RIEGO LOCALIZADO
BIBLIOGRAFÍA
PIZARRO, F. Riegos Localizados de alta frecuencia: goteo, microaspersión, exudación.2ª Edición. Ed.Mundi-Prensa. 1990.
RODRIGO LÓPEZ, J. et al. Riego localizado. IRYDA. ed. Mundi-prensa. 1992.
QUINZÁ GUERRERO, E.,MARTINEZ BELTRÁN, J. Riego Localizado. Diseño Hidráulico. Curso internacional de técnicas de riego y gestión del regadío.1993
CONESA, F.V. Vicente. Riegos a presión. Media y alta frecuencia. Ed. Prensa XXI. S.A.
AVILA, R. et al. Agraria. Agua, Riego y Fertirrigación. Dirección General de Investigación y Formación.
FUENTES YAGÜE, J.L. Riego localizado. IRYDA.
INTRODUCCIÓN Características generales: No se moja todo el volumen de suelo que el sistema radicular de la planta podría explorar. Para satisfacer las necesidades de los cultivos se utilizan pequeñas dosis de riego, que se aplican con alta frecuencia. El régimen de humedad del suelo se ve modificado: el suelo constantemente se mantiene con una humedad cercana a la capacidad de campo. Es un riego orientado a satisfacer las necesidades de la planta y no a la recarga del suelo.
2 tipos de riego localizado: Goteo
Microaspersión
Características del riego por goteo:
Emisión de agua por fuentes puntuales que mantienen baja la tensión del agua en la zona mojada.
Utilizan pequeños caudales.
El agua es emitida bajo forma de gotas o pequeños chorros.
El principal medio de propagación del agua es el suelo.
Características de la microaspersión
El agua es aplicada en forma de lluvia, cubriendo una parte de la superficie ocupada por la planta.
Utiliza caudales entre 16 y 200 lt/hora.
El aire es el principal medio de propagación del agua.
RIEGO POR GOTEO Ventajas
Menores pérdidas de agua No entorpece las labores culturales (poda, cosecha, curas, etc.) Cultivo en condiciones óptimas de absorción. Requiere poca mano de obra. Utilización óptima y económica de los fertilizantes. Adaptable a todo tipo de suelos y topografía. Permite el uso de agua salina Permite el uso de pozos con aforos bajos. Menor incidencia de enfermedades. Posibilidad de automatización.
Desventajas
Obstrucción de los emisores (requieren de un buen equipo de filtración en el cabezal). Mayores costos de instalación
Aplicabilidad del método en zonas húmedas (Uruguay)
No interesa tanto el ahorro de agua. No aprovecha las precipitaciones En general no hay problemas de salinidad. En suelos fértiles no tiene sentido restringir el desarrollo radicular a un pequeño volumen de suelo.
Condiciones que favorecen la aplicación del método en el Uruguay
Presencia de grandes plantaciones de frutales muy mecanizadas
Invernáculos (problemas de salinización, en el caso de cubiertas de larga duración)
Cultivos hortícolas de gran valor que justifican mayor inversión (tomate, frutilla, morrón, papa, etc)
En todos los casos se encontrará respuesta si además se ajustan todos los otros factores de manejo del cultivo (fertilización, salinidad, poda, etc.)
COMPONENTES DEL EQUIPO
Motobomba Válvula de no retorno
Toma manométrica Filtro de arena
Llave reguladora de abonado
Tanque de fertilizantes
Cabezal
Toma manométrica
Filtro de malla
Tubería de conducción Válvulas volumétricas Tubería de distribución
Regulador de presión
Tubería secundaria
Portaemisores Emisores
Red de distribución
EMISORES: FUNCIÓN: Permite la salida del agua con un caudal controlado. Es un disipador de presión, construido especialmente para generar una perdida localizada
Requerimientos básicos: - caudal uniforme y constante, poco sensibles a la variación de presión - Poca sensibilidad a las obturaciones - Elevada uniformidad de fabricación - Resistencia a la agresividad química y ambiental - Bajo costo - Reducida pérdida de carga en la conexión
EMISORES: Clasificación
GOTEROS Sellados Desmontables Goteros en los que su carcasa es la propia tubería (goteros interlínea) Goteros integrados Pueden ser con una salida o multisalida.
Según la configuración del paso de agua tenemos:
De largo conducto: (microtubos) diámetros inferiores a 0.6 mm, flujo laminar De laberinto De orificio Tipo vortex Autocompensantes
EMISORES:
TUBERÍAS EMISORAS: Menor costo, para cultivos densos (hortícola)
Mangueras porosas. Mangueras tipo “T-tape” o “Bi-wall”: Mangueras corrugadas: Mangueras perforadas:
DIFUSORES Y MICROASPERSORES: El agua se desplaza a través del aire antes de llegar al suelo)
Difusores: sin piezas móviles, el agua sale por un orificio y choca con un deflector fijo que distribuye el agua Microaspersores: son aspersores de baja presión y caudal. Con piezas móviles.
