Ministerio de AgriculturaIng. Pedro Chucya Ccahua

I N T R O D U C C I O NEl diseo hidrulico contempla el dimensionamiento de toda la red de tuberas, para lo cual se calculan las perdidas de carga de las diferentes combinaciones de dimetros y longitudes de tuberas, manteniendo una tolerancia de presiones en la subunidad y calculndose un requerimiento total de presiones (ADT)

La exposicin se ha dividido en dos partes : 1.- Expone sobre la uniformidad del riego y sus aplicaciones en la: - Evaluacin de instalaciones.- aqu se indicara los procedimientos a seguir para determinar el CU de una instalacin esistente - Diseo de instalaciones.- aqu se impondr un CU para determinar las tolerancias de presiones que se utilizaran, para calcular los dimetros y longitudes del lateral y portalateral de una subunidad.. 2.- Expone sobre los procedimientos para calcular la altura dinmica total (ADT), necesaria para la operacin del sistema de riego que se esta diseando.

COMPONENTESDiseo AgronmicoDiseo HidrulicoDiseo del cabezal Lamina de riego Unidades de riego Tiempo de riego Descarga del emisor Numero de emisores Caudal del sistemaTolerancia de presionesDimetro de tuberas: laterales, porta laterales y conduccin. Longitud de tuberas: laterales, porta laterales y conduccin.Altura Dinmica TotalCalidad de agua. Seleccin de filtros. Seleccin de inyector fertilizantesPerdidas en cabezalDISEO DE RIEGO POR GOTEO

Diseo Agronmico U-12 HaU-22 HaU-42 HaU-52 HaU-32 HaU-62 HaU-72 HaPp = 3.33 mm/daTR = 1.8 horas / und TR-total = 12.6 horas / da# Unidades = 7 unidrea Und = 2 Has rea Total = 14. HasLamina R. = 6 mm/daCaudal = 18.53 Lit/seg Q14 Has

TuberaSecundariaCabezal deRiegoDISEO HIDRAULICO70 mt.16mm60 mt.63mm160 mt. 90mm140 mt. 75mmADT = 28 mt

UNIFORMIDAD DEL RIEGO

UNIFORMIDAD DE RIEGO

La uniformidad del riego, es un parmetro que se mide con el coeficiente de uniformidad CU y nos indica el grado de uniformidad con que aplican agua los goteros. En los sistemas de goteo, este parmetro se define como:CU = Q25% / Qa Q25%= Caudal promedio del 25% de emisores con caudal mas bajoQa = Caudal promedio de todos los emisores Este parmetro de uniformidad de los emisores se usa para :Evaluar una instalacin existente.- en este caso se determina, con que CU esta trabajando una instalacin, para aplicar correctivos Para disear una instalacin nueva.- en este caso se impone un CU deseado para la instalacin que se esta diseando. En riego por goteo este coeficiente impuesto suele ser de CU=0.90 y se utiliza en : - Diseo Agronmico: Para el calculo de lamina de riego Nt = Nn/((1-k)*CU) este coeficiente mayora las necesidades de agua , para garantizar mas agua para el 25% de emisores que recibe menos agua - Diseo Hidrulico: Para calcular la tolerancia de presiones dentro de una subunidad, lo cual determinara las longitudes y dimetros de los laterales y portalaterales a utilizar en el diseo de la subunidad de riego.

