento. Como se verá posteriormente, el número de Reynolds es el parámetro que expresa la relación entre las fuerzas de inercia y las viscosas en el interior de una corriente, por lo que el régimen hidráulico va a depender de su valor.
Régimen laminar : las partículas del líquido se mueven siempre a lo largo de trayectorias uniformes, en capas o láminas, con el mismo sentido, dirección y magnitud. Suele presentarse en los extremos finales de los laterales de riego y en micro tubos de riego. En tuberías de sección circular, si hacemos un corte transversal, las capas de igual velocidad se disponen de forma concéntrica,
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junto a las paredes de la tubería y velocidad máxima en el centro. Corresponde el régimen laminar a bajos valores del número de Reynolds y suele darse a pequeñas velocidades, en tubos con pequeño diámetro y con fluidos muy viscosos (aceites). En estas condiciones, las fuerzas viscosas predominan sobre las de inercia.
Régimen turbulento: las partículas se mueven siguiendo trayectorias erráticas, desordenadas, con formación de torbellinos. Cuando aumenta la velocidad del flujo, y por tanto el número de Reynolds, la tendencia al desorden crece. Ninguna capa de fluido avanza más rápido que las demás, y sólo existe un fuerte gradiente de velocidad en las proximidades de las paredes de la tubería, ya que las partículas en contacto con la pared han de tener forzosamente velocidad nula. El paso de régimen laminar a turbulento no se produce de manera instantánea. Cuando se trabaja en régimen laminar, a velocidades bajas, y se fuerza al fluido para que adquiera mayor velocidad, comienzan a aparecer ondulaciones (régimen crítico), y de persistir este aumento llevará al fluido a alcanzar el régimen turbulento. Así, un filete de colorante inyectado en una corriente laminar sigue una trayectoria bien definida. Si aumentamos la velocidad, el filete comenzará a difundirse hasta terminar coloreando toda la corriente (régimen turbulento).
García A. (2006), menciona que en el movimiento de un fluido a través de una conducción se comprueba, dependiendo de la viscosidad del fluido y del diámetro del tubo, que en cada caso existe una velocidad crítica por debajo de la cual el régimen laminar es estable. Para velocidades superiores a la velocidad crítica este régimen es inestable y pasa a turbulento ante cualquier vibración. Dentro del régimen turbulento se pueden encontrar tres zonas diferentes:
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Régimen turbulento liso: las pérdidas que se producen no dependen de la rugosidad interior del tubo. Se presenta para valores del número de Reynolds bajos por encima de 4000.
Régimen turbulento de transición: las pérdidas dependen de la rugosidad del material del tubo y de las fuerzas de viscosidad. Se da para números de Reynolds altos, y depende del número de Reynolds y de la rugosidad relativa.
Régimen turbulento rugoso: Las pérdidas de carga son independientes del número de Reynolds y dependen sólo de la rugosidad del material. Se da para valores muy elevados del número de Reynolds.
Número de Reynolds. García A. (2006), menciona que Osborne Reynolds publicó en 1883 su clásico experimento mediante el que estableció que el paso de régimen laminar a turbulento, que varía al modificar la velocidad y/o la viscosidad, quedaba condicionado a un valor de la agrupación adimensional, hoy llamado Número de Reynolds. (Re). El número crítico de Reynolds Re, es decir, el valor de Re que marcaría el paso del régimen laminar al turbulento, para tuberías vale 2300 (2320 exactamente según algunos autores).
Para
encontrar
significado
a
su
número,
Reynolds
comprobó
experimentalmente el paso del flujo laminar al turbulento cuando Re 2300 al aumentar la velocidad. No obstante, en condiciones de laboratorio, Reynolds obtuvo el valor Re=12000 antes de que empezara la turbu lencia.
Posteriormente, otros investigadores llegaron a obtener valores de Re=75000 antes de que se produjeran turbulencias. Estos valores conseguidos en laboratorio y bajo condiciones especiales no tienen ningún interés práctico, ya
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que las tuberías comerciales presentan irregularidades en su superficie interna que producen flujos turbulentos para valores de Re mucho más bajos.
Aunque Re=2300, lo cierto es que para valores de Re comprendidos entre 2000 y 4000 la situación es bastante imprecisa. A efectos de cálculo de tuberías interesa saber que para Re menores de 2000 el régimen es laminar, y aunque este régimen se rompa accidentalmente, vuelve a restablecerse por sí solo.
En definitiva: Re
< 2000 : Régimen laminar.
2000 Re
< Re < 4000 : Zona crítica o de transición.
> 4000 : Régimen turbulento.
Matemáticamente, el Re es un parámetro adimensional que expresa la relación entre las fuerzas de inercia y las fuerzas de viscosidad o de fricción en el interior de una corriente.
Ecuaciones de perdidas semi empíricas Arviza J. et al, (2002), menciona que se enumeran aquellas más importantes, clasificándolas según la zona del régimen turbulento en las que se aplican.
Zona de régimen turbulento liso.
Formula de Blasius.
Para tuberías de plástico de diámetro inferior a 110 mm y números de Reynolds comprendidas entre 4x10 3 y 4x105. Para una temperatura del agua de 20ºC.
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f=
0.3164 Re0.25
−
4.75
J = 0,473 × (Di)
× Q.lat 1,75
Formula de Von Karman
Válida para tubos lisos y cualquier número de Reynolds.
− 1
f
=
2log
2.5l
Re f
Zona de régimen turbulento intermedio o transición
Formula de Colebrook
Aplicable para cualquier material y Re
− 1
f
=
2log
2.5l
Kr
Zona del régimen turbulento de transición
Formula de Veronesse - Datei
Para todos de plástico 4x10 4 < Re <106
J = 0.00092
Q1.8 D4.8
Formula de Scimeni.
Par tubos de fibrocemento. J = 0.00098
D
+ Re f 3.7
Formula de Hazen – Williams.
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Q1.786 D4.786
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De uso general en régimen turbulento de transición J = 10.62C
−
1.85
Q1.85 D4.87
Tuberías de Polietileno (PE) y Policloruro de Vinilo (PVC) Tapia F., Osorio A. (1999), mencionan que las tuberías que se utilizan en las instalaciones de riego presurizado son fundamentalmente de PVC y PE y últimamente, polipropileno y polibutileno. En grandes instalaciones se recurre al fibrocemento para la red principal. Ocasionalmente para tramos muy cortos, se utiliza el hierro galvanizado, aunque este último debe evitarse siempre que sea posible por su fácil corrosión.
De estos materiales, el fibrocemento es el más barato para grandes diámetros de tubería, particularmente diámetros mayores a 150-200 mm. Debido a que es un material más pesado, la conexión de los distintos tramos resulta más laboriosa que cuando se trabaja con PVC y PE, por lo que el metro lineal instalado no suele ser mucho más barato que el de los otros materiales. El PVC es rígido y más barato que el polietileno para diámetros de 50 mm y superiores.
Tapia F., Osorio A. (1999), mencionan que las tuberías de polietileno es flexible a la vez que resulta ser el material más barato para diámetros inferiores a 50 mm. Por lo que se utiliza siempre en la red terciaria y ramales de riego. En definitiva, el conjunto de tuberías deben ser capaces de conducir, con la mayor eficiencia posible, el agua desde la fuente de abastecimiento hasta la planta misma. Para que ello ocurra, se efectúan una serie de combinaciones de diámetros y tipos de tuberías.
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Pérdidas de carga Tapia F., Osorio A., (1999), mencionan que esta corresponde a la pérdida de energía, que experimenta el agua en su recorrido en el interior de la tubería, desde la entrada hasta el final de ella. El efecto de lo anterior provoca una disminución de la presión interna del sistema, produciéndose un diferencial de presión. Esta diferencia de presión es lo que se conoce como pérdida de carga.
La pérdida de carga en una conducción está estrechamente relacionada con el caudal conducido, diámetro, longitud y rugosidad de las tuberías (pérdidas por fricción). Otro factor que afecta la presión son las pérdidas por singularidades, que son aquellas producidas por uniones, válvulas y existentes.
Gaete L. (2001), menciona que al mover un objeto de un lugar a otro requiere la aplicación de energía. Se ocupa mayor cantidad de energía mientras más dificultoso sea mover el objeto dentro de un medio; como ejemplo se requiere de más energía al mover una roca arrastrándola por un terreno cualquiera que hacerlo mediante el use de polines colocados debajo de la roca. Esto se debe al roce que es mayor cuando la roca es arrastrada que cuando se usan polines. Cualquiera que sea el artilugio que se ocupe para facilitar el movimiento, siempre existirá roce aunque sea en pequeñas cantidades.
Gaete L. (2001), menciona que el roce también se encuentra en el interior de las tuberías producto del Paso del agua, a mayor velocidad del agua v menor diámetro de tubería mayor es el roce, el que recta energía al agua, la que es entregada por la bomba. Esta pérdida de energía se conoce como Perdida de Carga, siendo necesario aplicar más energía a in bomba para que esto se revierta.
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Existen diversas formulas para calcular la perdida de carga de un pero la más versátil es la de Hazen-Williams, por ser aplicable diferentes tipos de tuberías. Esta fórmula depende de cuatro factures: el caudal del diámetro interior de la tubería, el largo total de tubería. Y la constante fijada por el material de la tubería
Cálculo de pérdidas de carga en tuberías MILIARIUM, (S/F). Menciona que la pérdida de carga que tiene lugar en una conducción representa la pérdida de energía de un flujo hidráulico a lo largo de la misma por efecto del rozamiento. A continuación se resumen las principales fórmulas empíricas empleadas en el cálculo de la pérdida de carga que tiene lugar en tuberías:
Darcy-Weisbach (1875)
Manning (1890)
Hazen-Williams (1905)
Scimeni (1925)
Scobey (1931)
Veronesse-Datei
Pérdidas de carga en singularidades
Darcy-Weisbach (1875) Una de las fórmulas más exactas para cálculos hidráulicos es la de DarcyWeisbach. Sin embargo por su complejidad en el cálculo del coeficiente "f" de fricción ha caído en desuso. Aún así, se puede utilizar para el cálculo de la pérdida de carga en tuberías de fundición.
