Hidráulica del riego por goteo
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(2) I. A (2 9 H ol¡ t)1/z c -o.113'!a2. t26l. i. En Ia 6Jalt. q=LPH 0 = Oiármtro interior, nrn m L = Longitud del conúrcto ci¡qrlar' f = Facto¡ de fricclón, adin:nsis¡al A = Secci6n transversal. trm' H = Presión de operaci6n, m 9 = Acelelaci6n de la gravedad = 9.81 m/s'. s. En fluJo laminar, la fo¡¡ra de La sección t¡ansve¡sal deI conducto, afecta tulbulento. de los gote¡os que en flujo mas €I cdlportantento hidráulico se puede Para secciones de georetría s¡.Íple no fluy distante cte Ia circular, usa¡ Ia ecuación [26] sustltuyer¡do 4r po¡ D, sierdo ¡ el ¡adio hidráulico eI uso de r da sl fln. En estas condiclones, si eI flujo es turtulento' hrena ap¡oxit|lacl-ón. No es asl cua¡do et flujo es laninsr; aq-ri se va perpo¡ dienrb nás precisión a r¡dida qJe Ia foñna se aleJa de 1a circ¡rlar. otra parte, el ef€€to de la tslp€¡atura del agua sobre el caudal' es rnás significativo en eI flulo laninar qre eri al tu¡bulento. En anisores de o¡ificio, el flujo y el caudal se FJede estimar cüE:. trr gene¡a1 es ccípletamúrte. q = 5.6 t co (z g t1)1/2. t¡J¡bulento. [?7 ]. [bnde! Co = Coeficien¿e del orificio, usual¡ente 0.6 q, A, S y H = Se exp¡esan cürc sn eI caso anterio¡ En los tubos de pated doble, (Figura 1), la mayor pérdida de cabeza tiene lugar en el o¡ificio interio¡ cuyo cardal puede calcula¡9e co.rD:. q = 3 , 6 A C oy 2 I ( H - H r ) En Ie cual! H y Hr = Prast ones de operación en las cánaras principal tivE¡lente, m.. Hr ouede calc¡¡la¡se cdrEs. [28]. y secundaria respecr.
(3) e L I orí¡icios. C&¿aiv aecundd¡í¿. de s¿Lidn. tl. O|¿ficio-¿nt¿rioE o Prítcí¡tal. t. C&r:w PnincíPal. FIOnA 1 .. Ttüo (b dóle. Par€d. Hr =. En la cual ¡ m = lüirpro de o¡ificios. [2si. H 1 + m'. secunda¡ios po¡ cada orificio. p¡incipal. en dlüas cána¡as es el nigtE y puede En ga|eraf el diárnetro de tos o¡ificios haberdeJa6orificiossecunda¡iosporcadaorificioPlincipal.Losgote. con celda circulalt Ia cual causa flujo ¡os tipo vortex tienen un orificio que el agua entra tangencialflEnte a Ia pared' en vórtice o ¡e¡p1ino, debido a eon forma- i ocaslofiando un movi-niento rotaciDnal rápldo del agUa, intefior, Las p6rdidas de cabeza en un ción del renplino en el centro de la celda' un o¡lficio que que ocasiona las 'simple de igual grigo¡ vortex son mayores la ec¡-¡ac!ón: El caudal se puede caLcula! mediante diá¡retro.. q = 3,6 or"6Ñ. ü. [30]'. 0'4 con lo ct'¿; EI vaLor de Co en un emisor vo¡tex es de aprcxinadanente Esta caracdiá¡Etro' de igual slnple q se leduce a 1/3 de1 q de un orificio eI preslón operación' y de d¡ra¡qa pe¡mite que gara Las mismas te¡ística veces 1'?3 puada aproximadanrtte ser cti&net¡o de efrtfada de un emisor vortex 4?.