VARIACION DE PRESIONES Y CAUDALES EN EN LA SUBUNIDAD

EVALUACION DE INSTALACIONESDeterminacin del CU Tiene por objeto conocer la eficacia del sistema de riego instalado, sin considerar la evaluacin de los otros parmetros agronmicos como , frecuencia, dosis, tiempo de riego etc. Este parametro se define CU = q25% / qa se recomienda tomar 16 puntos de la subunidad a evaluar

q25% = Caudal promedio de los 4 goteros de mas bajo caudal qa = Caudal promedio de los 16 goteros evaluados

EVALUACION DE INSTALACIONESDeterminacin del CU

EJEMPLO Evaluacin de instalacionesse aforo los siguientes caudales en Lit/H

qa = 1.15 Lit / Hora q25= 1.04 Lit / Hora CU = 1.04 / 1.15 =0.904Fuente: ASAE

L-1 L-2L-2L-4G-11.201.201.201.20G-21.201.081.201.20G-31.001.201.081.00G-41.081.081.201.20

CLASIFICA%Exelente100-95Bueno95-85Regular80-75Pobre70-65Inaceptable< 60

DISEO DE INSTALACIONESCU CU.-En este caso se impone un CU deseado (90% 85%) para la instalacin que se esta diseando y su valor es producto de factores constructivos e hidrulicos

CU = CUc * CUh

CUc : coeficiente de uniformidad constructivo CUh : coeficiente de uniformidad hidrulicoCUc .- Es el que mide la variacin de caudales al aplicar igual presin a distintos emisores de un mismo lote o modelo, es decir variaciones por causas de fabricacin. Uno de los modelo probabilsticas que mas se ajusta a la distribucin de caudales, es la distribucin NORMAL, esta curva presenta propiedades bien conocidas como:q25 =(1 - 1.27cv)qa .(1) CU= q25 / qa .(2) definicin CUc = (1-1.27cv) --------------(1) en (2)Cuando (e) emisores por planta es superior a uno se castiga por eCUc = (1-1.27cv / e ) cv = coeficiente de variabilidad gotero (dato catalogo) e = numero de emisores por planta

DISEO DE INSTALACIONES distribucin normal para CUc

CUh Expresa la variacin de caudales en los emisores debido a la diferencia de presiones, que a su vez depende de los desniveles topogrficos y perdidas de carga en la red de riego. El CUh se define como CUh = qns / qa

FINALMENTECU = CUc * CUh = (1- (1.27cv / e)) * qns /qaEJEMPLO: CU = 0.90 : valor impuesto en goteo usamos 0.90cv = 0.05 : coeficiente de variacin del emisor utilizado (catalogo)e = 5 : numero de emisores por plantaqa = 2.3 L/hr : es caudal promedio o nominal del gotero qns = ? :Caudal del gotero mas bajo==> CU = (1- (1.27cv / e)) * qns /qa 0.9 = (1-(1.27*0.05 / 5) ) * qns / 2.3 qns =2.13 L/hr CUc = (1-(1.27 * 0.05 / 5^0.5) ) = 0.97 CUh = 2.13 / 2.3 = 0.93

DISEO DE INSTALACIONESCU

TOLERANCIA DE PRESIONESH PERMISIBLE Es la mxima variacin de presiones permisible dentro de una subunidad de riego, para que los emisores se encuentren trabajando con una uniformidad del 90%

H PERMISIBLE = 2.5 * (ha hns)

Delta H : mxima variacin de presiones permisibleha : presin del gotero con caudal nominal (qa)hns : presin del gotero con caudal mas bajo (qn)EJEMPLO:q = 0.58 h ^ 0.59 se conoce la curva del gotero (catalogo)qa = 2.3 se conoce, es el caudal nominal de diseoqns= 2.13 se calcula con la condicion impuesta del 90% de CUCon la ecuacion del gotero , qa y qns se determina ha y hns

2.3 = 0.58*ha^0.59 => ha = 10.31 mt.2.13 = 0.58*hns^0.59 => hns = 9,36 mt

===> H PERMISIBLE = 2.5 * (ha hns) = 2.5 (10.31-9.36) = 2.37 mt.