Hazen-Williams (1905) El método de Hazen-Williams es válido solamente para el agua que fluye en las temperaturas ordinarias (5 ºC - 25 ºC). La fórmula es sencilla y su cálculo es simple debido a que el coeficiente de rugosidad "C" no es función de la velocidad ni del diámetro de la tubería. Es útil en el cálculo de pérdidas de carga en tuberías para redes de distribución de diversos materiales,
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especialmente de fundición y acero:
h = 10.665 ×
L × Q1.852
C1.852 × D4.869
En donde: h: pérdida de carga o de energía (m) Q: caudal (m3/s) C: coeficiente de rugosidad (adimensional) D: diámetro interno de la tubería (m) L: longitud de la tubería (m)
En la siguiente tabla se muestran los valores del coeficiente de rugosidad de Hazen-Williams para diferentes materiales:
Scimeni (1925) Se emplea para tuberías de fibrocemento. La fórmula es la siguiente:
−
h = 9.84x10
4
En donde:
Q1.786
D4.786
L
h: pérdida de carga o energía (m) Q: caudal (m3/s) D: diámetro interno de la tubería (m) L: longitud de la tubería (m) Scobey (1931) Se emplea fundamentalmente en tuberías de aluminio en flujos en la zona de transición a régimen turbulento. En el cálculo de tuberías en riegos por aspersión hay que tener en cuenta que la fórmula incluye también las pérdidas accidentales o singulares que se producen por acoples y derivaciones propias de los ramales, es decir, proporciona las pérdidas de carga totales. Le ecuación
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es la siguiente:
h = 4.098x10
−
3
K
Q1.9
D1.1
L
En donde: h: pérdida de carga o de energía (m) K: coeficiente de rugosidad de Scobey (adimensional) Q: caudal (m3/s) D: diámetro interno de la tubería (m) L: longitud de la tubería (m) Se indican a continuación los valores que toma el coeficiente de rugosidad "K" para distintos materiales:
Veronesse-Datei Se emplea para tuberías de PVC y para 4 * 10 4 < Re < 106:
−
h = 9.2x10
4
Q1.8
D4.8
L
En donde: h: pérdida de carga o energía (m) Q: caudal (m3/s) D: diámetro interno de la tubería (m) L: longitud de la tubería (m) Pérdidas de carga en singularidades Además de las pérdidas de carga por rozamiento, se producen otro tipo de pérdidas que se originan en puntos singulares de las tuberías (cambios de dirección, codos, juntas) y que se deben a fenómenos de turbulencia. La suma de estas pérdidas de carga accidentales o localizadas más las pérdidas por rozamiento dan las pérdidas de carga totales. Salvo casos excepcionales, las pérdidas de carga localizadas sólo se pueden determinar de forma experimental, y puesto que son debidas a una disipación
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de energía motivada por las turbulencias, pueden expresarse en función de la altura cinética corregida mediante un coeficiente empírico (K):
h=K
v2
2g
En donde: h: pérdida de carga o de energía (m) K: coeficiente empírico (adimensional) v: velocidad media del flujo (m/s) El coeficiente "K" depende del tipo de singularidad y de la velocidad media en el interior de la tubería. En la siguiente tabla se resumen los valores aproximados de "K" para cálculos rápidos:
Factor F desarrolló por Christiansen para diferentes ubicaciones del primer aspersor. a) I Aspersor a Eas.
F=
1 m+1
+
1 2N
+
− m
1
6N 2
b) I Aspersor al Inicio del lateral.
N F(0) =
− − − 1
m+1
+
1
2N
+
N
m 1
6N 2
1
1
c) I Aspersor a Easp/2.
F=
−
2N 2N
1
1 m+1
Donde: N: Numero de salidas.
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+
− m
6N2
1
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m: Constante en función del material. Tuberías terciarias o múltiples. Osorio, A., Tapia, F. (1995), mencionan que las tuberías terciarias o múltiples son aquellas que distribuyen el agua hacía las líneas laterales o porta goteros. Al igual que las tuberías laterales, su dimensionamiento va a depender del número de laterales que sirve, del caudal que conduce y de la pérdida de carga permisible.
Dicha pérdida de carga se puede prefijar o bien establecer como criterio hacer equivalente la pérdida de carga al desnivel del terreno y a partir de ese valor se calcula la longitud y diámetro necesario.
En este caso pueden combinarse dos y más diámetros, para lograr la pérdida de carga permisible (mayores antecedentes se pueden revisar en texto especializado).
Tuberías secundarias y matrices. Tapia F., Osorio A. (1999), mencionan que las tuberías secundarias son aquellas que suplen de agua a las terciarias o múltiples y la matriz o principal es aquella que inicia su recorrido en el cabezal y entrega el agua en la secundaria. Normalmente la tubería matriz se diseña con diámetros mayores.
Componentes de un cabezal de riego presurizado Villablanca A., Villavicencio A. (2010), señala que es el conjunto de elementos que dominan toda la instalación y sirve para proveer presión y caudal al sistema, filtrar el agua, inyectar fertilizantes, medir volúmenes, etc. Los componentes principales son:
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El equipo de bombeo que provee el caudal y la presión suficiente para el funcionamiento del equipo.
Sistema de filtrado, compuesto por uno o varios filtros de acuerdo al caudal e impurezas y válvulas de retrolavado.
Unidad de fertilización.
Aparatos de control y medición
Válvulas de aire, reguladoras de presión, de alivio, etc.
Villablanca A., Villavicencio A. (2010), menciona que el cabezal de riego es el conjunto de elementos destinados a filtrar, tratar, medir y suministrar el agua a la red de distribución y se encuentra distribuido de la siguiente forma:
Unidad de impulsión de agua.
Unidad de filtrado.
Unidad de fertilización.
Elementos de programación y control de flujo.
Unidad de impulsión de agua
Villablanca A., Villavicencio A. (2010), señala que la unidad de impulsión de agua, es sin duda el principal componente de un sistema de riego presurizado, la que debe otorgar presión y caudal de agua suficiente al sistema, situación que debe estar en función de las necesidades que demanda una instalación en particular.
Unidad de Filtrado
Villablanca A., Villavicencio A. (2010), señala que básicamente la unidad de filtraje depende de la calidad de agua y del tipo de emisor que se utilizará. Si se desea regar con aguas con abundante materia orgánica en suspensión, el tipo de filtraje deberá ser diferente a aquel que utilice agua con arena en suspensión.
Sistema de filtrado
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Liotta M. (2000), menciona que es una parte clave del sistema y uno de los problemas más graves que suele presentarse en las instalaciones de riego, en particular si es por goteo, por el menor diámetro de los orificios de salida. Las obstrucciones se pueden producir por:
Partículas minerales en suspensión (arcilla, limo y arena).
Materia orgánica
Precipitados (principalmente carbonatos)
Para evitar la entrada de estos elementos al sistema se deben tomar precauciones desde el ingreso del agua al reservorio.
Filtros Blair E. (1979), señala que casi todos los sistemas de riego por goteo, debe estar provisto con alguna clase de filtro, dependiendo de la clase de sólidos o impurezas del agua. Solo con aguas cristalinas, carentes de sólidos suspensión se pueden omitir los filtros. Los filtros utilizados en el riego por goteo. Pueden ser de tres clases, filtro desarenador, filtro de malla y filtro de arena.
Filtro de malla Goyal M., et al (1990), menciona que el filtro de malla es la más simple de todas las técnicas de filtración. El filtro de malla consiste de un tamiz o cedazo hecho de metal, plástico o tela sintética encerrado en una envoltura especial. Filtro de anilla, este tipo de filtro es una modalidad del filtro de malla. El mismo consiste de distintas anillas, prensadas dentro de una envoltura especial. Los tamices o cedazos se clasifican según el número de cuadriláteros por pulgada, con un calibre fijo de alambre para cada tamaño de cedazo. El número de la malla aumenta según se achican los cuadriláteros. En un cedazo de malla 200, por ejemplo, el cuadrilátero fijo es de 75 micrómetros (0.0029 de
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pulgada). La mayoría de los fabricantes recomiendan cedazos de 150 a 75 micrómetros (malla 100 a 200) para los goteros, pero algunos recomiendan tamices tan gruesos como de 600 micrómetros (malla número 30). El filtro de malla es una carcasa que aloja en su interior un cartucho con malla de diferentes diámetros u orificios. La malla puede ser metálica o plástica. El tamaño del orificio se define por el número de aberturas por pulgada lineal (25,4 mm) lo cual se denomina mesh. Para riego por goteo se recomienda una malla de 140-150 mesh (110-106 micrones) y para micro-aspersión 100-120 mesh (150-120 micrones).
Liotta M. (2000), menciona que los filtros de anillas son similares a los de malla pero el conjunto filtrante está constituido por una serie de discos o anillas con ranuras en ambas caras, que superpuestos forman los conductos de paso del agua. Su efecto en gran medida es la de limpieza en profundidad como las de grava. Pueden retener gran cantidad de sedimentos antes de obstruirse.
Este tipo de filtro, por lo general, está equipado con un cepillo de limpieza o una llave de paso en la parte inferior del filtro. Si la diferencia de presión en los indicadores a la entrada y a la salida del filtro es mucha, esto indica la necesidad de limpieza. Abra la llave de paso del filtro y deje descargar el agua a presión fuera de este. Mueva varias veces el cepillo de limpieza hacia arriba y hacia abajo, dándole un movimiento de torsión.
Goyal M. et al (1990), menciona que los indicadores que se muestran la necesidad de limpieza, detenga el sistema y desmonte el filtro. Examine que la malla no esté tapada con sedimentos. Lave a presión el cedazo y las partes internas para asegurarse que estén en buen estado. Las partes defectuosas, rotas o dobladas deben repararse o sustituirse por piezas nuevas. Monte el filtro nuevamente, asegurándose que las piezas estén en buen estado y bien instaladas.
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Filtro de anilla Goyal M. et al (1990), menciona que este tipo de filtro es una modalidad del filtro de malla. El mismo consiste de distintas anillas, prensadas dentro de una envoltura especial. Las anillas tienen unos canales en la superficie por los cuales pasa el agua para llevar a cabo la filtración. Es bien importante que las anillas queden bien prensadas para llevar a cabo una filtración eficiente y evitar problemas de obstrucción. En este tipo de filtro, la limpieza se hace moviendo las anillas del filtro en dirección a la línea de extensión, y luego se lava con agua a presión. Cuando las anillas están limpias, colóquelas en el filtro y ajústelas correctamente. Si las anillas no quedan bien prensadas, la eficiencia de la filtración baja mucho y pueden ocurrir problemas de obstrucción.
Filtro de arena Goyal M. et al (1990), señala que los filtros de arena se han utilizado en el pasado para propósitos domésticos e industriales. Antes de la introducción de la técnica del riego por goteo, el uso de estos filtros estuvo limitado debido al costo y a que no eran necesarios en los métodos convencionales de riego.
Este tipo de filtro consiste de grava fina y arena de tamaño escogido y colocada en tanques sobrecomprimidos. sobrecomprimidos. Los filtros filt ros de arena no son fácilmente fácil mente obstruidos por algas, y pueden separar cantidades grandes de sólidos suspendidos, antes de requerir limpieza. Los filtros de arena pueden retener partículas de 25 a 100 micrómetros.
Como regla general, la razón de flujo a través del filtro no debe exceder 14 litros/seg./m² (20 galones/min./pie²) de filtración por área superficial, y el espesor espesor del medio de filtración fi ltración debe ser por lo menos de 500 mm (18 pulgadas)
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de profundidad. Filtros secundarios (de malla o de anilla) deben seguir a los filtros de arena. Debe instalarse una válvula de desagüe para prevenir contaminación de la arena durante durante el lavado del filtro. Este tipo de filtro se utiliza cuando el agua contiene grandes cantidades de materia orgánica. Para poderse limpiar requiere un flujo de agua en dirección opuesta a lo usual. Es indispensable tener dos filtros interconectados adyacentes adyacentes uno del otro para p ara llevar a cabo esta operación.
De esta forma se invierte el flujo en uno de los filtros mediante el uso de una válvula o dispositivo de tres salidas, manteniendo el otro filtro funcionando normalmente. Esto ocasiona una expansión turbulenta de la arena en el filtro contiguo y la descarga de las partículas y materia atrapada en la arena.
El flujo del agua de lavado es segregado por la parte superior del filtro para una evacuación apropiada en una línea separada de descarga. Mediante el uso de dos filtros en serie, el riego no se interrumpe durante el lavado de los filtros.
Un flujo excesivo de lavado a la inversa expandirá la arena hasta el punto que ella misma es expulsada fuera del tanque. Un flujo insuficiente de lavado no expandirá la arena lo suficiente para purgar todos los contaminantes atrapados.
Esto puede resultar en una perdida residual de presión a través de la arena, aun después del lavado. Para alcanzar el máximo funcionamiento del filtro, ajuste apropiadamente apropiadamente el flujo f lujo del lavado a la inversa.