Según el CV de fabricación Una norma ISO exige que la media de caudales realmente medidos en una muestra de 25 emisores sometidos a la presión nominal, no se desvíe del caudal nominal mas del 5 % (categoría A) o del 10 % (categoría B). Los emisores se clasifican en: Categoría A: emisores de elevada uniformidad: CV < 0.05 Categoría B: emisores de baja uniformidad: 0.05 ≤ CV < 0.10 Según la conexión del emisor a la tubería lateral
Sobrelínea Interlínea
Integrados
Hidráulica de los emisores Relación Caudal – Presión Ecuación del emisor: Donde:
Q (l/h) = K hx
Q → caudal del emisor K → coeficiente de descarga x → exponente de descarga h → presión hidráulica a la entrada del emisor (m)
K y x son característicos de cada emisor, los debe proporcionar el fabricante o se pueden obtener a partir de la curva q – h o de la tabla. De allí se deduce la ecuación del emisor utilizando dos pares de valores:
ln(q1/q2 ) x= ln(h1/h2 )
q1 K= x h1
Ejemplo: h1 = 10 m; q1 = 3,89 l/h h2 =7 m; q2 = 3,31 l/h
ln(3.89/3.31) x= = 0.45 ln(10/7)
3.89 K = 0.45 = 1.38 10
a ecuación del emisor es : Q = 1.38 h0.45
El exponente de descarga x, es una medida de la sensibilidad de los emisores a la variación de presión. La relación q – h se puede representar gráficamente, que es la forma usual de presentar esa relación por los fabricantes (también es frecuente el uso de tablas).
Q (l/h)
Laminar x = 1
Turbulento x= 0.5
Autocompensante perfecto x = 0
h (m)
Además de la relación q-h interesa conocer el entorno de funcionamiento dentro del cual se cumple la ecuación del emisor. Los fabricantes suelen indicar un caudal nominal, que es el punto que define al emisor. Interesa que los emisores tengan un exponente de descarga bajo, de esa forma para una misma variación de caudal se puede permitir una mayor variación de presión. 1/ x q1 h1 = De la ecuación del emisor se deduce: h2 q2 que permite transformar la tolerancia en la variación de caudales a su equivalente en presiones. Ej: dos goteros con: x = 0.8 x = 0.2 Para que la tolerancia de caudales sea del 10 %, cuanto es la tolerancia de presiones? q1/q2= 1.1 x= 0,8 h1/h2 =(1.1)1/0,8 = 1.13 13 % de variación de la presión x= 0,2 h1/h2 = (1.1) 1/0,2 = 1.61 61 % de variación de la presión
ASPECTOS AGRONÓMICOS DEL RIEGO LOCALIZADO
Una de las mayores ventajas del riego localizado es el ahorro de agua. En lo referente a las pérdidas, la localización se consigue conduciendo el agua por medio de tuberías y aplicándola muy cerca de la planta, con esto se eliminan las pérdidas por infiltración y evaporación en los canales, acequias, surcos, etc., lo cual supone un gran ahorro de agua. En cuanto a la menor necesidad de agua por parte de los cultivos es algo mas complejo de tratar.
Transpiración
Evaporación
Transpiración
Evaporación
En resumen, Localización + alta frecuencia ⇒ disminuir la evaporación directa y aumentar la transpiración El balance supone una disminución de la ET, cuya magnitud depende de las características de las partes transpirantes = “fracción de área sombreada”, que es la fracción de la superficie del suelo que es sombreada por el cultivo al mediodía (A). Cuanto menor es A mayor es la reducción de la ET en riego localizado respecto al riego convencional. El mayor ahorro de agua se consigue con plantaciones jóvenes de árboles, que es cuando “A” alcanza valores reducidos. En cultivos en hilera (hortalizas) la disminución de la ET es prácticamente despreciable
Relación entre la fracción de área sombreada (A) y la Etc con riego convencional (E. Fereres et al, 1981)
Patrón de humedecimiento Formación de bulbo mojado Charco, Forma: tipo de suelo y caudal del emisor
Factores que afectan la forma del bulbo de mojado
Tipo de suelo Estratificación: presencia de estratos de distinta porosidad Caudal del emisor y tiempo de riego
Tipo de suelo
Suelo arcilloso
Suelo franco
Suelo arenoso
Estratos de diferente porosidad
SUELO B
T
SUELO
Pizarro, 1990
Caudal y tiempo de riego
Bresler, 1977
Diámetro de mojado por un emisor de 4 lh-1, para una profundidad de raíces de 0.80 m Grado de Estratificación del suelo Textura del suelo
Homogéneo
Estratificado
En capas
Diámetro de Mojado (m) Ligera
0.50
0.80
1.10
Media
1.00
1.25
1.70
Pesada
1.10
1.70
2.00 Keller, 1978
Estratificado se refiere a la textura relativamente uniforme, pero teniendo alguna orientación de partícula o alguna capa de compactación que da más alta permeabilidad horizontal que vertical En capas se refiere a cambios de la textura con la profundidad, y moderada compactación En esta tabla no aparece definido el volumen de agua aplicado, lo cual esta afectando el diámetro de mojado. Por otra parte, la naturaleza, características, profundidad e inclinación de los estratos influyen notablemente y esto no pueden preverse con carácter general.
