DISEÑO DE RIEGO PARCELARIO CON LA APLICACION DE SIGOPRAM by PROMETEO18

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Juan Héctor Osorio Clemente Ingeniero Agrícola

RIEGO POR ASPERSION Y GOTEO A NIVEL PARACELARIO CON LA APLIACION DEL SOFTWARE SIGOPRAM DISEÑO

Universidad Nacional san Cristóbal de Huamanga

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Índice pág. 4

Tabla de Figuras........................................................................................................... 4 INTRODUCCION........................................................................................................... 7 1.

UN PROYECTO EN SIGOPRAM...........................................................................8

1.1.

Procesamiento de datos topográficos............................................................9

1.1.1.

Cargar archivo de plano parcelario..................................................................9

1.1.2.

Crear capa Parcelas......................................................................................11

1.1.3.

Creación del modelo digital de terreno..........................................................15

1.2.

Distribución de Emisores con Sigopram......................................................21

1.2.1.

Cálculos de parámetros de riego por goteo..............................................21

1.2.1.1.

Corrección de las necesidades de riego netas...........................................22

1.2.1.2.

Cálculo necesidades de riego totales (mm/día)..........................................23

1.2.1.3.

Calculo de necesidades riego por planta....................................................24

1.2.1.4.

Calculo del caudal ficticio continuo (l/s/ha).................................................24

1.2.1.5.

Calculo de la dotación nominal (l/s/ha).......................................................25

1.2.1.6.

Cálculo del caudal de diseño del proyecto.................................................27

1.2.1.7.

Determinación del número de emisores (e), por planta..............................29

1.2.1.8.

Cálculo de separación de emisores...........................................................30

1.2.1.9.

Comprobación del caudal de diseño..........................................................31

1.2.1.10.

Distribución de emisores en parcela (Goteo)........................................33

1.2.1.10.1.

Cargar shape de red hidráulica...............................................................33

1.2.1.10.2.

Convertir shape red hidráulica a topología red.......................................34

1.2.1.10.3.

Crear red y asociar con topología de red................................................39

1.2.1.10.4.

Trazado de línea de goteo......................................................................43

1.2.1.10.5.

Trazado de manifold y conexión con líneas goteros...............................47

1.2.1.11.

Información de características hidráulicas del goteo...........................51

1.2.1.11.1.

Copiar información de la línea de gotero en forma colectiva..................54

1.2.1.12.

Asignación de turnos de riego a los emisores......................................64

1.2.1.13.

Cálculo de los caudales por turno..........................................................66

1.2.1.14.

Dimensionamiento hidráulico por PL.....................................................71

1.2.1.14.1.

Calculo de presiones estáticas...............................................................73

1.2.1.14.2.

Configuración del cálculo de pérdida de energía....................................76

1.2.1.14.3.

Verificación de materiales disponible para el dimensionamiento............77

1.2.1.14.4.

Asignación de restricciones de diseño....................................................78

1.2.1.14.5.

Dimensionamiento optimizado................................................................81

1.2.2.

Cálculos de parámetros de riego por Aspersión......................................88

1.2.2.1.

Módulo de riego (l/s/ha)...........................................................................89

1.2.2.2.

Jornada Efectiva de riego (JER).............................................................90

1.2.2.3.

Rendimiento de la Red (r)..........................................................................92

1.2.2.4.

Numero de Sub Unidades (Ns)................................................................93

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1.2.2.5.

Dosis de riego (mm).................................................................................95

1.2.2.6.

Pluviosidad media del Sistema (mm/hora).............................................95

1.2.2.7.

Dotación nominal (Dn)................................................................................96

1.2.2.8.

Determinación de marco de riego...........................................................99

1.2.2.9.

Distribución de emisores en parcela....................................................102

1.2.2.10.

Trazado de la red Principal....................................................................106

1.2.2.11.

Asignación del modelo de emisor seleccionado.................................110

1.2.2.12.

Asignación de Turnos de Riego............................................................118

1.2.2.13.

Cálculo de caudales de diseño por turno de riego..............................122

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Tabla de Figuras Descripción de figuras

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Figura 1. Crear un nuevo Proyecto en Sigopram............................................................................................................7 Figura 2. tabla de contenido de sigopram......................................................................................................................8 Figura 3 Cargar archivo parcelas....................................................................................................................................9 Figura 4. visualización de Archivo parcelas..................................................................................................................10 Figura 5. Inicialización de capas parcelas.....................................................................................................................10 Figura 6. Selección de parcelas para editar..................................................................................................................11 Figura 7. proceso de copiar y pegar objeto parcelas....................................................................................................11 Figura 8. proceso de pegado de objetos parcelas........................................................................................................12 Figura 9. proceso de pegado de parcelas.....................................................................................................................12 Figura 10. Inicializar Parcelas.......................................................................................................................................13 Figura 11. Creación de la capa parcela.........................................................................................................................13 Figura 12. ubicación del archivo curvas de nivel..........................................................................................................14 Figura 13. proceso de cargar las curvas de nivel..........................................................................................................15 Figura 14. Crear TIN.....................................................................................................................................................15 Figura 15. procesamiento del TIN................................................................................................................................16 Figura 16. Proceso de convertir un TIN a Raster..........................................................................................................17 Figura 17. Selección del TIN creado.............................................................................................................................17 Figura 18.Guardar con el nombre de MDT...................................................................................................................17 Figura 19.cambiar el tamaño de los pixeles.................................................................................................................18 Figura 20. proceso concluido de creación del MDT.....................................................................................................18 Figura 21.Proceso de asociar el MDT al Proyecto (01).................................................................................................19 Figura 22.Proceso de asociar el MDT al Proyecto (2)...................................................................................................19 Figura 23. plano de Distribución..................................................................................................................................32 Figura 24. Cargar shape red hidráulica.........................................................................................................................33 Figura 25.Plano parcelario con el shape red hidráulica................................................................................................33 Figura 26.Inicializar Edición.........................................................................................................................................34 Figura 27.selección de Feature Red Hidráulica............................................................................................................34 Figura 28.Visualización de shape seleccionado............................................................................................................35 Figura 29.copiado de shape red hidráulica..................................................................................................................35 Figura 30.Pegado de shape red hidráulica...................................................................................................................35 Figura 31. proceso de crear topología de red..............................................................................................................37 Figura 32.verificacion de creación de topología de red...............................................................................................38 Figura 33. verificación de los atributos de la topología de red....................................................................................38

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Figura 34.Crear Red.....................................................................................................................................................39 Figura 35. Crear red en sigopram.................................................................................................................................39 Figura 36. Insertar nombre de la red de riego.............................................................................................................40 Figura 37.Red creada...................................................................................................................................................40 Figura 38. Procedimiento para insertar un tramo........................................................................................................41 Figura 39. Cambiar tipo de red....................................................................................................................................42 Figura 40. Parcela a realizar el Trazo

Figura 41. Parcela 23 para trazar líneas goteros....................................42

Figura 42. selección de botón de crear emisores.........................................................................................................43 Figura 43.selección del tipo de riego...........................................................................................................................43 Figura 44. colocación de características del lateral de riego........................................................................................44 Figura 45. Ubicación del botón de orientación............................................................................................................44 Figura 46. trazo de la orientación de las mangueras....................................................................................................45 Figura 47. Trazado de línea de goteo...........................................................................................................................45 Figura 48. esquema de conexión del lateral de rego....................................................................................................46 Figura 49. Líneas de goteros y tubería principal..........................................................................................................47 Figura 50. botón insertar tramo...................................................................................................................................47 Figura 51. insertar tramo desde tubería principal.......................................................................................................48 Figura 52.Proceso de insertar tramos a los laterales de riego......................................................................................48 Figura 53. visualización del ultimo lateral de riego......................................................................................................49 Figura 54. visualización de los laterales de riego ya trazados......................................................................................50 Figura 55. botón de información.................................................................................................................................50 Figura 56. Selección del lateral de riego......................................................................................................................51 Ilustración 57. selección de modelo de emisor............................................................................................................51 Figura 58.. ventana de línea de Goteros......................................................................................................................52 Figura 59. Tabla de tuberías.........................................................................................................................................53 Figura 60. tabla de tubería...........................................................................................................................................54 Figura 61. abrir tabla de atributos...............................................................................................................................55 Figura 62. Panel de selección por atributos.................................................................................................................55 Figura 63.Visualización de elementos filtrados............................................................................................................56 Figura 64. tabla de elementos seleccionados..............................................................................................................56 Figura 65. Selección de Menú consolidar tubería........................................................................................................56 Figura 66. selección de material para consolidar.........................................................................................................57 Ilustración 67. Ejecutar consolidación de material......................................................................................................57 Figura 68. Ordenar feature..........................................................................................................................................58 lustración 69. Selección de emisores goteros..............................................................................................................64 Figura 70. Asignación de Turnos de riego....................................................................................................................64 Figura 71. temático Turno en lateral de riego..............................................................................................................65 Figura 72. trazado de líneas de goteros en todo el proyecto.......................................................................................68 Figura 73. Cálculo de Caudales de Diseño...................................................................................................................69 Imagen 74. Circulación de flujo de una línea...............................................................................................................72 Imagen 75. Cálculo de Presiones Estáticas...................................................................................................................73 Figura 76.Fichero de cálculo de estáticas....................................................................................................................74

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Imagen 77. verificación de Presiones estáticas............................................................................................................74 Figura 78. cambio de ecuación de perdida de energía.................................................................................................75 Imagen 79. Tabla de Tuberías......................................................................................................................................76 Imagen 80. Línea formada por varios tramos de diversos diámetros..........................................................................78 Figura 81. asignación de Restricción de Velocidad.......................................................................................................79 Figura 82. Opción para dimensionamiento por PL.......................................................................................................80 Figura 83. proceso de dimensionamiento, alertas.......................................................................................................81 Figura 84. Información de tuberías no dimensionadas................................................................................................81 Figura 85. Tuberías no dimensionadas.........................................................................................................................82 Figura 86.Consolidar tuberías......................................................................................................................................83

