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ASIGNATURA: IRRIGACIONES
ALUMNOS: HILARES SALCEDO ROSMERY 161251
TUÑOQUE ZELA WILMER 142394
DOCENTE: ING. JHONNY SALAS PALACIOS
FECHA: 16 – 08 – 2019
RIEGO POR ASPERSIÓN
EXPOSITOR:Tuñoque ZelaWilmer
EJEMPLO
Límite norte y sur : 350 metros
Límites Este y Oeste : 250 metros
Superficie : 8.75 hectáreas
Pendiente N-S : 2.4%
Pendiente E-O : 3.76%
Días de trabajo a la semana (js) = 6 días
Horas de trabajo diarias (jd) = 12 horas
Eficiencia de riego (E) = 85%
Separación de aspersores = 12.5 metros
Separación de laterales = 12.5 metros
Características agronómicas
Características del suelo
Textura predominante = Franco arenosa
Capacidad de campo = 16%
Punto de marchitez permanente = 4.0%
Fracción de agua disponible en el suelo (f) = 0.55
Velocidad de infiltración básica = 4.99 cm/h
Características del cultivo
Cultivo = Alfalfa
Profundidad radicular = 1 metro
Evapotranspiración total = 1,450.1 mm
Mes = Octubre
Evapotranspiración máxima = 6.4 mm/día
1.- Lámina de riego (Lr)
Lr = (0.16 - 0.04)*100*0.55 = 6.6 cm
2.- Dosis total de riego (Dp)
hamDp /060,17
85.0
10*1.1450 3

fpmpccLr Pr**)( 
E
Et
Dp
10*
3.- Intervalo de riego crítico (Irc)
dias
Etc
Lr
Irc 103.10
64.0
6.6

maxEt
Lr
Irc 
Disposición de laterales
El agua se obtendrá desde el punto más alto del lote (punto A en el
plano), y se conducirá por una tubería paralela al límite norte del
predio, en un tramo de 125 metros, posteriormente, la tubería
principal cruza el predio en forma paralela al límite oeste con un
de 350 metros. Los laterales serán paralelos al límite oeste del lote y
tendrán una longitud de 125 metros.
Aspersor usado
Se considerará el aspersor Rain-bird
modelo 20B-ADJ, el cual tendrá las
siguientes características:
Presión requerida = 4.0 bar
Radio de mojado = 12.5 metros
Caudal = 0.34 lps
Velocidad de aplicación = 8.0
mm/hora
Altura de operación = 2.1 metros
4.-Tiempo de riego (Tr)
Considerando que el tiempo de cambio (tc) entre un sector y otro es de 1 hora, se calcula de
la siguiente manera:
horasTr 117.1017.91
8.0*85.0
6.6

Es decir, se alcanzará a regar un sector por día.
EVa
Lr
Tr
*

tcTrTr 1
5.- Superficie máxima de riego diaria (Srd)
2
6.9357
12*6*10
11*7*87500
mSrd 
La superficie anterior, es la superficie mínima que deberá regarse cada día
durante el mes de mayor demanda de agua (octubre), para lograr un riego
según lo planificado.
6.- Número de laterales por riego (N)
Considerando que:
1)La separación entre laterales es de 12.5 metros
2)Los laterales tendrán 119 metros de largo
3)La superficie mínima de riego es de 9357.6 m2
4)No existen restricciones de agua
6
5.12*125
6.9357
N
laterales por cada puesta de riego
7.- Número de aspersores por lateral (n)
111
5.12
125
n
Teniendo en cuenta que la separación entre aspersores (Se) es de
12.5 metros, se tiene que:
8.- Caudal requerido por unidad de riego (Ql)
Considerando que cada lateral tiene 11 aspersores, de los cuales 10 giran 360° y su caudal es de
0.34 lps, mientras que el último aspersor de cada lateral únicamente gira 180° y su caudal es de
0.17 lps.
lpsQl 42.216*)17.010*34.0( 
9.- Caudal requerido por jornada de riego
(diario)
jornadamQs /323.8486.3*11*42.21 
Diseño hidráulico
A partir de la información anterior, los siguientes son los datos con los cuales se harán los cálculos para el
diseño hidráulico:
Número de laterales por riego = 6
Número de aspersores por lateral = 11
Gasto de cada aspersor 360° = 0.34 lps
Gasto de cada aspersor 180° = 0.17 lps
Gasto de cada lateral = 3.57 lps
Caudal total conducido = 21.42 lps
Dependiendo de las condiciones consideradas, pueden ser múltiples los
diseños posibles que se puedan lograr para un sistema de riego determinado.
Sin embargo, en la decisión final se deben considerar cuales son los costos
relevantes del diseño, tales como:
• Valor de las bombas requeridas
• Costo de la energía
• Costo de las tuberías
• Tipo de emisores disponibles en el mercado
Al momento de elegirse el diámetro óptimo debe tenerse en cuenta que la pérdida de
carga producida tiene que ser igual o menor que la máxima permitida. Para lo
anterior, debe tenerse en cuenta:
• Si se eligen los menores diámetros posibles, entonces se aminorará el costo de las
tuberías, pero será mayor el requerimiento de potencia, requiriéndose de bombas
de mayor capacidad (más caras) y se consumirá una mayor cantidad de energía.
• Si se eligen mayores diámetros, entonces serán menores los requerimientos de
potencia, pero serán mayores los costos de las tuberías usadas, ya que estas serán
de mayor diámetro y, eventualmente, de mayor clase.
10.- Pérdida de carga en tubería principal
• Esta se dividió en tres sectores, dependiendo de las condiciones del diseño.
Cada tramo se ha delimitado por letras que se encuentran en el plano.
869.4852.1
852.1
*
**3157
DC
LQ
hf 
• Dado a que el terreno presenta pendiente a favor, esta se aprovechará
permitiendo una pérdida de carga igual a la pendiente, de tal forma de
disminuir los requerimientos de potencia y eliminar las diferencias de
presión entre un extremo y otro de la tubería.
Sector A-B
Este va desde la bomba hasta que se conecta con tubería dispuesta en sentido
Este – Oeste, sus características son:
Largo = 125 m
Pendiente del terreno = 2.4%
Desnivel = 3 m
• Para la situación antes descrita, existe un desnivel de 3 metros, por lo tanto,
interesará conocer cuál será el diámetro de tubería que causará una pérdida
de carga lo más cercana posible a la diferencia de cota entre los puntos A y
B. Para lo anterior, de la expresión ( 19 ) se ha despejado el término D
(diámetro) quedando:
2053.0
852.1
852.1
*
**157,3







