EVALUACION de EMISORES de RIEGO LOCALIZADO 1. INTRODUCCION El riego localizado (por goteo y micro-aspersión) se comenzó a utilizar en Israel en la década de los 60’s. Con algo de posterioridad se introdujo en Estados nidos! "ud#$rica! %ustralia! &é'ico! etc. El regado con aspersores emplea menos agua y permite un control mejor. Cada aspersor! situado a lo largo de una tuera! esparce agua pul*erizada en un crculo continuo +asta ,ue la +umedad llega al ni*el de las races del culti*o. El riego de eje central emplea largas +ileras de aspersores ,ue giran en torno a un campo circular como si se tratara de la manecilla de un reloj. Este método se emplea sore todo en culti*os como la al$al$a ,ue! por medio del riego! permite *arias recogidas anuales. El regado por goteo suministra a inter*alos $recuentes pe,ueas cantidades de +umedad a la raz de cada planta por medio de delgados tuos de pl#stico. Este método! utilizado con gran é'ito en muc+os pases! garantiza una mnima pérdida de agua por e*aporación o $iltración! y es *#lido para culti*os tanto de secano! como las *ides! como de regado. Entre los pases ,ue mas emplean el riego est#n C+ina! con sus aundantes arrozales! es el pas ,ue cuenta con mayor n/mero de +ect#reas de regado del mundo. e siguen India! Estados nidos! 1a2ist#n y 3usia. India +a realizado progresos impresionantes en los /ltimos aos! aumentando su super$icie de regado en m#s de un 40 por ciento. %dem#s de poner en marc+a alrededor de 500 proyectos de regado apro*ec+ando sus ros! India +a emprendido la e'plotación de sus aguas suterr#neas! mediante cientos de miles de pozos artesianos con omas de motor. Estos sistemas de riego se caracterizan por
o +umedece la totalidad del suelo del #rea culti*ada! aplicando el agua por sore o deajo de su super$icie.
tiliza pe,ueos caudales a aja presión.
a aplicación del agua se realiza a partir de un n/mero *ariale de puntos de emisión o tramos de tuera per$orada o sudante! pró'imos a la planta.
Constituye por esencia un riego de alta $recuencia.
as principales *entajas de estos sistemas de riego son
a) %+orra agua pues minimiza las perdidas por conducción y aplicación! adem#s! en culti*os espaciados no +umedece el #rea no ocupada por el sistema radical (de races *egetales).
b) %+orra energa! comparado con el sistema de aspersión de carga media. c) 7isminuye la mano de ora por ser un sistema de riego estacionario. d) 1ermite de $orma relati*amente $#cil la automatización. e) %umenta el rendimiento del culti*o por unidad de #rea. f) 1ermite lle*ar a cao las laores de $ertilización junto al riego y reduce las maleza en la zonas de transito de empleados.
g) Este sistema de riego puede ser usado en topogra$a accidentada as principales des*entajas de estos sistemas de riego son
a) 3e,uiere ,ue se $iltre el agua para e*itar taponamientos en los emisores. b) 3e,uiere la presencia de personal especializado para la e'plotación. c) El mantenimiento de este sistema de riego se +ace muy laorioso de realizar. d) %lgunos elementos de este sistema pueden ser susceptiles al ata,ue de roedores.
e) os costos de implementación de este sistema de riego son ele*ados! en comparación con los de aspersión semi-estacionaria.
f) 7urante la implementación de culti*os! tales como ctricos y ananos! estos sistemas se *en a$ectados por el *iento! en especial los microjets y los micro aspersores.
as *ariantes tecnológicas de estos sistemas de riego son En el riego por goteo el gasto por punto de emisión! o metro lineal de manguera es in$erior a los 80 litros de agua durante la +ora (l9+.).
En el riego por di$usores o micro - aspersores el gasto de emisión es in$erior a los 800 litros de agua durante la +ora (l9+.). "e denomina di$usor a los emisores constituidos por toeras $ijas y micro - aspersores a los constituidos por de$lectores mó*iles. En el riego suterr#neo! ,ue no dee con$undirse con el riego del mismo nomre y asado en crear un manto $re#tico arti$icial. 1or su poco uso y des*entajas no ser# aordado. as parte componentes de un sistema de riego localizado son Emisores
:ueras lateral! terciaria! secundaria y principal.