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1 INTRODUCCION El objetivo de esta guía metodológica, es de dar a conocer el procedimiento para el diseño de riego por aspersión y goteo a nivel parcelario, teniendo en cuenta que actualmente el amueblamiento de la parcela no está siendo tomado en cuenta como parte de la formulación de un proyecto de riego; la nueva tendencia en estos últimos años del gobierno central y de algunas instituciones financieras como el BID, KFW, GIZ, y otros, es de hacer proyectos a nivel parcelario. La mayoría de los proyectos de infraestructura de riego, han sido planteados y diseñados solo hasta cabecera de parcela, dejando la responsabilidad al usuario de agua el de diseñar o implementar por su propia cuenta o con alguna ayuda de una casa comercial de equipos de riego. En la actualidad la tecnología también ha evolucionado con respecto al riego, es por ello que la herramienta computacional SIGOPRAM no se ha quedado atrás, recientemente se ha culminado

con la

programación de los módulos de diseño de riego en parcela, lo que le hace una herramienta robusta que está en la capacidad de atender la demanda de diseños como redes colectivas y ahora el riego en parcela (Aspersión, goteo). Luego de algunas experiencias en Perú y algunos países de Latinoamérica, en donde se ha desarrollado los proyectos de riego a nivel parcelario, en convenio con el AECID, y los gobiernos autónomos, en los cuales a la fecha se viene ejecutando exitosamente, creo oportuno de hacer conocer una herramienta computacional en donde se puede diseñar muy ágilmente proyectos de riego a nivel parcelario, en merito a lo señalado, se ha redactado esta guía de aprendizaje donde describiremos el procedimiento para realizar un proyecto de riego parcelario en entorno al software SIGOPRAM, espero que sea de su agrado y cubra sus expectativas

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EL RIEGO PARCELARIO

2.1 RIEGO POR GOTEO.

2.2 RIEGO POR ASPERSION

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3 CREACION DE UN PROYECTO NUEVO Para crear un proyecto nuevo en Sigopram, deberá situar el mouse en el menú “Proyectos”; de la barra de herramientas del Sigopram y ejecutarlo, inmediatamente emergerá una ventana de dialogo en la cual deberá ejecutar el botón denominado “Crear”, allí deberá empezar a describir el nombre del proyecto, se recomienda un nombre corto.

Figura 1. Crear un nuevo Proyecto en Sigopram

una vez terminado este proceso, el de indicar el nombre del proyecto, que para nuestro caso se llamará “Riego a presión parcelario”, deberá presionar el Botón “Ok”, y luego se generará una tabla de contenidos en la parte izquierda del ArcMap, en donde se alojarán todo los contenidos de los temas con lo cual se trabajará, antes de que Sigopram genere la tabla de contenido le saldrá un mensaje indicado que el proyecto que se ha creado no tiene asociado un modelo digital de terreno, por lo que solo aceptaremos con presionar el botón ACEPTAR ya que posteriormente se creará y asociara este MDT al proyecto. Figura N° 02

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Tabla de contenido adherido la plataforma ArcMap

Figura 2. tabla de contenido de Sigopram

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3.1 Procesamiento de datos topográficos 3.1.1 Cargar archivo de plano parcelario Para realizar el trazado de las redes colectivas de riego y la distribución de emisores (Aspersión y Goteo), en cada parcela, es fundamental tener el plano parcelario, ya que gracias a ello podemos decidir preliminarmente por donde deberán pasar las tuberías, o en su defecto tener un levantamiento del trazado de las redes realizado en campo en base a las parcelas existentes, al margen de cómo se haga el trazado de las redes colectivas, tener el plano parcelario es muy importante para Sigopram, o en otras palabras Sigopram tiene que saber cómo va a regarse las parcelas, Por lo tanto, hay que realizar algunos procedimientos para crear la capa parcelas, dependiendo como sea el archivo parcelario, para nuestro caso, el plano parcelario es proveniente de un archivo shape, y debemos seguir los siguientes pasos: 

Cargar el plano parcelario al ArcMap.

El archivo del plano parcelario deberá estar en la carpeta del proyecto que se viene trabajando, verifique o refresca la conectividad de esta carpeta en Catalogo del ArcMap. Una vez ubicado este archivo busque el archivo donde se encuentra las parcelas, despliegue y busque el tipo polígono, tal como se muestra en la figura N° 3

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Figura 3 Cargar archivo parcelas

Una vez ubicado el archivo, arrastre a la tabla de contenidos del ArcMap que se encuentra en la parte Izquierda de su pantalla, luego haga un clic derecho sobre “Parcelas.shp”, y seleccione la opción “Zoom to layer”. Una vez concluida este proceso Ud. podrá visualizar todas las parcelas, las cuales solo son un dibujo, aún no están informadas en la capa parcela del software Sigopram, tal como se puede ver en la siguiente Figura

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Figura 4. visualización de Archivo parcelas

3.1.2

Crear capa Parcelas

Aparentemente usted ya puede visualizar todas las parcelas en la pantalla del ArcMap y nos puede hacer pensar que ya se puede trabajar con el SIGOPRAM, pero tenga presente que solo hemos cargado un dibujo, por lo que aún no se encuentra dentro de la base de datos del Sigopram; pues bien, para lograr que Sigopram lo reconozca, tendremos que Inicializar la edición en el ArcMap, el cual se encuentra en la barra de herramientas. Para ello ejecutaremos el menú “Start Editing”, seguido de la selección del layer Parcelas que por defecto crea el software Sigopram, véase la siguiente Figura:

Figura 5. Inicialización de capas parcelas

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Luego de hacer este proceso deberá seleccionar todas las parcelas, para ello situé el cursor en el shape parcelas y haga un clic derecho y seleccione la opción selection/ select all (todas las parcelas), tal como se ve en la Figura 6

Figura 6. Selección de parcelas para editar

Luego que haya seleccionado todos los objetos, deberá realizar el copiado y el pegado respectivo de estas parcelas, para ello deberá ir el menú “editar” del ArcMap, y allí deberá seleccionar “copy” y luego “paste”, en este último proceso deberá tener cuidado ya que emergerá una ventana de dialogo, en la cual deberá elegir a donde sea pegar los objetos copiados, tal como se ve en la Figura

Figura 7. proceso de copiar y pegar objeto parcelas En este proceso deberá seleccionar la opción de parcelas, ya que los objetos

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que hemos seleccionado y copiado pertenecen a polígono que para este caso representan a las parcelas de nuestro proyecto

Figura 8. Proceso de pegado de objetos parcelas

Luego que haya ejecutado este proceso, deberá cerrar y guardar la edición en el ArcMap y refrescar la pantalla para que pueda visualizar todas las parcelas ya creadas; tenga en cuenta que en este proceso las parcelas creadas siempre serán de un temático de color rojo, el cual indica que aún no tienen datos. Véase la Figura 9

Figura 9. Proceso de pegado de parcelas

Finalmente, para crear la capa parcelas debemos ir al panel de control que se encuentra en la barra de herramientas del Sigopram y ejecutarla, estando allí, debemos hacer un check en la opción inicializar Capas Parcelas, y presionar el botón Ejecutar y esperar que la barra de ejecución termine, finalmente deberá cerrar la ventana del panel de control y refrescar la pantalla; si usted ve que las parcelas cambiaron de color rojo a rosado, es un indicador que ya

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está creada la capa de parcelas en el software Sigopram, tal como se la Figura 10

Figura 10. Inicializar Parcelas

Figura 11. Creación de la capa parcela

3.1.3 Creación del modelo digital de terreno. Para trabajar en el entorno del software Sigopram, este requiere de un modelo Digital de terreno, de tal manera que cuando se esté trazando las redes colectivas, laterales de riego, y emisores, estos queden asociadas con la elevación respectiva; Para ello hay varias alternativas de poder obtener este MDT, por ejemplo descargando un DEM del internet, o generando a partir de

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un conjunto de curvas de nivel, los cuales pueden provenir de un levantamiento topográfico a precisión, para este caso en concreto

obtendremos el MDT a

partir de las curvas de nivel que se ha extraído del proyecto “GGE San José Bajo”, proyecto ejecutado por el PSI-MANAGRI a) Cargar curvas de nivel Este proceso se deberá hacer con la herramienta del ArcMap, para ello se debe ir al ArcCatálogo y conectar la carpeta en donde se encuentra el archivo de las curvas de nivel, tal como se muestra en la Figura. 12

Figura 12. ubicación del archivo curvas de nivel Luego de haber conectado la carpeta, deberemos buscar el archivo que se encuentra conectada, para nuestro caso será el archivo Curvas de Nivel de tipo Polyline, tal como se ve la Figura N° 09, a partir de allí, deberá arrastrar a la tabla de contenidos del ArcMap, una vez ubicado este archivo, deberá hacer un Clic derecho y seleccionar la opción “zoom to Layer”, con la finalidad de poder visualizar las curvas de nivel, que luego de este proceso ya se encontraran sobrepuestas con las parcelas, si todo se ha realizado como se ha indicado usted deberá tener esta Figura 13 en su ordenador

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Figura 13. proceso de cargar las curvas de nivel

b) Generación del TIN Una vez que se hayan cargado las curvas de nivel, se debe verificar si estas curvas tienen información de elevación, para lo cual deberá ir a la tabla de atributos y verificarlos, si esto está correcto; entonces deberá ir a la caja de herramientas del ArcMap “ArcToolbox” y allí debemos seleccionar la herramienta de 3D Analiyst tools, y seleccionar la opción de crear TIN, tal como se muestra en la Figura

Figura 14. Crear TIN

Una vez situado el cursor en Create TIN, deberá ejecutarlo con la finalidad de generar el modelo digital de terreno en base a las curvas de nivel, para ello se mostrará una ventana de dialogo en la cual debemos seleccionar en datos de