(4) rEyor qJe ef de un e¡nlso¡ de orificio. simple.. Los goteros copensadores de presión se han diseñado para propotclma¡ una del agua que la que se obtiefle cm gotelEjo¡ uniformidad de distribución ¡os de o¡lflcio o de trayecto }argo. La conpensaclón se obtiene usualmente mr nedio de t¡n ¡¡ate¡ial e1ástico que ca¡¡bia diDensiones en fuñción de la presión, perrnitiendo un caudal casi constante con un aoplio rango de presiodel matelial nes. Estos gotems p¡esentan eI problefla que ta elasticidad $¡fre carbios ctesgrés de períodos prolmgados de exposición, Io cuaL háco En que se presenten va¡iaciones efl el caudal' aún con presión cm3tante. qoteros compensado¡es de presión de eI mercado se ericuentran dispmibles trayectos largo y corto, asl como tanblén de o¡ificio. La ecuacÍón general para los goteros de cotpensación de los ti¡os cio y t¡óo corto es la siquiente¡. e = r.E or"6l. +. de o¡ifi-. I 1 1]. En Ia cual el exDonentex varía de 0.0 a 0.5' dependlendode las ca¡acte¡Ísticas d€ la sección de flujo y de Ia elasticidad del material' utilizado. de Iavado altelno y En cuanto a gote¡os autolavables existen dos tipos3 dJrante corto tieflpo plilEros se autolavan solo Los de lavado continuo. coípensadopjesto Son típicamente q.¡e en operación. es el sistena cada vez aníllos rlgidos con orificios de cotrüinaci6n presi6n la nediante res de y un diafragma elástico. fu caudal puede estitlErse rnediante la ecuación;. q. =. 3.6. A Co. 2 s H/n'. IJ2J. en serie.. En la cual mr es eI núnero de orificios. El p¡incipio de funcionamiñto del autolavado continuo, se baea en qle estos de diál¡et¡o Eelativamente flexibles goteros poseen una serie de o¡ificios diá¡ctro al desatromayor partículas de de que pe¡miten expulsión qrande, Ia partículas que leqan a cadg presián, tales urla vez lla¡se ufl incraneñto de puede como¡ se estimar Su flBxible. caudal orificio. s=J.6nco\/7'(r/.'¡o'z 48. t33l ?.
(5) ta2. T'E UN COTERO ECUACION GEh¡ERAL DE DESCARGA. La siguiente rn gotero.. t. f6nrula. general. caracte¡Iza. 11 colportÚúento. x o' o = K . H. ..li. ds. hidráulico. t 34l. de descarqa o cmstante de p¡oPorcloEn asta €cuaclón K¿ T un coeficiente exponente de descarqa del enisort ' t" naltdad propls ot t"ot golero I "t flujo' csracterizado por eI réginen de dos caudales q1 psra dBtR$[inar los varores de K" y xr basta cm conocer Hl Y H2' En esta fo¡fla¡ y s.¡s correspondlentes presi&'es de operactón y %. t3sl. de la a¡sción El valo¡ da k- se puede obtEnc¡ despejúndolo H' q y corre€pqdifrte s¡J coñcidos de o.¡lera de 1o. lalote.. [34] para cual-. corresponde a una talpsratura d€da Es necesarlo anotar que la ecr¡ción [J4] d e t a g u a . t } r i n c r g r c n t o e n l a L g r p e r a t u r a d e lpo¡ a q t l a , d i s | i n u y eel l a vcáIentan¡iento i*oslotra parte' caudat' el e lrr¡e¡rr¡ta nlsma de Ia @ oenf¡iJriatodegoterosexFlesüosalalntrrperie,F|edeproduci¡ve¡18c i o r r e s d e f l u l o d e b l d a g a l o s c a | b l o s q ' l e p ' J € f u | p r e * r t a t s e € n l a s 3 É c i o - 3e uaden En una foñ¡€ ssrilla de flujo de los ggtaros' -"¡utt"" .-. l.**ráts q y H eri condide valores de nediciones de naneJo: efectuandá ir"o", y atlas propias del lugar' de nanefá cimeE L teÍpe¡aturas bajas' íEdias cuente cofl valo¡es de x y Kd nás ac€deg t;i'q"" o*" iada ápoca ¿et a¡o se con Ia realidad'. DE C'OTEROS 3.3 PERDIDAS DE ENERGIA POR CONEX]ON rlel tanaño d€ la berbilla de inserEstas pérdidas de enerda son función Es cmveqoteros y del diánetro interio¡ de la línea laterar' t* para el de lateral eqrivalente "iá"-oi estas pérdidas en lmgltud J*a""tolJar. ü 4g.