;#l*ulas.
3eguladores de presión.
Caezal de riego.
En la pr#ctica se realizara solamente la e*aluación +idr#ulica de emisores. El estudiante se encuentra capacitado! con la realización de las anteriores pr#cticas! para e*aluar los otros componentes del sistema.
2. OBJETIVOS os ojeti*os de la pr#ctica son los siguientes
<ser*ar el $uncionamiento de di$erentes tipos de aspersores.
3ealizar la caliración de un grupo de emisores de riego localizado.
<tener el coe$iciente de *ariación de un sistema de riego localizado.
Clasi$icar el sistema de riego localizado ajo estudio seg/n normas técnicas.
3. UNDAMENTO TEORICO os emisores de riego son los dispososti*os ,ue controlan la salida del agua desde las tuerias laterales en puntos discretos o continuos.
C!a"#f#cac#$% de !$" e"$'e" % continuacion se presenta un criterio de clasi$icacion de emisores.
G$(e'$" "on emisores con caudales in$eriores a 80 l9+. en ellos se produce una disipacion de la energia! ,ue para caudales menores a = l9+ es casi total (en este caso el agua sale gota a gota). 1ara caudales superiores a este limite el agua sale en $orma de un pe,ueo c+orrito. Entre las di$erentes $ormas usadas para producir la perdida de energia y lograr una entrega pe,uea pero e$iciente! tenemos
D#f"$'e" "on emisores! por cuyo ori$icio de salida el agua se proyecta al e'terior con la su$iciente carga a *elocidad para permitir su di$usión a tra*és del aire! tras incidir el c+orro en un de$lector $ijo. 7e acuerdo al #rea ,ue dejan lire estos de$lectores $ijos se tienen los siguientes tipos de di$usores 7e >=0? 7e 8 ' >@0?
M#%# a"*e'"$'e" "on aspersores de aja precisión y ajo caudal. El alcance +idr#ulico de estos c+orros es pe,ueo! usualmente in$eriores a los 4 m.
Ma%ge'a" de g$(e$ "on conducciones ,ue aplican agua de riego mediante per$oraciones poco espaciadas (usualmente menores a 0.4 m.).
S#"(e&a" I%(eg'ad$" "on conducciones ,ue en el propio proceso de producción se le insertan goteros uni$ormemente espaciados. El caudal de estos emisores es in$erior a @ l9+. estos emisores se clasi$ican de acuerdo a la $orma de acople a la tuera lateral "ore la lnea En la lnea "e denominan sore la lnea cuando el emisor $orma parte de la alineación de la tuera lateral! es decir! cuando esta interconectada entre dos tramos consecuti*os de tuera lateral! y se denomina sore la lnea cuando el emisor se encuentra adosado a la tuera! sin $ormar parte de la alineación. as caractersticas $undamentales ,ue deeran tenerse en cuenta al seleccionar un emisor son
a) Caudal uni$orme y constante! poco sensile a las *ariaciones de presión. El emisor dee ser estale a lo largo del tiempo.
b) 1oca sensiilidad a las oturaciones. c) Ele*ada uni$ormidad de $aricación. d) 3esistencia a la agresi*idad ,umica y amiental! as como a las operaciones agrcolas.
e) Aajo costo y accesiilidad. f) Escasa sensiilidad a los camios térmicos del medio amiente. g) 3educida pérdidas de carga en el sistema de cone'ión. A"*ec($" +#d',!#c$" - *a',&e('$" e e/a!0a% !a ca!#dad de % e"$' Ecac#% Cada! /e'"" 'e"#% D
BCn
7onde D caudal de emisor (l9+.) B coe$iciente de gasto carga a presión! en m. n e'ponente de descarga
El coe$iciente B es caracterstico de cada emisor. a carga siempre es medida a la entrada del emisor. El e'ponente de descarga n! es caracterizado por el régimen de $lujo dentro del emisor y de sus dispositi*os de auto - compensación.