hfC
LQ
D
mmD 7.120
3*150
125*77112*157,3
2053.0
852.1
852.1







Considerando que hf = desnivel
En este tramo se usará el mismo criterio, es decir, permitir que la tubería tenga una pérdida de carga
menor o igual al desnivel del terreno.
Longitud Norte – Sur = 350 m
Cota inicial = 97 m
Desnivel = 13.1 m
Cota final = 83.9 m
Pendiente del terreno = 3.76%
El diámetro sería:
mmD 18.110
1.13*150
350*77112*157,3
2053.0
852.1
852.1







Todo el tramo A – C
Una de las condiciones de diseño, es que en este tramo exista una variación de
presión menor al 15%.
Para el tramo A-B la tubería de diámetro comercial más cercano es la de 125 mm, la
cual tiene 117.6 mm de diámetro interno. El tramo B-C también se hará con tubería de
125 mm de diámetro externo. Con lo anterior y teniendo en cuenta que en el punto B
del plano debiera haber una presión de 42.1 metros (40 metro que el aspersor
requiere (4 bar), más 2.1 m de altura del aspersor), se calcularon los datos contenidos
en cuadro 1. Para el cálculo de las variaciones de presión, se emplea la siguiente
expresión:
pendientehfjVarjVar  )1()(
Var(j) es la variación de altura piezométrica(hzp) en el
tramo j
Hf es la pérdida de carga en metros (m)
• Las pérdidas de carga siempre tendrán un signo negativo. Para el caso de las
pendientes del terreno, estas tendrán signo positivo si el terreno desciende
y negativo si el terreno asciende.
Tramo Pérdida de
carga hf
(m)
Cambio en
pendiente
(m)
Variación
en hzp (m)
Presión en sistema (m)
Inicio Fin
A-B -3.4 +3.0 -0.4 42.5 42.1
B-C -9.6 +13.1 +3.5 42.1 45.6
Las presiones extremas (42.1 y 45.6 m) implican un 8.3%
de variación, estando dentro del rango de variación
permitida.
Pérdida de carga en laterales
En cada oportunidad se regará con 6 laterales. Hay que controlar que en el lateral, las pérdidas
de carga sean inferiores al 20% de la presión total. Para lo anterior, se usa la ecuación (13):
Las características de los laterales son:
Longitud = 112.5 m (con aspersores de igual gasto)
Número de aspersores por lateral = 11
Caudal por lateral = 3.57 lps (12,852 lph)
Para 42.1 m de presión, se podría aceptar una diferencia de hasta un 20%, es decir hasta 8.4
m. Con fines prácticos del ejercicio, se aceptarán 6 m como máxima diferencia aceptada.
• Teniendo en cuenta que la variación en el caudal hará que varíe las pérdidas
de carga, hay que usar el coeficiente F de Christiansen (calculado con la
ecuación 12), considerando que cada lateral tiene 11 salidas, la expresión
queda como sigue:
3977.0
121
154.0
11*2
1
351.0 F
Fhfhfe *
39799.0*6 hf
mhf 01.15
39799.0
6

Si hfe = 6 m y se reemplaza el valor en la ecuación (13) se
tiene:
2
154.0
)*2(
1351.0
nn
F 


Es decir, se debe buscar una tubería cuyo diámetro produzca una pérdida de
carga de 14.9 metros cuando por ella circulen 3.57 lps.
Usando la expresión (19):
mD 9.42
01.15*150
5.112*12852*157.3
2053.0
852.1
852.1







Con lo anterior, el diámetro de la lateral debiera ser de 50 mm y
clase 6, la cual tiene un diámetro interno de 46.4 mm, con esto,
la pérdida de carga total en lateral será de 10.4 m
Por lo anterior, la pérdida de carga en el lateral será de:
mFhfhfe 1.439799.0*4.10* 
Considerando que:
La presión al inicio del lateral será aproximadamente 42.1 m
La pendiente del terreno implicará que en los 125 metros del lateral la altura del terreno varíe en  3
m
En el sector con pendiente a favor se tendrá:
Presión final = 42.1 – 4.1 + 3 = 41 m (variación = 2.6%)
En el sector con pendiente en contra se tendrá:
Presión final = 42.1 – 4.1 – 3 = 35 m (variación = 16.9%)
En ambos casos la variación esta por debajo del máximo permitido (20%), por tanto el diámetro
usado es correcto.
Requerimientos de potencia
En este punto para el cálculo se usará la ecuación. Los datos del problema son:
Qs = 21.42 lps
Eficiencia del motor (Em) = 95%
Eficiencia de la bomba (Eb) = 80%
Carga total
a) Carga en inicio del tramo A = 42.5
b) Pérdida de carga por filtros = 8.0
c) Pérdida de carga por accesorios, se asume un 10% de a+b) = 5.1
d) Profundidad del agua = 2.0
Suma 57.6
HPHP 3.20
8.0*76
6.57*42.21