Filtros de grava Liotta M., (2000), menciona que son tanques metálicos o de plástico reforzado que contienen arena o grava tamizadas de un determinado tamaño. El agua se
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filtra al pasar por el estrato de arena/grava. El espesor de este no debe ser inferior a 50 cm y la velocidad del agua debe ser inferior a 60 m/hora lo que equivale a un caudal de 60 m 3/hora por m2 de superficie filtrante.
Son muy efectivos para retener substancias orgánicas y partículas, porque se emplea todo el espesor de la arena. Retienen partículas siete veces más pequeñas que el diámetro efectivo de la grava .
Unidad de fertilización
Villablanca A., Villavicencio A. (2010), señala que la unidad de fertilización es sector del cabezal de riego en donde se desarrolla el proceso mediante el cual los fertilizantes o elementos nutritivos que necesita una planta son aplicados junto con el agua de riego. Es importante señalar que todos los abonos tanto principales como micro elementos requeridos por las plantas, pueden ser incorporados al sistema de riego, siempre que estos sean solubles en agua.
También pueden aplicarse ácidos (ácidos fosfórico, nítrico, clorhídrico, entre otros), fungicidas y desinfectantes, como hipoclorito de sodio, por ejemplo. Existen dos clases de dispositivos para la incorporación de abonos al agua: los tanques de fertilización y los inyectores de fertilizantes.
Tapia F., Osorio A. (1999), mencionan que tanto los abonos principales como los microelementos que el parronal, frutal o cultivo necesita, cuando se utilizan estos sistemas, pueden ser incorporados en el agua de riego, siempre y cuando estos abonos sean solubles en agua. También pueden aplicarse ácidos (ácido sulfúrico, clorhídrico, fosfórico, nítrico), fungicidas y desinfectantes, como hipoclorito de sodio, por ejemplo.
Existen dos clases de aparatos para la incorporación de abonos al agua: los tanques de fertilización y los inyectores de abono.
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Tanque de fertilización Tapia F., Osorio A. (1999), mencionan que los tanques de fertilización, en general son depósitos de 20-200 litros, en donde se coloca el abono. De acuerdo a como funcionan pueden dividirse en dos tipos:
Tipo Venturi Tapia F., Osorio A. (1999), indican que son dispositivos muy sencillos que consisten en una pieza en forma de T con un mecanismo Venturi en su interior. El mecanismo venturi aprovecha un efecto vacío que se produce a medida que el agua fluye a través de un pasaje convergente que se ensancha gradualmente. El Venturi funciona cuando hay diferencia entre la presión del agua entrante y la de la combinación de agua y fertilizante saliente al sistema de riego.
Este dispositivo generalmente se instala en paralelo, debido a que el caudal que circula por el sistema rebasa la capacidad del propio Venturi. Por este motivo los dispositivos más usados se basan en una combinación del principio Venturi y de diferencia de presión. Si se decide instalar el Venturi en paralelo se requerirá una diferencia de presión entre la entrada y salida del orden del 20%.
Es necesario indicar que el tanque tipo Venturi tiene una capacidad de succión reducida, por lo que se recomienda su uso, principalmente en instalaciones pequeñas. La mayor ventaja de este tipo de fertilizador es su bajo costo y fácil mantención.
Tipo tanque en paralelo Tapia F., Osorio A. (1999), mencionan que son dispositivos cuya principal característica es la de poseer un depósito donde se pone la solución concentrada de abono que quiere incorporarse a través del sistema de riego.
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En su interior alcanza la misma presión que en la red de riego una vez que ha sido cerrado. Por este motivo, el tanque debe ser metálico o de plástico reforzado, colocándose paralelamente a la conducción principal. En ésta, se instalan dos tomas de enganche rápido separadas por una válvula para producir una diferencia de presión entre ellas.
Estos tanques son sencillos y de buen funcionamiento aunque presentan el inconveniente de no mantener una aplicación uniforme, ya que la concentración de abono va disminuyendo con el riego hasta el final del mismo. Para solucionar este inconveniente se recomienda consumir una carga del tanque por unidad operacional de riego.
Inyector de fertilizante Tapia F., Osorio A. (1999), mencionan que los inyectores de fertilizantes, al igual que los fertilizadores tipos Venturi, utilizan un tanque abierto sin refuerzos en los que se agrega el fertilizante, siendo luego inyectado éste a la red a través de algún tipo de bomba como las siguientes:
Bomba de inyección eléctrica.
Bomba de inyección hidráulica.
Bomba del sistema.
Bomba de inyección eléctrica
Son bombas de diafragma con caudal variable en las que se puede regular con toda precisión la cantidad de solución de abono que se desea incorporar. El único inconveniente, además del costo, es la necesidad de una fuente de energía.
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Bomba de inyección hidráulica
En este tipo de inyector el motor eléctrico se sustituye por uno de accionamiento hidráulico, que usa la propia energía del agua de la red para mover sus mecanismos.
Se trata de bombas del tipo peristáltico, que por lo tanto, producen una dosificación a impulsos, inyectando en cada embolada un volumen de solución igual a la capacidad de la cámara receptora. El control del ritmo de inyección se realiza variando el número de embotadas por unidad de tiempo.
La presión máxima de trabajo de los modelos existentes en el mercado puede variar entre 6 y 10 atmósferas y su capacidad máxima de inyección suele estar entre los 200 y 300 I/h. En general, este tipo de inyector consume 2 a 3 veces el volumen de líquido inyectado. El principal inconveniente que presenta este tipo de bomba es su difícil mantención.
Bomba del sistema
Algunos agricultores e instaladores, usan como inyector de fertilizante la propia bomba del sistema de riego por goteo. En este caso, la mezcla de fertilizante es ubicada en un tanque paralelo para luego ser aspirada por la bomba. Es necesario indicar que este sistema podría tener el inconveniente de deterioro anticipado del rotor de la bomba.
Elementos de programación y control de flujo
Tapia F., Osorio A., (1999), mencionan que son elementos electrónicos que permiten automatizar el accionamiento de la red y a la vez operar en forma secuencias el riego en distintos sectores. Su inclusión, aun cuando es opcional, se justifica en instalaciones de gran superficie o de d ifícil manejo.
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Se usan también para automatizar el proceso de limpieza de los filtros. Entre los elementos de regulación y control de flujo están las válvulas de distinto tipo: de paso, reguladores de presión, de retención (check), hidráulicos, electrónicos, volumétricos, etc. Su operación directa o indirecta (mediante programadores) regulan el comportamiento del flujo y la presión en la red.
Villablanca A., Villavicencio A. (2010), menciona que son elementos electrónicos que permiten automatizar el accionamiento de la red y a la vez operar en forma secuencial el riego en distintos sectores. Su inclusión, aún cuando es opcional, se justifica en instalaciones de gran superficie o de difícil manejo. Se usan también para automatizar el proceso de li mpieza de los filtros. Entre los principales elementos de regulación y control se cuentan: válvulas de paso, reguladores de presión, re detención, hidráulicas, electrónicas, volumétricas etc. Su operación directa o indirecta (mediante programadores) regulan el comportamiento de flujo.
Aparatos de control y medición
Manómetro.
Liotta M. (2000), menciona que el manómetro es un componente importante del sistema ya que permite determinar la presión en los puntos que se desee, tanto en el cabezal como en el campo. En el cabezal es útil poseer un manómetro en forma permanente conectado a una llave de tres vías para seleccionar manualmente el punto de presión que se desee conocer. Por ejemplo a la entrada y salida de los filtros.
Contadores o caudalímetros
Liotta M. (2000), menciona que cumplen la función de medir el caudal instantáneo y totalizado y se instala en el cabezal a la salida de los filtros. El más conocido es el contador Woltman
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Controlador de riego. Automatización No es absolutamente necesaria la automatización del equipo de riego. Sin embargo presenta ventajas principalmente en instalaciones grandes
Mejor control de la frecuencia y láminas de riego
Programación del retrolavado y fertirrigación
Control de fallas y averías.
Almacenamiento de datos de riego
Ahorro de tareas manuales
Los controladores se instalan en el cabezal de riego y manejan las operaciones de riego en forma secuencial. Funcionan con válvulas solenoides conectadas al controlador y a cada válvula de campo por medio de mandos hidráulicos. De esta manera cada válvula inicia y finaliza el riego en función de la orden enviada por el ordenador.
Cabezales de campo
Liotta M. (2000), menciona que son las válvulas que se instalan en el campo para suministrar el agua a las diferentes unidades de riego. Pueden ser simples (tipo esféricas) para operación manual o hidráulicas. En estas últimas la presión hidráulica acciona un diafragma que corta la presión y el flujo del caudal. Se pueden accionar manualmente, en el lugar de instalación o a distancia con mandos hidráulicos o eléctricos. Se diferencian dos tipos: Normalmente abiertas que cierran al recibir la señal hidráulica o normalmente cerradas que abren al recibir la señal hidráulica. Las tuberías terciarias llevan al final un elemento terminal que se denomina ―purgador‖ cuya función es purgar y limpiar el tramo correspondiente Los
purgadores se utilizan para limpiar el sistema (restos de materiales plásticos,
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tierra, etc.), una vez concluida la instalación.
También al finalizar la temporada de riego, para los que no fueron filtrados y algunos tipos de algas que proliferan en las tuberías sin necesidad de luz. El purgado se realiza con una presión adicional y por sectores, abriendo una válvula por vez.
Mantención de sistemas de riego presurizados. Ferreyra R., et al, (2009), menciona que uno de los aspectos fundamentales para optimizar el funcionamiento de estos equipos, corresponde a la correcta mantención del sistema tanto a nivel de cabezal, red de tuberías y emisores, para de esta manera operar con todo el potencial de uniformidad siendo la única forma en que los equipos mantengan sus condiciones de operación de acuerdo al diseño original.
Mantención de equipos
La mantención del sistema de riego es el conjunto de operaciones destinadas a que el equipo de riego funcione en óptimas condiciones. El principal problema de un sistema de riego localizado es la obturación de emisores, por tal razón, el mantenimiento de un equipo de riego está orientado a prevenir las causas que ocasionan este problema, entre ellas están:
Uso de aguas con alta carga de contaminantes físicos y biológicos.
Ausencia de filtros o uso inadecuado de ellos.
Desconocimiento del manejo adecuado de la red de riego.
Ausencia de un plan de mantención del equipo.
Para establecer un plan de mantención es necesario conocer cada una de las partes del equipo de riego y cuál es su función dentro del sistema. Un sistema
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de riego presurizado conduce siempre una misma cantidad de agua en un tiempo determinado (caudal) con una presión de trabajo necesaria para que los emisores (goteros o micro aspersores) funcionen correctamente. Cuando los caudales o presiones varían, el sistema acusa problemas. Los controles de la presión de operación en el cabezal de riego, y mediciones de presión y de uniformidad en los sectores de riego son buenos indicadores del grado de mantención que requiere un equipo.
Para prever problemas es necesario tener un plan de mantención, que consiste en revisar permanentemente el estado y funcionamiento de cada una de las partes del sistema de riego, realizando tratamientos preventivos o curativos que permitan controlar y manejar los problemas normales que el sistema presenta por su uso.
Se resume las posibles causas de mal funcionamiento en las distintas partes de un sistema de riego presurizado y el plan de mantención que evitaría el problema
Lavado de equipos de riego
Ferreyra, et al (2009), menciona que los equipos de riego deben ser lavados periódicamente, la frecuencia y tipo de lavado dependerá del tipo de suciedad o contaminante que se deposite en el interior de las redes de distribución.
Para eliminar limos, arcillas u otros lodos como los que se producen por la descomposición de algas, se puede aplicar un lavado simple hecho con el paso de agua a presión por todas las tuberías del sistema, siendo eliminada por los desagües (despiches) ubicados al final de las terciarias y por los finales de las tuberías laterales o porta emisores (descole).