(6) La Figura 2 permite cáIcu1o poste¡ior de párdidas de energla en esta lfnea. de barüiUa y diámepata varios tamaños ertimar las pérdidas por cmexi6n tms intE¡iores d€l latelal.. &4. EN CABEZA DE PRESION VARIACION P,ERMISTBLE. Af consldera¡ qJe una gjbunidad de rieqo está corpuesta por un miLtlple y los latelales que allmenta, la va¡iación de presión por sr.tbunidad se puede exoresa¡ cqm:. Ax 0onde: = ót" l-in h n. va¡iación. = (u - h). [36]. smn. de presión en la sJbunidad, m. = Cabeza rnáxirm de presión err Ia srbrfiidad, inlcial del lateral más p¡óximo, m =. t,.. equivalente. a Ia presión. Cabeza mínima de presión err la subunidad' eqiivalente a Ia presión de operación del últirE goteto del late¡al nás lejano, m. para fj.nes de diseño Ia va¡iación permisible dad, puÉde Estina¡se mediante Ia ecuación¡. A. H= = 2.s (ha -. eri cabeza de presión Por sJb|¡t-. hn). [3?]. En la cual h es la cabeza de preslón pronedia por gotero en metros' corresacaudal p¡onedio por gotero necesario para satisfacer Ios requepondiente al El Factor 2.5 rirnientos & riego en la épaa de nfaxima evapotranspiración ' ha demostrado ser apropiado para logra! una adecuada unifonnidad de emíslón.. 3.5 CAPACIDAD DEL SISTEMA EI caudal requerido pata eI dis€ño de ]a planta de bo|'Éeo y la ¡ed de tuberlas para cualquier tipo de disposlción del ststena' puede calcularse medlante Ia ecuación:. {.
(7) oi CC. 'ooq. c. go. ÁNrio. o. c. I. c. Eogo o116úl. € :9 !. (). 3:;:. o. (o. o. !. c. E. c o. ! o. rD. o u¡'a¡. i. fr. o. uoltt¡|¡ot. !t. o ,od ¡oPlp¡ad ¡od t¡u¡lg^lnbt. 9n¡!0uo"l. FIgnA2.P€|tdi'dágdeercrgleporcdlelióndegoterosfe,Pa¡adiferentss de IfrE interlores de inserci6n y dihtro€ de batillta tdbs (s) l(.¡Ia Frsrtel l¡teral'.
(8) r¡elf. Aq. o- . . - 4 3.110N I En Q A l{ E qa. la = = = = =. Sp = S¡ =. cual CEpóIdad cbl sisbrq, LPS A¡ea total del prdlo a i¡¡iga¡, ilúrero de serciqEs o estaciúEs ilúrcm de gotems por plrlta Caudal protdio po¡ gotero. Lptl. Sr. I has de ooereclón. J. Sepa¡ación entDe plJrtss en Ia hlle¡a, n SEparaclón €ntle hl,le¡as de planta, m. 3.6 HIDRAULICA DE LA CO}.¡DUCCTONPOR TUBERIAS usdas en riego por goto, sm PVC Los moteriales de tr¡berfas tlplcmrte y poltetllerE. Para sste tipo tb matertal$ Ia fónr¡Ia de Dalcy kbisbach defln€ con myc precisión las é¡didas de aetgfa qre Ia fó¡ la de Hazanültuidns. La f6rr¿1a de Damy-khisbachse e¡presa ctxrp!. =. h-. '. 4. [3s]. f LVz. o2s. Oonde¡ h. = Pérdida de cabeza m el tróo, m f L D V. = Facto¡ adimensi$al dE f¡icción = Lmgltud de Ia tlüería' m = DlárEtro de Ia tuberla, m = VElocldad de fl¡jo, rnls. prra condiciones de flujo. I. laminar, Re d. f .. 2.030 se tierp. g. [40]. xE. cuando Re) 2.t1o0, f s! trrrde estimaD ! prltl¡ tubos hidJlicamente Eüaues¡. 5?. g.¡e. de Ia ley de Prandl para ,^ Ü.