e'd#da" de ca'ga *$' c$%e4#% os tipos de cone'ión ,ue m#s se usan son
Interlineas "ore la lnea "ore la lnea con espaciador o ele*ador "istemas integrados
:odos estos tipos de cone'ión producen una perdida de carga ,ue depende del tamao y tipo de cone'ión! del di#metro interior del lateral y del caudal ,ue pasa por este. Estas perdidas deen ser determinadas en condiciones de laoratorio. as perdidas de carga producidas por cone'iones deen tenerse en cuenta! deido a ,ue en sistemas de riego con emisores muy juntos! con cone'ión interlineada! la perdida de carga puede llegar a aumentar en un 80F o @0F de la ,ue se tu*iera en un sistema de riego de este tipo sin emisores.
C$ef#c#e%(e de /a'#ac#% (este pro*iene de la $aricación) Estadsticamente +alando es imposile otener emisores ,ue rinden el mismo grado de gasto para iguales condiciones de traajo! por cuidadoso y laorioso ,ue sea el proceso de $aricación de los mismos. 1ara poder predecir los prolemas ,ue se pudieran presentar en un sistema de riego de este tipo! se +ace uso del denom inado coe$iciente de *ariación (C;). Este coe$iciente se asa en estudios estadsticos de naturaleza normal (muc+os procesos de $aricación se rigen estadsticamente seg/n una distriución normal! y este es el caso de los emisores de riego). 1or lo tanto n
Di D C;
7onde
i >
n
D
D D
n (Di D ) 8 D
i >
n >
GD
*alor medio de los caudales correspondientes al numero (n) de emisores del sistema. *alor de la des*iación tpica de los gastos.
El *alor de C; depende de :ipo de emisor. &ateriales de los cuales esta $aricado el emisor. Calidad en el proceso de $aricación.
C!a"#f#cac#% de !$" e"$'e" de ace'd$ a !$" /a!$'e" de CV $b(e%#d$". G$(e'$"5 M#c'$ 6 A"*e'"$'e" C; 0.04 Auenos0.40HC; 0 D#f"$'e" .>0 &edios0.>0HC;0.>4 7e$icientes C
Tbe'7a" - Ma%ge'a" de C;0.>0
Auenos0.>0HC;0.80 G$(e$ &edios C;0.80 Inaceptales
;0.>4 Inaceptales
En la pr#ctica! lo ,ue realmente interesa es tener en cuenta las *ariaciones de entrega ,ue se producen para las di$erentes plantas y para esto se usara el coe$iciente de *ariación del sistema (C;")! el mismo ,ue es igual a 7onde C;"
C; e
C; coe$iciente de *ariación de $aricación de emisores. e planta. n/mero de emisores ,ue proporcionan agua a una
En esta $ormula la *ariale puede interpre tarse de acuerdo al tipo de culti*o! es decir! en caso de culti*os con marco de siemra amplio (muy espaciados)! como los ctricos y los ananos! la *ariale e se tomara como el numero de emisores por planta! y en el caso de culti*os con alta densidad (poco espaciados)! es decir todos los culti*os en ,ue e'istan mas plantas ,ue emisores! el *alor de e representa el numero de emisores ,ue aportan agua a una planta.
A!g%a" c$%c!"#$%e" "$b'e e! /a!$' de CV "e resumen as
a) Es pr#cticamente independiente del *alor de la presión utilizada en la pruea! siempre ,ue esta se encuentre dentro del inter*alo asumido para el emisor.
b) 1ara emisores desmontales y autocompensantes! los *alores de de su C; es alto.
c) a in$luencia del C; en la *ariación de caudales en su - unidades de riego suele ser m#s importante ,ue la *ariación de presiones deido a la perdida de carga en las tueras! incluso para *alores relati*amente ajos de C;.
d) "e recomienda determinar los *alores de C; para emisores ,ue lle*en un tiempo de e'plotación! pues podra aumentar consideralemente el *alor de C;! entre otras cosas producto de las oturaciones en los emisores.