Lavado de la red de riego con eliminación del agua y fin de laterales. El lavado
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de las laterales mientras está en funcionamiento el equipo, para tener suficiente presión, es una buena práctica para eliminar los limos que se van depositando en las líneas de riego.
Sin embargo, en algunas circunstancias no sólo se trata de problemas de sólidos en suspensión en el agua de riego, también puede haber problemas de precipitados químicos que dificultan el lavado de la red y entonces es necesario hacer algunas aplicaciones de productos químicos.
a) Lavado de precipitados de carbonato de calcio. El carbonato de calcio precipita porque es una sal de muy baja solubilidad (0,031 g/l). Sin embargo, la solubilidad de esta sal varía fuertemente con el pH, aumentando considerablemente a pH ácidos. Una forma de evitar la acumulación de carbonatos es hacer una acidulación preventiva del agua (aplicación de ácido) cuando el pH del agua es superior a 8. Si el problema se presenta en un momento dado, también se pueden hacer tratamientos curativos.
b) Control de algas: Otra causa de obturación de emisores son las algas. Para el control de algas se realizan aplicaciones de cloro, compuesto con efecto biácida sobre algas y otros microorganismos que se encuentran en el agua de riego. El cloro se comercializa bajo la forma de hipoclorito de sodio al 5% ó 10%. La acción biocida del cloro ocurre en un rango de pH entre 5 y 7,5 siendo óptimo entre 5,5 y 6,0.
c) Control curativo de algas en tranques. Cuando las cantidades de algas sobrepasan los niveles normales debe aplicarse sulfato de cobre en dosis de 30 ppm (30 g/m3). Debido a las altas dosis sólo se trata el 25% del volumen de agua y luego de 8 a 12 horas de reposo se diluye llenando el tranque antes de aplicar el agua a la red de riego .
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d) Lavado de otros precipitados. Los precipitados de hierro, manganeso y azufre también pueden obturar emisores. El tratamiento preventivo consiste en producir la oxidación y precipitación antes del sistema de filtros de modo que los precipitados queden retenidos y no lleguen a los emisores. Un método eficaz para eliminar estos precipitados es la aplicación continua de oxidantes como hipoclorito de sodio.
El manganeso en el agua de riego tiene una oxidación mucho más lenta, pudiendo precipitar después de los filtros lo que producirá la obturación de los emisores. Si esto ocurre puede realizarse la misma labor descrita para eliminar los precipitados de carbonato de calcio.
En todos los casos anteriormente señalados, la incorporación de productos a la red de riego debe ser cuidadosa pues un mal manejo de ellos puede ocasionar daño a los cultivos, a las personas y a los elementos de la red.
Potencia de bombeo ELREGANTE, 2006, menciona que las estaciones de bombeo fueron objeto de rigurosos análisis, tanto en su relación con los sistemas de riego, así como en su funcionamiento independiente. El presente trabajo trata sobre este último aspecto, y en él nos referiremos únicamente a las estaciones de bombeo de descarga libre que utilizan motores diesel. Evaluación del rendimiento de las estaciones de bombeo. El rendimiento o eficiencia de las estaciones de bombeo, es la relación entre la potencia hidráulica y la potencia al freno o potencia suministrada.
Sistemas Hidroneumáticos (1995), menciona que el cálculo de la potencia tanto de las bombas como la de los motores se hará en función de: Para el cálculo de la potencia de la bomba, tenemos:
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∗ =
Donde:
75 (
/100)
=
CV: Caballo de Vapor. Q: Caudal (lt/seg). H: Carga total de la bomba. (m). Efic: Eficiencia de bombeo (%).
∗ =
270 (
/100)
=
Donde: Pot: Potencia de la bomba Q: Caudal (m3/h). H: Carga total de la bomba. (m). Efic: Eficiencia de bombeo (%). Este es requerimiento mínimo de potencia, a este resultado se dé debe sumar del 20 al 25% más de Hp con la finalidad de que la bomba trabaje a ¾ por debajo de su máxima potencia, con el fin de no forzar la máquina.
Costo. Tapia F., Osorio A., 1999, menciona que uno de los antecedentes importantes a saber del sistema de riego es su costo, el cual puede ser abordado por diferentes vías financieras.
El costo depende fundamentalmente de las siguientes variables:
Tamaño del equipo.
Grado de automatización.
Tipo de cultivo (frutales, hortalizas, praderas).
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Tipo de fabricación (industrial o artesanal). Materiales utilizados (cinta o gotero).
Calculo de las necesidades del riego Avidan A. (1994). Menciona que el diseño de los sistemas de riego se basa en las exigencias del régimen de riego. El sistema de riego ha de ser capaz de abastecer el volumen de agua requerido durante la etapa de máximo consumo de agua por el cultivo. Por lo tanto, el primer paso a dar, es identificar dicha etapa y obtener los datos pertinentes. A base de estos se determina el régimen de riego y se procede al diseño del sistema de riego. Por el mismo proceso se determina el régimen de riego para las demás etapas de desarrollo del cultivo, mas se han de tomar en consideración tanto las variables del clima, como el desarrollo del cultivó durante cada etapa. A este fin se elabora un calendario de riego.
Datos requeridos para la determinación del régimen de riego. Avidan A. (1994). Menciona para determinar el régimen de riego de un cultivo es decir: la lámina de riego, la dosis bruta y el intervalo de riego - se requieren datos iníciales sobre el clima, el cultivo, el suelo, la parcela, la fuente de agua y el sistema de riego.
Clima.
Temperaturas (máxima, mínima y media).
Humedad relativa (máxima, mínima y media).
Precipitación (lluvias): cantidades mensuales y distribución anual.
Evaporación diaria
Viento: Velocidad y horas de viento.
Porcentaje de horas de luz.
Cultivo.
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Especie y variedad.
Etapas de desarrollo del cultivo.
Coeficiente del cultivo (Kc), para cada una de de las fases de su desarrollo. Máximo aprovechamiento del agua permisible para el cultivo.
Profundidad de la zona radicular efectiva del cultivo: Se considera
el perfil del cual el sistema radicular extrae del 85 al 90% del volumen total de agua consumido por el cultivo Espaciamiento y dirección de las líneas de siembra o de los árboles.
Suelo.
Textura (tipo de suelo).
HCc ( % ): Porcentaje de humedad a capacidad de campo, a base de peso seco (por capa). HPm ( % ): Porcentaje de humedad en el punto de marchitez
permanente, a base de peso seco (por capa).
Pea : Peso específico aparente, en g/cm3 (por capa).
Infiltración básica, en mm/hora (por capa)
Avidan A. (1994). Menciona para la determinación del régimen de riego se tomarán los valores de la capacidad de campo, del punto de marchitez y del peso específico aparente de las diferentes capas del suelo dentro de los límites de la profundidad radicular efectiva del cultivo y se harán los cálculos del volumen de agua disponible por capa. Asimismo, el régimen de riego se b asará en el valor de la infiltración básica.
Parcela.
Área (Ha)
Dimensiones.
Topografía ( Pendiente en % )
Linderos del, y obstáculos en el terreno.
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Manual Aqua
Fuentes de agua de riego.
Pozo, río, presa, lago, etc.
Volumen de agua a disposición del proyecto.
Localización de la fuente de agua respecto a la parcela por regar.
Descarga horaria (caudal).
Presión en la fuente de agua.
Horas de disponibilidad de la fuente de agua.
Horas de bombeo.
Calidad física y química del agua.
Cota estática y dinámica del espejo de agua.
Sistemas de riego.
Método de riego.
Características del emisor: modelo, diámetro de cobertura, descarga, presión, etc.
Espaciamiento entre emisores y laterales.
Eficiencia del riego.
El diseño agronómico se diseña a través de las ecuaciones propuestas por Avidan A. (1994), Determinación del régimen de riego de los cultivos. Fascículo 3. Calculo de las Necesidades de riego. Ministerio de Agricultura de Israel.
88
2013
Manual Aqua
Pasos y formulas para calcular el diseño agronómico. 1. (LDzr) Lamina de agua disponible a una profundidad radicular efectiva. LDzr = (
− ) ×
× Zr × 10 = mm/zr
Donde: CC: Capacidad de campo (%). PMP: Punto de marchitez permanente (%). Pea: Peso específico. zr: Profundidad radicular (m). 2. (VDzr) Volumen de agua disponible a una profundidad radicular efectiva. VDzr = LDzr x 10 = m3/ha/zr
Donde: LDzr: Lamina de agua disponible a una profundidad radicular efectiva (mm/zr).
3. (LAzr) Lamina de agua aprovechable a una profundidad radicular efectiva.
LAzr = LDzr x ( 100 ) = mm/zr
Máximo Porcentaje de agua aprovechable sugeridos de acuerdo a Eto y al cultivo Referencial Valor de Pa (%)
Eto
Tipo de Cultivo.
< 4 mm/día
> 4 mm/día
Hortalizas.
25% - 40 %
15% - 25 %
Frutales, palma.
30% - 40 %
20% - 30 %
Pasto.
40% - 60 %
30% - 40 %
89
2013
Manual Aqua
Cereales, maíz, trigo,
40% - 50 %
30% - 40 %
oleaginosas, oleaginosas, caña de azúcar, tabaco .
Normas para seleccionar un adecuado emisor en un sistema de riego por micro-aspersión. Al momento de diseñar d iseñar uno de estos sistemas se debe tener en cuenta que no se trata de elegir por elegir un emisor, este se debe amoldar al marco de plantación de cada planta del cultivo que se va irrigar con este sistema, permitiendo que todas las plantas queden q ueden perfectamente humedecidas.
Este marco de plantación depende específicamente del tamaño de cada planta, produciéndose así tres tipos de marcos de plantación: pequeño, medio y grande:
Marcos de Plantación Referencial Referencial Pequeño
Mediano
Grande
Cacao
Guayaba
Mango
Uva
Cítrico
Aguacate
Papaya
Chirimoya
Guanábana
Carambola
Zapote
Del marco de plantación dependerá el tamaño del patrón de humedecimiento, que no es otra cosa que el área de plantación del árbol o planta (en porcentaje) que va a ser humedecida, por el emisor que debemos elegir.
Así mismo tenemos, entonces tres tipos de patrón de humedecimiento dados en función de su cobertura: pequeño, mediano y amplio:
90
2013
Manual Aqua
El patrón de humedecimiento amplio
Estimula el crecimiento radicular.
El patrón de humedecimiento mediano
Se lo emplea en suelos pesados para evitar escorrentía, edemas, la planta o el árbol se adapta a las condiciones de humedecimiento de este patrón.
El patrón de humedecimiento pequeño
Es adecuado para impedir el desarrollo de las malezas, edemas de que permite el libre acceso de maquinaria u otros aperos por la plantación, una desventaja de estos emisores es que el viento mueve su caudal.
Caudal del emisor su función a su patrón de humedecimiento Referencial Marcos de
Pequeños
Mediano
Grandes
Pequeño
Mediano
Grande
Caudal del emisor
30 – 60 lt/h
40 - 80 lt/h
60 – 120 lt/h
(Qe) lt/h
40-70
50-90
100-300
plantación Patrón de humedecimiento
Superficie del patrón de humedecimiento efectivo de riego. Es un opción que está en el rango (%) del área de plantación del árbol o planta a humedecer, en correlación con el marco de plantación y la cobertura del patrón de humedecimiento.