¿ Como se moja el suelo ?
Rodrigo López, J. et al. 1992
García Petillo, Mario
Resultados experimentales Brunosol Eútrico: Emisores de 1.6 lh-1: • Los diámetros de mojado no superan los 0.55m (3 horas de riego) • El incremento de las horas de riego no se traduce en mayor área mojada, en cambio hay menor eficiencia por pérdidas por percolación
Emisores de 2 lh-1: • Los diámetros de mojado no superan los 0.60m (7horas de riego) • El incremento de las horas de riego produce mayor área mojada, y al mismo tiempo pérdidas de agua por percolación • El uso de dos líneas de riego mejora la zona mojada siempre y cuando estén lo suficientemente cerca: • con 1.0m de separación no hay buen contacto entre las zonas mojadas • con, 0.5m de separación se logra un diámetro de mojado (transversal) de 1.20m
Emisores de 4.0 lh-1: • Los diámetros de mojado no superan los 0.90m (7horas de riego) • El incremento de las horas de riego produce mayor diámetro de mojado, y al mismo tiempo pérdidas de agua por percolación
Suelo arenoso Emisores de 1 y 2 lh-1: • Los diámetros de mojado fueron menores a 0.60m • La zona mojada es de escasa profundidad y no hay perdidas de agua por percolación
Emisores de 4 y 6 lh-1: • 1 hora de riego los diámetros de mojado no superan los 0.45m • 2 horas de riego, el de 4 lh-1 da un diám. de mojado mayor al logrado con el emisor de 6 lh-1, posiblemente debido a que el primero desarrollo una mancha húmeda mayor. • La zona mojada es de mayor profundidad y en algunos casos hay perdidas por percolación
Emisor de 8 lh-1: • Los diámetros de mojado fueron menores a 0.60m • Existió un buen desarrollo del bulbo de mojado en toda la profundidad del suelo • Pérdidas por percolación importantes, generando ascenso de la napa freática
DISEÑO AGRONÓMICO 2 etapas: a) Cálculo de las necesidades b) Determinación de: dosis frecuencia tiempo de riego número de emisores por planta caudal del emisor disposición de los emisores.
DISEÑO AGRONÓMICO
a) Cálculo de las necesidades ETc = ETo x Kc En riego localizado, cuando el cultivo no llega a sombrear más del 60 % de la superficie total, se debe corregir por el efecto de la localización. En caso contrario no se corrige. ET diseño = ETc x Kl 2 situaciones: Manejo del riego: en montes jóvenes debemos corregir por el efecto de localización. Diseño del equipo: no corregir , excepto en montes con marcos de plantación muy grandes. En el caso de hortalizas o cultivos densos no se realiza esa corrección.
DISEÑO AGRONÓMICO
Necesidades totales Nt = ET diseño /(Ea*CU) donde: Ea= eficiencia de aplicación CU= coeficiente de uniformidad
DISEÑO AGRONÓMICO
Valores de eficiencia de aplicación en climas húmedos Profundidad de raíces
Textura Muy porosa (grava)
Arenosa
Media
Fina
<0.75
0.65
0.75
0.85
0.90
0.75 – 1.50
0.75
0.80
0.90
0.95
> 1.50
0.80
0.90
0.95
1.00
Eficiencia de aplicación: Porcentaje de agua aplicada que es almacenada en la zona radicular y que esta a disposición de las plantas ( escasas pérdidas en la red de distribución) Siempre es menor del 100%, principalmente debido al control limitado de la forma como se aplica y se distribuye el agua en el suelo.
DISEÑO AGRONÓMICO
Uniformidad: El coeficiente de uniformidad (CU) es un indicador de que tan bien (o mal) se distribuye el agua en la superficie regada por los emisores. Es una medida de la capacidad del sistema de entregar el mismo volumen de agua a través de los emisores y no una medida de que tan bien se distribuye el agua dentro de la zona radicular
DISEÑO AGRONÓMICO 2 etapas: a) Cálculo de las necesidades b) Determinación de: número de emisores por planta caudal del emisor disposición de los emisores. dosis frecuencia tiempo de riego
DISEÑO AGRONÓMICO
Número de emisores por planta ⇒ determinar cuanta superficie se debe mojar ⇒ determinar cuanto moja un emisor
a) Volumen o superficie de suelo a mojar mínimo de volumen de suelo a humedecer. “porcentaje de superficie mojada”
Keller y Karmeli (1974): área mojada por los emisores área total.
