Diseo sistema de riego por aspersion

Diseo sistema de riego por aspersionCroquis del rea a tecnificarse

Datos generalesEl sector de riego est inserto en un sistema de riego mayor, en el que se riega mediante mtodos superficiales. Las parcelas en el sector tienen pendientes pronunciadas (promedio 30%), por lo que es difcil manejar el agua, ocasionando hay una baja eficiencia de aplicacin y erosin hdrica del suelo.

La disponibilidad de agua en el sector depende de las reglas de distribucin del sistema mayor. En periodos de estiaje los agricultores reciben agua cada 14 das, sin divisin de caudal. En el periodo ms crtico el caudal en el canal es cercano a los 10 l/s.

Los cultivos principales en el sector son: papa, arveja, haba y avena.

Los agricultores que quieren participar en el cambio al riego por aspersin se presentan en la Tabla 1.

Tabal 1. Lista de usuarios, superficies y derechos

Tiempo de riego y frecuenciasPara introducir riego por aspersin se necesitan aplicaciones que no superen los 7 u 8 das, por lo que se tiene que modificar el actual esquema. Se propone entregar la mitad del turno pero cada 7 das. En efecto el volumen por usuario sigue siendo el mismo, solo se lo recibe en dos partes.

Con una frecuencia de 7 das y una evapotranspiracin diaria mxima de 3,5 mm/da, se debe reponer una lmina de 24,5 mm. Si se considera valores promedio de intensidad de aplicacin de aspersores de, y 1 (Ficha lneas mviles) se necesita respectivamente 4,8 horas, 4,4 horas y 3,2 horas.

Considerando que en un da evitando riego nocturno se puede regar ms o menos 12 a 14 horas, como propuesta inicial se maneja 3 posiciones de 4,5 horas usando aspersores de .

Clculo hidrulicoSeleccin del emisorEn el presente caso se prev el uso de un aspersor de , con una presin nominal de 25 mca, caudal nominal de 0,55 l/s y radio de mojamiento de 16 m. Este tipo de aspersor tiene una buena aceptacin en varios proyectos ejecutados por el PIEN-Riego, as como el Plan MERRIS en el Per. Existe una gran cantidad y variedad de emisores de en los mercados locales, por lo que no es necesario amarrarse a una marca especfica.

Posicin de hidrantes y trazado de tuberaSe optimiza la cantidad de hidrantes a instalar segn acuerdos sociales, condiciones geogrficas, reas de presin similar y el tamao del rea de servicio bajo el hidrante. Utilizando la metodologa participativa de identificacin de hidrantes y trazados de tubera se ubicaron los hidrantes y se conform la siguiente red de tuberas (ver Figura). El clculo hidrulico se realiza para abastecer adecuadamente a dichos hidrantes.

Aspersor de bronce de Aspersor de plstico de Posicin de hidrantes y trazado de tuberias Los hidrantes se ubican en:

Los vrtices superiores de los linderos de las parcelas.

Cubriendo un rea bajo el hidrante que no requiere longitudes de manguera superiores a 100 metros.

Los puntos altos del tendido de la tubera, de manera que permiten eliminar el aire de la red y as evitar el uso de vlvulas de aire.

Presiones estaticasLas presiones hidrulicas estticas no deben superar la resistencia de las tuberas y provocar fallas del material. Para ello se sobrepone el trazado de tubera y el levantamiento topogrfico del sector, con curvas de nivel cada 1, 2 o 5 metros y se calcula las presiones estticas en cada uno de los hidrantes.Presin esttica en hidrantes

Longitud de lnea mvil

Caudales por hidrante

Divisin de la red de tubera en secciones

Caudales por seccin para dos modalidades de operacin

Dimetro y longitud de tuberas de la redPH = Pn + 0,77 * HL Z

PH = Presin mnima en hidrante (mca)Pn = Presin nominal del aspersor (mca)

Z = Diferencia de altura entre hidrante y primer aspersor (m)PH = 25 + 0,77 * 7,5 0,30 * 16 = 25,98 mca

Definicin de tramos de anlisis hidrulico

Hf = Prdida de carta por friccin (mca)

Tabla de clculo de energa

Clculo valores en la tablaComo ejemplo se calculan los valores de la tabla para la seccin desde la cmara de rompe-presin hasta el hidrante H04.Los valores de progresiva y cota solera tubera se extraen del perfil de terreno (Figura 26).La longitud del subtramo se corrige con relacin a la proyeccin horizontal, aplicando Pitgoras para un triangulo rectngulo.

