[TRABAJO ENCARGADO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
La actividad agrícola tiene la necesidad de manejar y optimizar los escasos recursos hídricos y de suelos con el fin de elevar los rendimientos de los cultivos, con un mínimo aumento de los gastos. Por ello se requiere un paquete tecnológico que permita la modernización del agro y el uso sostenido de los recursos existentes, que en la mayoría de los casos, son insuficientes. El riego por goteo está definido como la aplicación del agua al suelo, en una zona más o menos restringida del volumen radicular mediante dispositivos que disipan la energía y que descargan un caudal determinado (emisores o goteros). Sus principales características características son: Es un método de riego riego a presión. Localiza el agua en la proximidad de la zona radicular a través de un número variable de puntos de emisión. Reduce el volumen de suelo mojado. Operación con alta frecuencia a dosis pequeñas.
1
[TRABAJO ENCARGADO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
Calcular el diseño agronómico de un sistema de riego por goteo según sus determinadas condiciones de agua, suelo, planta, atmosfera, caudal y disposición de emisores y marco de plantación. Revisar los conceptos a tener en cuenta en el diseño agronómico e hidráulico de un sistema de riego por goteo.
2
[TRABAJO ENCARGADO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
Calcular el diseño agronómico de un sistema de riego por goteo según sus determinadas condiciones de agua, suelo, planta, atmosfera, caudal y disposición de emisores y marco de plantación. Revisar los conceptos a tener en cuenta en el diseño agronómico e hidráulico de un sistema de riego por goteo.
2
[TRABAJO ENCARGADO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
MARCO TEORICO RIEGO POR GOTEO
Es el sistema de riego localizado más popular, según el cual el agua circula a presión por la instalación hasta llegar a los emisores o goteros, en los que pierde presión y velocidad, saliendo gota a gota. Son utilizados normalmente en cultivos con marco de plantación amplio (olivar, frutales, etc.) aunque también se usan en cultivos en línea (algodón, coliflor, repollo, patata, etc.). Sus principales características son:
Es un un método de riego a presión.
Localiza el agua en la proximidad de la zona radicular a través de un número variable de puntos de emisión.
Reduce el volumen de suelo mojado.
Operación con alta alta frecuencia a dosis dosis pequeñas. pequeñas.
Div isi ón del área y t razado de la r ed
El área se divide de acuerdo al número total de unidades operacionales obtenidas en el cálculo anterior, utilizando para ello la forma del terreno y la topografía. En cuanto al trazado de las tuberías, puede emplearse cualquiera de los procedimientos gráficos o analíticos existentes, tomando siempre en consideración los aspectos siguientes:
Forma del terreno
Pendientes
Existencia de vías, canales de drenaje, drenaje, tuberías, tuberías, etc.
Ubicación de la fuente de agua y de las fuentes de energía
Marco de plantación y orientación de las hileras del cultivo
En general las tuberías deben ser colocadas siguiendo cierta pendiente para contrarrestar las pérdidas de carga producidas por fricción con la ganancia de presión lograda por desnivel. En algunos casos las líneas regantes pueden ir en contra de la pendiente, pero esto debe evitarse. En todo caso, conviene siempre colocar las líneas regantes en el sentido en que están las hileras del cultivo. En la Figura 1 se muestra un trazado típico, donde la operación de las tuberías múltiples se asemeja a la operación de los laterales de un sistema de riego por aspersión móvil o semimóvil; es decir, si dos múltiples están operando simultáneamente una es la más lejana y otra es la más cercana al cabezal para repartir mejor el caudal en la tubería secundaria.
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[TRABAJO ENCARGADO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
DISEÑO AGR ONOMICO: a) Necesidad es del agua. Eto.Kc.Kl.Ka.Kr N n = Eto.Kc.Kl.Ka.Kr
depende depende del clima (Eto.Kc )
efecto (Kl.Ka.Kr ) locales,advension.