H. Abreu P = área mojada por los emisores Área sombreada
DISEÑO AGRONÓMICO
Marco de plantación
Área mojada por los emisores
Ejemplo:
Área ocupada por la planta
Cultivo: Duraznero adulto (diámetro de copa: 2.5m ---- Área= 5m2 Suelo: Brunosol Marco plantación: 4 * 2.5m Emisores de 4 l/h ------- diámetro de mojado 0.65m ---Área mojada de 0.65*2.5m = 1.63m2 P%= 1.63/5 = 33 %
DISEÑO AGRONÓMICO
Valores mínimos para el caso de árboles: Clima húmedo 20 % Clima árido 33 % (Keller)
Para nuestras condiciones se recomienda un 50 % de suelo mojado, respecto a la superficie ocupada por la planta En cultivos herbáceos el valor de P debe ser mayor, llegando incluso al 70 %. Valores altos de P aumentan la seguridad del sistema, pero aumentan su costo (mayor número de emisores, diámetros mas grandes, etc.)
DISEÑO AGRONÓMICO Superficie a mojar = Sup. Ocupada por la planta x % de mojado
b) Superficie (área) mojada por un emisor Área mojada por un gotero (Ae) = Diam2 * 3.1416 / 4
Diámetro de mojado depende de: textura del suelo estratificación caudal del gotero tiempo de riego o volumen aplicado Determinación del diámetro de mojado Uso de fórmulas (poco práctico y muy limitado por los datos necesarios) Pruebas de campo (es la mejor opción, fácil de realizar y no necesitan un equipo costoso, pero no es frecuente que se realice a nivel de diseño). Uso de tablas o gráficas
DISEÑO AGRONÓMICO Distancia entre emisores
Nº de líneas por fila de árboles
Distancia entre goteros = dist, entre árboles* Nº líneas / Nº goteros
Disposición de los emisores: Lateral simple Lateral doble Goteros multisalida Disposición en serpientes
Los bulbos deben solaparse por lo que la distancia entre goteros debe ser menor al diámetro de mojado del gotero En el caso de laterales con goteros incorporados o interlínea, se selecciona un distanciamiento y se comprueba si cumple con el P mínimo, y con el solapamiento entre bulbos de mojado (15 - 30 % del radio)
DISEÑO AGRONÓMICO
Solapamiento(s):
1) Máxima separación admitida (15% solapamiento) Separación entre emisores = φ Mojado - (radio de mojado* % solap.) Ejemplo: Goteros de 4l/h en un suelo de textura media Diámetro de mojado: 0.90m Se (15%) = 0.90 - (0.45*0.15)= 0.832 m Se (30%) = 0.90 - (0.45*0.30) = 0.765m
2) % solapamiento cuando son emisores incorporados %solape: (φ mojado - Se)/radio de mojado
DISEÑO AGRONÓMICO
Ejemplo: Seleccionar el espaciamiento entre goteros mas adecuado para un suelo de textura media y caudal emitido de 4 l/h Distanciamientos disponibles: 0.75m, 1.00m, 1.25m Diámetro de mojado: 0.90m
%solap. = (0.90 - 0.75)/0.45 = 0.33 (sirve) %solap. = (0.90 - 1.00)/0.45 = no hay solapamiento %solap. = (0.90 - 1.25)/0.45 = no hay solapamiento ¿ Y si el suelo es mas arenoso? Probablemente se deberá seleccionar una menor separación entre emisores.
DISEÑO AGRONÓMICO 2 etapas: a) Cálculo de las necesidades b) Determinación de: número de emisores por planta caudal del emisor disposición de los emisores. dosis frecuencia tiempo de riego
DISEÑO AGRONÓMICO
Dosis:
Necesidades totales * Marco de plantación: litros/planta
Frecuencia de riego: diaria Duración del turno de riego (Tr) Tr = Dosis por planta(l/p) Q got(l/h) x Nº de got/pl
=
Para el diseño del equipo se considera el monte adulto (Et diaria máx), sin aplicar coeficiente de localización. El tiempo de riego permite definir el número de sectores máximo que se podrán regar en el momento de máxima demanda, teniendo en cuenta la jornada de riego. Cuando se esta manejado el riego considero la ETc de ese periodo en particular, por lo tanto será variable durante todo el ciclo del cultivo.