Patrón de Humedecimiento (PH) Referencial Cobertura de Patrón de
Rangos (%) de área de plantación del
Humedecimiento
árbol que es humedecida
Patrón de humedad amplio
75% - 90%
Patrón de humedad mediano
50% - 70%
91
2013
Manual Aqua
Patrón de humedad pequeño
40% - 50%
Calculo del diámetro del patrón de Humedad
(Sp) Superficie del plantación.
=
×
=
2
Donde: dh: Distancia entre hileras (m). dp: Distancia entre planta (m).
(Ser) Superficie del patrón de humedad efectiva de riego.
=
Donde:
×
100
=
2
Sp: Superficie (m2). PH: Superficie del Patrón de Humedad efectiva de riego (%)
(Der) Diámetro Requerido del patrón.
=
0.785
=
Donde: Ser: Superficie del patrón de humedad efectiva de riego. 4. (Par) Porcentaje de área bajo riego.
Riego por aspersión.
El Par es de 100% ya que el agua se aplica sobre la totalidad de la superficie del suelo.
92
2013
Manual Aqua
Riego por micro-aspersión.
=
Á
Á
2
4
Par =
100 = %
Comprobación: El Par debe de estar en el rango del 40% - 75%.
Riego por goteo.
=
0.785
=
2
Par =
4
100 = %
Comprobación: El Par debe de estar en el rango del 30% - 70%. Donde: d: diámetro de cobertura del emisor (m). Catalogó del fabricante db: diámetro del bulbo (m) qe: Caudal del emisor (l/h). Catalogó del fabricante de : distancia entre emisores contiguos (m). dl: distancia entre laterales contiguos (m). 5. (Phr) Precipitación horaria de riego.
=
Comprobación: Phr
≤
( / )
100 =
Ib
Donde: qe: Caudal del emisor (l/h). Catalogó del fabricante
93
/
2013
Manual Aqua
de: distancia entre emisores contiguos (m). dl: distancia entre laterales contiguos (m). Par: Porcentaje de área bajo riego (%) 6. (Ir) Intervalo de riego.
=
100
= í
Comprobación: Intervalo de riego ajustado. Ir (aj) = ENTERO (días)
Donde: LAzr: Lamina de agua aprovechable a una profundidad radicular efectiva (mm/zr).
Par: Porcentaje de área bajo riego (%). Etc: Evapotranspiración del cultivo (mm/día). 7. (Cr) Ciclo de riego. Cr = Ir (aj) – Dp = días
Donde: Dp: Días de paro (días). Ir aj: Intervalo de riego (días). 8. (Lr aj) Lamina de riego ajustada.
( ) =
≤
Comprobación: LR aj LAzr Donde:
Ir aj: Intervalo de riego (días). Etc: Evapotranspiración del cultivo (mm/día).
94
× 100 =
2013
Manual Aqua
Par: Porcentaje de área bajo riego (%) 9. (Pa aj) Porcentaje de agua aprovechable ajustada
=
100 = %
Comprobación: Pa aj ≤ Pa Tabla. 10. (LB) Lamina bruta.
( )
=
.
× 100 =
Donde: Lr (aj): Lámina de riego ajustada (mm). Eficiencia del sistema Referencial Eficiencia
Sistema de Riego
75%
Aspersión
85 - 90%
Micro aspersión
90 - 95%
Goteo
11. (DB) Dosis de riego bruta.
3
=
10
Donde: LB: Lamina bruta (mm). Par: Porcentaje de área bajo riego (%). 12. (Ht) Horas de riego por turno.
95
=
2013
Manual Aqua
=
=
Donde: LB: Lamina bruta (mm). Phr: Precipitación horaria de riego (mm/h). 13. (Td) Máximo número de turnos de riego diario.
.
=
=
Comprobación: Máximo número de turnos de riego diario ajustado Tdaj = ENTERO (turnos/día).
Donde: H máx: Horas máxima de Operación (horas). Ht: Horas de riego por turno: (horas/turno). 14. (Hd) Horas de riego por día.
=
×
=
Comprobación: Hd ≤ Hmax Donde: Td: Máximo número de turnos de riego diario (turno/día). Ht: Horas de riego por turno: (horas/turno). 15. (Hc) Horas de riego por ciclo.
=
×
Donde: Cr: Ciclo de riego (días).
96
=
2013
Manual Aqua
Hd: Horas de riego por día (horas/día). 16. (Tc) Número de turnos por ciclo
=
×
=
Donde: Cr: Ciclo de riego (días). Td: Máximo número de turnos de riego diario (turno/día). 17. (St) Superficie bajo riego por turno
=
=
Donde: Sr: Superficie real (ha). Tc: Numero de turnos por ciclo (turno/ciclo). 10. (DBt) Dosis de riego bruta por turno
3
=
×
=
Donde: St: Superficie bajo riego por turno (has/turno). DB: Dosis de riego bruta (m3/has). 11. (Qr) Caudal requerido.
3
=
Donde:
97
=
2013
Manual Aqua
DBt: Dosis de riego bruta por turno (m3/turno). Ht: Horas de riego por turno (horas/turno). 10. (VBC) Volumen Bruto por Ciclo de Riego.
3
=
×
=
Donde: DBt: Dosis de riego bruta por turno (m3/turno). Tc: Numero de turnos por ciclo (turno/ciclo). 11. (Qe) Caudal específico.
Qe =
Qr A bruta
= m3 /has
⁄
hora × 0.2777 = lt/seg
× 0.2777 =
/
Donde: Qr: Caudal requerido (m3/hora). A bruta: Área bruta total (ha). Diseño hidráulico Proaño J. ( 2010). Apuntes de clases de Sistema de Riego I, Il, III. El diseño hidráulico es una secuencia del diseño agronómico. Debemos de tener en cuenta que cuando hacemos el diseño de un sistema de riego, se deben los siguientes datos:
Datos del diseño agronómico
Datos del diseño hidráulico
Otros Datos (Catálogos)
98
2013
Manual Aqua
Ecuación del emisor. Cuando vamos a realizar un proyecto de riego desde ya nos estamos embarcando en una ardua tarea de ingentes costos por lo que es nuestro deber diseñar teniendo en cuenta hasta el último detalle con el fin de que lo que vendemos sea algo de muy alta calidad, y que los costos sean los más convenientes para el empresario Agrícola. . Es por esta razón que debemos saber todos los datos técnicos de los instrumentos con los que se está trabajando, la siguiente ecuación nos da la pauta para saber las pérdidas de carga tolerables con que puede trabajar el emisor que se haya seleccionado para el diseño del proyecto de riego, así como también nos ofrece una óptica mas at momento de elegir nuestro emisor.
=
Donde: q: Caudal del Emisor (I/h) k: Coeficiente de Descarga (C ) h: Presión de entrada del emisor (m.c.a.) x: Exponente de descarga (Adimensional) Si el Emisor Trabaja en Régimen Laminar: X = 1 Si el Emisor Trabaja en Régimen Turbulento: X < 1 Los valores de K y X son datos o valores característicos de cada emisor. Ahora suponiendo que en nuestro catalogo el fabricante no nos da el valor de x, para determinarlo usamos la siguiente ecuación:
=
(
/
)
(
/
)
Donde:
99
2013
Manual Aqua
x: Exponente del Emisor ln: Logaritmo Natural q1:
Caudal Mayor del Emisor
q2:
Caudal Menor del Emisor
h1:
Presión de Trabajo Mayor del Emisor
h2:
Presión de Trabajo Menor del Emisor
Una vez obtenido el valor de x de este emisor podemos determinar también el valor de k, antes no, utilizando la siguiente ecuación:
=
Donde:
1
1
q1: Caudal Mayor del Emisor h1: Presión de Trabajo Mayor del Emisor x: Exponente del Emisor (previamente obtenido) Por último con estos dos datos propios de la fabricación de cada emisor, podremos determinar su comportamiento hidráulico a varias presiones, y aprovecharnos de esto para cualquiera sea nuestra necesidad, o detallar como reaccionara en las variaciones de presión que este soporte.
=
Ecuación del emisor. Tolerancia de Caudales (Cu). La fórmula para calcular la tolerancia de caudales es:
− = 1
1.27
Donde:
100
2013
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Cu: Coeficiente de uniformidad de Riego (90% para que se toleren 10% de diferencia de Presión).
Cv: Coeficiente de Variación de Fabricación del Emisor. e: Numero de Emisores que subministran agua a una misma planta. qns: Caudal mínima del Emisor en un sector o modulo de riego. qa: Caudal medio del Emisor dado par el fabricante (catalogo)(l/h). Para determinar cuál será el caudal mínima dentro de nuestro cuartel de riego usamos la siguiente fórmula:
− =
90%
( / ) 1.27
100 ( 1
)
= /
Tolerancia de presiones dentro del modulo de riego Conocidos ya qns y qa, así como la ecuación del emisor:
=
Se calculan ahora las presiones medias (ha) y las presiones mínimas (hns) dentro del modulo de riego, tomando los datos de los caudales mínimo y medios previamente calculados. Presión mínima y medios del emisor.
1/
=
Por lo tanto:
1/
=
= m. c. a
1/
=
= m. c. a
101
2013
Manual Aqua
Donde: ha: Presión Media del Módulo o Sector de Riego(m.c.a.). hns: Presión Mínima Tolerada en el Modulo o Sector de Riego(m.c.a.). k: Coeficiente de Descarga del Emisor. x: Exponente de descarga del emisor. En este caso: q: caudal del emisor en el cuartel de riego (qns) qa: Caudal medio del emisor en el cuartel de riego (Catalogo)(l/h). Por lo tanto entonces, la diferencia máxima de presiones, permitida en el modulo o sector de riego será
∆ − = 2.5 (
) = m. c. a
Donde: ∆Hm: Máxima Presión Permitida en el Módulo de riego o tolerancia de
presiones (m.c.a.). Con esta fórmula procuramos que las presiones varíen en un 20% y el caudal en un 10% Por lo tanto en un terreno p lano o de pequeña pendiente ∆H en la tubería lateral será igual:
∆ ∆ =
1
=
2
. .
Donde: ∆Hm: Tolerancia de presión de todo el modulo o sector de riego (m.c.a.).
Esto último es para emisores normales no compensados
Tolerancia de presiones en todo el modulo o sector de riego con emisores auto-compensados. En emisores auto-compensados la uniformidad y distribución del flujo no
102
2013
Manual Aqua
dependerá de la variación de presiones, sino del coeficiente de variación del fabricante del emisor, y del número de emisores por planta.
∆ − ∆ ∆ = 25
=
=
1
=
2
. .
. .
Donde: h mínima: presión mínima a partir de la cual el emisor funciona como auto-compensados. (m.c.a.). Cuando el fabricante no da los valores de caudal del emisor ni de las presiones
∆ ∆ − ∆ ∆
de trabajo, se asume que
= 20% (ha). La máxima perdida permisible en el
modulo será de 20% - 25% de la presión con que se trabaja. = 20%
=
25% (
1
=
2
)=
. .
. .
Diseño físico de los módulos de riego Estos diseños se los realiza para sistemas de riego por micro-aspersión, por goteo y por aspersión. Son cuarteles o módulos cuya entrada de caudales a estos, está regido o comandado por una válvula, la cual se ajusta a la demanda con que decaemos realizar nuestro diseño de riego.
El diseño físico se lo realiza con los datos obtenidos en el diseño agronómico, y se usan las siguientes fórmulas:
103
2013
Manual Aqua
Pasos y formulas para calcular el diseño físico. 1. (Snm) Superficie neta del modulo.
Snm =
Sr
= ha/turno
Tc
Donde: Tc: Numero de turnos por ciclo (turno/ciclo). Sr: Superficie neta del riego (ha). 2. (Phrd) Precipitación horaria de riego de diseño.
