Este documento presenta los cálculos necesarios para diseñar un sistema de riego por aspersión. Incluye el cálculo de las necesidades hídricas del cultivo considerando factores como la evapotranspiración, precipitación efectiva y coeficiente del cultivo. También incluye el cálculo de las necesidades del suelo, diseño hidráulico de las tuberías considerando pérdidas de carga, selección del aspersor y verificación de presiones en los laterales. El objetivo es diseñar un sistema que satisfaga las necesidades h

1. SISTEMAS DE
RIEGO
POR ASPERSION
ING. ANGEL MALDONADO MENDIVIL
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES
C.P. ING CIVIL

2. CALCULOS JUSTIFICATIVOS
DISEÑO AGRONÓMICO
CALCULO DE LAS NECESIDADES DE AGUA DE LOS CULTIVOS
A.- Cálculo de Eto
MES Temp. Máx Temp. Min Hum. Rel. Veloc. Viento Horas de Precip.
(°C) (°C) (%) (Km/d) sol (mm)
ENERO 19.0 6.8 70.0 164.0 4.8 142.0
FEBRERO 18.6 6.8 73.0 164.0 5.0 173.0
MARZO 18.8 6.3 73.0 164.0 5.8 106.0
ABRIL 19.5 5.2 69.0 138.0 7.4 60.0
MAYO 19.4 3.2 67.0 138.0 8.7 15.0
JUNIO 19.1 0.9 65.0 164.0 9.3 1.0
JULIO 18.5 0.8 64.0 199.0 9.6 4.0
AGOSTO 19.8 2.0 63.0 233.0 9.0 8.0
SETIEMBRE 19.6 4.5 62.0 233.0 7.4 30.0
OCTUBRE 20.7 5.9 61.0 233.0 7.3 49.0
NOVIEMBRE 20.4 6.3 62.0 199.0 7.2 74.0
DICIEMBRE 19.3 6.7 67.0 199.0 5.6 130.0
Por el método de Pennam Modificado adoptado por la FAO

3. CROPWAT
- Obteniendo la Eto mínima de 2.8 mm/día y máxima de 4.4 mm/día
- La Eto promedio de 3.7 mm/dia

4. B.- Cálculo de la Precipitación Efectiva
Effective rainfall calculated using the USSCS formulas:
Effective R. = (125 - 0.2 * Total R.)* Total R. / 125 (Total R. < 250 mm/month),
Effective R. = 0.1 * Total R. - 125 (Total R. > 250 mm/month).

5. C.- Coeficiente del cultivo (Kc)
Coeficiente de cultivo = Kc promedio = 1.00
Profundidad de la Raiz = 1.10m

6. D.- Cálculo de la Evapotranspiración Potencial (Etp)
Etp = Kc * Eto
Etp = 1.00 * 3.7 mm/día
Etp = 3.7 mm/día
E.- Cálculo de la Irrigación requerida (Irr. Req)
Irrg. Req = Etp - Pe
Irrg. Req = 3.7 mm/día - Pe
(mensual)

7. CALCULO DE LAS NECESIDADES DEL SUELO
Para el cálculo de las necesidades del suelo se considera los siguientes datos:
 Cultivo Papa
 Capacidad de campo ( CC ) 18.3 %
 Punto de marchitez permanente (PMP) 9.9 %
% de agotamiento ( f ) 50 %
Profundidad de la raiz ( Pr ) 1.1 m
Eficiencia de aplicación de riego 65 %
Velocidad del viento 3 m/s
Area a regar 6.5 has
Factor Kc (promedio) 1.0
Evapotranspiración (promedio ) 3.7 mm/dia
Infiltración básica 8 mm/ h
Caudal disponible 20 l/s

8. A.- Cálculo de la lámina neta de riego
Tenemos Lr = ( CC - Pmp) *Pr* f
Reemplazando valores tenemos:
Lr = ( 0.183 - 0.099 ).110 . 50/100
Lr = 4.62 cm = 46.2 mm
B.- Cálculo de la lámina bruta
Tenemos Lb = Ln / 0.65
Reemplazando valores tenemos:
Lb = 4.62 / 0.65
Lb = 7.1 cm
C.- Cálculo del intervalo de riego
Tenemos Ir = Ln / Etp
Reemplazando valores tenemos:
Ir = 46.2 / 3.7
Ir = 12.4 dias = 12 dias

9. D.- Cálculo de la velocidad de aplicación
Tenemos Va = Lb / T
Para Lb = 71.0 mm tanteamos Va para diferentes
tiempos
T ( horas ) Va ( mm/h )
08 8.87
09 7.88
10 7.10
11 6.45
12 5.91
13 5.46
Como Va debe ser < 8 mm/h asumimos que Va = 5.91 mm/h por lo
que el tiempo de trabajo de los aspersores será de 12 horas.