Ej: Tiempo de riego= 5h Superficie total= 4há Jornada de riego =20 h (con automatización) 4 sectores
1 há por sector
Esta superficie se puede subdividir en una superficie mas reducida
1
4
2
1
3
2
3
4
DISEÑO HIDRÁULICO Coeficiente de uniformidad CU= q25 / qa q25 = caudal medio de los emisores que constituyen el 25 % de mas bajo caudal qa = caudal medio de todos los emisores
CU evaluación de instalaciones en funcionamiento diseño de nuevas instalaciones.
En el diseño, la uniformidad es una condición que se impone. Se elige un CU y se debe mantener durante el diseño hidráulico.
DISEÑO HIDRÁULICO Ejemplo Nt = 5 mm/día
CU de 0.90
Para que el 25 % menos regado reciba 5 mm/día habrá que regar con Nt = 5/0.90 =5.56 mm/día; Y si CU =0.70 , Nt = 5/0.70 =7.14 mm/día Con este criterio de CU, el 75 % de las plantas recibe un exceso de agua, en el caso de CU= 0.90 el exceso es de 10 % y en el caso de CU = 0.70 el exceso será de 30 %.
Cuanto mayor es el valor de CU mas cara es la instalación.
100% uniformidad, baja eficiencia
Alta uniformidad, alta eficiencia
Baja uniformidad, alta eficiencia
Situación anterior donde se aumenta el tiempo de riego para que las plantas sub irrigadas reciban el agua requerida
Causas de una baja uniformidad: Hidráulicos: elección equivocada de los diámetros de tubería Constructivos: (coeficiente de variación de fabricación) Obstrucciones y alteración de los emisores (envejecimiento) Diferencias de temperatura Valores recomendados de CU: la elección del CU es una cuestión económica en la que se debe comparar el costo y la posibilidad del mayor consumo de agua y la mayor inversión inicial. Emisores
Pendiente
Coeficiente de Uniformidad Clima árido
Clima húmedo
Emisores espaciados mas de 4m en cultivos permanentes
Uniforme (i < 2%)
0.90 – 0.95
0.80 – 0.85
Uniforme (i > 2% ) u ondulada
0.85 – 0.90
0.75 – 0.80
Emisores espaciados menos de 2.5m en cultivos permanentes o semipermanentes
Uniforme (i < 2%)
0.85 – 0.90
0.75 – 0.80
Uniforme (i > 2% ) u ondulada
0.80 – 0.90
0.70 – 0.80
Mangueras o cintas de exudación en cultivos anuales
Uniforme (i < 2%)
0.80 – 0.90
0.70 – 0.80
Uniforme (i > 2% ) u ondulada
0.70 – 0.85
0.65 – 0.75
DISEÑO HIDRÁULICO Etapas:
Tolerancia de caudales ⇒ Tolerancia de presiones
Diseño de laterales
Diseño de terciarias
Diseño de principales
Tolerancia de caudales Hay que mantener el CU prefijado (en el diseño agronómico) 3 formas : 1) Considerar una determinada variación de presiones Ej: 20 % variación de presión: Hmáx/Hmin = 1.2 mca Si x = 0.8 Si x = 0.5
Qmáx/Qmin =1.16 Qmáx/Qmin = 1.1
Este criterio funciona muy bien en el caso de aspersión, donde los emisores tienen un exponente de descarga muy constante, igual a 0.5 y el coef. de variación de fabricación es bajo, no debe usarse en riego localizado ya que para una misma variación de presiones la variación de caudales puede ser muy distinta según sea el x del emisor y también su CV. Tampoco se tiene en cuenta la calidad del emisor ni la uniformidad de riego
Tolerancia de caudales
2) Considerar una determinada variación de caudales.