de
localizacion,
variaciones
climaticas
El riego se diseña para el maximo valor mensual de Nn. coeficientes correctores: correctores:
4
[TRABAJO ENCARGADO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
Necesidades Totales Totales O B rutas De Riego
CU: Coeficiente de uniformidad: A efectos de diseño se Establece que la parte de la finca que menos agua reciba: Fracción de la dosis media = CU. K: Coeficiente para el lavado: Es el MAYOR valor entre:
K = 1 – Ea (Eficiencia de la aplicación) K = LR (Necesidades de lavado)
f = 0.30 (suelo arcilloso) f = 1 (suelo arenoso) f = 0.85 (resto de suelos b) Elección Elección del gotero y su disposic ión
Es necesario tener muy en cuenta o siguiente:
Goteros: 2-6 l/h Hortícolas (herbáceos en general)= 2-4 l/h. CONDICIONANTES
Marco de plantación
Porcentaje de solape(a) Se = Rm.(2- a/100) Rm = radio mojado Se = separación separación entre emisores
Valor mínimo de a =15% ----- valor máximo de Se. 5
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
Porcentaje de suelo mojado (p)
Valor mínimo de P: 30-40% Clima árido 60% Clima húmedo Recomendaciones: Amplio marco 25% < P < 35% Marco medio 40% < P < 60% Hortícolas 70% < P < 90% Despejando:
Siendo P el porcentaje mínimo de suelo mojado (se establece) Valores de Sl lógicos (1 p 2 líneas por fila de plantas… MARCO)
Se calcula el P teniendo en cuenta los solapes:
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[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
c) Calculo del tiempo de riego.
Ve: Volumen de agua que emite un emisor (l) q a: Caudal nominal del emisor (l/h) NT: Necesidades totales de riego (mm/día) I: Intervalo de riego (días)
Valores máximos de I:
Textura Ligera 3 días Media 4 días Pesada 5 días
CRITERIOS DE DISEÑO HIDRÁULICO a) Uniform idad de riego
Por ser el agua un bien escaso en cantidad y en calidad, los usuarios están obligados a usarla con la mayor “eficiencia” posible.
El movimiento del agua desde su captación (embalse, río, acuífero) hasta el cultivo, implica tres operaciones separadas: el transporte hasta la zona regable en donde es entregada al usuario regante, la distribución en el predio y la aplicación en la parcela. De acuerdo con estas operaciones se reflejan las siguientes eficiencias: Eficiencias de primer orden: Eficiencia de aplicación, eficiencia de distribución en predio y eficiencia de conducción. Eficiencia de segundo orden: Eficiencia en parcela, eficiencia del sistema de riego y eficiencia de la zona regable. Todas estas eficiencias se expresan en tanto por ciento o en tanto por uno. En riego localizado, al ser prácticamente nulas las pérdidas en la red de distribución, dentro de la unidad de riego, el agua que sale por los emisores es la misma que llega a la parcela y por ello se puede definir la eficiencia de aplicación (Ea) como el porcentaje de agua aplicada que es almacenada en la zona radicular y que está a disposición de la planta. Si la zona radicular es regada de acuerdo con las necesidades del cultivo, la Ea puede definirse como la relación entre el agua requerida en la zona radicular y el agua aplicada. Por lo tanto, Ea dependerá del manejo de riegos (dosis y calendario de riegos), del mantenimiento de la instalación y de la uniformidad del riego, de manera que:
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[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
Ea = Cmj Cmt (1 – E) CU En donde: Cm j es el coeficiente que mide la bondad del manejo (en tanto por uno) Cm t es el coeficiente de mantenimiento que se obtiene al comparar la uniformidad del
riego real con la potencial (en tanto por uno) E Pérdidas por evaporación en el caso de difusores o miniaspersores (en tanto por
uno) CU es el coeficiente de uniformidad de riego (en tanto por uno)
Suponiendo el manejo y mantenimiento de las instalaciones óptimas, la Ea podrá obtenerse mediante:
Siendo: K las pérdidas inevitables por precolación, en tanto por uno. L R los requerimientos de lavado, en tanto por uno
CU el coeficiente de uniformidad de riego, en tanto por ciento La uniformidad de riego de una instalación dependerá de:
Las diferencias de presión que se producen en la red, debidas a las pérdidas de carga y a la topografía del terreno donde se asiente.
La falta de uniformidad de fabricación de los emisores.
El número de emisores de los que recibe agua cada planta
La respuesta del emisor a la temperatura y presión del agua
La variación de las características del emisor con su uso por las posibles obturaciones y/o envejecimiento.