8. ALICACI9N R:CTICA a presente pr#ctica suele aplicarse en oras +idr#ulicas *inculadas a e'plotaciones agrcolas de di*ersa ndole! donde sea necesario determinar un per$ecto o apro'imado *alor del gasto +idr#ulico en condiciones conocidas con anterioridad. %dem#s permite al educando de Ingeniera Ci*il $amiliarizarse y conocer los tópicos y las caractersticas de estos dispositi*os de control del gasto +idr#ulico. %simismo esta e'periencia *isualiza de una manera sencilla las caractersticas ,ue le son propias al $enómeno ajo estudio. 1or otro lado! los conocimientos ad,uiridos en esta pr#ctica podr#n ser puestos en seria consideración en estructuras +idr#ulicas de di*erso tamao e ndole. a Ingeniera Ci*il! y en particular la idr#ulica relacionada con las e'plotaciones agrcolas utilizan en demasa! los en$o,ues de control de gastos +idr#ulicos con racionalidad y $uncionalidad. El diseo de sistemas de riego localizado con$iales es de muc+a importancia cuando se trata de determinar gastos +idr#ulicos de la $orma m#s precisa posile! y es por eso ,ue la realización de esta practica permitir# a los Estudiantes de Ingeniera Ci*il conocer la naturaleza de tales sistemas! para de alguna manera! en un $uturo no muy lejano! sean ellos los ,ue diseen nue*os sistemas mas precisas y e$icaces! asados en los conocimientos ,ue se generen con el transcurrir del tiempo.
;. INSTRUMENTOS DE MEDICION 'e"#%
determinada. "u cuanti$icación se la otu*o por medio de manómetros! los mismos ,ue se instalan directamente sore la conducción $orzada. En la pr#ctica este *alor *ectorial $ue otenido por medio de un manómetro instalado directamente sore la tuera ,ue alimentan a los emisores. El manómetro usa mercurio como li,uido de traajo.
L$%g#(d magnitud $sica $ue cuanti$icada usando $le'ómetros! el uso del cual es sencilloEsta y cómodo.
Jle'ómetro
a unidad de longitud en el SI es el metro.
a d a u d
El *olumen $ue otra caracterstica $sica oser*ada y medida durante la pr#ctica.
rg a a t e ) o r 1
Esta caracterstica se mide en una unidad deri*ada de la longitud. "u cuanti$icación se la realizo usando una proeta graduada ($aricadas de *idrio). El *olumen! usualmente! es medido en centmetros c/icos (cmK)! o en milmetros c/icos (mmK).
T#e&*$ nidad no espacial e ntimamente ligada al continuo espacio - tiempo. En idr#ulica! y en especial en esta pr#ctica! su cuanti$icación se lo por inter*alos! con ayuda de realizo cronómetros digitales! los mismos , ue tienen una precisión de una milésima de segundo.
Cronometro digital
os *alores otenidos con el cronometro $ueron registrados en una tala para su posterior uso en los c#lculos. El uso de este instrumento es muy sencillo y cómodo. a unidad de tiempo $undamental en el SI es el segundo.
Te&*e'a('a o d a u d a r g l a rti s u d in e l a i c r e m o c rto e m ó
. a d ra g t( n e c a l a c s rm e e n : e
>40?
magnitud gradosEsta Celsius (C?) y$sica para$ue su cuanti$icada apreciación en se utilizaron termómetros (de mercurio)! los mismos ,ue se asan en el $enómeno $sico >00? de la dilatación térmica. El uso del termómetro dee realizarse con muc+a precaución! deido a ,ue el este un instrumento instrumento es de *idrio! un material muy 1ara $r#gil! yusar al mercurio metal li,uidodea medición! pre*iamente se le agita con temperatura amiente! y ,ue es to'ico para los +umanos. "u in+alación es una 40? precaución. Esto para anterior consecuencia inesperada e in*oluntaria. os compuestos de desec+ar mercurio una y el mercurio medición. uego sey su introduce el termómetro mismo se acumulan en el sistema e'cretor L urinario! e'pulsión del organismo en el seno del l,uido. "e espera unos es sumamente di$cil. instantes antes de retirar el instrumento. 0? se procede temperatura a unidad de temperatura en Jinalmente el SI es el grado Bel*in a(?leer B)! la cuya e,ui*alencia en la columna de mercurio y se registra en un con el grado Celsius es >>. papel la medición otenida.