DISEO DE LA SUBUNIDAD hfLateral + dLateral + hfPortalateral dPortalateral < H PERMISIBLE El diseo de la subunidad de riego contempla dimensionar las longitudes y dimetros de la tubera Porta laterales y laterales de riego as como los caudales de estas tuberas, todo esto manteniendo un rgimen de presiones.inicialmente el diseo se inicia por tanteo, ya que los calculos pueden dar resultados no satisfactorios que obliguen a modificar la distribucin en planta o los dimetros de las tuberia hfLateral + dLateral + hfPortalateral + dPortalateral < H PERMISIBLE

Hf - LATERALHf - PORTALATERALOTRA FORMAhm - hn < HlHm - Hn < HtRegulador de PresinTuberaSecundariaHmHa=hmHnhnsqnsqnhaqa DISEO DE LA SUBUNIDAD hfLateral + dLateral + hfPortalateral dPortalateral < H PERMISIBLE Hl + Ht = HPERMISIBLEhs

DISEO DE LA SUBUNIDAD Laterales y Portalaterales

DETERMINACION ADT

DETERMINACION DE LA ALTURA DINAMICA TOTAL (ADT) Es la energa total necesaria para que funcione el sistema de goteo y se calcula sumando todas las perdidas en los diferentes tramos de tuberas mas los desniveles a favor o en contra y las perdidas estimadas en el cabezal ADT = Hm + HfARCO + HfCONDUCCION + HfCABEZAL Hm = hm + 0.73hf PORTALATERAL + D/2hm = ha + 0.73hf LATERAL + d/2

Hm = Es la presin necesaria a la entrada de la subunidadha = Es la presin nominal del gotero de diseo hm = Es la presin a la entrada del lateral del gotero de diseoD/2 = Es el desnivel en el porta lateral d/2 = Es el desnivel en el lateral

TuberaSecundariaCabezal RiegoDETERMINACION DEL ADTADT = Hm + HfARCO + HfCONDUCCION + HfCABEZALTuberaPortalateralArco deRiego

CABEZAL DE RIEGOUF - Tanque

CABEZAL DE RIEGOUF - Electro bomba

CABEZAL DE RIEGOUF - Venturi

TUBERA PRINCIPAL y SECUNDARIA

ARCOS O HIDRANTES DE RIEGO

PORTALATERALES y LATERALES

hfLateral+dLateral+hfPortalatera+dPortalateral < HPERMISIBLEHmHa = hmHnhnsqnsqnhaqa DETERMINACION ADTHm = hm + 0.73hf PORTALATERAL + D/2hm = ha + 0.73hf LATERAL + d/2

ADT=Hm+HfARCO+HfCONDUCCION+HfCABEZALcabezalDe Riego ArcoPortalateralPortalateralTuberaSecundariaTuberaPrincipalCondicin de Subunidad

PERDIDAS EN TUBERIASTubera salidas mltiples y Tubera ciega a) Hf LATERALES

b) Hf PORTALATERALES

c) Hf SECUNDARIA

d) Hf PRINCIPAL

Perdidas en PRINCIPAL Y SECUNDARIA 1.- perdida de carga HAZEN Y WILLIAMSJ (m/100m) = (1.21*10^12 ) * ((Q/C)^1.8552)*D^-4.87

EJEMPLO: Caudal de Conduccin 6.39 L / s Long, Conduccin 120 mtC 150Dimetro interno 84.1 mm 1.- Perdida de carga HAZEN Y WILLIAMSJ (m/100m) = (1.21*10^12) * (( 6.39 /150)^1.8552)*84.1^-4.87J (m/100m) = 1.47 Hf = 1.47 * 120 /100 Hf = 1.76 mt

Perdidas en PORTALATERAL 1.- perdida de carga HAZEN Y WILLIAMS

J (m/100m) = (1.21*10^12 ) * ((Q/C)^1.8552)*D^-4.87 2.- Se castiga por un factor F, que es funcin de las mltiples salidasHf = J * F * L /100F : factor de correccin de Christiansen