Phrd =
qe de x dl
× 10 = m3 /h/ha
Donde: qe: Caudal del emisor (l/h). de: distancia entre emisores contiguos (m). dl: distancia entre laterales contiguos (m). 3. (Srm) Superficie del modulo
Srm =
Q val Phrd
Donde: Q val: Caudal de la válvula. (m3/h).Tabla Phrd: Precipitación horaria de riego (mm).
104
= ha
2013
Manual Aqua
Caudales de válvulas Referencial Diámetro de válvula
(m3/h)
1½ ―
7 – 15 m3/h
2‖
20 – 35 m3/h
3‖
40 – 60 m3/h
4‖
70 – 120 m3/h
4. (Nmfs) Número de módulos en funcionamiento.
Nmfs =
Snm Srm
= módulos
Donde: Snm: Superficie neta del modulo (ha). Srm: Superficie del modulo (ha). Comprobación: Tiene que quedar un numero entero, luego hacemos correlación.
5. (Srmc) Superficie neta real del modulo.
Srmc =
Snm Nmfs
= ha
Donde: Snm: Superficie neta del modulo (ha/turno). Nmfs: Número de módulos en funcionamiento (módulos). 6. (Ntm) Número total de módulos en funcionamiento.
Ntm =
Sr Srmc
105
= Nº entero
2013
Manual Aqua
Donde: Sr: Superficie neta del riego (ha). Srmc: Superficie neta real del modulo (ha). 7. (Qm) Caudal del modulo. Qm = Srmc × Phrd = m3 /h/ha
Donde: Srmc: Superficie neta real del modulo (ha). Phr: Precipitación horaria de riego (m3/h/ha). 8. (Nrmfs) Número real de módulos en funcionamiento simultáneo.
Nrmfs =
Ntm Tc
= Nº entero
Donde: Ntm: Número total de módulos en funcionamiento (Nº entero). Tc: Numero de turnos por ciclo (turno/ciclo). DISEÑO DE TUBERÍAS LATERALES Las tuberías principales secundarias y terciarias deben estar enterradas 4 a 5 veces más el diámetro de la tubería. Para diseñar estas tuberías es necesario tener un criterio hidráulico.
Criterio: Elegir una tubería cuyo diámetro me produzca una máxima variación de presión, ya que el comportamiento hidráulico en este tipo de tuberías es de salidas múltiples, por lo tanto los caudales entre un tramo y otro van a ir
106
2013
Manual Aqua
cambiando de mayor a menor presión, del primer al último emisor de toda la lateral. LP (T. salidas múltiples)
hf
LP (tubería ciega)
hf 6
4
5
3
2
1
Q
Q
El grafico indica la gran pérdida de cargas de una tubería sin salidas, en comparación con una de salidas múltiples, lo cual es una ventaja a nuestro favor ya que esto nos permite una gran tolerancia de presiones en las tuberías. 6
Q
4
5
h6
Si h1 - hn > AH
h5
3
h4
2
h3
h2
∆ − ∆ ∆ ∆ Hm = 2.5(ha
Hl = Ht =
1
h1
Q
hns)
Hm 2
Se deberá disminuir las perdidas, aumentando el diámetro de la tubería o aumentar la longitud de la tubería.
Si h1 - hn < ∆H
107
2013
Manual Aqua
En este caso es at contrario, se tendrá que disminuir el diámetro, o disminuir la longitud de la tubería lateral.
Si hn - h1 = ∆H
En este caso, el diámetro de la tubería que se ha seleccionado es la correcta.
Se debe tener en cuenta que: la variación de presión entre el primer y el último emisor debe estar en el rango de la variación máxima de presión tolerable previamente calculados. ∆Hm = 2.5 (ha — hns)
∆ ∆ ∆ ∆ − Hl = Ht =
Hm
Hm = 0.20
2 0.25 (ha)
Reglas de diseño para tuberías laterales: ∆Hl = hf + ∆z
Donde: ∆z: desnivel topográfico.
hf: Perdidas de carga. Cuando la tubería esta a nivel: Az= 0
Entonces : ∆Hl = hf = ∆z = 0
q
Q
108
2013
Manual Aqua
Cuando la tubería esta en subida.
Entonces: ∆Hl = hf + ∆z hf = ∆Hl - ∆z q
Q
109
2013
Manual Aqua
Cuando la tubería esta en bajada.
Entonces: ∆Hl = hf - ∆z hf = ∆Hl + ∆z q
Q
Diagrama de presiones
hf ha
¾ hf
¼ hf
6
5
4
3
2
1
hd
Q
Q
L 0.38
Carga de entrada en la tubería lateral (he). Para determinar estas cargas, o perdidas de energía debemos tomar en cuenta el nivel en que se encuentran dichas tuberías, pues para cada caso hay una formula diferente a emplear, estas formulas son: Cuando la tubería lateral se encuentra a nivel.
110
2013
Manual Aqua
he = ha + 3/4 hf (∆ elevador) Cuando la tubería lateral se está ubicada en una pendiente.
he = ha+ 3/4 hf ± ∆z/2 El ultimo termino se suma si es la pendiente sube o se resta si la pendiente baja.
Perdida de carga al final de la lateral (hd). hd = he - hf ± ∆z El último término se suma si la pendiente baja y se resta si la pendiente sube:
hd = he – ¼ hf ± ∆z/2
El último término se suma si la pendiente baja, y se resta si la pendiente sube. El análisis de estas últimas formulas se las puede dilucidar mejor observando el diagrama de presiones más abajo expuesto.
Formulas para el cálculo del diseño hidráulico laterales. 1. (Nº e) Número de emisores.
°
Donde:
=
=
de: distancia entre emisores (m). Ll: longitud de la lateral (m).
111
2013
Manual Aqua
2. (Lr lat) Longitud real de la lateral.
− =
Donde:
°
2
=
Nº e: Número de emisores (emisores). de: distancia entre emisores (m). 3. (Q lat ) Caudal de la lateral.
=
°
×
= /
Donde: Nº e: Número de emisores (emisores). qe: Caudal del emisor (l/h). 4. Número de Reynolds.
= 352,64 ×
Donde:
.
Q. lat= Caudal de la lateral (m3/h). di= Diámetro Interno (mm).
5. Ecuación de Blasius para Régimen Critico y Turbulento liso.
Donde:
−
= 0,473 × (
)
4.75
Q. lat= Caudal de la lateral (m3/h). Di= Diámetro Interno (mm).
112
×( .
)1,75 =
/
2013
Manual Aqua
6. (Hf lat.) Perdidas de carga de la lateral (Darcy-Weisbach).
= ×
Donde:
.
× .
=
. . .
J: Gradiente hidráulico (m/m). Lr Lat: Longitud de la lateral (m). F.C: Factor de Christiansen. (Tabla) (Hf lat.) Perdidas de carga de la lateral (Hazen- Williams).
9
= 1.131 × 10
Donde:
− ×
4.872
×
× .
× 1.5 =
. . .
Q: Caudal (m3/h). C: Coeficiente de Hazen- Williams. (Tabla) m: 1.852 (Tubería de aluminio, hierro, acero). m: 1.760 (Tubería de PVC, Polietileno, UV). Di: Diámetro interno (mm). L: Longitud (m). F.C: Factor de Christiansen. (Tabla)
7. (∆Hm) Tolerancia de presiones del sector o modulo.
∆ − ∆ − ∆ − = 2.5 (
) = m. c. a
= 25
= 20%
=
25% (
)=
. .
. .
Donde: ha: Presión Media del Módulo o Sector de Riego(m.c.a.). hns: Presión Mínima Tolerada en el Modulo o Sector de Riego(m.c.a.). 8. (∆HL) Tolerancia de presiones de la lateral.
113
2013
Manual Aqua
∆ ∆ =
1
=
2
. .
Donde: ∆Hm: Tolerancia de presión de todo el modulo o sector de riego (m.c.a.).
9. Diagrama De Presiones. he = ha + ¾ (Hf lat.) + ∆elevador ± ( ∆z / 2) = m.c.a. hd = ha + ¼ (Hf lat.) + ∆elevador ± ( ∆z / 2) = m.c.a.
Comprobación: hf = he – hd y
∆ ∆ >
Donde: ha: Carga de presión de operación del emisor (m.c.a.) Hf lat: Perdidas de carga de la lateral m.c.a. ∆elevador : Altura del elevador (m). ∆z: Desnivel (m). ∆Hl: Tolerancia de presiones de la lateral (m.c.a.)
DISEÑO DE TUBERÍAS TERCIARIAS. Se recomienda en los riegos por aspersión, micro-aspersión y goteo, ubicar las válvulas en el centro del modulo para que los caudales se repartan homogéneamente. Cuando se diseña estos sistemas se debe trazar l a mayor cantidad de módulos rectangulares mas no todos saldrán de forma rectangular, estos reciben otra forma de cálculo.
114
2013
Manual Aqua
Se escoge el modulo con la pendiente más desfavorable cuya subida sea la más sobresaliente entre todas los demás módulos, y en base a os obtenidos en este modulo ejecutar los cálculos de los demás, estos nos asegura que los problemas relacionados con pendiente y perdidas de carga serán superados en los módulos diseñados.
Casos de diseño:
Modulo rectangular con diámetro constante.
Modulo rectangular con diámetro variable.
Modulo no rectangular (Método Numérico)
Formulas para el cálculo del diseño hidráulico terciarias. Modulo rectangular con diámetro constante.
1. (N° lat.) Número de laterales.
°
Donde:
.
.=
×
º
=
Long. terc: Longitud de la terciaria (m). dl: espaciamiento entre laterales (m).
2. (Lr. Terc.) Longitud real de la terciaria.
− .=
Donde:
°
×
.
2
=
N° lat.: Número de laterales. dl: espaciamiento entre laterales (m). 3. (Q Terc.) Caudal de la terciaria.
⁄ .=
°
. ×
115
.=
3
2013
Manual Aqua
Donde: N° lat.: Número de laterales. Q lat.: Caudal de la lateral (m3/h). 4. Factor Fch de Christiansen para el número de salidas. (Tabla) 5. (∆HT) Tolerancia de presiones terciarias.
∆ ∆− =
=
. .
Donde: ∆Hm: Tolerancia de presión de todo el modulo o sector de riego (m.c.a.).
HfL: Perdidas de carga de la lateral (m.c.a.)
6. Diámetro exacto.
∆ 1 4.782
1.75
. = 1,131 × 109 ×
×
Donde: Q terc.: Caudal de la terciaria (m3/h). C: Coeficiente de Hazen - Williams Lr Terc.: Longitud real de la terciaria (m). Fch: Coeficiente de Christiansen. Hf Lat.: Perdida de la lateral (m). ∆z: Desnivel (m)
116
×
=
2013
Manual Aqua
7. (hfT) Perdidas de carga de la terciaria.
− 1.75
9
= 1.131 × 10
Donde:
×
4.782
×
×
× 1.10 =
. .
Q terc.: Caudal de la terciaria (m3/h). C: Coeficiente de Hazen - Williams Lr Terc.: Longitud real de la terciaria (m). Fch: Coeficiente de Christiansen. Di: Diámetro interno de la tubería - Catalogo del fabricante (mm). 8. Diagrama De Presión. He terc = he + ¾ Hf terc ± ∆ z / 2 Hd terc = he – ¼ Hf terc ± ∆ z / 2
Comprobación. hfT = (he – hd ) - (± ∆z)
9. Máxima variación de carga
− d=
. .
Diseño de Modulo no rectangulares Se debe:
Conocer el área del modulo no rectangular.