En riego localizado, se define estadísticamente CU como:
Siendo: CV el coeficiente de variación de fabricación del emisor e el número de emisores de los que recibe agua cada planta q n caudal mínimo del emisor que corresponde a la presión mínima q a caudal medio de todos los emisores considerados.
A modo de recomendaciones a utilizar en el diseño de instalaciones de riego localizado, existen Tablas que incluyen algunos valores de CU que coinciden con el ASAE EP405.
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[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
La aportación de agua por los emisores debe ser lo más uniforme posible. La uniformidad constituye el punto de partida del diseño hidráulico. Para logr ar un a buena u nifo rm idad s eránecesaria:
Que todos los emisores de la instalación sean de buena calidad (es muy importante que tengan certificado de calidad).
Que la presión del agua en todos los emisores sea lo más parecida posible
b) Limites d e utilización del pro yecto (LUP) y tolerancia de presiones en la sub
) unid ad de riego (SUR Los sistemas de riego localizado como el goteo o la micro aspersión, se caracterizan por su falta de flexibilidad para regar con una determinada instalación otro tipo de cultivo que tenga distinto marco de plantación, y /o diferentes necesidades hídricas. Por lo tanto, cada sistema deberá utilizarse dentro de un marco definido por estos LUP.
PARTE 1. AGRONOMÍA DEL RIEGO PROBL EMA 1.1
El cultivo de la Fresa se siembra en el Valle de Chao desde los primeros días de agosto hasta mediados de marzo. El marco de plantación típico es de caballones separados 1.25 m con dos líneas de plantas por caballón, siendo la separación entre plantas dentro de la misma línea de 50 cm. El mes de máxima demanda es Marzo con una evapotranspiración potencial ETo de 5.89 mm/mes y coeficiente de cultivo Kc = 0.95. El suelo es homogéneo y de textura franca. La superficie dedicada al cultivo es de 5 ha. La conductividad eléctrica del agua de riego es de 0.7 dS/m. Los goteros elegidos son de 2 L/h. Con estos datos, realizar el diseño agronómico del riego por goteo Solución: Datos.
Cultivo: fresa. Lugar: valle del chao. a) Calc ulam os las nec esid ades hídr icas .
La fracion de área sombreada por el cultivo.
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[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
Consideramos D= 0.250 + 0.040 de solape de las plantas que en total seria 0.290.
El coeficiente de localización se calcula con las formulas siguientes:
Aljibory et al: Decroix : Hoare etal Keller
Variacion por adveccion.
Kl
Superficie de campo = 5Ha hallamos un factor de adveccion de
0.95
10
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
b) Procedemo s a calcular las necesidades totales.
c) Disposic ión de los goteros.
Goteros de 2 lt/h El diámetro mojado se obtuvo por tabla = 0.80 m. =>Rm = 0.40m.
Separación entre emisores. Con 30% de solape
( ) Distancia de solape.
11
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
d) Calculamos el número de emiso res ( .
e) Porcentaje de suelo mo jado
Calculando él Ame con los solapes:
( ( )) Calculando A m e considerando los solapes
Calculo de P
50 % f)
Tiempo de riego Tr
12
[TRABAJO ENCARGADO N° 2] g) Numero de Turnos
F.I.A
PROBL EMA 1.2
Realizar el diseño agronómico para el mes de máximo consumo de una plantación de 8 hectáreas de uva red globe en espaldera a marco de 1,5 x 3 m regada por goteo. El suelo tiene naturaleza franca y el agua de riego tiene una conductividad eléctrica de 1.2 dS/m. La evapotranspiración de referencia (ETo) máxima es de 205 mm/mes. Solución: Datos.
Cultivo: uva. a) Calc ulam os las nec esid ades hídr icas .
.
El coeficiente de localización se calcula con las formulas siguientes:
Aljibory et al: Decroix : Hoare etal Keller
Kl
13
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
Variacion por adveccion.
Superficie de campo = 8Ha hallamos un factor de adveccion de 0.92
b) Procedemo s a calcular las necesidades totales.
14
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
h) Disposic ión de los goteros.
Goteros de 4 lt/h El diámetro mojado se obtuvo por tabla = 1.25 m. =>Rm = 0.6 m.