Q max H max = H min Q min
1
x
Tampoco en este caso se tiene en cuenta la variación de fabricación de fabricación del emisor,
Tolerancia de caudales 3) Considerar x, CV y CU Fijando el valor del CU y conociendo qa (caudal medio) se puede obtener qn (caudal mínimo) :
q min =
CU * q a 100(1 −
1.27 * CV
e
q = Kh ⇒ hmin x
)
q = min K
1
x
qa = Caudal medio qmin = Caudal mínimo Pa = presión media hmin = Pmin = presión mínima Pmax = presión máxima CV = coeficiente de variación de fabricación e = nº de emisores de los que recibe agua una misma planta (si es menor que 1 se utiliza e = 1)
La diferencia máxima de presiones permitida en la subunidad de riego (∆Ps), compatible con el CU elegido, será proporcional a la diferencia entre la presión media que produce el caudal medio y la presión mínima del sector: ∆Ps = M[Pa-(Pmin)s] M depende de las características topográficas del terreno y del número de diámetros que se usen en una misma tubería. M Diámetro constante
4.3
2 diámetros
2.7
3 diámetros
2.0
El valor de ∆Ps deberá repartirse entre los laterales y la tubería terciaria
Ejemplo: Ecuación del emisor Q = 1.38 h0.45
CU: 0.90 (del diseño agronómico) Qa: 4 l/h CV del emisor: 0.04 e: 4
q min =
0.90 * 4 = 3.69 l/h 1.27 * 0.04 1− 4
Con el caudal mínimo del sector de riego puedo obtener la presión mínima del sector usando la ecuación del emisor (q = Khx)
P min
q = min K
Pa = (qa / K)
1/x
1
x
3 . 69 = 1 . 38
1
0 . 45
= 8.90m
= (4/1.38)1/0.45 = 10.64 m
∆P = 4.3(10.64 –8.90) = 7.48 m 7.48 m son lo que se pueden perder en la terciaria y en el lateral, en principio se puede considerar que la mitad se pierde en el lateral y la otra mitad en la terciaria. Por lo tanto, en principio hf lateral = 3,74m = hf terciaria
Diseño de la línea porta goteros Ubicamos en un croquis las líneas porta-goteros Determinamos las longitudes (máximas) de los laterales Caudal unitario de la línea porta-goteros Qu (lts/hora/m. lineal) = Q got / Dist(got) Caudal por línea
Emisores a 0.75m Caudal 4.0 l/h Plantas a 2.5m
80m (0.8% pendiente)
Pérdidas de carga en laterales Calculamos las pérdidas de carga para tuberías de diferente diámetro Darcy – Weisbach
Q2 hf = 0.0826 * f * 5 * L D
f=
0.25 K 5.74 log + 0.9 3.71D Re
Re =
2
vD
υ
L = Lreal + L. equiv. debida a las conexiones de los emisores
Efecto de las conexiones : Es una pérdida de carga que se origina en un punto singular y por lo tanto podrá hacerse equivalente a la que se produce en una longitud de lateral recto (fe) (long. equivalente). Dependerá del tipo de conexión y del diámetro interno de la tubería
Valores de fe para Diámetros internos mas frecuentemente utilizados
fe =
23.04
D
Grande
1.84
fe =
Grande
10.3
0.32
0.24
0.18
13.2
0.20
0.15
0.11
16
0.14
0.11
0.08
18.91
D
fe
Di mas frecuente
1.87
Estándar
fe =
Estándar Pequeño
14.38
D
1.89
Chica
fe = 0.23m Interlínea
Del cuadro obtenemos el valor de fe, para un emisor; éste valor multiplicado por el número de emisores en la línea, nos da la longitud equivalente total que debo agregar a la longitud real del lateral. Longitud total = long. real + (fe x nº de emisores)
Ejemplo: Longitud del lateral: 80 m
Separación entre emisores (Se): 0.75 m
Nº emisores = 80 / 0.75 = 107 fe (conexión pequeña, Di : 13.6 mm) = 0.11 Longitud total = 80 + (0.11 * 107)= 91,7 m
Ejemplo: Lateral de 80 m Se = 0.75 m qa= 4 l/h Pa =10.64 m
80/0.4 = 107 emisores x 4= 427 l/h CSM (n= 107; Se/2) =0.353
Pendiente =0.8 % bajando (0.008 m/m) (hg=0.64m) Se prueban diferentes diámetros de tubería de PEBD con un caudal de 0.000119 m3/s y 91,7m Tubos.exe Utilizando la formula de Darcy - Weisbach DN(mm)
Di(m)
Area
Vel
Re
K(m)
K/D
f
hf
CSM
hftotal
16
0,0136
0,000145
0,82
10986
0,000002
0,000147
0,0305
6.97
0,353
2.46
20
0,0176
0,000243
0,49
8489
0,000002
0,000114
0,0326
1.98
0,353
0,70
Se selecciona aquel diámetro de tubería cuyas pérdidas de carga no superen las permitidas (del ejemplo: 3.74 m) En todos los casos debe tenerse en cuenta las diferencias topográficas.
⇒ Elijo la tubería de DN 16mm
Calculo de presiones en el lateral (P inicial, P max, P min, P final) Lateral horizontal: P inicial = Pa + ¾ hf =10.64 + 0.75(2.46)= 12.49m P min = Pa – ¼ hf = P inicial –hf= 12.49-2.46= 10.03m Lateral descendente a) cuando el desnivel es menor a las pérdidas por fricción, o sea que el desnivel no compensa las pérdidas de carga por fricción: el punto de menor presión se encuentra en una posición intermedia
P inicial = Pa + ¾ hf - hg/2 = 10.64 + 0.75(2.46) - 0.64/2= 12.17m P min = P max - t’hf = 12.17 – t’ (2.46) = 12.17 – 0.783(2.46)= 10.24m P final = Pa – 0.25(hf) + hg/2 = 10.64 – 0.25* 2.46 +0.64/2 = 10.345m Hg Hg t '= 1 − + 0 . 357 * Hf Hf
1 . 57
0 . 64 0 . 64 t '= 1 − + 0 . 357 * 2 . 46 2 . 46
1 . 57
∆Plateral= 12.17 - 10.24= 1.93m
= 0 . 783
Laterales alimentados por un punto intermedio En el caso de terreno horizontal el punto óptimo es el medio: se divide el caudal y la longitud en dos permitiendo el uso de tuberías laterales mas finas. En el caso de terrenos con pendiente el punto óptimo estará más cerca del extremo más elevado. Plano
Con pendiente
DISEÑO DE LAS TERCIARIAS O LÍNEAS DE ABASTECIMIENTO Hidráulica de las líneas de abastecimiento La
hidráulica es similar a la de las líneas porta-goteros, es decir que existe derivación de agua a intervalos equidistantes.