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entrada (Input Feature), nuestro archivo de curvas de nivel, y no habrá necesidad de enviar a alguna carpeta específica, ya que o utilizaremos en el formato que requiere el software; por lo tanto, aquí solo debe presión el botón “ok” y esperar que culmine el proceso, el proceso bien culminado será como se ve en la siguiente Figura 15

Figura 15. procesamiento del TIN

c) Convertir Tin a Raster Para poder trabajar en el entorno del Sigopram, necesitamos que este TIN generado sea un MDT (Modelo Digital Raster), por lo que debemos de convertirlo a un Raster, para lo cual utilizaremos la caja de herramientas del ArcMap, “ArcToolbox”, para ello ubicaremos el cursor en la herramienta de conversión, y buscar la opción de Convertir Tin to Raster, tal como se muestra en la Figura

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Figura 16. Proceso de convertir un TIN a Raster

Luego de ejecutar esta herramienta saldrá una ventana de dialogo, en la cual se deberá indicar en base a que “Tin” se va a realizar el proceso de conversión, para ello seleccionaremos el Tin creado anteriormente, luego deberemos guardar en la carpeta de nuestro proyecto con el Nombre de “MDT” tal como se observa en la figura 17

Figura 17. Selección del TIN creado

Figura 18.Guardar con el nombre de MDT

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Una

vez

designado

nombre

nuestro

MDT,

seleccionaremos

opcionalmente el método de conversión y cálculo de la distancia de los pixeles, para lo cual seleccionaremos CELLSIZE y colocaremos el valor de 1 m, Tal como se ve en a la Figura 19, como se mencionó, no hay necesidad de cambiar los valores por defecto, tan solo bastará con asignar un nombre y la ubicación de la carpeta en donde alojaremos este MDT, por lo tanto, para la obtención del MDT, solo

presionaremos el botón “Ok”, y aparecerá en la

pantalla principal el modelo Raster con el cual el Sigopram podrá interactuar durante el proceso de trazado de red y distribución de los emisores (goteo Y Aspersión)

Figura 19.cambiar el tamaño de los pixeles

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Figura 20. proceso concluido de creación del MDT

d) Asociar MDT a SIGOPRAM Este MDT generado se deberá vincular con el proyecto creado, para lo cual debe ir a la opción de preferencias/redes del Menú de la barra de herramientas del SIGOPRAM, y con

el cursor presionar en el botón del MDT

para poder buscar el archivo y asociarlo, luego de haber asociado deberá presiona el botón guardar como predeterminado, tal como se observa en la siguiente Figura 21

Figura 21.Proceso de asociar el MDT al Proyecto (01)

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Figura 22.Proceso de asociar el MDT al Proyecto (2)

3.2 CÁLCULOS DE PARÁMETROS DE RIEGO POR GOTEO Como se explicó anteriormente en el capítulo de procesamiento de datos, tener el plano parcelario como parte del proceso del diseño de riego a nivel de parcela es fundamental, ya que en ellas se ha de crear y distribuir los emisores, los cuales cumplirán los requisitos de los parámetros de riego que exige el proyecto,

para

nuestro

caso,

tomaremos

como

modelo

proyecto

“INSTALACIÓN DE UN SISTEMA DE RIEGO TECNIFICADO POR GOTEO GRUPO DE GESTION EMPRESARIAL SAN JOSE ZONA BAJA, DISTRITO SANTA MARIA, PROVINCIA HUAURA Y REGION LIMA”, el mismo que ha sido ejecutado por el PSI- MINAGRI, en el año 2012 Para ello es necesario conocer la cantidad de agua requerida por el cultivo y expresarla en términos de caudal el cual deberá ingresar a una determinada parcela con la finalidad de satisfacer las pérdidas de agua que se genera como parte de su proceso fisiológico, por lo tanto, debemos conocer y establecer cómo se van a regar el proyecto; el cual implica

haber calculado los

parámetros de riego como:  Jornada efectiva de riego (horas)  Módulo de riego (l/s/ha)  Caudal ficticio continuo (l/s/ha)  Intervalo de riego (días)  Tiempo de riego (horas)  Numero de sectores de Riego (Ns)  Duración del riego (días)  Dotación nominal (l/s/ha)  Necesidades totales de riego (mm/día)  Necesidades por planta (l/día/planta)  Numero de emisores por planta  Separación de emisores

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Antes de ello, es necesario describir el objetivo de este proyecto. El proyecto consiste en el mejoramiento del nivel tecnológico en la actividad agrícola en el GGE San José Zona Baja, con la instalación del sistema de Riego Tecnificado por Goteo, así como la asistencia técnica para el cultivo de Palta, con un área de 20.35 ha; el Grupo de Gestión San José Zona Baja perteneciente a la Comisión de Regantes Margen Izquierda que beneficiará a 06 agricultores organizados. a) Datos de necesidades de riego  Eto máxima : 5.00 mm/día  Kc máximo del cultivo : 0.80  Coeficiente de Uniformidad : 90 % b) Datos de cultivo y plantación  Cultivo : Palto  Marco de Plantación :6x4m  Distancia en fila de planta :6m 3.2.1 Corrección de las necesidades de riego netas. Según las literaturas de referencia en riego por goteo, las necesidades de riego que se ha calculado en referencia a la evapotranspiración y el coeficiente de crecimiento de cultivo, debemos de ajustar mediante unas correcciones climáticas y otras según el siguiente detalle: a) Corrección por efectos de localización  Calcular el área sombreada:

As =

p * r 2copa Marcoplantacion

Ecuación 1.Área sombreada

Datos: Marco de plantación :6mx4m Diámetro de copa : 4 m, con estos datos calcularemos el área sombreada para luego calcular los coeficientes de localización según distintos autores 3.1416∗Dcopa 2 = 0.52 marco de plantacion  Aljibur ……………………. K 1=1.34 x As=0.70  Decroix …………………… K 1=0.1+ As=0.62  Hoare ………………… K 1= A+0.5∗(1−A )=0.76  Keller ………………… K 1= A+0.15∗(1−A )=0.60 De estos cuatro coeficientes tomaremos el coeficiente medio, el cual Area sombreada=

obtenemos el valor de 0.61, con el cual haremos los ajustes necesarios

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b) Corrección por variación climática, el cual está comprendido entre 1.15

1.2,

esto

deponerla

cómo

sido

calculo

evapotranspiración, tomaremos el valor de 1.2 para nuestro caso. c) Corrección por advección. Esta corrección depende de la magnitud del área a ser regada, según el siguiente gráfico.

Para nuestro caso este valor sería de 0.88, ya que el área a regar es de 20.35 has Finalmente, teniendo todos estos coeficientes, corregiremos el uso consultivo Nrcorreg = ( Eto * K c ) * kl * kv * ka = 2.63

mm dia

Ecuación 2. Necesidades corregidas

3.2.2 Cálculo necesidades de riego totales (mm/día) En este apartado calcularemos las necesidades de riego totales, para ello intervinieran las siguientes variables: a) Necesidades de riego netas………………. 2.63 mm/día b) Coeficiente de uniformidad ………………… 95 % c) Necesidades de lavado (k). ……………… 0.47 (datos del expediente).

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Nrt=

NRT ( 1-K ) *CU

Ecuación 3. Necesidades de riego totales

Reemplazando los valores en la siguiente ecuación, se tiene unas necesidades de riego de 5.43 mm/día. 3.2.3 Cálculo de necesidades riego por planta. Aquí calcularemos la cantidad de agua que debemos aplicar a cada planta, y estará sujeto al marco de plantación (m 2), que se ha establecido al incido del proyecto Datos:  

Marco de plantación; 6 m x 4 m = 24 m2 Necesidades totales: 5.43 mm/día

NrP = Nrt *Mp

Ecuación 4. Necesidades por planta

Donde: NrT

: Necesidades de riego totales (mm/día)

: Marco de plantación.

(m2).

Remplazando los valores en la ecuación N° 02 se tiene

NrP = 5.43

mm * 6 m * 4 m = 125.47l / planta / dia dia

3.2.4 Cálculo del caudal ficticio continuo (l/s/ha) La determinación de este parámetro ha de ser importante para la metodología que estamos describiendo, ya que, al determinar la demanda de agua, este debe ser coherente con los caudales (l/s), que ha determinarse cuando se esté desarrollando los módulos de cálculo del software Sigopram.

Mr = NrT *0.116

Ecuación 5. Módulo de riego

Donde: Mr.

