26 Sep
Pérdidas de Carga en Sistemas de Riego
Definición
La pérdida de carga es la pérdida de energía del agua en forma de calor dentro de una tubería. Se debe al roce del agua con las paredes (pérdidas longitudinales) y otros componentes del sistema (pérdidas locales).
Pérdidas de Carga en Laterales
Las pérdidas de carga por fricción en un lateral son menores que las pérdidas de carga de una tubería principal de igual diámetro. Esto se debe a que el caudal que fluye por la tubería lateral se reduce a medida que el agua se distribuye en cada aspersor.
Cálculo de Pérdidas de Carga
Las fórmulas de Hazen Williams y Darcy Weisbach permiten calcular (J), que representa la pérdida de energía por las tuberías (Hf) en un largo determinado de tubería (L). Sin embargo, estas ecuaciones no consideran la salida de agua por los aspersores, por lo que no proporcionan la pérdida de carga total (J) exacta.
La pérdida de energía total (J) está relacionada con los siguientes factores:
- Caudal
- Coeficiente de Fricción o Coeficiente de Cristiansen
Coeficiente de Cristiansen
El Coeficiente de Cristiansen (coeficiente F) se agrega a las ecuaciones para calcular la pérdida de carga total (J) exacta, ya que considera la salida de agua de los emisores o aspersores.
Diseño de Laterales
Los laterales deben diseñarse para que las pérdidas de carga totales no excedan el 20% de la presión de trabajo de los aspersores. Esto asegura que las descargas entre el primer y último aspersor de cada línea no varíen más del 10%.
Generalmente, las líneas laterales se diseñan con un solo diámetro para uniformidad e intercambiabilidad. El diámetro adecuado es aquel cuya pérdida de carga por fricción se acerca al límite permisible sin excederlo.
En las líneas laterales, el caudal se reduce a medida que el agua llega a cada aspersor. Por lo tanto, el caudal es variable y el cálculo debe realizarse por tramos de tubería con caudal variable.
Presión de Agua en Laterales
Presión Inicial y Final
La presión de agua necesaria al inicio y al final de un lateral está determinada por la hidráulica del emisor. Estas presiones deben asegurar que los emisores produzcan la misma descarga de agua.
La presión en el inicio y al final del lateral debe ser la adecuada para asegurar un riego uniforme.
Diferencia de Presión
Si p inicial = p final + 10% p final, se debe cambiar el diámetro del lateral. El rango máximo de diferencia de presión lo determina la hidráulica del emisor.
La diferencia de presión se debe a la pérdida de carga a lo largo del lateral.
Si la diferencia es muy grande, la emisión de agua por los emisores será desuniforme, lo que reduce la eficiencia en el uso del agua y puede generar pérdidas de rendimiento en el cultivo.
La presión de operación debe ser suficiente para satisfacer las demandas de presión de todos los aspersores y asegurar una distribución de agua uniforme.
Nuevas Tecnologías
Entre las nuevas tecnologías se encuentran:
- Goteros autocompensados: La variación de presión del sistema no afecta el caudal mínimo de emisión. Son recomendables en terrenos con pendientes significativas, donde la presión varía considerablemente.
- Goteros antidrenantes: Se cierran al finalizar el ciclo de riego, evitando el drenaje del agua del sistema. Son útiles en terrenos con pendientes, evitando la desuniformidad de riego por el drenaje en los emisores de menor cota.
Estos sistemas ofrecen mayor autorregulación y mantienen un caudal uniforme con una presión de trabajo que no se ve afectada por la calidad del agua o las pendientes del terreno.
Estos beneficios en el riego maximizan la eficiencia en la aplicación y distribución del agua (disminución de costos, mayores rendimientos, etc.).
Aunque tienen un mayor costo inicial, su valor se amortiza en la duración y maximización de los beneficios. Además, a medida que se masifican, su precio disminuye, haciéndolos más accesibles.
Diseño de Riego por Goteo
Procedimiento
El diseño de un sistema de riego por goteo se desarrolla en el siguiente orden:
- Selección y posición de los emisores.
- Ubicación del sistema.
- Diseño de laterales y otros accesorios de la bomba.
- Selección de la línea principal y requerimientos de bombeo.
Costo
El diseño debe determinar en qué punto del lateral cambiar el diámetro de la tubería para lograr alta uniformidad y optimizar los costos de inversión y operación.
Objetivos del Diseño
Los objetivos del diseño del riego por goteo son:
- Reponer la evapotranspiración real (ETreal) en el momento de máxima demanda, con alta frecuencia.
- Asociar las características hidrodinámicas del suelo con la descarga de los goteros.
- Lograr un mínimo de 90% de uniformidad en la descarga de agua.
- Optimizar el costo real anual de la inversión.
Deja un comentario