10. E.- Selección del aspersor
Se asume como espaciamiento entre aspersores 12m y de laterales 18m
Entonces : qa = Ea x El x Va
Reemplazando valores tenemos:
qa = 12 x 18 x 0.0059
qa = 1.27 m3/h = 0.35 m/s
Buscamos un aspersor que nos de ese caudal y presión requerida:
Asi seleccionamos el aspersor NAAN 233 PC
CARACTERISTICAS DE CATALOGO
Se selecciona 3.9 mm para el diseño:
Caudal: 1.22 m
3
/h = 0.34 l/s
Presión: 4.0 bar = 40.84 m de H2O
Diámetro mojado 30 m

11. F.- Cálculo del caudal en cada lateral
Asumimos un lateral portátil de 54 m con 5 aspersores
Tenemos que: Qi = qa -N
Siendo N numero de aspersores: Qi = 0.34 l/s x 5 = 1.7 l/s
En cada unidad de riego trabajan 2 laterales por lo que el caudal de diseño sera:
Q diseño = Qi x 2 = 1.7 x 2 = 3.4 l/s

12. DISEÑO HIDRAULICO
A.- Cálculo del diámetro de tubería
Para el calculo de las tubería a
presión utilizamos la ecuación
de Darcy Weisbach

13. DISTRIBUCION DE TUBERIAS

14. B.- Cálculo de La pérdida de carga en la tubería principal
Se consideró la formula de Hazen Williams.
Datos para el primer tramo:
Caudal Q = 20 l/s
Diametro D = 110 mm
Coef. HW C = 150
Longitud L = 345 m
Desnivel H =24 m
Utilizamos las siguientes formulas
b.1).Pérdida de carga unitaria:
b 2).Cálculo de la pérdidas por rozamiento Hf
b 3).Cálculo de la carga residual Carga residual = H - Hf
b.4) Cálculo de la velocidad
87
.
4
852
.
1
12
.
10
21
.
1 






 D
C
Q
x
Ja
100
LJa
Hf 


































 2
1000
.
785
.
0
1000
D
Q
v
Reemplazando datos tenemos que:
Ja = 3.32
Hf =11.44 m
Carga residual = 12.56 m
Velocidad = 2.106 m/s < 3 m/s se acepta.
Calculando de esta manera para todos los
tramos observamos la tabla 1 tratando de
que en las tuberías terciarias se disponga de
una carga promedio de 40 m.

15. C.- Cálculo de La pérdida de carga en la tubería terciaria
Datos para el tramo (2 - 3):
Caudal Q = 6.8 l/s
Diámetro D = 50 mm
Coef. HW C = 150
Longitud L = 90 m
Cálculo de la carga final para la unidad I:
Desnivel H =20 m
Carga inicial 32.22 m
Utilizamos las siguientes formula:
c.1).Pérdida de carga unitaria:
c.2).Cálculo de la pérdidas por rozamiento Hf
c.3).Cálculo de la carga al final
Carga al final = Carga inicial + H - Hf
87
.
4
852
.
1
12
.
10
21
.
1 






 D
C
Q
x
Ja
100
LJa
Hf 
Reemplazando datos tenemos que:
Ja = 20.92
Hf =18.82 m
Carga al final = 32.40 m, este se encuentra en
el rango de trabajo del aspersor.

16. D.- Cálculo de La pérdida de carga en los laterales
Analizaremos para un lateral por lo que se tomo los siguientes datos:
Desnivel = -5 (negativo hacia abajo)
Longitud L = 54 m
Diámetro D = 50 mm
Temperatura T = 20 °C (19.4 °C)
Caudal del aspersor qa = 0.34 l/s = 1224 l/h
numero de aspersores n = 5
Separación entre aspersores Se = 12 m
Carga de trabajo del aspersor = 40. m
La tolerancia de presiones de inicio y final no debe exceder el 20 %
d.1) Cálculo de viscosidad
de tablas: = 1.03 x 10
-6
( T = 20 °C )
d.2) Cálculo del numero de Reynolds
Ql = qa x n= 1224 x 5 = 6120 l/h
Re = 42031.9> 2000 El flujo es turbulento

D
Ql
x
x 4
10
537
.
3
Re 


17. Utilizamos la formula de Blausius para régimen critico:
Reemplazando valores obtenemos: J = 0.01718
d.3) Cálculo del efecto de la disminución progresiva de caudal en lateral
Utilizamos la ecuación
B = 1.75
Reemplazando valores tenemos:
F = 0.41
Para conexiones sobre el lateral definimos que: Fe = 0.23
d. 4) Cálculo de Ja:
reemplazando valores tenemos: Ja = 0.0175
d.5) Cálculo de hf hf = Ja x F x L = 0.3876 m
75
.
4
25
.
0
75
.
1
94
.
14
D
Ql
J


2
6
1
)
1
2
(
2
.
)
1
(
1
n
B
n
n
B
F





)
(
Se
Fe
Se
J
Ja



18. d.6 Cálculo de la presion requerida para el inicio del lateral:
hm = Carga inicial + 0.733 hf +(S L/ 2) = 40 + 0.733 x 0.3876 + ( -0.065 x 54 / 2 )
hm = 37.77 m
hu = hm - hf - SxL = 42.40 m
d.7 Cálculo de la tolerancia de presiones.
%h = ( hu - hm ) / hm = ( 42.40 - 37.77 ) / 37.77 x 100 % = 12.27 %
12.27 % < 20 % por lo cual se acepta.

19. PROGRAMA QUE CALCULA PERDIDAS EN LOS
LATERALES

20. MUCHAS GRACIAS