: Modulo de riego o Caudal ficticio continuo (l/s/ha) y el factor de perdida

de agua en una superficie de una Hectárea (0.116) Reemplazando los valores ya determinados en la ecuación N° 03 se tiene

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Mr = 5.43

mm m2 l *0.116 * ha = 0.61 * ha dia s s

3.2.5 Cálculo de la dotación nominal (l/s/ha) Esta dotación implica la cantidad de agua que debe ingresar a una determinada parcela por unidad de superficie expresada en (l/s/ha). Para ello debemos conocer algunos parámetros de riego como:     

Jornada efectiva de riego (Horas) Rendimiento de la Red (r) Intervalo de riego (días) Tiempo de riego (Horas) Numero de sub unidades de riego (Ns)

Para determinar la dotación nominal utilizaremos la siguiente ecuación

dn =

Mr * 24h * Ir *S Tr * Ns

Ecuación 6.Dotación nominal

Para determinar la cantidad de agua que debe ingresar a una parcela por unidad de superficie, debemos conocer lo siguiente: 

JER : La jornada efectiva de riego expresada en horas, esto implica que usted debe establecer cuantas horas al día se realizará el riego; esta magnitud estará sujeto a varias consideraciones que deberá ser socializada

por

organización

regadío,

como

horas

almacenamiento, rol de reparto de agua, aspectos climáticos, etc. Por lo tanto, para nuestro caso este JER tendrá un valor de 14 horas, información que ha sido extraída de la memoria descriptiva del proyecto 

en referencia. Intervalo de riego : Al tratarse de un riego localizado de alta frecuencia en donde el intervalo entre un riego y otro son cortos, pues el intervalo debe guardar coherencia con la magnitud del caudal del emisor que vayamos

seleccionar,

para

nuestro

proyecto,

estableceremos

intervalos de riego que no alteren por un lado el rol de reparto de agua ni sea perjudicial para reponer la lámina de riego requerido que es de 5.23 mm/día; para este proyecto se ha establecido un intervalo de riego de cada un día (1dia).

pág. 30



Tiempo de riego

: El tiempo de riego que se ha establecido en este

proyecto ha sido de 2.47 horas, información que se ha extraído del expediente técnico, pero para esta metodología haremos el siguiente procedimiento en base a las horas disponibles que se tiene para regar, para lo cual usaremos una jornada de riego de 15 horas, aun cuando la jornada efectiva de riego ha sido establecido de 14 horas. Tabla 1. Distribución de tiempo de riego en función de un JER

ítems

JER

TR (horas)

JER

1 2

(horas) 15 15

3 5

5 3

(Horas) 15 15

De la tabla N° 01, se puede analizar lo siguiente, que, si la jornada efectiva de riego es de 15 horas, entonces eso nos da la posibilidad de tener un tiempo de riego de tres horas y cinco sectores de riego, o cinco turnos de riego al día para terminar de regar las 20.35 hectáreas, esto tendría coherencia con la planificación de riego que se ha encontrado en el proyecto; bajo ese contexto estableceremos un tiempo de riego (Tr), de 3 horas y 5 sectores de riego por día, y un Ns a nivel de parcela de 1, ya que cada parcela no tendrán sub divisiones, lo que implica que cada parcela se regara en su totalidad en su respectivo turno. Ya con estas variables descritas procederemos a determinar la dotación nominal por hectárea del proyecto en base a la ecuación N° 6.

dn =

Mr * 24h * Ir *S Tr * Ns

En donde: Mr.

: 0.6064 l/s/ha

: 1 día

: 3 horas

Nsi

Reemplazado los valores en la ecuación N°01, tenemos lo siguiente: l 0.6064 *ha*24h*1dia l s dn = * s = 4.85 *1ha 3horas*1 s

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3.2.6 Cálculo del caudal de diseño del proyecto. Como hasta este punto ya hemos determinado la cantidad de agua que debe ingresar por unidad de superficie en función de las necesidades de riego, es imperativo que usted conozca hasta este punto el caudal de diseño del proyecto, muy al margen que más adelante determinaremos la cantidad de emisores y su respectiva separación, y con ello también calcularemos el caudal de ingreso a cada parcela, por lo tanto, haremos el siguiente procedimiento. Datos: Área total

: 20.5 has

Rendimiento de la red

JER = 0.625 : 24h

Numero de turnos de riego Dotación nominal

Ecuación 7. rendimiento de la red

: 4.85 l/s/ha

Para determinar el caudal de díselo por cada turno de riego utilizaremos la siguiente ecuación.

Qturno =

St (has ) l * Dn( * ha - 1) Nst s

Ecuación 8. cálculo de caudal por turno

Donde: St : superficie total del proyecto NsT

: número de sector del proyecto

: Dotación nominal

Tabla 2. Distribución de caudales por Turno ítems

Turno

1 2 3 4 5

Área/turn o Has 4.07 4.07 4.07 4.07 4.07

Dotació n l/s/ha

Q/turno l/s

4.85 4.85 4.85 4.85 4.85

19.70 19.70 19.70 19.70 19.70

Según la tabla N° 2, el caudal de diseño por cada turno será de 19.70 l/s, el cual debe ser congruente con los cálculos hidráulico cuando sometamos este

pág. 32

proyecto al modelo matemático, pero tenga en cuenta lo siguiente, que este caudal determinado es ideal, ya que, si los predios agrícolas tendrían la misma magnitud de área, entonces el valor del caudal calculado en la tabla N° 02 si coincidiría, por lo contrario, cuando tengamos en frente todos los predios y los tengamos que agrupar en turno de riego de 4.074 hectáreas, habrá la posibilidad que algunos de ellos no pueda tener esa habrá un caudal turno critico que

restricción; entonces

por su magnitud mayor será el que

predomine y será el que se tome para el diseño de la red hidráulica. Ahora bien, también hay otras formas de saber el caudal de diseño del proyecto en forma más concreta, y sería en base a la siguiente ecuación:

Qdiseño = qfc

jer

* St Ecuación 9. caudal de diseño sujeto al JER

Donde: qfcjer

: Caudal ficticio continuo para un JER

qfcjer

: superficie total

qfc

jer = Mr / r

Ecuación 10.caudal ficticio continuo para un JER

Por lo tanto, remplazamos lo valores en la ecuación N° 8

l � -1 � �0.6064 s *ha � l -1 qfc =� �= 0.9703 * ha jer r s � � � � Remplazando Ecu.5 en Ecu.8, tenemos

l l Q = 0.97 * ha -1 * 20.35has = 19.73 diseño s s De a la ecuación 8, se ha determinado que el caudal de diseño por turno es de 19.70 l/s, y de la ecuación 9 se ha obtenido un caudal de diseño de 19.73 l/s, con una pequeña variación sujeto a los decimales. 3.2.7 Determinación del número de emisores (e), por planta. Luego de a ver calculado los parámetros de riego, ahora toca conocer la

pág. 33

cantidad de emisores que deberá instalarse por planta en el proyecto, si bien es conocido hay una serie de textos sobre este tema; en este texto, o guía de aprendizaje insertaremos algunas ecuaciones que sintetiza algunas fórmulas que desde mi perspectiva solo confunde en algunos casos a los proyectista; pues bien, esta determinación de la cantidad de emisores será en base algunas interrogantes que nos formularemos, y que algunas ya la tenemos calculadas, como son las siguientes: 1. ¿Cuál es la dosis de riego por planta? 2. ¿Cuál es el tiempo de riego que se tiene para regar esa dosis? 3. ¿Ya tiene elegido el modelo del emisor y su caudal? Como pueden ver ustedes, no hay que liarse mucho para conocer la cantidad de emisores, solo hay que responder estas tres preguntas: 1. La dosis de riego es de 125.47 l/planta/día, la cual ha sido calculada en la ecuación N° 04, la cual tiene que ser cubierta por una cantidad de emisores 2. El tiempo de riego ha sido establecida en la tabla N° 01, la cual es de 3 horas 3. Y se ha elegido un emisor cuyo caudal es de 1.6l/hora, Ud. podrá elegir otro emisor con distinto caudal, para ello tenga en cuenta el diámetro de la cinta del gotero o de la manguera con respecto a su capacidad por metro lineal. Pues bien, al parecer toda la información la conocemos, solo bastará convertir esta pregunta ¿Cuántos emisores podrán cubrir la dosis de riego, si tenemos un tiempo de riego de 3 horas ?, en una ecuación matemática, la cual sería la siguiente

#e =

NrT qemi*tr

Ecuación 11.Número de emisores

Donde: NrT : Necesidades de riego tota

= 125.417l/planta/día

qemi : Caudal del emisor seleccionado

= 1.6l/hora

= 3 horas

: tiempo de riego establecida

Si reemplazamos estos valores en la Ecuación N° 9, tendremos

pág. 34

l planta*dia = 26.14 l 1.6 *3h h

145.27 #e =

3.2.8 Cálculo de separación de emisores. Con la ecuación N°9 se ha determinado la cantidad de emisores que se necesita para cubrir las necesidades de riego total, sujeto al marco de plantación que el proyecto ha establecido, pues bien, para utilizar el software Sigopram y su módulo de distribución de emisores en parcela, es imperativo conocer la separación de estos emisores, y lo haremos de la manera más sencilla y se necesita saber lo siguiente.   

Necesidades de riego totales (mm/día) Tiempo de riego (Hora) Intervalo de riego (Días)

Variables

que

han

sido

calculadas

anteriormente,

por

tanto,

estableceremos la siguiente expresión matemática para conocer la separación de emisores.

Se =

qemi*# lat pms*sf

Ecuación 12.separación de emisores

Donde: qemi

: caudal del emisor elegido (l/hora)

#lat

: Número de laterales de riego por fila de planta

Pms

: pluviometría media del sistema (mm/hora)

: separación entre filas de planta (m).

Como verán, casi todas las variables las hemos determinado, a excepción de la pluviometría media del sistema y del número de laterales, de las cuales, la pluviometría se calculará con la siguiente expresión:

pms =

NrT *Ir Tr

Ecuación 13.Pluviómetria media del sistema

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Tenga en cuenta que esta tiene las dimensiones de mm/hora, por lo tanto, la pluviometría estará sujeto a las necesidades de riego totales por un intervalo de riego que será aplicado en un tiempo de riego, entonces de las ecuaciones N° 1 y la tabla N° 1 reemplazaremos en la ecuación N°11, y tenemos lo siguiente.

pms =

mm *1dia mm dia = 1.74 3horas hora

5.23

Por lo tanto, se tiene que para reponer una pérdida de agua de 5.23 mm/día, se tiene que regar cada 1 día, en un tiempo de riego de 3 horas, lo mismo que sería que se necesitaría un emisor que separándolo a una distancia (x), tendría que emitir una tasa de precipitación de 1.74 mm/hora. Ahora bien, la otra variable que nos falta determinar sería el número de laterales, que, para nuestro caso, ha de proponerse de 2 laterales. Entonces, el resultado de la ecuación N°11 y el número de laterales que se establecido la reemplazamos en la ecuación N°10.

l 1.6 *2lat h Se = = 0.306m mm 1.74 *6m h 3.2.9 Comprobación del caudal de diseño. Finalmente, como ya conocemos la separación de emisores por fila de planta, trataremos de calcular el caudal que debe ingresar a una parcela por unidad de superficie, para ello utilizaremos el siguiente análisis.   