HPHP 4.21
95.0*8.0*76
6.57*42.21

Potencia de la bomba
Potencia del motor
Dados los valores obtenidos, habría que comprar una bomba con una potencia
mayor que 21.4 HP, lo cual dependerá de los productos que existan en el
mercado y de sus curvas de rendimiento.
B
T
B
E
HQs
HP
*76
*

m
B
mB
T
m
E
HP
EE
HQs
HP 
**76
*
RIEGO POR GOTEO
EXPOSITORA: Hilares Salcedo Rosmery
INTRODUCCIÓN
• El diseño de una instalación de riego localizado es un proceso muy
importante ya que de él depende el buen funcionamiento posterior del
sistema.
• La clave para un buen diseño está en fijar previamente las prestaciones que
se le van a exigir a la instalación como caudal, presión, uniformidad
esperada, etc. y seguidamente conocer las limitaciones a las que se debe
someter al proyecto, tal como tipo de suelo, tipo y necesidades de agua del
cultivo o cantidad y calidad del agua a aportar.
DISEÑO AGRONÓMICO
• La planta solo utiliza una pequeña parte del agua disponible en sus procesos
metabólicos, el resto se pierde por la transpiración del propio vegetal y por
evaporación en el suelo, fenómeno conocido como evapotranspiración del
cultivo (ETc).La cantidad de agua a aportar deberá ser igual a la ETc para así
compensar dichas pérdidas.
Determinación de las necesidades hídricas
ET0 es la
evapotranspiración de
referencia, dato que se
puede obtener de las
estaciones
meteorológicas más
cercanas de cada
provincia.
Kc es un coeficiente propio
de cada cultivo, dato que se
puede consultar en multitud
referencias, una de ellas es
FAO. según sus tablas para
el naranjo hemos tomado un
valor de 0,65.
ETc= Et0 x Kc;
ETc= 155,47 x 0,65= 101,05 mm
mensuales
Para obtener las necesidades netas de riego (Nn), a este resultado deben
restarse las ganancias por lluvias o precipitación efectiva (Pef), aunque en esta
zona y por la época del año, suele ser un valor despreciable y no se tiene en
cuenta. Por lo tanto :
Nn= ETc
– Cálculo de las necesidades de riego
Ningún sistema de riego es perfecto, por lo que el anterior valor se multiplica
por la eficiencia de riego (Ea) del sistema empleado para obtener las
necesidades brutas (Nb) de riego. Se considera una Ea del 90% en riego por
goteo (y del 75% en aspersión).
Nb= Nn x Ea;
Nb= (101,05 / 0,90) x 100= 112,27 mm
Ahora dividimos 112,27 entre 30 días y obtenemos las necesidades diarias:
3,74 mm
3,74 x 6 x 4 (marco de plantación)= 89,76 L / planta y día
• na de las ventajas del riego por goteo es el ahorro de agua, precisamente
porque no es necesario mojar todo el terreno como ocurre en el riego por
inundación. El área a mojar equivale al marco de plantación, sabiendo que
en cítricos se recomienda mojar el 30-50% del suelo.
– Frecuencia y tiempo de riego
Nuestro suelo es de textura media, un suelo franco,
y la plantación tiene una edad media de 12 años,
con lo que emplearemos 6 goteros por árbol.
Recordemos que dimensionaremos el sistema para
satisfacer las necesidades del cultivo en la época
más desfavorable, el mes de julio, que según la
segunda tabla nos da una frecuencia de riego
diaria.
Número de emisores por árbol en riego por
goteo.
Frecuencia de riego recomendados en
sistemas localizados.
¿Pero cuanto tiempo hay que regar al día?
Para ello debemos saber que cada árbol constará de 6 goteros, de 4 L/h, los
cuales van a aportar un total 24 L/h. De aquí obtenemos que:
Tiempo de riego (t) = 89,76 L planta y día / 24 L/h = 3,74 horas al día
Finalmente, calculamos el caudal necesario para abastecer nuestra superficie
de cítrícos (1,5 Ha), multiplicando las necesidades por planta por el número de
árboles, que por el marco de plantación sabemos que son 625 (15.000 m2/
6×4):
89,76 L planta y día x 625 árboles= 56100 L/día para las 1,5 Ha
– Calculo del caudal
DISEÑO HIDRAÚLICO
• El siguiente paso vamos a diseñar el trazado de la red de distribución de
nuestro sistema de riego localizado. Nuestra finca de naranjos tiene unas
dimensiones de 375 x 400 metros. El agua procede de una balsa y es bombeada
desde un cabezal de riego. Desde el grupo de bombeo existe una pendiente
ascendente del 2% y otra lateral del 0,1%.
Componentes de nuestra red de distribución
• Tubería primaria. Es la encargada de conducir el agua desde el cabezal hasta cada
sector de riego de nuestra finca. El material escogido (PVC o PE), dependerá de los
resultados de los cálculos que realizaremos más adelante, teniendo en cuenta que
a partir de 50 mm normalmente se emplea PVC, por ser más económico. Las
tuberías de PVC se colocan enterradas para protegerlas de la luz solar.
• Tuberías secundarias (PE). Conducen el agua que circula por la primaria a cada
unidad de riego.
• Tuberías terciarias o portarramales. De polietileno (PE), dispuestas en superficie,
en perpendicular a las líneas de cultivo.
• Tuberías portagoteros o laterales de riego. De PE, son las tuberías sobre las que
se insertan los goteros. Se disponen en paralelo a las líneas de cultivo.
• En parcelas llanas los laterales de riego nunca deben superar los 140
metros de longitud (100 metros en pendientes ascendentes), ya que las
pérdidas de carga serían excesivas y los goteros no funcionarían
adecuadamente por diferencias de presión excesivas entre el primer gotero
y el último.
• Por este motivo, las grandes longitudes van a ser cubiertas por tuberías de
mayor diámetro, produciendo una menor pérdida de carga, en lugar de
tender directamente los laterales desde la principal.
Diseño de la red de distribución
• Sobre un plano de dimensiones conocidas, señalamos la ubicación de la
toma de agua y anotamos la pendiente de la parcela. La pendiente se
obtiene mediante métodos topográficos (nivel, estación total o GPS),
aunque en fincas pequeñas nos podemos hacer una idea recurriendo al
método de la manguera.Tendemos una manguera llena de agua desde el
hidrante hacia el final del terreno.
• Desde la zona más baja elevamos la manguera hasta que deje de salir agua,
teniendo en cuenta que esta siempre ha de estar bien llena de agua. Con un
metro, medimos la altura desde el suelo y obtenemos la pendiente en
función de la longitud de la manguera.
Empezamos por el final, es decir por los
laterales de riego o portagoteros,
que disponemos en el sentido de la menor
pendiente, para que las diferencias de presión
en goteros sean mínimas. En nuestro caso la
menor pendiente es en el eje x, es decir de
derecha a izquierda.
Como hemos visto anteriormente, debemos emplear
laterales de riego de 100 m como máximo, de
manera que dividimos la finca en segmentos de 100
metros, obeteniendo 4 en nuestro caso.
Con este planteamiento ya solo nos queda unir los
laterales con el cabezal de riego de la mejor manera
posible. Obsérvese que en el paso anterior también
hemos dividimos la finca horizontalmente, en dos
partes, ya que vamos a obtener un mejor
comportamiento del sistema uniendo las tuberías
por su punto medio, como se observa a
continuación.
• Primeramente hemos
tendido las terciarias
que conectan con los
portagoteros, luego
unimos la
secundaria con cada
tubería terciaria por su
punto medio, y de igual
manera la primaria con
la secundaria. Además
hemos dividido la finca
en dos sectores. En la
siguiente imagen se
muestra el
resultado final.
• Económicamente la
disposición más ventajosa
sería la siguiente, por el
ahorro en tubería
principal, aunque la
descartamos, pues nos
daría unas tuberías
terciarias de 375 metros,
en desnivel ascendente.
Preferimos optar por unir
tuberías por el punto
medio para suavizar estas
diferencias de presión.
• Cada uno de los dos sectores dispondrá, aguas arriba, de un regulador
de presión, un manómetro, y una llave de regulación, permitiendo su
aislamiento cuando sea necesario.
• Contaremos con goteros autocompensantes y antidrenantes, que dan
el mismo caudal aunque varíe ligeramente la presión. Serán de 4L/h y
trabajan a una presión nominal de 10 m.c.a (1kg/cm2 o 1 bar).
• Con esto tenemos el diseño de la red finalizado, y podemos pasar al
siguiente punto del diseño agronómico, en el cual dimensionaremos
cada una de las tuberias de nuestra red, desde los portagoteros a la
tubería principal.
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RIEGO POR ASPERSION Y POR GOTEO