<. CRO=UIS DE LA R:CTICA &anómetro
o itc s # l p e t n e i p i c e 3
n ó i c la u g re e d a l* u l # ;
r o s i m a E
la u * l # ;
:an,ue de a$oro
;#l*ula
>. ROCEDIMIENTO E?ERIMENTAL a realización de la pr#ctica consiste en la caliración de un grupo de emisores de riego localizado! y la otención de l coe$iciente de *ariación para di$erentes presiones de traajo.
En el laoratorio se dispone de una instalación para este $in. En la misma se pueden instalar 6 emisores y recoger el agua ,ue entregan los mismos en recipientes pl#sticos. Estos /ltimos est#n posicionados en una ase mó*il! ,ue permite acoplarlos o retirarlos de la ase para un traajo cómodo y sencillo. El manómetro permite medir la presión durante la pruea. a *#l*ula de regulación a la entrada permite el control adecuado de los di$erentes gastos a usar. El *olumen del agua recogida en los recipientes se miden con ayuda de una proeta graduada en cm. os inter*alos de tiempo pre$ijados se miden con un cronometro digital de precisión. os pasos para realizar el e'perimento son
1) 1oner en $uncionamiento la oma de alimentación ,ue aastece al e,uipo. 2) 3egular la presión deseada! en Bg9cm8! en el manómetro mec#nico situado a la entrada.
3) &o*er la ase de los emisores con los mismos acoplados! +asta ,ue los recipientes estén situados deajo de los emisores. En este preciso instante accionar el cronometro. "e dee *eri$icar ,ue todos los emisores estén aportando agua a los recipientes. *ezmó*il alcanzado tiempo pre$ijado un *olumen tamién pre$ijado! retirar 8) na la ase con losel emisores llenos deo agua.
;) 1roceder a medir el *olumen de cada recipiente pl#stico (usualmente en mm.). 3egistrar este *alor para su posterior taulación.
<) 3epetir todo el proceso para otras presiones de traajo. @. CALCULOS RESULTADOS El procesamiento de datos dee seguir el siguiente orden
1) Calcular el gasto para cada emisor! en (l9+)! correspondiente a las di$erentes presiones de traajo. Es importante sealar ,ue este es un traajo taular.
2) 7eterminar la carga a presión ()! en m. 3) <tener el gasto promedio (D)! en (l9+)! para cada presión de traajo.
8) 3ealizar el c#lculo de los *alores de la des*iación unitaria para cada presión de traajo.
;) <tener la des*iación tpica (GD) para cada presión de traajo. <) Calcular el coe$iciente de *ariación C; para cada presión de traajo. >) Clasi$icar los emisores de acuerdo al C; otenido. . DATOS COMARATIVOS os datos de esta pr#ctica no se pueden comparar! pues ellos est#n ordenados de manera lineal. En las dos p#ginas siguientes se oser*a la tala de datos srcinales y su procesamiento! as como los gr#$icos pedidos (rasante piezométrica y rasante de energa). En los gr#$icos las acisas son de naturaleza re$erencial y no deen ser tomados como *alores reales. as acisas cercanas entre si denotan pro'imidad entre las tomas.
1. CONCLUSIONES RECOMENDACIONES os datos otenidos en la pr#ctica son en uen grado con$iales. os resultados otenidos est#n dentro de los lmites esperados. 1or otro lado los e'perimentos $ueron desarrollados de manera normal. Es necesario sealar ,ue el coe$iciente de *ariación C; representa para los sistemas de riego localizado un uen indicador de su correcto $uncionamiento. "u conocimiento es muy /til para el Ingeniero ci*il. os 1rincipios *istos y estudiados en la realización de la pr#ctica y del in$orme est#n ntimamente *inculados a la Estadstica. Ellos ser*ir#n para poder pronosticar el comportamiento de la energa interna de un $luido en mo*imiento en sistema de riego localizado dentro de ciertos lmites.
11. BIBLIOGRAIA M&anual del aoratorio de idr#ulicaN! del 7r. Ernesto 3uiz Oarca
MEstadstica 1ractica con elementos CaóticosN! del Ing. Callogero del 1iero M&ec#nica de JluidosN! de . Aertin.