En
nuestras condiciones, se diseñarán tuberías terciarias de un solo diámetro. En el caso de sectores grandes pueden diseñarse con varios diámetros.
Las
tuberías a utilizar son normalmente de PVC (enterradas) o de polietileno (mas caras pero pueden estar expuestas al sol y son flexibles)
En
el calculo de la terciaria se iguala P inicial del lateral con P media de la terciaria y a partir de esa presión se calcula P MAX y P MIN de la terciaria , la diferencia de esos valores debe ser menor al tolerado para la terciaria. En el ejemplo: 5.5m, (7.48-1.93)
P MAX (t) = P inical (l) + ¾ hf (t) - hg(t)/2 (terciaria en bajada) P final(t) = P max(t) - t’hf(t) PMIN del SECTOR= Pfinal (t) - t' hf(l) P MAX, es la presión máxima del sector, es la que debe llegar a la entrada del sector de riego La diferencia entre la P MAX y la P MIN del sector no debe superar el valor tolerado (en el ejemplo, 7.48 m)
Ej. Tubería terciaria de 70m, con derivaciones cada 5 m, horizontal Perdida de carga admisible: 5.5 m Qt = 426.7 l/h*14 =5973 l/h(0.00166m3/h) CSM (14; Se/2)= 0.365 Tubería de PVC DN40 PN4
Hf = 2.03m
Tubería de PVC DN32 PN4: Hf = 6.94 m no sirve, utilizo la anterior Calculo las presiones en la terciaria P inicio del lateral medio: 12.17 m Hg = 0 (terreno horizontal) P máx: 12.17+ ¾(2.03) = 13.69 m P final: 13.69 – 2.03 = 11.66 m Pmín. del sector = P final - hf lateral 11.66 – 1.93 = 9.73m Calculo el nuevo CU: Qa= 4 l/h Qmin = 1.38 hmin0.45 = 1.38*9.730.45= 3.84 l/h
CU = (1 −
1.27 * 0.04 4
)*
3.84 = 0.94 4
en este caso cumplo con el requerimiento de mantener el CU y se mejora, el 75 % de las plantas que son sobreirrigadas reciben un 6 % mas de agua, con el CU inicial el exceso era del 10 %.
-t’hf
Pmin=9.73m
80m (0.8% pendiente)
Pfinal(t)=11.66m
⇒ Qmin ⇒ CU= 94%
= 3.96m = ∆Psector
- hf (terciaria)
plano
- ¾ hf – hg/2 Pinicial=12.17m
- ¾ hf
(terciaria)
PMAX =13.69m
Pa = 10.64m
Lateral medio
80m (0.8% pendiente)
Q SECTOR 2
PMAX
PMIN
Coeficiente de Uniformidad= 0.94
Corregir Necesidades totales
Corregir Tiempo de Riego
Tubería Principal
El diseño de la tubería principal, es igual que para el caso de aspersión, es una tubería que conduce un caudal conocido y que debe llegar con determinada presión al sector de riego. Para determinar la presión que debe dar la bomba habrá que sumarle las pérdidas de carga localizadas (reguladores de presión, válvulas, filtros, equipo de fertirriego, accesorios, etc.)