  • 1. ASIGNATURA: IRRIGACIONES ALUMNOS: HILARES SALCEDO ROSMERY 161251 TUÑOQUE ZELA WILMER 142394 DOCENTE: ING. JHONNY SALAS PALACIOS FECHA: 16 – 08 – 2019
  • 3. EJEMPLO Límite norte y sur : 350 metros Límites Este y Oeste : 250 metros Superficie : 8.75 hectáreas Pendiente N-S : 2.4% Pendiente E-O : 3.76% Días de trabajo a la semana (js) = 6 días Horas de trabajo diarias (jd) = 12 horas Eficiencia de riego (E) = 85% Separación de aspersores = 12.5 metros Separación de laterales = 12.5 metros
  • 4. Características agronómicas Características del suelo Textura predominante = Franco arenosa Capacidad de campo = 16% Punto de marchitez permanente = 4.0% Fracción de agua disponible en el suelo (f) = 0.55 Velocidad de infiltración básica = 4.99 cm/h
  • 5. Características del cultivo Cultivo = Alfalfa Profundidad radicular = 1 metro Evapotranspiración total = 1,450.1 mm Mes = Octubre Evapotranspiración máxima = 6.4 mm/día
  • 6. 1.- Lámina de riego (Lr) Lr = (0.16 - 0.04)*100*0.55 = 6.6 cm 2.- Dosis total de riego (Dp) hamDp /060,17 85.0 10*1.1450 3  fpmpccLr Pr**)(  E Et Dp 10*
  • 7. 3.- Intervalo de riego crítico (Irc) dias Etc Lr Irc 103.10 64.0 6.6  maxEt Lr Irc 
  • 8. Disposición de laterales El agua se obtendrá desde el punto más alto del lote (punto A en el plano), y se conducirá por una tubería paralela al límite norte del predio, en un tramo de 125 metros, posteriormente, la tubería principal cruza el predio en forma paralela al límite oeste con un de 350 metros. Los laterales serán paralelos al límite oeste del lote y tendrán una longitud de 125 metros.
  • 9. Aspersor usado Se considerará el aspersor Rain-bird modelo 20B-ADJ, el cual tendrá las siguientes características: Presión requerida = 4.0 bar Radio de mojado = 12.5 metros Caudal = 0.34 lps Velocidad de aplicación = 8.0 mm/hora Altura de operación = 2.1 metros
  • 10. 4.-Tiempo de riego (Tr) Considerando que el tiempo de cambio (tc) entre un sector y otro es de 1 hora, se calcula de la siguiente manera: horasTr 117.1017.91 8.0*85.0 6.6  Es decir, se alcanzará a regar un sector por día. EVa Lr Tr *  tcTrTr 1
  • 11. 5.- Superficie máxima de riego diaria (Srd) 2 6.9357 12*6*10 11*7*87500 mSrd  La superficie anterior, es la superficie mínima que deberá regarse cada día durante el mes de mayor demanda de agua (octubre), para lograr un riego según lo planificado.
  • 12. 6.- Número de laterales por riego (N) Considerando que: 1)La separación entre laterales es de 12.5 metros 2)Los laterales tendrán 119 metros de largo 3)La superficie mínima de riego es de 9357.6 m2 4)No existen restricciones de agua 6 5.12*125 6.9357 N laterales por cada puesta de riego
  • 13. 7.- Número de aspersores por lateral (n) 111 5.12 125 n Teniendo en cuenta que la separación entre aspersores (Se) es de 12.5 metros, se tiene que:
  • 14. 8.- Caudal requerido por unidad de riego (Ql) Considerando que cada lateral tiene 11 aspersores, de los cuales 10 giran 360° y su caudal es de 0.34 lps, mientras que el último aspersor de cada lateral únicamente gira 180° y su caudal es de 0.17 lps. lpsQl 42.216*)17.010*34.0( 
  • 15. 9.- Caudal requerido por jornada de riego (diario) jornadamQs /323.8486.3*11*42.21 
  • 16. Diseño hidráulico A partir de la información anterior, los siguientes son los datos con los cuales se harán los cálculos para el diseño hidráulico: Número de laterales por riego = 6 Número de aspersores por lateral = 11 Gasto de cada aspersor 360° = 0.34 lps Gasto de cada aspersor 180° = 0.17 lps Gasto de cada lateral = 3.57 lps Caudal total conducido = 21.42 lps
  • 17. Dependiendo de las condiciones consideradas, pueden ser múltiples los diseños posibles que se puedan lograr para un sistema de riego determinado. Sin embargo, en la decisión final se deben considerar cuales son los costos relevantes del diseño, tales como: • Valor de las bombas requeridas • Costo de la energía • Costo de las tuberías • Tipo de emisores disponibles en el mercado
  • 18. Al momento de elegirse el diámetro óptimo debe tenerse en cuenta que la pérdida de carga producida tiene que ser igual o menor que la máxima permitida. Para lo anterior, debe tenerse en cuenta: • Si se eligen los menores diámetros posibles, entonces se aminorará el costo de las tuberías, pero será mayor el requerimiento de potencia, requiriéndose de bombas de mayor capacidad (más caras) y se consumirá una mayor cantidad de energía. • Si se eligen mayores diámetros, entonces serán menores los requerimientos de potencia, pero serán mayores los costos de las tuberías usadas, ya que estas serán de mayor diámetro y, eventualmente, de mayor clase.