(9) I. I. i. = 2 t o s ( R er ? ) - 0 . 8 = 2 l o s ( Ú ). I. G. I. [4r]. 2.5't. Sin embarqot se resolver' ecuación puede resultar tediosa de como ecuacqnocida ecuación' por 1a aplicación de Ia sigllieote t"*. to'' ne "t*t pa-¡a2'000¿ { ción de Balsiusr Ia cual es "*"ofJ. La anterior. I. ¡ = o.sl s/Reo'25. I. l42l. y en general las pé¡didas Las pé¡didas de energía debidas a adltaÍ€ntos menorest se pueden estinar cono!. & s G. -. I¡t. k*-. m. [ ¿ 3 ] EI. E ll. ¿g. cr. Donde: h = Pé¡dida rEno! ' m m k. *. =. lli2g. Coeficiente. t¡. {. propio del aditannnto,. = Cabeza de velocidad'. calüio de sección' etc. 4t. m. lateral con goteros' se pueoe Pa¡a el cáIculo de pérdidas de energla de un 1t' mediante Ia la lonqitud real 1' por 1a lo¡¡qitud equivalente $stituir (6) siauiente relación, según reller ''r. ¿. --. + fo. 5)¿ ¡r 1\ _:-------_--:_ 5 e. [ 4 4]. es 1a separación entre qoteros En Ia cual I y tt están dados en metrost SÉ (rn)' (m) y f. se obtiene de Ia Figura 2 salidas' entre lás cuales sd Las pérdidas de energía en tube¡la con valias pueden calcular rultiplicandd y los múltlpleEr se los laterales 1' Tabla de la F ".,"u"ntran et valo¡ h^ de ta ecuación [39] po¡ eI valor I. : 53.
(10) I TAE-A 1.. valorBs F para ser usados con Ia ecuaclón de oaEy-ldeisbecfi' el cáIculo de oérdldas de energla. 1.00 0,65. j. 0.5{¡ 0.4? 0.45. s 6 7 I. 1. Ne de salidas. Ng de salidas. 1 2. EF. O.ttA. I 10-11 12-15 16-20 21-30 31-?0 >?0. 0.41. 0.40 n?o. ,. 0.rs 0.36. 0 . 43. 3.7 DISEfi¡O DE LINEAS LATERALE es ner¡o¡ de1 3l' del lateral Olando la pendiente del te¡rerD en dtreción a anbos laterales Ilngas colocq¡ nÉs general eq'r&¡1co ¡eslltar trrede en pÉ¡diqJe de co¡rülnación Ia taLes lútqitud€s cm lados de cada 0úItlple, quede balarEeada' topoqráfica y dife¡erEia das de energia las presiones extrsDas conviene limitar Pa¡a fines de dlseño prelimlnar. perrnisible Ia s-úrJnidadr es deen presión de varlación aI 50f de ra lh, cir 0.5 óH . s. 3. cada pareja con se disponqr a lado y lado del rultiple' 5i los laterales de fluJo pe¡o di¡eccjones con fliltiple del abscisa ent¡adEs en la mis¡¡a a la es igual L' total y lmgitud su par Iateral opuestas' se corpce cúE están late¡ales los por el ctrrtrario S-. Si entre múltiPles ""p".""ián Ia longltud de cada uno se desiga un solo tado del rniltiple, disouestos na cq|E 1. La s¡esión de ent¡ada pa¡a un Par lateral diente uniforme es (KeIIer, 6).. hl .h". * 0.?5 h. ,lrt'tt. de un solo diárEtro. - (1-z)5'?s]- ^+. 5¿. y sobre pen-. (2 z - 1). [4s]. t.