Calcular en número de emisores en el modulo no rectangular.
Calcular el caudal del modulo no rectangular multiplicando el numero de emisores por el caudal del emisor.
Se diseña la tubería terciaria, igual que el caso uno, con una sola tubería.
117
2013
Manual Aqua
Formulas Diseño de Modulo no rectangulares
(Nºe) Calculo del número de emisores.
Nºe =
A dl×de
= emisores
Donde: A: Área del modulo (m2). de: Distancia entre emisores contiguos (m). dl: Distancia entre laterales contiguos (m).
(Qm) Calcular el caudal del modulo no rectangular. Qm = Nºe × Qe = l/h
Donde: Nºe: Número de emisores. Qe: Caudal del emisor (l/h).
Método Numérico Consiste en dividir la tubería terciaria en tantos tramos como espaciamientos haya entre laterales. A la presión inicial en la terciaria. He, se va descontando la perdida de carga de cada tramo y restando o sumando el desnivel, según que la terciaria vaya bajando o subiendo.
De esta forma se obtiene la presión para el punto inicial de cada lateral en función de He, valor a un desconocido. La media de todas esas presiones se iguala a Ha presión de entrada del lateral medio (he), que es un dato del problema, lo que permite calcular He y la presión a la entrada de cada lateral, la menor de las cuales es Hd.
118
2013
Manual Aqua
Se requiere los siguientes datos:
Longitudes de la terciaria.
Espaciamiento de la lateral.
Número de lateral.
Longitudes Real de la terciaria.
Caudal de la lateral.
Presiones.
Pendiente.
En primer lugar se divide el tipo de tubería y su diámetro; para esto último se adopta el criterio de que la velocidad no supere 2 m/seg. Se emplea tubería de PVC de 0,63 MPa.
De/Di (mm)
Q max (l/h) (v=2m/s)
No. Max. de Laterales
Por lo tanto: N de Tramo
Diam. (mm)
Long. (m)
Se calculara
(J) Gradiente hidráulico
9
J = 1,131 × 10 ×
Donde:
− Q
1.75
C
× Di
4,872
= m/m
Q terc.: Caudal de la terciaria (l/h). C: Coeficiente de Hazen - Williams Di: Diámetro interno de la tubería - Catalogo del fabricante (mm).
119
2013
Manual Aqua
(Hf) Perdida de carga en el tramo (Columna 5). Hf = J × Long Tr = m. c . a
Donde: J: Gradiente hidráulico (m/m). Long Tr.: Longitud de cada tramo (m).
(∆s) Desnivel de cada tramo (Columna 6).
∆
Donde:
s = Long Tr × S = m. c. a
Long Tr: Longitud de cada tramo (m). S: Pendiente en fracción.(m)
H1 = He
H2 = H1 - Hf del tramo(1-2) +/- Desnivel del tramo (1-2)
H2 = He - Hf del tramo(1-2) +/- Desnivel del tramo (1-2)
Cuadro Método Numérico 1
2
Nº Tramos (Tr)
Caudal (l/h)
3
4
5
Di
J
Hf
(mm)
(m/m)
(m)
6
7
Desnivel (m)
H(m) en el punto inicial tramo
8 H (m)
He
∑ Hf
∑ Desnivel
∑H ∑ H / Tramo
he(m)
he – (∑H / Tramo)
He(m)= he(m) +( he – (∑H / Tramo))
120
∑H
2013
Manual Aqua
Donde: He: Presión entrada lateral (m). De los datos de la columna 7 se calcula la presión media.
he - ∑Hi / Nº Tramos Esta expresión se iguala al dato he = Ha
he - ∑Hi / Nº Tramos =Ha Buscar el lateral de menor presión (Columna 7).
Hn = He - lateral de menor presión = m El lateral que más se aproxima al lateral medio (Columna 7). He - lateral medio = m
Cálculo del diseño de la tubería principal Cuando diseñamos una tubería principal, comenzamos de atrás para adelante como lo hemos estado haciendo con todo el sistema, empezando desde el emisor, las tuberías laterales, las tuberías terciarias, las tuberías secundarias finalmente la tubería principal.
Lo primero es determinar cuál es el modulo mas critico, ósea el que se encuentre más alejado y que pasiblemente tenga mayor pendiente, una vez determinado partimos desde este punto y con piano en mano determinar la trayectoria que cursara la tubería.
Basándonos en los datos obtenidos del Diseño Agronómico Elaboramos el cuadro de Secuencia de Operaciones.
Turno día (Td).
Ciclo riego (Cr).
Horas turno (Ht).
121
2013
Manual Aqua
SECUENCIA DE RIEGO Día (Cr)
Operación
Válvula
Caudal (m3/h)
Si fueran dos o más el caudal requerido, obtenido en el diseño agronómico, se repartiría para el tanto de números real en funcionamiento simultaneo hayan resultado, dejando un caudal en cada válvula, según como se diseñen las operaciones de riego, las que pueden ser en mosaico o en bloques, en este caso se ha diseñado en bloques, pues no se va a usar válvulas activas hidráulicamente desde el cabezal de riego, con el fin de evitar que el operador realice largas trayectorias al abrir una y otra válvula. El siguiente paso consiste en seguir la secuencia de los puntos por donde va pasar la tubería y determinar la longitud de punto a punto, para según esto determinar las pérdidas de cargas de los tramos y si es necesario aumentar el diámetro en algún trayecto.
Se diseña con un criterio de que la velocidad máxima permisible sea de 2m/seg. Por lo tanto la formula que vamos a usar para determinar el diámetro es: Q=A× V
π ≥ Q=
D
Diámetro comercial ≥ D. Exacto
× d2 4
× 2 m/s
176.93 × Q = mm
Donde: π: 3.1416
v: Velocidad máxima permisible sea 1.5 a 2.0 m/seg.
122
2013
Manual Aqua
D: Diámetro adecuado (mm) Q: caudal e la terciaria (m3/h) Diseño de la tubería principal Se comienza a calcular desde el punto o modulo mas critico. A – B – C – D – E – F – G… Se calculara el diámetro adecuado.
≥ 1 76.93 ×
Donde:
=
D: Diámetro exacto (mm) Q: Caudal e la terciaria (m3/h) Con el diámetro adecuado, buscamos en el catálogo del fabricante el diámetro comercial que más se ajuste al diámetro exacto y que trabaje a una presión de 0.63 Mpa.
Una vez obtenido el diámetro comercial y la trayectoria, corresponde determinar las presiones o pérdidas de carga en cada punto, con el fin de obtener datos para determinar la potencia de la bomba.
El Ha, perdida de carga a la entrada de la terciaria. Ha = He terc + profundidad de la zanja+ hf (válvula) = m.c.a. Se comienza a calcular por tramos
− ∆ − ∆ 1.75
9
= 1,131 × 10 ×
=
×
+
±
123
4,872
×
=
±
=
. .
2013
Manual Aqua
Diseño de la principal Tramos
Longitud (m)
Di (mm)
Hf (m.c.a.)
Desnivel (m)
He (m.c.a.)
Donde: Q terc.: Caudal de la terciaria (m3/h). C: Coeficiente de Hazen – Williams Lr Terc.: Longitud real de la terciaria (m). Di: Diámetro interno de la tubería - Catalogo del fabricante (mm). ∆z: Desnivel (m).
hf A – C: Perdida entre cada tramo de tubería (m.c.a.). Ha: perdida de carga a la entrada de la terciaria (m.c.a.). Si fuera el caso de que se estuviera diseñando un sistema de riego sub foliar, con el último dato obtenido nos pasaríamos directamente al cálculo de la potencia de la bomba, pero como estamos diseñando un sistema de riego por micro-aspersión aun falta determinar las pérdidas de carga ocasionadas por el sistema de filtrado y de los accesorios del cabezal de riego.
Diseño del cabezal de riego. El cabezal está formado por:
Válvula Check (impide el golpe de las columnas de agua contra el cabezal cuando es apagada la bomba).
Válvula Volumétrica (mide el caudal que pasa a la tubería principal).
Filtrado Secundario (con sistema de Retro-lavado).
Filtrado Primario (con sistema de Retro-lavado).
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2013
Manual Aqua
Válvula de Aire.
Válvula de Alivio de presión.
Bomba.
Todo sistema de filtrado, sean estos Hidrociclones, de Grava o de Anillas, tienen una capacidad máxima de filtración, la cual está dada por el catalogo, la demanda de caudal nos dice cual y cuantos sistemas de filtrado emplear.
Filtración primaria
Filtrado Primario a) Filtros de Grava o arena Limpia materia orgánica: lamas, se usa en canales, ríos, embalses, todo lo que fuentes de aguas superficiales.
b) Hidrociclones Limpia arenas, se usa en pozos.
Filtrado Secundario Filtro de Discos o Anillas: Limpia sedimentos.
Cabezal de riego. Al caudal requerido con el que llegamos al punto L que redondeando, por razones de seguridad se le debe aumentar del 10 al 15%. En el siguiente paso determinaremos las pérdidas de carga que se producen en el cabezal de riego para lo cual es necesario elaborar el siguiente cuadro:
Altura de bombeo Perdida de Filtros
Punto
H (m.c.a.) Perdida de la terciaria
125
2013
Manual Aqua
Filtros
Perdida por filtros ∑ H(m.c.a.)
Tipos de Filtros:
Perdida de carga de la válvula Check.(Catalogó)
Perdida de carga del medidor de agua. (Catalogó)
Perdida de carga en filtros de disco. (Catalogó)
Perdida de carga en filtros de grava. (Catalogó)
Perdida de carga por accesorios. (Catalogó)
Si sumamos solo las pérdidas que ocasionan los componentes del cabezal de riego nos da en m.c.a., que dividido para 10 nos da en bar con este dato se determina que las pérdidas ocasionadas por el cabezal de riego están alrededor de 1 bar, entonces cada vez que se registre en el manómetro que se ha perdido 1 bar de presión en el sistema, se debe hacer un retro lavado.
Cálculo de la potencia de bombeo Por último se determina la potencia de la bomba con los datos resultantes de del caudal necesario y la altura total de los m.c.a., usando la formula de potencia.
=
( × 1.20) ×
270 × (
126
/100)
=
2013
Manual Aqua
Donde: Q: Caudal requerido en el último punto (m 3/h) H: Pérdidas de carga que se producen en el cabezal (m). Efic.: Eficiencia de la bomba (70% diesel) (80% Eléctrico).
La eficiencia varia en cuanto a la clase de motores, así los motores a diesel poseen una eficiencia de 70%, mientras que los motores eléctricos poseen una eficiencia un poco mayor de hasta 85%.
Este es requerimiento mínimo de potencia, a es este resultado se le debe sumar del 20 al 25% más de Hp con la finalidad de que la bomba trabaje a 3/4 por debajo de su máxima potencia, con el fin de no forzar la máquina.
′ =
× 1.25 =
Configuración en el Panel de control. Presionar el botón inicio del escritorio y elegir panel de control a continuación elegir la configuración regional y de idioma.
127
2013
Manual Aqua
Se selecciona la opción regional en el cual colocamos en personalizar.
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2013
Manual Aqua
En la ventana de personalizar la configuración regional se elegirá la opción números y se verificara que el símbolo decimal este (.) y en el símbolo de separación de miles este (.), luego aplicar y aceptar.
129
2013
Manual Aqua
Especificaciones del manejo del software. Al ingresar al programa nos encontraremos, que tenemos que ingresar un usuario y contraseña.
130
2013
Manual Aqua
Los recuadros que se encuentran de color celeste son datos de ingreso por el usuario para los cálculos.