  • 19. 10.- Pérdida de carga en tubería principal • Esta se dividió en tres sectores, dependiendo de las condiciones del diseño. Cada tramo se ha delimitado por letras que se encuentran en el plano. 869.4852.1 852.1 * **3157 DC LQ hf 
  • 20.
  • 21. • Dado a que el terreno presenta pendiente a favor, esta se aprovechará permitiendo una pérdida de carga igual a la pendiente, de tal forma de disminuir los requerimientos de potencia y eliminar las diferencias de presión entre un extremo y otro de la tubería.
  • 22. Sector A-B Este va desde la bomba hasta que se conecta con tubería dispuesta en sentido Este – Oeste, sus características son: Largo = 125 m Pendiente del terreno = 2.4% Desnivel = 3 m
  • 23. • Para la situación antes descrita, existe un desnivel de 3 metros, por lo tanto, interesará conocer cuál será el diámetro de tubería que causará una pérdida de carga lo más cercana posible a la diferencia de cota entre los puntos A y B. Para lo anterior, de la expresión ( 19 ) se ha despejado el término D (diámetro) quedando: 2053.0 852.1 852.1 * **157,3        hfC LQ D mmD 7.120 3*150 125*77112*157,3 2053.0 852.1 852.1        Considerando que hf = desnivel
  • 24. En este tramo se usará el mismo criterio, es decir, permitir que la tubería tenga una pérdida de carga menor o igual al desnivel del terreno. Longitud Norte – Sur = 350 m Cota inicial = 97 m Desnivel = 13.1 m Cota final = 83.9 m Pendiente del terreno = 3.76% El diámetro sería: mmD 18.110 1.13*150 350*77112*157,3 2053.0 852.1 852.1       
  • 25. Todo el tramo A – C Una de las condiciones de diseño, es que en este tramo exista una variación de presión menor al 15%. Para el tramo A-B la tubería de diámetro comercial más cercano es la de 125 mm, la cual tiene 117.6 mm de diámetro interno. El tramo B-C también se hará con tubería de 125 mm de diámetro externo. Con lo anterior y teniendo en cuenta que en el punto B del plano debiera haber una presión de 42.1 metros (40 metro que el aspersor requiere (4 bar), más 2.1 m de altura del aspersor), se calcularon los datos contenidos en cuadro 1. Para el cálculo de las variaciones de presión, se emplea la siguiente expresión: pendientehfjVarjVar  )1()( Var(j) es la variación de altura piezométrica(hzp) en el tramo j Hf es la pérdida de carga en metros (m)
  • 26. • Las pérdidas de carga siempre tendrán un signo negativo. Para el caso de las pendientes del terreno, estas tendrán signo positivo si el terreno desciende y negativo si el terreno asciende. Tramo Pérdida de carga hf (m) Cambio en pendiente (m) Variación en hzp (m) Presión en sistema (m) Inicio Fin A-B -3.4 +3.0 -0.4 42.5 42.1 B-C -9.6 +13.1 +3.5 42.1 45.6 Las presiones extremas (42.1 y 45.6 m) implican un 8.3% de variación, estando dentro del rango de variación permitida.
  • 27. Pérdida de carga en laterales En cada oportunidad se regará con 6 laterales. Hay que controlar que en el lateral, las pérdidas de carga sean inferiores al 20% de la presión total. Para lo anterior, se usa la ecuación (13): Las características de los laterales son: Longitud = 112.5 m (con aspersores de igual gasto) Número de aspersores por lateral = 11 Caudal por lateral = 3.57 lps (12,852 lph) Para 42.1 m de presión, se podría aceptar una diferencia de hasta un 20%, es decir hasta 8.4 m. Con fines prácticos del ejercicio, se aceptarán 6 m como máxima diferencia aceptada.
  • 28. • Teniendo en cuenta que la variación en el caudal hará que varíe las pérdidas de carga, hay que usar el coeficiente F de Christiansen (calculado con la ecuación 12), considerando que cada lateral tiene 11 salidas, la expresión queda como sigue: 3977.0 121 154.0 11*2 1 351.0 F Fhfhfe * 39799.0*6 hf mhf 01.15 39799.0 6  Si hfe = 6 m y se reemplaza el valor en la ecuación (13) se tiene: 2 154.0 )*2( 1351.0 nn F   
  • 29. Es decir, se debe buscar una tubería cuyo diámetro produzca una pérdida de carga de 14.9 metros cuando por ella circulen 3.57 lps. Usando la expresión (19): mD 9.42 01.15*150 5.112*12852*157.3 2053.0 852.1 852.1        Con lo anterior, el diámetro de la lateral debiera ser de 50 mm y clase 6, la cual tiene un diámetro interno de 46.4 mm, con esto, la pérdida de carga total en lateral será de 10.4 m Por lo anterior, la pérdida de carga en el lateral será de: mFhfhfe 1.439799.0*4.10* 