(11) y parE Iste¡alEs. hi. ¡. (t". =. h". 7'75 =h + o.?5 hf (0.5)a. [46]. + 0.11 ht. en Ias dJales. \t. i I. en. sln pendiente se cqtvl'e¡te. cabeza de Presión inicíal'. 1. m. gárdida de energla en eI par lateral üf. z. ¡elación. Asr =. para Iaterales ssncillos es¡ sión inici¿I. lopoqráfica. de Ia diferencia m' cfi. L' 'n. de la po¡ci6n de late¡al. entre Ia lonqitud. I"lo, "o*ruro del par latatal. de longltud. pendiente uniforne. pmdiente. abajo. entre roe dos extreíEs. y Ún solo diárEtm'. la p¡B-. I. v la o¡esí6n final. 0'?5 ht. +. = h". hi. r AE]. [4?]. 2. o del extrerrE cerrado es. *'. h" = nu -f}'. 'AEII. [48]. rAEl'). [4s]. L2 Es decir qJes h". = hi. =. (hf. Donde: h. =. llEl. =. cerrarlo del lateDal' Cabeza de pres!ón en el extrsrE oife¡encia topoqráfica' hacia abajo' n. (+) para flujo. i 55. hacia ar¡iba'. n (-). para flujo.
(12) 3.8 DISEÑO DE MULTIPLES resulEn ter¡enos con pendiente menor del 3f en direcci6n de los míItiples¡ En ta más económico dispone¡ estos a arüog lados de Ia línea prirripal, terrenos planos eI par de m3ltiples tendrá longltudes iguales, L., La lü|gitud. del par múItiple. esr. Lo = y la longitud. de un núltiple. Is0]. [t""ro-,]... ]. sinple es:. - 1/2) st. t- ={n mr en las q.raLes Lp y L,. =. Lmgitud. (n-)¡o. =. ¡¡r3nem cle hlle¡as. o laterales. servidos desd€ un prmto cqrún. n,. =. núne¡o de hile¡as. o laterales. servidos por el iúltlple. S,. =. Sepa¡ación ent¡e hileras'. del pa¡ y mlltiple. sirple. respectlvErEnte,. m. n. Las entradas a tos múltiples constituyen los puntos prirripales de cmt¡ol pa¡a un adecuado manejo del agua y del sistgl|a en qeneral. Por consiguiente, Ia determinaclón de la cabeza de presi6n inicial eí 1os núItiptes ejerce una marcada influencia en Ia estimación de la cabeza dinámica total requerida po¡ eI sisterm. e¡ los múltiples d€ subunidades La p¡esión lnicial con laterales de un solo diámet¡o se calcula m€dlante la ecuación¡ Ht. = h.. fszl. *A H'n. en la cual Hi. = cabeza de presi6n iniclal. del ÍúItiple,. h¡.. =. cabeza de presión inicial. del lateral'. =. dlf"t"ncla. AH',. m m. I. ent¡e Ht y h.' n. 56.