Separación entre emisores. Con 30% de solape
( ) Distan cia de solap e.
c) Calculamos el número de emisores ( .
15
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
d) Porcentaje de suelo mojado Calculando él Ame con los solapes:
( ( )) Calculando A m e considerando los solapes
Calculo de P
e) Tiempo de riego Tr
f)
Num ero de Turnos
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[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
PROBL EMA 1.3
Realizar el diseño agronómico para un cultivo de melocotoneros de 8.6 hectáreas situado en Motupe, sabiendo que se regará mediante riego por goteo con emisores de 6 L/h cuyo radio mojado medido es de 0.6 m. El suelo del predio es homogéneo, de textura franco arenosa, y la conductividad eléctrica del agua de riego es de 1.5 dS/m. Los árboles se han dispuesto en un marco de plantación de 5 x 5 m. a) Calc ulam os las nec esid ades hídri cas.
.
El coeficiente de localización se calcula con las formulas siguientes:
Aljibory et al: Decroix : Hoare etal Keller
Variacion p or adveccion.
Kl
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[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
Superficie de campo = 8.6 Ha hallamos un factor de adveccion de 0.93
b) Procedemo s a calcular las necesidades totales.
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[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
c) Disposic ión de los goteros.
Goteros de 4 lt/h El diámetro mojado se obtuvo por tabla = 1.25 m. =>Rm = 0.6 m.
Separación entre emisores. Con 30% de solape
( ) Distan cia de solape.
d) Calculamos el número de emiso res ( .
Porcentaje de suelo mo jado
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[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
Calculando él Ae con los solapes:
( ( )) Calculando A m e considerando los solapes
Calculo de P
e) Tiempo de riego Tr
f)
Num ero de Turnos
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[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
PROBL EMA 1.4
Realizar el diseño agronómico e hidráulico de una parcela cuadrada de 250 m de lado, sin pendiente, destinada a un cultivo de lechugas, teniendo en cuenta que se va a emplear un sistema de riego por goteo. Se cuenta con los siguientes datos:
Marco de plantación: 40 cm entre plantas y 80 cm entre líneas o surcos (lechuga)
Evapotranspiración de referencia (ETo) = 180 mm en el mes de máximo consumo
Textura del suelo: Franco arenosa. El suelo es homogéneo
Salinidad del agua de riego: 1.6 dS/m
Características del gotero: 3 L/h, H = 1 atm, x = 0.482, CV = 0.04
El abastecimiento de agua se realiza por aspiración desde un reservorio situado en el vértice superior derecho de la parcela. La altura de aspiración es de 1.5 m. 1. DISEÑO AG RONÓMICO
a) Calcu lam os las nec esid ades hídr icas .
.
El coeficiente de localización se calcula con las formulas siguientes:
Aljibory et al: Decroix : Hoare etal Keller
Kl
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[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
Variacion por adveccion.
Superficie de campo = 6.25 Ha hallamos un factor de adveccion de 0.92
b) Procedemos a calcular las necesidades totales.
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[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
c) Disposic ión de los goteros.
Goteros de 2 lt/h El diámetro mojado se obtuvo por tabla =>Rm = 0.35 m.
Separación entre emisores. Con 30% de solape
( ) Distan cia de solap e.
d) Calculamos el número de emiso res ( .
e) Porcentaje de suelo mojado
Calculando él Ae con los solapes:
23
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
( ( )) Calculando A e considerando los solapes
Calculo de P
f)
Tiempo de riego Tr
g) Numero de Turnos
24
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
2. DISEÑO HIDRA ULICO
a) Hallamos el caudal mínino que arroja el emisor afectado por el coeficiente de uniformidad (CU).
( ) √ () √
b) Tolerancia de caudales.
*La presión mínima es común para toda la instalación
c) Tolerancia de presión.
Donde:
h
:
presión
q
:
caudal del emisor
k
:
coeficiente del emisor = 0.993
x
:
exponente de descarga del emisor
=>
Presión media (ha).
25
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
()
Presión mínima (hns).
()
Diferencia de presión admisible (Δlt) en la subunidad de riego.
M dependerá de diámetros. Keller recomienda M = 4.0 en un inicio.
Terreno llano se considera.