1
4
2
1
3
2
3
4
AUTOMATIZACIÓN DEL RIEGO
Algunos aspectos sobre la instalación del equipo Profundidad de la zanja: Con tráfico: 0.60m Sin tráfico: 0.30m
En cultivos densos …
Datos del Diseño Agronómico
Diseño hidráulico
Coeficiente de uniformidad (CU) Nº de emisores por planta (e)
Otros datos
CV de fabricación del emisor
Tolerancia de caudales
Caudal medio del emisor (qa)
Tolerancia de presiones
Dosis y tiempo de riego
Espaciamiento entre emisores
Caudal de laterales y terciarias
Ecuación del emisor
Distribución de la red de riego
Diámetros y régimen de presiones en laterales y terciarias
Plano topográfico
Fórmulas de tuberías Conexión emisor - lateral
Secundarias Primarias Cabezal
RESULTADOS SUELO ARCILLOSO
Brunosol Eútrico Melilla -40 -10
1.6 lh-1 3 horas -20
0
1.6 lh-1 7 horas 20
40
-40
-30
0.55m
-30
-50
-50
-70
-70
-90 -40
-20
0
20
40
20
40
-10
0.50m
-90 -20
0
20
40
-110
-40
-20
0
RESULTADOS Brunosol Eútrico Melilla
-40 -10
-20
2.0 lh-1 3 horas 0
20
40
60
2.0 lh-1 7 horas 80
100
120
140
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
-20 -30
-40 -50 -40
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160 -20
0.60m
-40
-60
-60
-80
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
RESULTADOS Brunosol Eútrico Melilla 4 lh-1 3 horas -60 -10
-40
-20
0
4 lh-1 7 horas 20
40
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
0
20
40
-20 -30
0.65m
0.90m
-40
-60
-50
-80 -70
-100 -90 -60
-40
-20
0
20
40
-100
-80
-60
-40
-20
RESULTADOS SUELO ARCILLOSO Brunosol Eútrico CRS Tratamiento 2: 1.6 -40 -10
-30
-20
-10
0
lh-1 10
Tratamiento 2: 1.6 lh-1 (3hs15’)
(2horas) 20
30
40 -10
-40 0
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60 0
-10
-10
-20
-20
-30
-30
-40
-40
-40
-50
-50
-50
-50
-60
-60
-60
-60
-70
-70
-70
-70
-80
-80
-90
-90
-100
-100
-20
-20
-30
-30
0.50m
-40
Percolación
-80
-80
-90 -40
-90 -30
-20
-10
0
10
20
30
40
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
RESULTADOS Brunosol Eútrico CRS Tratamiento 3: 4.0 lh-1 (3hs15’)
Tratamiento 3: 4.0 lh-1 (2horas) -40
-30
-20
-10
0
10
20
30
-10
-10
-20
-20
-30
-30
0.70m
-40
-40
-50
-50
-60
-60
Percolación
-70
-70
-80 -90 -40
-80 -30
-20
-10
0
10
20
30
-60
40
-90 40
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
0
250 230 210 190 170 150 130 110 90 70 50 30 10 -10 -30
40 0
-10
-10
-20
-20
-30
-30
0.55m
-40
-40
-50
-50
-60
-60
Percolación
-70
-70
-80
-80
-90
-90
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
RESULTADOS Suelo arenoso 2 lh-1
1 lh-1 -20
-10
0
10
-10
-20
-30
1 hora de riego
20-20
-10
0
10
20
-20
4 lh-1 -10
0
10
6 lh-1
20 -40
-20
0
8 lh-1 40 -40
20
-10
-10
-10
-10
-20
-20
-20
-20
-30
-30
-30
-30
0.25m -40 -40
-50 -50
-60
-20
0
20
40
0.60m
0.45m -40
-40
-40
-50
-50
-50
-60
-60
-60
-70
-70
-70
-80
-80
-60
-70 -70 -20
-80
-90 -20
-10
0
10
20
-80
-10
0
10
20
-90 -20
-10
0
10
-90 20 -40
-30
-20
-10
0
10
20
30
-90 40 -40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
RESULTADOS Suelo arenoso 11 lh 2horas lh-1 -40
-20
0
20
2 horas de riego
2 lh-1 40-40
-20
0
4 lh-1 40-60
20
-40
-20
0
6 lh-1 20
40
60-60
-10
-10
-10
-10
-20
-20
-20
-20
-30
-30
-30
-30
-40
-40
-40
-40
-50
-50
-50
-50
-60
-60
-60
-60
-70
-70
-70
-70
-80
-80
-80
-80
-90 -90 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
-90 -90 40 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60-60
-40
-20
0
8 lh-1 20
40
60-60
-40
-20
0
20
40
60
-40
-20
0
20
40
60
-10
-30
-50
-70
-50 -40 -30 -20 -10
0
-90 -60
10 20 30 40 50 60
RESULTADOS 4 horas de riego
Suelo arenoso -1 1 1lhlh 4h -20
0
4h -1 22lhlh 20
-40
-20
0
20
40
-10
-10
-60
4 lh-1 -40
-20
0
20
40
6 lh-1
60-40
-20
8 lh-1 0
20
40-40
-10
-10
-10
-30
-30
-30
-50
-50
-50
-70
-70
-70
-20
0
20
40
-20
0
20
40
-20
-30
-30
-40
-50
-50
-60
-70
-70
-80
-90 -20
0
-90 20 -40
-30 -20
-10
0
10
20
30
-90 40 -60
-90
-40
-20
0
20
40
60-40
-20
0
20
-90 40-40