  • 30. Considerando que: La presión al inicio del lateral será aproximadamente 42.1 m La pendiente del terreno implicará que en los 125 metros del lateral la altura del terreno varíe en  3 m En el sector con pendiente a favor se tendrá: Presión final = 42.1 – 4.1 + 3 = 41 m (variación = 2.6%) En el sector con pendiente en contra se tendrá: Presión final = 42.1 – 4.1 – 3 = 35 m (variación = 16.9%) En ambos casos la variación esta por debajo del máximo permitido (20%), por tanto el diámetro usado es correcto.
  • 31. Requerimientos de potencia En este punto para el cálculo se usará la ecuación. Los datos del problema son: Qs = 21.42 lps Eficiencia del motor (Em) = 95% Eficiencia de la bomba (Eb) = 80% Carga total a) Carga en inicio del tramo A = 42.5 b) Pérdida de carga por filtros = 8.0 c) Pérdida de carga por accesorios, se asume un 10% de a+b) = 5.1 d) Profundidad del agua = 2.0 Suma 57.6
  • 32. HPHP 3.20 8.0*76 6.57*42.21  HPHP 4.21 95.0*8.0*76 6.57*42.21  Potencia de la bomba Potencia del motor Dados los valores obtenidos, habría que comprar una bomba con una potencia mayor que 21.4 HP, lo cual dependerá de los productos que existan en el mercado y de sus curvas de rendimiento. B T B E HQs HP *76 *  m B mB T m E HP EE HQs HP  **76 *
  • 33. RIEGO POR GOTEO EXPOSITORA: Hilares Salcedo Rosmery
  • 34. INTRODUCCIÓN • El diseño de una instalación de riego localizado es un proceso muy importante ya que de él depende el buen funcionamiento posterior del sistema. • La clave para un buen diseño está en fijar previamente las prestaciones que se le van a exigir a la instalación como caudal, presión, uniformidad esperada, etc. y seguidamente conocer las limitaciones a las que se debe someter al proyecto, tal como tipo de suelo, tipo y necesidades de agua del cultivo o cantidad y calidad del agua a aportar.
  • 35.
  • 36.
  • 37. DISEÑO AGRONÓMICO • La planta solo utiliza una pequeña parte del agua disponible en sus procesos metabólicos, el resto se pierde por la transpiración del propio vegetal y por evaporación en el suelo, fenómeno conocido como evapotranspiración del cultivo (ETc).La cantidad de agua a aportar deberá ser igual a la ETc para así compensar dichas pérdidas. Determinación de las necesidades hídricas
  • 38. ET0 es la evapotranspiración de referencia, dato que se puede obtener de las estaciones meteorológicas más cercanas de cada provincia. Kc es un coeficiente propio de cada cultivo, dato que se puede consultar en multitud referencias, una de ellas es FAO. según sus tablas para el naranjo hemos tomado un valor de 0,65.
  • 39. ETc= Et0 x Kc; ETc= 155,47 x 0,65= 101,05 mm mensuales
  • 40. Para obtener las necesidades netas de riego (Nn), a este resultado deben restarse las ganancias por lluvias o precipitación efectiva (Pef), aunque en esta zona y por la época del año, suele ser un valor despreciable y no se tiene en cuenta. Por lo tanto : Nn= ETc – Cálculo de las necesidades de riego
  • 41. Ningún sistema de riego es perfecto, por lo que el anterior valor se multiplica por la eficiencia de riego (Ea) del sistema empleado para obtener las necesidades brutas (Nb) de riego. Se considera una Ea del 90% en riego por goteo (y del 75% en aspersión). Nb= Nn x Ea; Nb= (101,05 / 0,90) x 100= 112,27 mm Ahora dividimos 112,27 entre 30 días y obtenemos las necesidades diarias: 3,74 mm 3,74 x 6 x 4 (marco de plantación)= 89,76 L / planta y día
  • 42. • na de las ventajas del riego por goteo es el ahorro de agua, precisamente porque no es necesario mojar todo el terreno como ocurre en el riego por inundación. El área a mojar equivale al marco de plantación, sabiendo que en cítricos se recomienda mojar el 30-50% del suelo. – Frecuencia y tiempo de riego Nuestro suelo es de textura media, un suelo franco, y la plantación tiene una edad media de 12 años, con lo que emplearemos 6 goteros por árbol. Recordemos que dimensionaremos el sistema para satisfacer las necesidades del cultivo en la época más desfavorable, el mes de julio, que según la segunda tabla nos da una frecuencia de riego diaria.
  • 43. Número de emisores por árbol en riego por goteo.
  • 44. Frecuencia de riego recomendados en sistemas localizados.
  • 45. ¿Pero cuanto tiempo hay que regar al día? Para ello debemos saber que cada árbol constará de 6 goteros, de 4 L/h, los cuales van a aportar un total 24 L/h. De aquí obtenemos que: Tiempo de riego (t) = 89,76 L planta y día / 24 L/h = 3,74 horas al día
  • 46. Finalmente, calculamos el caudal necesario para abastecer nuestra superficie de cítrícos (1,5 Ha), multiplicando las necesidades por planta por el número de árboles, que por el marco de plantación sabemos que son 625 (15.000 m2/ 6×4): 89,76 L planta y día x 625 árboles= 56100 L/día para las 1,5 Ha – Calculo del caudal