ΔHt
:
variación de presión admisible en la tubería terciaria.
ΔHl
:
variación de presión admisible en las laterales de riego.
ΔH
:
variación de presión admisible en toda la subunidad de riego.
d) Calculo de las laterales de riego. Diámetro del lateral : 22 mm : PE baja densidad Se = 0.80 m SL =0.80 m qe = 3 L/h
26
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
presión nominal (ha) = 9.91 = 1.01 bar separación del primer emisor : lo = Se = 0.80 m máxima variación de presión (Δlt) = 5.04 CV del emisor = 0.03 Perdida de carga equivalente del emisor = 0.07
Calculo del número de emisor (n e).
Calculo del caudal en el lateral (
Calculo del coeficiente de Cristiansen (F).
.
β : exponente de la formula de Blazius para el cálculo de laterales = 1.85 n : numero de salidas en el lateral ―l‖ o numero de emisores
√
Perdida de carga unitaria en el lateral de riego hf (mm).
⁄
27
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
Perdida de carga unitaria incluido el efecto de los conexiones J´ (m/m).
′
Perdida de carga (Hf) en el lateral de riego (m).
´
Por lo tanto es aceptable esta pérdida de carga:.
Grafico: laterales o líneas de goteo alimentados por un extremo
0.773hf
hf
Hm hu = hn
28
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
TUBERIAS TERCIARIAS O POR LATERALES. i.
Numero de laterales por lado. Longitud de la tubería: 125 m Longitud a diseñar: 125/2 = 62.5 m
√ √
ii.
Caudal a ingresar por lado.
iii.
Calculo del coeficiente de Cristiansen (F)2.
iv.
Calculo del diámetro de la terciaria.
Diámetro comercial = 110 mm
Diámetro interior = 105.06 mm Diámetro de PVC clase 5 – UF
29
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
v.
vi.
F.I.A
Calculo de la velocidad en la tubería (usando el diámetro comercial).
⁄ () ()
Perdida de carga unitaria j (m/m) según Hazen-Willians.
Q: caudal que pasara por la tubería (m 3/h) D: diámetro de la tubería (mm)
C: coeficiente de fricción el cual varia deacuerdo al material
vii.
( ) () ⁄
Perdida de carga Hf (m) en toda la tubería.
Presión media Ha (m.c.a.) en la tubería terciaria es igual a la presión máxima (hm) del lateral de riego
viii.
Presión máxima en la tubería terciaria.
30
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
CALCULO DE TUBERIA PRIMARIA Y SECUNDARIA
Diámetro comercial = 140 mm Diámetro interior = 134.4 mm Diámetro de PVC clase 4
CALCULO DE CABEZAL DE RIEGO Y POTENCIA DE BOMBEO
31
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
T.
T. TERCIARIA
F.I.A
T.
LATERALE
GOTEROS
125 m
125 m
32
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
PROBLEMA 1.5
Se pretende dotar la parcela de la figura de una instalación de riego por goteo. Realizar el diseño hidráulico sabiendo que se dedicará al cultivo de pimiento, cuyo marco de plantación será de 70 cm entre líneas y 40 cm entre plantas, estimándose sus necesidades de riego máximas de 7.15 mm/día. Los emisores elegidos son de 2 L/h, 10 m.c.a. de presión nominal, exponente de descarga de 0.528, coeficiente de variación de fabricación 0.03 y longitud equivalente de 0.15 m/emisor, estando separados en la línea 70 cm. No hay que calcular el sistema de filtrado, y considérese una pérdida de carga en el cabezal de 15 m.c.a. El nivel dinámico del sondeo (pozo tubular) es de 25 m.
SOLUCIÓN. a) Calculamos el número de emisores (
.
b) Volumen de agua por emisor
33
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
c) Tiempo de riego.
d) Numero de Turnos
e) Superficie bajo riego por turno
f) Dosis de riego bruta por turno
g) Caudal requerido.
34
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
DISEÑO HIDRAULICO a) Hallamos el caudal mínino que arroja el emisor afectado por el coeficiente de uniformidad (CU).
( ) √ () √
b) Tolerancia de caudales.
*La presión mínima es común para toda la instalación
c) Tolerancia de presión.