En el software nos encontraremos con varios menú desplazable el cual encontramos cálculos, cálculo varios, tablas referenciales y ayuda. Los diferentes tipos de cálculos que se pueden realizar como son:
Calculo del diseño agronómico para el riego por goteo.
Calculo del diseño agronómico para el riego por micro-aspersión.
Calculo del diseño agronómico para el riego por aspersión.
Calculo de las tolerancias de presiones.
Calculo del diseño físico.
Calculo del diseño de laterales (Darcy – Weisbach).
Calculo del diseño de laterales (Hazen - Williams).
Calculo del diseño de terciaria.
Calculo de módulos no rectangulares por el método numérico.
Calculo del diseño de tubería principal.
Calculo del cabezal de riego.
Calculo del Factor de Christiansen.
Calculo de interpolaciones.
Calculo dimensionamiento de la tubería de red.
Calculo de distancia entre coordenadas.
Calculo de transformaciones de unidades.
Calculo de viscosidad del agua en función de la temperatura.
Predimensionamiento de tubería diámetro y velocidad.
Calculadora.
Tablas referenciales.
131
2013
Manual Aqua
132
2013
Manual Aqua
Ejemplo de cálculo del diseño agronómico para goteo.
133
2013
Manual Aqua
Ejemplo de cálculo del diseño agronómico para micro-aspersión.
134
2013
Manual Aqua
Ejemplo de cálculo del diseño agronómico para aspersión.
135
2013
Manual Aqua
Ejemplo del cálculo de tolerancia de presiones y caudales.
136
2013
Manual Aqua
Ejemplo del cálculo del diseño hidráulico en laterales.
137
2013
Manual Aqua
138
2013
Manual Aqua
Ejemplo del cálculo del diseño hidráulico en terciarias.
139
2013
Manual Aqua
Ejemplo de Modulo no Rectangular, método numérico.
140
2013
Manual Aqua
Ejemplo del cálculo del diseño de la tubería principal
141
2013
Manual Aqua
Calculo de potencia de Bombeo .
142
2013
Manual Aqua
Calculos varios. Calculo de factor de Christiansen.
Transformación de unidades
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2013
Manual Aqua
Calculadora
Calculo de Distancia por Coordenadas
Rutina para Interpolaciones
144
2013
Manual Aqua
Calculo de la viscosidad por temperatura
Predimensionamiento de tubería, Diámetro y velocidad
145
2013
Manual Aqua
Dimensionamiento de la Red.
Algunas tablas referenciales
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2013
Manual Aqua
Tablas de Coeficientes de Christiansen para salidas múltiples. Coeficientes de Christiansen para salidas múltiples (F) A) Aspersor Esp
o__i__i__i__i__i__i__i__i__i__i__i__i__i
Blasius, Cruciani-Margaritora
Scimeni
Iso, Veronose-Daite
Hazen-Williams
Scobey
Manning Darcy Weisbach
n
β =1,75
β =1,786
β =1,80
β =1,85
β =1,90 β =2,00
1
1,008
1,007
1,006
1,005
1,003
1,000
2
0,650
0,646
0,644
0,639
0,634
0,625
3
0,546
0,542
0,540
0,535
0,529
0,519
4
0,498
0,493
0,491
0,485
0,480
0,469
5
0,469
0,465
0,463
0,457
0,451
0,440
6
0,451
0,446
0,445
0,438
0,433
0,421
7
0,438
0,433
0,432
0,425
0,419
0,408
8
0,428
0,424
0,422
0,416
0,410
0,398
9
0,421
0,416
0,415
0,408
0,402
0,391
10
0,415
0,410
0,409
0,402
0,396
0,385
11
0,410
0,406
0,404
0,398
0,392
0,380
12
0,406
0,402
0,400
0,394
0,388
0,376
13
0,403
0,398
0,396
0,390
0,384
0,373
14
0,400
0,395
0,394
0,387
0,381
0,370
15
0,398
0,393
0,391
0,385
0,379
0,367
16
0,395
0,391
0,389
0,383
0,377
0,365
17
0,394
0,389
0,387
0,381
0,375
0,363
18
0,392
0,387
0,385
0,379
0,373
0,362
19
0,390
0,386
0,384
0,378
0,372
0,360
20
0,389
0,384
0,383
0,376
0,370
0,359
21
0,388
0,383
0,381
0,375
0,369
0,358
22
0,387
0,382
0,380
0,374
0,368
0,356
23
0,386
0,381
0,379
0,373
0,367
0,355
24
0,385
0,380
0,378
0,372
0,366
0,354
25
0,384
0,379
0,377
0,371
0,365
0,354
26
0,383
0,378
0,377
0,370
0,364
0,353
27
0,382
0,378
0,376
0,370
0,364
0,352
28
0,382
0,377
0,375
0,369
0,363
0,351
29
0,381
0,376
0,375
0,368
0,362
0,351
30
0,380
0,376
0,374
0,368
0,362
0,350
31
0,380
0,375
0,373
0,367
0,361
0,350
32
0,379
0,375
0,373
0,367
0,361
0,349
33
0,379
0,374
0,372
0,366
0,360
0,349
147
2013
Manual Aqua 34
0,378
0,374
0,372
0,366
0,360
0,348
35
0,378
0,373
0,372
0,365
0,359
0,348
36
0,378
0,373
0,371
0,365
0,359
0,347
37
0,377
0,373
0,371
0,365
0,358
0,347
38
0,377
0,372
0,370
0,364
0,358
0,347
39
0,377
0,372
0,370
0,364
0,358
0,346
40
0,376
0,372
0,370
0,363
0,357
0,346
41
0,376
0,371
0,369
0,363
0,357
0,346
42
0,376
0,371
0,369
0,363
0,357
0,345
43
0,375
0,371
0,369
0,363
0,357
0,345
44
0,375
0,370
0,369
0,362
0,356
0,345
45
0,375
0,370
0,368
0,362
0,356
0,345
46
0,375
0,370
0,368
0,362
0,356
0,344
47
0,374
0,370
0,368
0,362
0,356
0,344
48
0,374
0,369
0,368
0,361
0,355
0,344
49
0,374
0,369
0,367
0,361
0,355
0,344
50
0,374
0,369
0,367
0,361
0,355
0,343
51
0,373
0,369
0,367
0,361
0,355
0,343
52
0,373
0,369
0,367
0,361
0,355
0,343
53
0,373
0,368
0,367
0,360
0,354
0,343
54
0,373
0,368
0,366
0,360
0,354
0,343
55
0,373
0,368
0,366
0,360
0,354
0,342
56
0,373
0,368
0,366
0,360
0,354
0,342
57
0,372
0,368
0,366
0,360
0,354
0,342
58
0,372
0,368
0,366
0,360
0,353
0,342
59
0,372
0,367
0,366
0,359
0,353
0,342
60
0,372
0,367
0,366
0,359
0,353
0,342
61
0,372
0,367
0,365
0,359
0,353
0,342
62
0,372
0,367
0,365
0,359
0,353
0,341
63
0,372
0,367
0,365
0,359
0,353
0,341
64
0,371
0,367
0,365
0,359
0,353
0,341
65
0,371
0,367
0,365
0,359
0,353
0,341
66
0,371
0,367
0,365
0,358
0,352
0,341
67
0,371
0,366
0,365
0,358
0,352
0,341
68
0,371
0,366
0,365
0,358
0,352
0,341
69
0,371
0,366
0,364
0,358
0,352
0,341
70
0,371
0,366
0,364
0,358
0,352
0,341
71
0,371
0,366
0,364
0,358
0,352
0,340
72
0,371
0,366
0,364
0,358
0,352
0,340
73
0,371
0,366
0,364
0,358
0,352
0,340
74
0,370
0,366
0,364
0,358
0,352
0,340
75
0,370
0,366
0,364
0,358
0,352
0,340
76
0,370
0,366
0,364
0,357
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2013
Manual Aqua 77
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2013
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2013
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248 0,366
0,361
0,359
0,353
0,347
0,335
152
2013
Manual Aqua 249 0,366
0,361
0,359
0,353
0,347
0,335
250 0,366
0,361
0,359
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0,335
251 0,366
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0,359
0,353
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0,335
252 0,366
0,361
0,359
0,353
0,347
0,335
253 0,366
0,361
0,359
0,353
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0,335
254 0,366
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0,359
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0,335
255 0,366
0,361
0,359
0,353
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0,335
256 0,366
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260 0,366
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262 0,366
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263 0,366
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265 0,366
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266 0,366
0,361
0,359
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0,335
267 0,366
0,361
0,359
0,353
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0,335
268 0,366
0,361
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0,359
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0,359
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0,347
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0,361
0,359
0,353
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0,359
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280 0,365
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0,359
0,353
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0,335
281 0,365
0,361
0,359
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282 0,365
0,361
0,359
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0,335
284 0,365
0,361
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0,353
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285 0,365
0,361
0,359
0,353
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0,335
286 0,365
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0,359
0,353
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0,335
287 0,365
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0,335
288 0,365
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0,359
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0,359
0,353
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0,335
291 0,365
0,361
0,359
0,353
0,347
0,335
153
2013
Manual Aqua 292 0,365
0,361
0,359
0,353
0,347
0,335
293 0,365
0,361
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294 0,365
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0,359
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0,335
295 0,365
0,361
0,359
0,353
0,347
0,335
296 0,365
0,361
0,359
0,353
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0,335
297 0,365
0,361
0,359
0,353
0,347
0,335
298 0,365
0,361
0,359
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300 0,365
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0,335
301 0,365
0,361
0,359
0,353
0,346
0,335
154
2013
Manual Aqua
Coeficientes de Christiansen para salidas múltiples (F) B) Aspersor Inicio Lateral Blasius, Cruciani-Margaritora
oi__i__i__i__i__i__i__i__i__i__i__i__i Scimeni
Iso, Veronose-Daite
Hazen-Williams
Scobey
Manning Darcy Weisbach
n
β =1,75
β =1,786
β =1,80
β =1,85
β =1,90
β =2,00
1
-
-
-
-
-
-
2
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0,292
0,289
0,279
0,269
0,250
3
0,320
0,313
0,311
0,302
0,294
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4
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0,292
5
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6
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9
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10
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0,344
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13
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14
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0,349
0,347
0,340
0,334
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22
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23
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25
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26
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29
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0,354
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30
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0,328
31
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0,328
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0,340
0,328
33
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0,340
0,328
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0,353
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0,353
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37
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0,341
0,329
155
2013
Manual Aqua 38
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0,354
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0,354
0,347
0,341
0,329
43
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0,356
0,354
0,347
0,341
0,329
44
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0,356
0,354
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54
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74
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80
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81
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0,357
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156
2013
Manual Aqua 82
0,362
0,357
0,355
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0,331
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0,363
0,358
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0,350
0,344
0,333
160
2013
Manual Aqua 258
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0,358
0,357
0,350
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0,333
301
0,363
0,358
0,357
0,350
0,344
0,333
161
2013
Manual Aqua
Coeficientes de Christiansen para salidas múltiples (F) B) Aspersor Easp/2
o_i__i__i__i__i__i__i__i__i__i__i__i
Blasius, Cruciani-Margaritora
Scimeni
Iso, Veronose-Daite
Hazen-Williams
Scobey
Manning Darcy Weisbach
n
β =1,75
β =1,786
β =1,80
β =1,85
β =1,90
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1
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1,013
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1,009
1,006
1,000
2
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4
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0,419
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37
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0,338
162
2013
Manual Aqua 38
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80
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81
0,366
0,361
0,359
0,353
0,347
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163
2013
Manual Aqua 82
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2013
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2013
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2013
Manual Aqua 214
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