EL FACTOR DE CORRECCION DE CHRISTIANSEN

DATOS:Caudal de Lateral0.1065 L / sEsp. laterales1 mt Long, Porta lateral60 mtCaudal Porta lateral 6.39 L / sC150Dimetro interno69.3 mm 1.- Perdida de carga HAZEN Y WILLIAMSJ (m/100m) = (1.21*10^12 ) * (( 6.39 / 150)^1.8552)*69.3^-4.87J (m/100m) = 3.74 2.-Se castiga por un factor F , que es funcin del numero de salidas mltiplesHf = 3.74 * 0.36 * 60 /100 Hf = 0.80 mt EJEMPLOPerdidas en PORTALATERAL

Perdidas en LATERAL 1.- perdida de carga HAZEN Y WILLIAMS J (m/100m) = (1.21*10^12 ) * ((Q/C)^1.8552)*D^-4.87Q : Caudal total del lateral en Lit/segC: Coeficiente de Hazen y WilliamsD: Dimetro de tubera en milmetros 2.- Se castiga las perdidas por insercin de goteros con el factor (se+fe)/se J`(m/100m) = J * (se+fe) / se se : separacin entre emisores en metros fe : longitud equivalente en metros 3.- Se castiga por un factor F, que es funcin de las mltiples salidas Hf = J` * F * L /100

DATOS:Caudal de gotero 2.3 L/hrEsp. Goteros0.3 mt Long, Lateral50 mtCaudal de lateral 0.1065C130Dimetro interno14 mm 1.- perdida de carga HAZEN Y WILLIAMSJ (m/100m) = (1.21*10^12 ) * ((0.1065 / 130)^1.8552)*14^-4.87J (m/100m) = 5.95 2.- Se castiga las perdidas por insercin de goteros con el factor (se+fe)/se J`(m/100m)= 5.95 * (0.3+0.1) / 0.3 J`(m/100m)= 7.943.- Se castiga por un factor F , que es funcin del numero de salidas mltiplesHf = 7.94 * 0.36 * 50 /100 Hf = 1.43 mt EJEMPLOPerdidas en LATERAL

DETERMINACION DE LA ALTURA DINAMICA TOTAL (ADT) Es la energa total necesaria para que funcione el sistema de goteo y se calcula sumando todas las perdidas en los diferentes tramos de tuberas y las perdidas en cabezal ADT = Hm + HfARCO + HfCONDUCCION + HfCABEZAL Hm = hm + 0.73hf PORTALATERAL + D/2hm = ha + 0.73hf LATERAL + d/2

Hm = Es la presin necesaria a la entrada de la subunidadha = Es la presin nominal del gotero de diseo hm = Es la presin a la entrada del lateral del gotero de diseoD/2 = Es el desnivel en el porta lateral d/2 = Es el desnivel en el lateral

Hm - hns < H permisibleDe Riego ArcoTuberaSecundariaHmHa = hmHnhnsqnsqnhaqa DETERMINACION ADTHm = hm + 0.73hf PORTALATERAL + D/2hm = ha + 0.73hf LATERAL + d/2

ADT=Hm+HfARCO+HfCONDUCCION+HfCABEZALcabezal

TuberaSecundariaCabezal deRiegoEJEMPLO DE CALCULO DE ADT5060

Delta H permisible = 2.37 mt.Perdida Lateral Hf = 1.43 mt Pedida portallateral Hf = 0.80 mtTotal perdida subunidad =2.23 mt2.23 < 2.37 OK

ADT=Hm + Hf ARCOS + Hf CONDUCCION + Hf CABEZAL Hm = hm + 0.73hf PORTALATERAL + D/2hm = ha + 0.73hf LATERAL + d/2

Hm = 11.04+0.73*0.80+0=11.62hm = 10+0.73*1.43+0 =11.04ha = 10D/2 = 0d/2 = 0Perdida en conduccion =3.0ADT=11.62 + 1.5 + 3.0 + 5 = 20 mt

EJERCICIOS

Ejercicio 01

Ejercicio 01

Ejercicio 01

Ejercicio 02

Ejercicio 02

Ejercicio 02

GRACIAS