  • 47. DISEÑO HIDRAÚLICO • El siguiente paso vamos a diseñar el trazado de la red de distribución de nuestro sistema de riego localizado. Nuestra finca de naranjos tiene unas dimensiones de 375 x 400 metros. El agua procede de una balsa y es bombeada desde un cabezal de riego. Desde el grupo de bombeo existe una pendiente ascendente del 2% y otra lateral del 0,1%.
  • 48. Componentes de nuestra red de distribución • Tubería primaria. Es la encargada de conducir el agua desde el cabezal hasta cada sector de riego de nuestra finca. El material escogido (PVC o PE), dependerá de los resultados de los cálculos que realizaremos más adelante, teniendo en cuenta que a partir de 50 mm normalmente se emplea PVC, por ser más económico. Las tuberías de PVC se colocan enterradas para protegerlas de la luz solar. • Tuberías secundarias (PE). Conducen el agua que circula por la primaria a cada unidad de riego. • Tuberías terciarias o portarramales. De polietileno (PE), dispuestas en superficie, en perpendicular a las líneas de cultivo. • Tuberías portagoteros o laterales de riego. De PE, son las tuberías sobre las que se insertan los goteros. Se disponen en paralelo a las líneas de cultivo.
  • 49. • En parcelas llanas los laterales de riego nunca deben superar los 140 metros de longitud (100 metros en pendientes ascendentes), ya que las pérdidas de carga serían excesivas y los goteros no funcionarían adecuadamente por diferencias de presión excesivas entre el primer gotero y el último. • Por este motivo, las grandes longitudes van a ser cubiertas por tuberías de mayor diámetro, produciendo una menor pérdida de carga, en lugar de tender directamente los laterales desde la principal.
  • 50. Diseño de la red de distribución • Sobre un plano de dimensiones conocidas, señalamos la ubicación de la toma de agua y anotamos la pendiente de la parcela. La pendiente se obtiene mediante métodos topográficos (nivel, estación total o GPS), aunque en fincas pequeñas nos podemos hacer una idea recurriendo al método de la manguera.Tendemos una manguera llena de agua desde el hidrante hacia el final del terreno.
  • 51. • Desde la zona más baja elevamos la manguera hasta que deje de salir agua, teniendo en cuenta que esta siempre ha de estar bien llena de agua. Con un metro, medimos la altura desde el suelo y obtenemos la pendiente en función de la longitud de la manguera. Empezamos por el final, es decir por los laterales de riego o portagoteros, que disponemos en el sentido de la menor pendiente, para que las diferencias de presión en goteros sean mínimas. En nuestro caso la menor pendiente es en el eje x, es decir de derecha a izquierda.
  • 52.
  • 53. Como hemos visto anteriormente, debemos emplear laterales de riego de 100 m como máximo, de manera que dividimos la finca en segmentos de 100 metros, obeteniendo 4 en nuestro caso. Con este planteamiento ya solo nos queda unir los laterales con el cabezal de riego de la mejor manera posible. Obsérvese que en el paso anterior también hemos dividimos la finca horizontalmente, en dos partes, ya que vamos a obtener un mejor comportamiento del sistema uniendo las tuberías por su punto medio, como se observa a continuación.
  • 54.
  • 55. • Primeramente hemos tendido las terciarias que conectan con los portagoteros, luego unimos la secundaria con cada tubería terciaria por su punto medio, y de igual manera la primaria con la secundaria. Además hemos dividido la finca en dos sectores. En la siguiente imagen se muestra el resultado final.
  • 56. • Económicamente la disposición más ventajosa sería la siguiente, por el ahorro en tubería principal, aunque la descartamos, pues nos daría unas tuberías terciarias de 375 metros, en desnivel ascendente. Preferimos optar por unir tuberías por el punto medio para suavizar estas diferencias de presión.
  • 57. • Cada uno de los dos sectores dispondrá, aguas arriba, de un regulador de presión, un manómetro, y una llave de regulación, permitiendo su aislamiento cuando sea necesario. • Contaremos con goteros autocompensantes y antidrenantes, que dan el mismo caudal aunque varíe ligeramente la presión. Serán de 4L/h y trabajan a una presión nominal de 10 m.c.a (1kg/cm2 o 1 bar). • Con esto tenemos el diseño de la red finalizado, y podemos pasar al siguiente punto del diseño agronómico, en el cual dimensionaremos cada una de las tuberias de nuestra red, desde los portagoteros a la tubería principal.