Superficie 10 000 m2 o 1 ha 100 m x 100 m Entonces: En una longitud de 100 m hay 16.67 filas de planta de palto En una fila de 100 m hay 326.75 emisores, por lo tanto, para calcular la dotación por unidad de superficie propondremos la siguiente expresión:

100 100 * *# lat *qemi (l / h ) Se(m) Sf (m) dot = emi 3600 s

Ecuación 14. Dotación en base a emisores

pág. 36

Reemplazando lo valores obtenidos en la ecuación 14, tenemos

100 100 l * *2*1.6( ) h = 4.84l / s *1ha dot = 0.306m 6m emi 3600 s Si este valor de 4.84 l/s/ha multiplicamos por el área por cada turno tendremos lo siguiente:

l Qdiseño = 4.84 * ha -1 * 4.04ha = 19.698l / s s Como pueden ver, toda esta metodología descrita en esta guía metodológica, es coherente con los cálculos que podríamos revisar en algunos textos de ingeniera de riego, pero más sistematizado; por lo tanto, ya nos encontramos listos para poder usar la herramienta computacional SIGOPRAM.

3.2.10 Distribución de emisores en parcela (Goteo). Como ya se tiene el plano parcelario en el SIGOPRAM, y los parámetros de riego calculado bajo la metodología descrita, procederemos a distribuir los emisores para riego por goteo, bajo las siguientes condiciones de contorno:

pág. 37

   

Separación de filas de planta Separación entre plantas separación de emisores Numero de laterales por fila de planta

:6m :4m : 0.306 m :2

Complementariamente tomaremos como referencia el plano de distribución que se ha realizado en el proyecto “SISTEMA DE RIEGO TECNIFICADO POR SAN JOSE ZONA BAJA”

Figura 23. plano de Distribución

Empezaremos cargando la red hidráulica y convirtiéndola a una topología de red, esto con la finalidad de tener una referencia de trazado del manifold, a partir de allí empezaremos a hacer la distribución de líneas de goteros en cada parcela y finalmente conectarla a la red hidráulica creada en Sigopram. Para hacer todo este proceso realizaremos el siguiente procedimiento:

3.2.10.1

Cargar shape de red hidráulica.

Para realizar este procedimiento, debemos ir al ArcCatalogo y ubicar nuestro shape de la red hidráulica y colocar en el temático del ArcMap, para luego convertir este shape en una topología red, una vez que haya arrastrado el shape del trazado, debe hacer un clic derecho y ejecutar la opción Zoom to layer, esto con la finalidad de visualizar el trazado sobre nuestro plano parcelario, véase la Figura 24.

pág. 38

2 1

Figura 24. Cargar shape red hidráulica

Luego que haya ejecutado ese procedimiento, deberá aparecer la red principal sobre su plano de parcelas al igual que la siguiente Figura 25

Figura 25.Plano parcelario con el shape red hidráulica

3.2.10.2

Convertir shape red hidráulica a topología red.

Para convertir este shape deberá inicializar la edición de la capa Arcos en el ArcMap, luego seleccionar todos los objetos que contenga este shape, para luego copiar y pegar con el menú editar del ArcMap a la capa arcos del Sigopram, para mayor detalle siga el siguiente procedimiento según las Figura.

pág. 39

Figura 26.Inicializar Edición

una vez seleccionado la capa “Arcos”, que es donde se almacenará toda la información con respecto a las tuberías, deberá dar ok, e ir a seleccionar el shape y seleccionarlo, tal como se muestra en la siguiente Figura

Figura 27.selección de Feature Red Hidráulica

Una forma de verificar lo que hemos copiado y pegado en forma correcta es que el shape seleccionado este pintado o resaltado de color celeste, tal como se observar en la siguiente Figura 28.

pág. 40

Figura 28.Visualización de shape seleccionado

Luego de verificar que nuestro shape de la red hidráulica está correctamente seleccionado, procederemos a copiar y pegar en la capa Arcos, véase la siguiente Figura para mayor detalle.

Figura 29.copiado de shape red hidráulica

Luego de ejecutar la opción “pegar”, emergerá una ventana de dialogo, en la cual seleccionaremos la opción “Arcos” y culminamos presionado el botón ok, tal como se observa a continuación.

Figura 30.Pegado de shape red hidráulica.

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Para poder completar este proceso, debemos ejecutar en el menú “panel de control” del Sigopram, si bien ya hemos copiado el shape de la red hidráulica principal en la capa “Arcos”, aun este no tiene una codificación de tramo si los hubiera, por ello es necesario crear la topología red; para ello debemos realizar lo siguiente: a) Ir a la barra de herramientas del Sigopram e ingresar al menú “panel de control”

b) Selección el casillero donde indica crear/arreglar topología de red, una vez activado este check, ubicaremos el cursor en el botón ejecutar.

c) Al presionar el botón ejecutar saldrán algunos mensajes que deberá prestar atención, es necesario indicar que este proceso solo se realiza cuando importamos una red hidráulica proveniente desde un fichero “shp”, “dwg” o “dxf”, ya que si iniciamos el trazado mediante las herramientas del Sigopram no habrá necesidad de realizar este proceso; entonces al presionar el botón “ejecutar” saldrá el siguiente mensaje.

Específicamente nos indica si desea crear la topología de red, ya que el Sigopram tiene su propia herramienta para crear la red; por lo tanto, si por alguna razón involuntaria nuestra red ya no desea continuar con el

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trazado es allí donde utilizamos esta herramienta, pues bien, para nuestro caso como no tenemos la red creada, si no traída desde un fichero “shp”, haremos que el programa entienda el mensaje y pueda crear el “id “de los nodos en cada tramo y pueda calcular la longitud de cada tramo, eso es para nosotros crear una topología de red; además de ello, saldrán otros mensaje indicando si deseamos recodificar o renumerar los “Id” de los nodo, como también nos indicarán si deseamos cortar las intersecciones, por lo que para el primer mensaje le indicaremos que “si” y para el segundo mensaje bastará con un “No”, esto debido a que si hubiera tuberías que se cruzan y si le indicamos que sí, el los cortara, pero el trazado de red que estemos importando probablemente tenga ese tipo de topología que el software no tiene por qué conocer al detalle, por lo tanto, indicaremos que no deseamos que lo corte, para luego esperar el mensaje de “Proceso concluido”, y cerramos nuestro panel de control

Figura 31. proceso de crear topología de red

Para que usted pueda saber que si su red importada desde un fichero “shp”, ha sido convertida en una red hidráulica bajo las consideraciones que ya hemos detallado, deberá refrescar su pantalla con la ayuda del

pág. 43

mouse, y podrá notar los cambios en su red, ya que ahora se han creado nodos de unión, como también se ha cambiado el color del trazo que ahora tiene por definido el nombre “tubería principal” y que al ingresar a la tabla de atributos de la capa “Arcos”, podrá notar que algunos campos ya tiene información y el resto estar sujeto a los cálculos hidráulicos que realizaremos más adelante

Figura 32.verificacion de creación de topología de red

Figura 33. verificación de los atributos de la topología de red

3.2.11 Crear red y asociar con topología de red. Finalmente, tenga en cuenta que su dibujo en fichero “shp”, ya ha sido creada como una topología de red en Sigopram, pero aún no está conectada a una red informada desde sigopram, por lo tanto, este procedimiento es bastante sencillo y corto, que, a partir de ello, ya

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podremos iniciar con la distribución de las líneas de goteros en cada parcela. Para realizar este proceso debe seguir este procedimiento: a) Crear red. Para realizar este proceso, acerque el nodo de inicio de la red topológica creada desde el fichero “shp”, con la finalidad de tener un área de trabajo cómodo a la hora de conectarla con la red ya existente, tal como se muestra en la siguiente Figura 34

Figura 34.Crear Red

b) Ubique el curso en la barra de herramientas del Sigopram y presione el botón extender red, y verá que en su pantalla se tiene activado el Snapping, esperando que indique usted el punto donde se creará el nodo inicial de la red hidráulica de su proyecto, este punto, debe ser lo más cercano a la red creada anteriormente para poder conectarla, pues bien, para hacer este proceso haga un clic sobre el punto que ha elegido extienda un tramo pequeño, pero alejado del nodo de inicio de su red creada desde un shape, y para culminar presione a tecla Shift más Clic derecho y deberá aparecer un ventana de dialogo donde deberá indicar el nombre de la red, se suele colocar nombres abreviados de estructuras como reservorios

cámara de carga o

algún nombre que usted crea por conveniente, pero solo hasta 10 caracteres; véase las Figura 35, para que compruebe si su procedimiento ha sido el correcto.

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Figura 35. Crear red en Sigopram

Figura 36. Insertar nombre de la red de riego

Figura 37.Red creada

c) Finalmente debemos unir esta red creada desde Sigopram con la red topológica que ha sido creada anteriormente, para ello, ejecutaremos el botón de insertar arco de la barra de herramientas del Sigopram, teniendo el snapping activo, hacemos un clic en el nodo final de la red creada, y luego un Shift + Clic en el nodo inicial de la red topológica

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Figura 38. Procedimiento para insertar un tramo

si todo lo que se ha indicado hasta ahora ha sido realizado en forma correcta, usted ya está preparado, para trabajar en el software, a partir de aquí usted podrá cambiar los atributos de la red, como color, grosor de línea u otros que sea de confort, pero con las herramientas del ArcMap, por ejemplo, nuestra red quedará de la siguiente manera:

d) Finalmente, antes de crear los emisores o los manifold, debemos indicar a Sigopram que la red que se va a trabajar es un riego parcelario, por lo que, cuando se crea una red, el crea como red secundaria o una red colectiva, para cambiar el tipo de red, deberá ir al menú del Sigopram/red, y desde allí hay que cambiar el tipo de red en la pestaña “tipo de red”. Y luego procedemos a presionar el botón guardar y cerramos la ventana

pág. 47

Figura 39. Cambiar tipo de red

3.2.11.1

Trazado de línea de goteo

Luego de tener la red hidráulica, ya toca el trazado de las líneas de goteo en cada parcela, bajo los cálculos que se ha realizado; por lo tanto, empezaremos por la ultima parcela tomado siempre como referencia el trazado que se ha realizado en el proyecto

Figura 40. Parcela a realizar el Trazo goteros

Figura 41. Parcela 23 para trazar líneas

Para iniciar con la distribución de las líneas de goteros, debe seguir el siguiente procedimiento.