Donde:
=>
h
:
presión
q
:
caudal del emisor
k
:
coeficiente del emisor = 0.993
x
:
exponente de descarga del emisor
35
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
Presión media (ha).
()
Presión mínima (hns).
()
Diferencia de presión admisible (Δlt) en la subunidad de riego.
M dependerá de diámetros. Keller recomienda M = 4.0 en un inicio.
Terreno llano se considera.
ΔHt
:
variación de presión admisible en la tubería terciaria.
ΔHl
:
variación de presión admisible en las laterales de riego.
ΔH
:
variación de presión admisible en toda la subunidad de riego.
36
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
CALCULOS CON PROGRAMA TLALOC. LATERALES
37
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
TERCIARIA
38
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
PRINCIPAL
CABEZAL DE RIEGO
39
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
PARTE 2. HIDRÁULICA DEL RIEGO PROBLEMA 2.1 Se ensayan los emisores de un sistema de riego presurizado, cuyos resultados se recogen en la tabla siguiente: presión hidráulica a la entrada de agua del emisor "p" en mca gotero 3 3 0.95
caudal del emisor q (lt/h) gotero 12 1.00
gotero 13 1.10
gotero 23 1.25
media 1.08
6
1.87
2.00
2.05
2.20
2.03
9
2.80
3.05
3.15
3.40
3.10
12
3.25
3.45
3.55
3.60
3.46
15
3.80
4.00
4.05
4.25
4.03
Determinar la curva característica del emisor q=kd px, donde “kd” es la constante o coeficiente de descarga característica de emisor y equivalente al caudal que proporcionaría a una presión de 1 mca y “x” es el exponente de descarga que está
caracterizado por el régimen de flujo dentro del emisor y/o de sus dispositivos de auto compensación. Estos valores deben halarse ajustando por mínimos cuadrados la curva exponencial. Utilice el programa de cómputo CHT o Riegoloc. Programa CHT
Ingresar datos de la siguiente manera: (gotero 3)
40
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
Anotar los resultados de “K” y “X”
Nota: en este caso “X” está representado por “b” Se procede de la misma manera con los demás caudales y anotando los resultado para su posterior utilización en una hoja de cálculo. Resultados: Goteros
k
x
h
Caudal (q)
3
0.38
0.87
3
0.99
12
0.4
0.87
6
1.9
13
0.46
0.83
9
2.85
23
0.57
0.74
12
3.59
curva caudal vs presión 4 3.59
3.5 ) h / t l q ( l a d u a C
3
2.85
2.5 2
1.9
Caudal (q)
1.5 1
0.99
0.5 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14
presión (mca)
41
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
PROBLEMA 2.2 Determinar el gradiente de pérdida de carga (J = hf / L = hf / 100 m) que se produce en una tubería de LDPE (polietileno de baja densidad) de = 52 mm (i = 48 mm) cuando pasa un caudal de 400 l/h a 20°C de temperatura del agua. Usar la fórmula de DARCY - WEISBACH y la ecuación de Colebrook con el coeficiente de rugosidad absoluta ó K = 0.002 mm ( = 1.01 x 10-6 para T = 20° C).
J=?
Dn = 52 mm
Di = 48 mm
√
Q= 400 l/h T°= 20°c
= 1.003x10-6 m2/s
f = 0.042
PROBLEMA 2.3
Demuestre que la pérdida de carga “hf” para el flujo de agua en tubería circular con salidas múltiples, en base a un caudal total “Q” incorporado al lateral de longitud “L”
es:
Dónde:
m = Exponente de velocidad media V = Q /A n = Exponente del diámetro interior Di K = Constante
Solución
Q=VA…V=Q/A
42
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
Remplazamos V.