Notas del editor

  1. Lr: Esta corresponde a la lámina de agua que se debe reponer en cada riego. Lr es la lámina de riego que se debe aplicar en cada riego (cm) cc es el contenido volumétrico de humedad a capacidad de campo (cm3/cm3) pmp es el contenido volumétrico de humedad a punto de marchitamiento permanente (cm3/cm3) Pr es la profundidad de raíces (cm) f es el factor de abatimiento (fracción decimal, depende del cultivo). Dp es la cantidad de agua que se requiere reponer durante el desarrollo del cultivo (m3/ha) Et es la evapotranspiración de todo el período de desarrollo del cultivo (mm) E es la eficiencia de riego (adimensional)
  2. Este corresponde a la frecuencia de riego durante el período de mayor demanda de agua. El diseño de riego debe estar en función de esta frecuencia. Durante los meses cuando sea menor la evapotranspiración la frecuencia entre un riego y otro se puede alargar. Irc es el intervalo crítico de riego (días) Lr es la lámina de riego a reponer (cm) Etmax es la evapotranspiración del mes más crítico (mes con mayor Et) (cm)
  3. Tr es el tiempo de riego sin cambio de posición de laterales (horas) Lr es la lámina de riego a reponer (cm) E es la eficiencia de riego (adim) Va es la velocidad de aplicación (cm/h) Tr1 es el tiempo de riego con cambio de posición de laterales (horas) tc es el tiempo de demora para cambiar un equipo de un sector a otro. Esto sólo es válido si se trata de equipos portátiles.
  4. Srd: Es la superficie más grande que podrá regarse de acuerdo con el diseño y condiciones del sector y del cultivo. Srd es el área o superficie de riego diaria (m2) Sup es la superficie del terreno (m2) Tr1 tiempo de riego para sistemas portátiles (horas) Irc es el intervalo de riego crítico (días) js corresponde a los días de la semana que se trabajan (número) jd corresponde a las horas diarias que se trabaja (número).
  5. N: Es el número de laterales que se requieren para regar la superficie de riego diaria (Am) N es el número de laterales requeridos. Srd es la superficie diaria de riego (m2) L es la longitud de los laterales (m) Sl es la separación entre laterales (m)
  6. N n es el número de aspersores L es la longitud del lateral (m) Se es la separación entre aspersores (m)
  7. Ql: Se refiere a la cantidad de agua necesaria por unidad de riego. Ql es el caudal requerido por unidad de riego (lps) Qe es el caudal de cada emisor o aspersor (lps) N es el número de laterales en operación N es el número de aspersores por lateral
  8. Qs es el caudal necesario por jornada (diario) de riego (lps) Ql es el caudal diario requerido (lps) Tr es el tiempo de riego (horas)
  9. Pérdida de carga (pérdidas por fricción) Se utiliza Hazem-Williams hf son las pérdidas de carga (m) Q es el caudal que circulará por la tubería (lph) L es la longitud de la tubería (m) C constante(C=150 para tubería de PVC) D es el diámetro interno de la tubería (mm)
  10. Cuando una tubería tiene muchas salidas, la pérdida de carga variará en la misma, ya que se produce una disminución en el caudal. Mediante el coeficiente de Christiansen (F) se corrige la pérdida de carga considerando las n salidas que tenga: F es el factor de Christiansen n es el número de salidas que tiene la tubería, en el caso de tubería lateral será el número de aspersores.   Pérdida de carga efectiva (hfe)
  11. La potencia requerida por la bomba se calcula con la ecuación HPB es la potencia requerida por la bomba (Caballos de Fuerza, HP) Qs es el caudal del sistema o en la subunidad de riego (lps) HT es la carga total del sistema (m) EB es la eficiencia de la bomba (0.80-0.85) DEL MOTOR Em es la eficiencia del motor (0.90 – 0.95)