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a) Seleccionar la parcela con la herramienta del ArcMap “Select by rectangle”, y la parcela quedar de esta manera:

b) Ejecutar el botón mover malla, que está ubicado en la barra de herramientas del sigopram, tal como se muestra a continuación

Figura 42. selección de botón de crear emisores

c) Una vez ejecutado este botón, le saldrá una ventana de dialogo, en al cual hay que informar si realizaremos una distribución de laterales de riego por aspersión o goteo

Figura 43.selección del tipo de riego

d) Una vez determinado el tipo de riego, debemos informar lo siguiente

pág. 49

   

Distanciamiento entre fila de planta Numero de laterales por fila de planta Separación entre laterales Y margen a límite de la parcela

=6m =2 =3m =3m

Estos valores ya han sido calculados anteriormente, tal como se muestra en la siguiente Figura

. Figura 44. colocación de características del lateral de riego

e) Como ya se informó la separación y número de latearles, usted debe situar el cursor en el botón de orientación de las líneas, para dar la orientación en la parcela de como irán el trazo de las líneas de goteros,

Figura 45. Ubicación del botón de orientación

f) Finalmente, con la ayuda del cursor debe ir a la parcela seleccionada, y realizar un trazo con la orientación que usted haya

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prestablecido, de preferencia lo más paralelo a las curvas de nivel, tal como se muestra a continuación.

Figura 46. trazo de la orientación de las mangueras

g) El procedimiento de dar la orientación de las líneas de gotero podrá realizarlo cuantas veces crea conveniente, una vez que quede convencido del trazado, recién usted podrá presionar el botón de consolidación, una vez hecho este procedimiento no hay retorno, si desearía borrar el trazado tendrá que hacer con otras herramientas del sigopram o del ArcMap, véase la Figura 47

Figura 47. Trazado de línea de goteo

Una vez ejecutado el botón consolidar, se crear dos capas de guía gotero y guía líneas, el cual podrá desactivarlas para un buen trabajo, este procedimiento deberá repetirlo para las 23 parcelas del proyecto.

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3.2.11.2

Trazado de manifold y conexión con líneas goteros

como ya tenemos todas las líneas de goteros o laterales de riego en cada parcela, ahora debemos conectarla a la red hidráulica principal la cual está pintada de color azul, el concepto es que de la tubería principal o primaria como suelen llamarla en algunos textos, salga una tubería que conecte a todos los puntos iniciales de los laterales de riego, y esta intersección seria donde estarían los conectores de riego + el empaque y el bigote de riego, tal como se muestra en la siguiente Figura 48.

Líneas de goteros

Tubería principal

Figura 48. esquema de conexión del lateral de rego

En concreto, lo que se debe realizar con las herramientas del Sigopram es insertar una tubería la cual saldría de la tubería principal, (ubicación que haya establecido antes), y conectarla a cada nodo inicial del lateral de riego por goteo, según la siguiente Figura 49 seria que se cree una tubería desde la tubería principal de color azul y se conecte con cada nodo de color blanco.

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Figura 49. Líneas de goteros y tubería principal

Para tener el manifold conectado con la tubería principal y todos los laterales

riego,

deberá

seguir

procedimiento

a) Deberá ejecutar el botón de insertar tramo que está en la barra de herramientas del sigopram, tal como se visualiza a continuación

Figura 50. botón insertar tramo

b) Una vez que haya ejecutado este botón, se activará el snapping, y deberá hacer un clic en un punto de la tubería principal, para luego ir a conectarla al primer lateral de riego. Véase la siguiente Figura

pág. 53

Figura 51. insertar tramo desde tubería principal

Este procedimiento es de mucho cuidado, deberá ir haciendo un clic sobre cada nodo blanco, para ello se guiará con el snapping del ArcMap, evitando en todos sus extremos hacer un clic en el lateral de riego, el cual distorsionaría el concepto del manifold, véase la siguiente Figura para que pueda guiarse en ir conectado el manifold

Figura 52.Proceso de insertar tramos a los laterales de riego

Hay un detalle que deberá tener en cuenta siempre que vaya a realizar la conexión, es que, en el último lateral de riego, primero debe presionar las teclas “control” + “Shift” y luego el clic derecho, solo allí estarán comentados todos los tramos del manifold

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Figura 53. visualización del ultimo lateral de riego

Luego de ejecutar ese procedimiento, debe esperar unos segundos a que el programa recodifique los id de los nodos y los almacene en la base de datos. En todas las intersecciones entre la tubería principal y el lateral de riego, el software crear un nodo de unión de color amarillo el cual representa al conector inicial + el empaque, véase la siguiente Figura

Por lo tanto, este procedimiento deberá realizarlo en todas las parcelas de su proyecto. Véase la siguiente Figura 54 de cómo queda la conexión entre la tubería principal y los laterales de riego

pág. 55

}

Figura 54. visualización de los laterales de riego ya trazados

3.2.12 Información de características hidráulicas del goteo Cuando se determinó el número de emisores por planta, (Ecuación N° 9), fue en función de un emisor cuyo caudal fue de 1.6 l/h, por lo tanto; ahora que

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tenemos los laterales ya distribuidos debemos informar que tipo de emisor que ira colocada en la manguera y, sobre todo informar la separación de los emisores el cual ha sido calculado (Ecuación N° 10). Para realizar este proceso deberá seguir el siguiente procedimiento a) Debemos ejecutar el botón de información de la barra de herramienta del Sigopram, tal como se muestra a continuación

Figura 55. botón de información

b) Al ejecutar el botón “i”, se habrá dado cuenta que está activado el snapping, pues bien, ahora con el cursor del mouse debe ir a la parcela y hacer clic en el primer lateral de riego, tal como se observa en la siguiente Figura 56.

Figura 56. Selección del lateral de riego

Luego de a ver seleccionado el lateral de riego, emergerá una ventana de dialogo e la cual debe elegir el emisor en el casillero “modelo”, con la cual se ha determinado todos los parámetros de riego, véase Figura.

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Ilustración 57. selección de modelo de emisor

d) Una vez elegido el emisor, se cargará automáticamente

toda la

información hidráulica del emisor, como también la información topográfica ya que todos los laterales de riego que se han distribuido anteriormente están vinculados con el modelo digitadle terreno (MDT), por lo tanto, usted podrá ver la cota inicial y final del lateral de riego, su longitud (m), como también la cantidad de emisores en el lateral de riego, ya que en esta ventana hemos de informar la separación entre emisores, el mismo que ha sido calculado en la ecuación N° 10 l 1.6 *2lat h Se = = 0.306 m mm 1.74 *6m h ; utilizaremos un distanciamiento entre emisores de 0.31m con fines de cálculo, véase la siguiente Figura 58.

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Figura 58.. ventana de línea de Goteros.

Por ejemplo, para este lateral en concreto podemos ver la información:  Cota Inicial = 258 msnm  Cota Final = 2528 msnm  Longitud del lateral = 37.65 m  Diámetro del lateral (int) = 14.6 mm  Modelo de cinta = NETAFIN / RAM 17_1.6  Numero de emisores = 121  Caudal del emisor =1.6 l/h  Caudal del lateral =193.6 l/h  Presión minia = 5mca  Presión máxima = 40 mca  Presión mini requerida inicio = 5.43 mca  Variación de presión en el lateral = 1% Toda esta información que el software le ha reportado, tendrá algunas variaciones dependiendo de la longitud y cota del lateral de riego.

3.2.13 Copiar información de la línea de gotero en forma colectiva como ya hemos informado las características hidráulicas a un lateral de riego, ahora debemos informar a los demás. Pues bien, para no realizar el procedimiento anterior a todos los laterales, el cual nos demandaría mucho tiempo, describiremos un proceso más corto utilizando una la tabla atributos del ArcMap, para ello deberá seguir el siguiente procedimiento: a. Deberá copiar el diámetro nominal e interior y otras características del lateral de riego, para informar en la tabla de tubería del sigopram y así poder consolidar todos los laterales de riego.  Material = PE  Diámetro nominal = 16 mm

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

Diámetro interior

= 14.6 mm -6  Rugosidad = 1.5 x10 m b. Una vez obtenida esta información, iremos al menú del Sigopram y seleccionaremos la tabla de tuberías en donde registraremos la información del lateral de riego.

Figura 59. Tabla de tuberías

Una vez ejecutado este menú saldrá una tabla en al cual debemos Registrar las características de la tubería, que para nuestro caso corresponderá al lateral de riego, esta tabla de tubería es bastante dinámico por lo que no tendrá dificultad en registrar estas características y otras que usted tomará la decisión, en la siguiente Figura se puede ver la ventana de la tabla de tubería

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Figura 60. tabla de tubería

c. Una vez ejecutado esta tabla, debemos llenar cada campo la información que se solicite, por lo tanto.  Campo material = PE  Campo DN = 16 mm  Campo Dint = 14.6 mm  Campo Rugosidad = 0.0015 mm  Velocidad min = 0.5 m/s  Velocidad máxima = 2.5 m/s  C = 140  Precio = 0.3 soles/ml  Presión máxima = 40 m  Utilizar = si Muy bien, toda esta información que se ha descrito se debe empezar a rellenar en cada campo, y que luego de culminar deberá guardar y cerrar la tabla, si fuese necesario vuelva abrir la tabla de tuberías para visualizar su el proceso que ha realizado es el correcto, a partir de aquí se requiere sus conocimientos en el manejo del Arcmap, ya que se utilizara constantemente el manejo de la tabla de atributos d. Como ya hemos registrado la información del lateral de riego en la tabla de tubería, ahora iremos a abrir la tabla de atributos de arcos, tal como se observa en la siguiente Figura 61.