A= = 0.0826 = K Remplazando
m=2 y 2m+n=5 n=1
=K
PROBLEMA 2.4 Calcular la pérdida de carga en una tubería de fibrocemento de 100 mm de diámetro y 1,200 m de longitud, para un caudal de 15 litros/segundo. Datos: Ø= 100mm = 0.1m L= 1,200m Q= 15 litros/segundo = 0.15m 3/s C= 140
Solución
43
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
PROBLEMA 2.5 En una tubería de fibrocemento de 200 mm de diámetro y 1,500 m de longitud se admite una pérdida de carga de 30 mca. Calcular el caudal que puede transportar. Datos: Ø= 200mm = 0.2m L= 1,500m
= 30 m.c.a
C= 140
Solución
PROBLEMA 2.6 Haciendo uso de la tabla, calcular la longitud equiválete de una válvula de retención abierta de 300 mm de diámetro. Tabla: PERDIDAS DE CARGA DE ALGUNOS ELEMENTOS SINGULARES, EXPRESADOS EN LONGITUD DE TUBERÍA EQUIVALENTE SEGÚN DIÁMETRO (V. CONESA) n válvula esférica abierta
350
válvula en angula recto abierta
175
válvula de retención abierta
135
válvula de compuerta:
abierta
13
3/4 abertura
35
1/2 abertura
160
1/4 abertura
900
válvula de mariposa abierta
40
Te, por salida lateral
67
44
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
codo de 90° con bridas y radio:
corto
32
normal
27
grande
20
Le = n X D Le = Longitud equivalente de tubería recta n = Número de veces el diámetro de la tubería D = Diámetro de la tubería
……………… de la tabla anterior
PROBLEMA 2.7 Calcular la velocidad del agua que discurre por una tubería de 50 mm de diámetro cuando el caudal es de 6 m3 por hora. Datos: Ø= 50mm = 0.05m Q= 6m3/h V=? Solución
Pero:
Remplazando tenemos:
45
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
PROBLEMA 2.8 Una tubería de fibrocemento de 150 mm de diámetro toma agua de una acequia y lo vierte 1.6 km más abajo. Calcular el caudal sabiendo que la diferencia de presión entre los dos extremos de la tubería es de 20 m. Datos: Ø= 150mm = 0.15m L= 1600 m Q=? hf =20 m.c.a C = 140
Solución
PROBLEMA 2.9 Una tubería de fibrocemento de 500 m de longitud transporta un caudal de 15 L/s con una diferencia de presión entre el origen y el final de 10 mca. Calcular el diámetro, sabiendo que se admite un solo diámetro para toda la conducción. Datos: Ø= ? L= 500m
= 10 m.c.a
Q= 15 L/s = 0.15 m3/s
Solución
46
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
PROBLEMA 2.10 Calcular la presión en una tubería de fibrocemento de 100 mm de diámetro cuando se cierra una válvula de paso en 5 segundos. Se sabe que la longitud de la tubería por encima de la válvula es de 200 m, su caudal de 12 L/s y la presión de funcionamiento de 2.5 bares. Utilizamos la formula: sobrepresión (golpe de ariete)
Problema 2.11 Una bomba centrifuga, situada a una altura de 1000m sobre el nivel de mar, eleva agua de un poso a una temperatura de 10°C. La altura geométrica entre el nivel de agua y el eje de la bomba es de 3.5m y las pérdidas de carga en la tubería de la aspiración se estiman en 0.9mca. La bomba está situada sobre el nivel del agua. Calcular NPSHd.
T =10 °C
Altitud= 1000m.s.n.m Hs= 3.5m Hs= 0.8mca
47
[TRABAJO ENCARGADO N° 2] Tabla 1:
F.I.A
(Ho — Hv) en función de las temperaturas y altitudes (en mca)
Altitud sobre el nivel del mar (m)
Temperatura del agua (°C)
0
500
1,000
1,500
2,000
0
10.3
9.7
9.2
8.6
8.1
10
10,2
9.6
9.1
8.5
8.0
20
10.1
9.5
9.0
8.4
7.9
30
9.9
9.3
8.8
8.2
1.1
40
9.6
9.0
8.5
7.9
7.4
Con la tabla encontramos el valor de (H0-Hv)
48
[TRABAJO ENCARGADO N° 2]
F.I.A
PROBLEMA 2.12 En una bomba centrifuga cuyas características podría buscar en el catálogo de Hidrostal, que velocidad se requiere y que rendimiento se obtiene para un caudal de 150 lt/s y una altura manométrica total de 20mca.
Fig. 7 – D. Diagrama altura VS caudal l/s Fuente: técnicas de riego – fuentes yaguer - pag. 184. De la interpolación se obtienen: n = 720rpm. r = 76% Calculando presión:
49