(13) +. d'r*@eetÜqarcdro l!!{'t. = tttHr i. ts3l. o's{Er. de un solo diámetroi lrl = 0'6 Para múltien dmdB |r| = 0.?5 para mttiples Hf para de 3 o más dlámat¡og' = rniltlples 0.5 oles de dos diárEtms y fl ((ellet. L. es la pérdida de cab€za en EI mÍltiple.. I. 3.9 DISEÑO DE LA LÍNEA PRINCIPAL. I. .r. E. ¡ !. 6). ecmór¡icos teniendo en se pu€de diseffar cm critérios La I!,nEa gririci.gal q¡e 9or el conttE¡io y diáretro e! cgl crece que inicial eI costo orertt" que el diáíEUm sB hace nedida a incEqrEritan se Ios costos de operaclón una fonna rápitla Ílenor debido aI ifErsr€nto de lag pé¡didas de enerqía. p¡inclpal as medlante llnea Ia de los dlá¡et¡os de de hace¡ Ia selección csrgJtadel travás a de investigrción @Eracimal eI apleo de técnicas cct apropiada m'ry ¡esr-¡tta proqranación ideal propósito Ia Para este do¡. capropios de Los costos coslos' de de nini¡rlzEción una Función tbjetivo y fest¡icciofis! las trJ€dÚl mefÉlonados antsrlofi€nte son los da diárEtro del sisteser Ia energfa y las tlüerfas disp@ib1es' puesto qua eI caudal variable la contexto' de este por Oent¡o diseño. eI ma ha sido @finido tubería' de Ia di&net¡o es el de decisión obvigttEnte msdiante Las pá¡di&s de energla para cada diánpt¡o a cqrpara¡r se calculan diánetros' o diánet¡o de liecha Ia selección Ia fórn¡la de Darcy-ldeisbach. (Hfo) eri meb¡os' se totallza las pérdidas de cabeza en Ia línea prirEipal. 3.IO CABEZA DINAMICA TOTAL EDT. -. H.+H^ +h ifPsom. +F-+h-rAEI. Is4]. eri Ia cual D O T . cabeza dinárnica total ' n en el ÍúItigle'. H.. .. cabeza de q¡es!6n inicial. ''fp. -. pérdida de energía en 1a llnea principali. n. .. altura. 'd. .. máxinn diferencia filtros, n. $. L. I. de srrción. ¡[. + pérdidas de energla en Ia misra' m de cslda de cabeza de presión permisible. 5?. en los.
(14) h. p,Érdidas r¡Eno¡es de ene¡gía; ca¡rüios de dlreccl6n, inyector qrfinicos, vátvuLas, Dedidores' reguladores de p¡esión, etc' m. m. du=. difErencia topográfica en eI si s¡Jbe, (-) si baja, m.. sentido. óe la. línea. p¡incipal'. de. (+). La potencia reqJerida se calcula cqrct. BHP. 0xcoT. =. ?6Ef.. [E. Dorde B HP =. pot€ncia aI frerio' flP. q. =. capacidad del sistgr¡a en LPS. q)l. =. Cabeza dlnádca¡. Ef,rO =. gflqieñcla. m. del íEto¡ .¡r.rlt lplicada. por Ia eficlencia. de Ia borü8.. *. 58.
(15) *. BIBLTOGRAFTA l. ENGIiI€ERS' Oesigúr and operation of SoCIETY 0F AGRICu-TURAL AITERICAN Systgns. ASAE' st' Joseph' |tlichigan 1980 829p' Fafln lrrigátion. 2.. [lc E. K. Hanóoc* of Applied Hydraulics' DAVIS' V.C. and SORE¡ISEN p' 15sg 1S9' G¡dl¡-Hilt Book Coípany. Thi¡d Edition' ibu York'. 3.. P¡irciples r ld- R., and KEEoY, F' H' Funda¡rEntal FLA¡IGR, H. G.' JEPPSü'I 335 p' 1981' Logan' uSU' 0lechanics' Flufd ard Apglications of. 4.. 6ttDBER6, 0. 6ffi[AT' 8., and RIlt{lJ, D. 19?6, 25 P. Israel.. {r. JEppS{I{' U. R. 164 o.. Analysis of. Trict<le lrrigation.. Flor'r in. SCS'. Dr¡p lr¡iq€tion'. Kfar Shrarvafr.'|'. Plpe l&t5¡ks'. fiichlgEn'. Chpter. ?'. USA' 1980' 2SS p'. 6.. KELLER ' J.. 7.. Fi¡st tlesign' KELLERTJ. 8nd KARÍ€LI. Trickle lrrigattc'r p' 133 1975' GLendo¡á' Copr' ¡1f9. Rain Bird Sprinkle!. 8,. ql aútte¡ dlscharle pARCtlffEHuR, P. Teíperature effects (a): 6sl'692' 19 1sm' ASAE. T¡ansactions of the. 9.. in Drip lr¡igation' Filtration üIILsON, D. L. p1ástics CorE. Assd. ' San Diego. Ca' 19l.l'. 59. 1s79'. Edition'. ? th In¿ertl' 160-165'. rates'. Aq¡'.
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