Figura 61. abrir tabla de atributos

e. Una vez que ya estemos en la tabla de arcos, seleccionaremos por la opción de atributos, el tipo denominado lateral de riego, que en sigopram tiene la denominación del tipo “L”, tal como se puede ver a

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continuación.

Figura 62. Panel de selección por atributos

Luego que haya ejecutado este proceso, deberá ir a la tabla de los elementos seleccionados “Show selected records” para poder verificar si se han seleccionado con las restricciones indicadas,

Figura 63.Visualización de elementos filtrados

Figura 64. tabla de elementos seleccionados

f. Con los elementos seleccionados deberá ir al menú “Consolidar Tubería”, y allí saldrá una ventana de dialogo que deberá seleccionar la opción de nuevo material, en esta ventana debemos

pág. 62

buscar el material y diámetro del lateral de riego que hemos informado en la tabla de tubería anteriormente, tal como en las Figura.

Figura 65. Selección de Menú consolidar tubería

Figura 66. selección de material para consolidar.

g. Una vez que tengamos ya el material seccionado, debemos activar la función de cómo va ser la modalidad de consolidar el nuevo material, por lo que buscaremos la opción de “Arcos seleccionado”, ya que en un proceso anterior hemos ordenado seleccionar todos los laterales de riego, luego de ello bastará con presionar el botón “ok”, y quedará consolidado todo el elemento seleccionados, tal como se ver a la Figura.

pág. 63

Ilustración 67. Ejecutar consolidación de material

Si gusta podrá presionar el botón que “Ver Lyr”, para visualizar en su pantalla el cambio de temático que hizo ya el sigopram. Pero sin distraerse en este punto, el cual no es imperativo realizarlo; por lo tendrá que volver a seleccionar los laterales de riego en la tabla de atributos de la capa “Arcos” h. Con los elementos seleccionados deberá ordenar los elementos, de tal manera que en la parte inicial se pueda mostrar las características del lateral de riego que hemos informado manualmente, en a la siguiente Figura se puede ver la manera de cómo va proceder a ordenarlo.

Figura 68. Ordenar feature Los campos que vamos a compartir a los demás laterales de riego serán los siguientes: Vmax

= 3 m/s

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V min

= 0.6m/s

Emi Ks

Emi C

Emi exp

Emi Q

= 0.000444 l/s

Emi Pmin

= 5 mca

Emi Modelo

= RAM 17_1.6

Emi Pmax

= 40 mca

Emi di

= 0.31 m

Estos son los campos y la información que debemos compartir a todos los laterales de riego, por lo tanto, en cada campo o columna haremos un clic derecho y seleccionaos la opción “Field Calculator”, es allí donde tendremos que colocar la información:



Campo: Vmax, aquí colocaremos una velocidad máxima de 3 m/s



Campo:

V min, en este campo colocaremos una velocidad

mínima para el diseño de 0.5 m/s

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

Emi Ks



Emi C



Emi exp

= 0, coeficiente de descarga

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

Emi Q

= 0.000444 l/s



Emi Pmin

= 5 mca



Emi Modelo = RAM 17_1.6, en este campo primero deberá copar el nombre del modelo, para lo pegarla en el campo de la tabla y deberá ir entre comillas



Emi Pmax

= 40 mca

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

Emi di

= 0.31 m.

i. Una vez que hayamos terminado de colocar las características del emisor y de la manguera, informaremos en la tabla de nodos, y seleccionaremos el tipo “GOT” algunos valores y con ello culminaremos este proceso-

Luego de filtrar por la selección de nodos, iremos a la ventana

pág. 68

donde se encuentra seleccionado los nodos goteros e informaremos cuatro valores en los siguientes campos:  P min = 5 mca.



P Min Auto

= 5 mca



P Max

= 40 mca



P Max auto = 40 mca

pág. 69

3.2.14 Asignación de turnos de riego a los emisores Como ya tenemos todas las características hidráulicas en el lateral de riego como también en el nodo gotero, pues bien, ahora debe informar en que turno de riego está planificado la parcela que hemos venido trabajado y de la misma manera deberá realizarlo para las demás parcelas, en función del área total y de los numero de turnos en el día, el mismo que ya hemos calculado en su debida oportunidad: a) Selección de los emisores en la parcela de un turno en concreto, que, para nuestro, esta parcela está en el turno N° 5,

lustración 69. Selección de emisores goteros

b) Una vez seleccionado tofos los emisores de la parcela, debemos ir al menú del sigopram y elegir la opción “asignar turno/sectores de riego” y allí debemos colocar el turno que el corresponde, para este caso el turno de riego 5.

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Figura 70. Asignación de Turnos de riego

Apartir de aquí ud podrá usar las herramientas del ArcMap, y poder hacer las consultas que crea conveniente, como por ejemplo una consulta sujeto a un temático de turno en los laterales tal como se puede ver en la Figura 71

Figura 71. temático Turno en lateral de riego

3.2.14.1

Cálculo de los caudales por turno

Pues bien, ha llegado el momento de determinar el caudal de diseño de todas las tuberías que están conectadas a los laterales de riego (Manifold), como también de la tubería principal, aquí nos detendremos un momento para ir

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analizando y comprobando los caudales que ingresan a cada parcela en función de la dotación, la misma que hemos calculado en la ecuación N° 4 l 0.6064 *ha*24h*1dia l s dn = * s = 4.85 *1ha 3horas*1 s Si solicitamos la información de la parcela con las herramientas del ArcMap, podemos ver que el área es de = 10114,15 M2 o 1.011 has, bajo esta información podremos calcular el caudal que debe ingresar a la parcela mediante la siguiente Ecuación:

q par = Area par * dot

Ecuación 15. Caudal de la parcela

Reemplazando los valores tenemos:

l l q par = 1.0111has * 4.85 * ha -1 = 4.89 s s De la ecuación teórica podemos ver que a esta parcela debe ingresar un caudal de 4.89 l/s. Ahora solicitaremos al software el caudal de diseño por cada turno, como solo hemos informado una parcela, el calculará hasta donde hayamos informado, además de ello, tenga en cuenta que no hemos distribuido las líneas de gotero en todo el área, si usted recuerda se ha dado un linte de 3 metros en todo el perímetro, ya que en la realidad el agricultor no suele explotar la parcela en todo su extremos, ya que muchas veces deja pasadizos y otros espacios; por lo tanto, el caudal que vaya a calcular el software podrá parecerse y en otros coincidirá con la ecuación N° 13, para calcular el caudal de diseño seguiremos el siguiente procedimiento: a) Iremos al menú “Modelación”, del Sigopram, y ejecutaremos la opción “calcular Caudales de Diseño”, tal como se muestra a continuación

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Ecuación 16. Opción de cálculo de caudales

b) Luego de seleccionar esa opción, saldrá una ventana donde se nos preguntará si estamos seguro de realizar el cálculo, para este caso presionaremos el botón “si”, y a esperar que nos reporte el resultado.

Luego de este proceso el software nos reportare la siguiente información:

En donde usted puede ver que la superficie regada hasta este momento es de 1.01 ha, con un total de 9699 goteros, y un caudal de

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turno 4.31 l/s. En merito a todo el procedimiento descrito, usted deberá distribuir las líneas de goteros a todas las parcelas, conectarlas, asignar las características hidráulicas, asignar turno y calcular los caudales. En la versión actualizada del Software, este procedimiento ya es automático. Por lo tanto, con fines de avanzar con el procedimiento se ha trabajado internamente y se ha distribuido los laterales de riego en todas las parcelas, por lo que calcularemos el caudal de cada turno y en consecuencia el caudal de diseño de este proyecto

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Figura 72. trazado de líneas de goteros en todo el proyecto

pág. 75

Por lo tanto, utilizando la misma metodología, solicitaremos que Sigopram determine el caudal de cada turno y nos indique cual será el caudal de diseño del proyecto. Véase la siguiente Figura

Figura 73. Cálculo de Caudales de Diseño

De este cálculo podemos indicar lo siguiente, el software ha determinado los caudales por cada turno de riego, si bien el caudal de diseño teórico que ha sido determinado anteriormente es de 19.70 l/s por cada turno, aquí hay una variación, debido a que las líneas de goteros que se han distribuido en todas la parcelas no han sido en toda el área, el programa ha trazado a partir de 3 metros del lindero, el cual ha afectado la magnitud del caudal reportado, en realidad al planificar un predio agrícola para riego por goteo, debemos tener el área neta, ya que el amueblamiento de la parcela suele tener algunas particularidades, como se indicó, el agricultor suele colocar pasadizos, espacio para la zanja del manifold, en los extremos ya no hay filas de plantas por lo tanto todas estas consideraciones debe tener en cuenta antes de realizar la distribución de líneas de gotero o laterales de riego por goteo y aspersión.

pág. 76

3.2.15 Dimensionamiento hidráulico por PL Las redes de distribución de agua desde el punto de vista hidráulico se conceptualizan en términos de nudos y líneas. Los nudos son los puntos de la red en donde las condiciones de contorno de caudal o de presión se encuentran definidas, y es a través de los cuales la red se comunica con el exterior. Los nudos serán o bien de caudal “nudos de caudal”, donde el caudal de salida o entrada a la red está impuesto; o “nudos de presión” en éstos, se impone el nivel de altura piezométrica existente. Por lo que al número total de nudos del sistema se denomina NN, al número de nudos de caudal NQ y al número de nudos de presión NH, así para cualquier sistema se cumple: Nn = Nh + Nq