La pendiente se calcula con los valores de progresiva y cotas de los extremos del subtramo.

22El caudal se extrae de la Tabla 26. Hay que tener cuidado con las unidades ya que en la frmula de prdida de carga se aplican caudales en m3/hr. El dimetro interno de tuberas se obtiene del catlogo comercial, en este caso para tuberas de polietileno con medida milimtrica.

Para distintos dimetros se calcula la velocidad necesaria para transportar el caudal y se verifica que esta no exceda los 3 m/s. La velocidad en la tubera v se calcula con la ecuacin v = Q / A, donde Q es el caudal (m3/s) y A es el rea de la seccin de paso (m2). En este caso 0,92 m/s para la tubera de 99,4 mm interior.La prdida de carga por subtramos se calcula con la ecuacin de prdidas con salidas mltiples. Para el primer subtramo hasta la progresiva 0+020, Q = 7,15 l/s (25,74 m3/hr), C = 140, D = 99,4 mm (interior tubera 90 mm), F = 1 y la longitud real 22,92 m.

Para la prdida de carga acumulada simplemente se suma las prdidas de carga en cada subtramo.La presin esttica se calcula como la diferencia de cota de entrada de agua a la tubera y la cota final del subtramo, ms el tirante de agua en la cmara de carga.Desde el punto de carga (rompe-presin) hasta el hidrante H042241,73 2215,00 + 0.60 = 27,33 mLa presin dinmica se calcula como la presin esttica menos la prdida de carga acumulada hasta el final de la seccin menos el componente de energa cintica . En el hidrante H04:

La presin de derivacin hacia el hidrante H04 es igual a la presin dinmica al final de la seccin menos las prdidas de carga por singularidades, que se estiman como un 15% del total de prdidas de carga por friccin en la seccin.H singularidad = 0,15 * 0,60 = 0,09 mca

Pderivacin = 26,69 0,09 = 26,60 mca

Esta presin de derivacin es similar a la presin requerida en el hidrante (26,73 mca), por lo que cumple con la condicin bsica. Si se comprueba que la presin de derivacin hacia el hidrante es menor que la presin requerida hay que incrementar el dimetro de tubera en uno o varios subtramos.

La divisin en subtramos de 20 m no coincide con las longitudes comerciales de piezas de tubera de PVC y FG (4, 6 o 7 m). Con un poco de experiencia se puede adecuar el clculo para optimizar el uso de tubera de estas longitudes.

Debido a que los hidrantes H04 y H01 derivan directamente desde la tubera calculada, los valores de presin en hidrante se obtienen directamente de la Tabla 27. Para los hidrantes H02 y H03 se tiene que aadir un clculo del dimetro de tubera hasta estos hidrantes y su presin de llegada.

Clculo presin dinmica hidrantes H02

Clculo presin dinmica hidrantes H03

Presin de operacin por hidrante

Todas estas presiones son mayores que la presin requerida en hidrantes. En algunos casos se podra reducir esta presin usando tubera de dimetro menor, pero generara velocidades superiores a las permitidas para ese material. Donde hay presiones superiores durante la operacin se controla la sobrepresin con la llave de paso hacia la lnea mvil.Diseo de las cmarasPara el presente ejemplo se dimensiona la cmara de rompe-presin. Con un clculo hidrulico slo se determina el tirante de agua (h) por encima del ingreso de la tubera. Las dems dimensiones (largo y ancho) responden a criterios constructivos y de mantenimiento (mnimo 0,70 * 0,70 m).

Para el clculo del tirante se utiliza la ecuacin de Torricelli para el ingreso de agua a un orificio, tomando en cuenta el uso de un filtro en el coeficiente de prdida C:

En la cmara de rompe-presin el dimetro interior de la tubera es 81,4 mm, el caudal 7,15 l/s y el coeficiente C = 0,4 por el uso de un filtro, lo que resulta en una altura de 0,60 m. Considerando unos 0,15 m entre la solera y la base del tubo para sedimentos, el dimetro del tubo de 0,090 m y los 0,60 m requeridos para la carga de agua sobre el tubo, la altura mnima de la cmara es 0,84 m.

En general se recomienda incrementar esta altura por seguridad y por eventual taponamiento del filtro. A la altura incrementada se instala la tubera de desfogue.