Ecuación 17. Número total de nodos

por lo tanto, Los elementos físicos que conectan dos nodos asociados con algún tipo de ecuación que modela su comportamiento característico se denominan líneas. El número de nodos y líneas adoptados es función del grado de abstracción de la red. Cuando se agrupan los elementos de una red en las líneas, se obtiene un esquema de la red; de tal manera que un sistema se representa por un conjunto de nudos y líneas. En una red ramificada se cumple la relación topológica entre el número total de nudos N y el número total de líneas L L = N -1

Ecuación 18. Número total de líneas

Por otra parte, usted al usar el software sigopram debe tener en cuenta que una red ramificada estrictamente solo puede tener un punto de altura piezométrica definido, que constituye habitualmente el nudo de cabecera, véase la siguiente Figura:

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Ecuación 19. esquema de una red hidráulica ramificada

De acuerdo a la siguiente figura, se debe conceptualizar el aspecto de una red topológicamente ramificada, que se puede definir como un conjunto (único) de líneas que conectan el nudo de cabecera con un nudo i, se denotan los caudales circulantes si por las líneas i usando la ecuación de continuidad en los nudos que quedan determinados por: qi =

�Q "i = 1.....N - 1 i

j�Ai

Ecuación 20. Caudales circulantes

Siendo Qi el caudal consumido en el nudo i, y Ai el conjunto de nudos que se sitúan aguas debajo de la línea i (incluido el propio nudo i). El caudal inyectado en cabecera de la red Qc será: N -1

QC = �Q j i =1

Ecuación 21. Caudal inyectado en cabera

Siendo N el número total de nudos de la red. Si las pérdidas de carga en la línea j son hj, y la altura piezométrica de cabecera es H0, la altura piezométrica 𝐻� en cada nudo será:

H 0 = H i - �h j "i = 1.......N - 1 j�Si

Ecuación 22.. Altura piezométrica en cada nodo

En merito a lo señalado el software buscará conocer tanto los caudales que trasiegan por sus líneas, como las alturas piezométricas en los nudos de la red considerando una situación invariable con el tiempo. Para lo cual, será necesario partir de la información disponible de las características de las conducciones (condiciones de contorno), de los consumos y aportes de la red y por lo menos de una altura piezométrica de referencia conocida. En un modelo de esta naturaleza de régimen permanente, se usan dos leyes generales para resolver las incógnitas del sistema. Siendo éstas, las leyes de Kirchoff que son una particularización de las ecuaciones generales de conservación de la masa y la energía aplicadas al flujo de un fluido incompresible a través de un sistema de tuberías a presión. Las variables del modelo serán: 

Caudales q internos que circulan por todas las líneas (Tubería



principal, manifold y laterales de riego). Los caudales Q externos introducidos/extraídos en los nudos

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 

La altura piezométrica en los nudos H y sus cotas, a través del MDT La pérdida de carga en cada línea o en forma general las diferencias de alturas piezométrica entre los nudos extremos que se denominan hf.

Según la configuración de la red hidráulica, algunas de estas variables serán incógnitas y otras serán datos del problema. Se define la nomenclatura y el criterio de signo que se usará, para lo cual se hará referencia a la Figura 3.3 en donde una línea se une por los nudos i y j.

Imagen 74. Circulación de flujo de una línea

La denominación qi*j representa el caudal que circula entre los nudos i y j, se considera como positivo el caso de la figura cuando circula del nudo i hacia el nudo j; Qi será el caudal inyectado en el nudo i, se considera positivo si es saliente (consumo) y negativo cuando es entrante (aporte); Hi representa la altura piezométrica en i; hi. j define la pérdida de carga en la línea i.j. La pérdida de carga en cada elemento tomará el mismo signo que el caudal de línea, por tanto, será positiva si Hi es mayor que Hj, por consiguiente, el caudal circula del nudo i al j; n es el exponente del caudal que será función de la ecuación de pérdidas que se adopte. El término Rij se denomina resistencia hidráulica de la línea ij. En particular la ecuación de resistencia hidráulica según Darcy, se define por:

hi , j =

8* f * Li * qij 2 2 5 p * g * Di

3.2.15.1

Ecuación 23. ecuación de resistencia hidráulica

Cálculo de presiones estáticas.

Es importante realizar este cálculo con la finalidad de conocer si todos los

pág. 79

emisores cuentan con la energía sufriente para llegar a la presión mínima requerida, puede ser que algún nodo gotero no alcance esta presión, esto principalmente puede ocurrir por las condiciones topográficas en las que se encuentre. Sigopram hace un cálculo interno tanto en redes secundarias como en riego interior, donde va determinando la presión mínima requerida y las va comparando con la energía o la carga estática que llega a cada emisor (nodo Inicial y final), teniendo en cuenta la Pmin que se ha informado en su oportunidad; por lo tanto; el programa informará si los nodos poseen carga suficiente para vencer la pérdida de energía y llegar a la presión mínima, por lo tanto internamente se calcula cuanto seria la presión mínima requerida a la entrada del lateral, véase la siguiente Figura para conceptualizar lo descrito:

Teniendo entendido este aspecto, iremos al menú “Modelación” del Sigopram y ejecutaremos la opción “Calcular Presión estática”, tal como se muestra a continuación

pág. 80

Imagen 75. Cálculo de Presiones Estáticas

Luego de haber ejecutado esta opción, el software reportará un fichero txt en donde nos indicará si hubo algún nodo en que la energía disponible en el sistema no llegó a cubrir la Pmin, para nuestro, caso no hubo ninguna alerta, lo que indica que el sistema cubre los requerimientos de Presión mínima en todos los emisores y nodo de unión

Figura 76.Fichero de cálculo de estáticas

Para poder verificar este proceso podemos ir a un lateral de riego cuáquera y con el botón de información del sigopram hacer un clic, y nos saldrá la siguiente ventana

pág. 81

Imagen 77. verificación de Presiones estáticas

3.2.15.2

Configuración del cálculo de pérdida de energía

Es necesario en Sigopram como en otras herramientas de cálculo de tuberías, establecer con que fórmula matemática se realizar el cálculo de la pérdida de energía, para que nuestro caso será en base a la fórmula de Dary según la siguiente expresión: Hf =

L V2 * D 2g

Ecuación 24. Ecuación de perdida de carga por Dary

Para ello deberá ir al menú del sigopram, y seleccionar la opción configuración/ red, en donde emergerá una ventana de dialogo en la cual deberá seleccionar el tipo de ecuación para la perdida de carga.

pág. 82

Luego de presionar la opción de “red”, le saldrá la siguiente ventana

Figura 78. cambio de ecuación de perdida de energía

3.2.15.3

Verificación

materiales

disponible

para

dimensionamiento Antes de realizar el dimensionamiento hidráulico optimizado de nuestra red de riego, es imperativo verificar que nuestra tabla de tuberías existe toda la gama de materiales suficiente para cubrir los caudales demandado en cada uno de los tramos de nuestra red, ya que cada una de estas tuberías postularan o será tuberías candidatas antes de ser elegidas y serán sometidas a los requerimientos y caudal, carga estática y de costos véase la siguiente Imagen

pág. 83

Imagen 79. Tabla de Tuberías

3.2.15.4

Asignación de restricciones de diseño.

Para ello denotaremos algunos términos para que usted vaya familiarizando conceptualmente de cómo está estructurado el modelo matemático del Sigopram 3.2.15.4.1Criterio de velocidad. Imponiendo un criterio de velocidad máxima (vmáx) recomendable para toda la red, será posible obtener un valor de caudal máximo (qmáx) que trasegará los tramos de tubería a diseñar, para los cuales se dispondrá de una gama de diámetros comerciales, que ya se han establecido en la tabla de tubería del Sigopram, En caso de que en algunos trayectos no se cumpla con la presión y caudal requeridos, será necesario modificar la tabla de tuberías, Así, para un diámetro interno de la tubería Dj el caudal máximo se expresará por:

q j max =

D j= =

p ( Dj ) 4

*V max Ecuación 25. Caudal máximo

4* q j max

p * vmax

Ecuación 26. calculo del diámetro

pág. 84

Por lo tanto, para nuestro caso en concreto, utilizaremos el siguiente rango de velocidad:  

0.5 m/s valor de velocidad mínima del flujo 2.5 m/s valor de velocidad máxima del flujo

3.2.15.4.2 Criterio Económico Sigopram, luego de tener una serie de tuberías o diámetros candidatos, y de satisfacer las restricciones hidráulicas del diseño funcional, buscará que el costo de diseño sea mínimo, es decir obtendrá el diámetro más económico para cada tramo, en otras palabras, Sigopram con su módulo de Optimización seleccionará la alternativa más económica de diseño de entre un número de alternativas factibles (Tuberías Candidatas). Bajo este contexto, nuestra red hidráulica será dimensionará en forma óptima donde los diámetros de la red ramificada será bajo la concepción que estará formada por n líneas, con altura de alimentación Ho en el nudo cabecera (nudo 0). Este nudo de cabecera será nuestro reservorio que se encuentra a una cota 288.4 msnm, de modo que en un conjunto de nudos k de la red, en el que se incluyen al menos todos los nudos terminales, exista una altura piezométrica mayor o igual a un valor mínimo Hk. Que equivale a limitar la pérdida de carga en los trayectos comprendidos entre el nudo 0 (reservorio) y un nudo genérico k. Por tanto, el problema queda expresado con:

�hf , i �H

H k = DH k

i�Sk

Ecuación 27. perdida de cara en cada tramo

Donde ℎ�, � representa la pérdida de carga en la línea i [m], 𝑆� es el conjunto

de líneas pertenecientes al trayecto entre los nudos 0 y k, ∆𝐻� simboliza la máxima pérdida de carga admisible en el trayecto entre nudos 0 y k [m]. por lo tanto, la pérdida de carga total hf,i que se genera en la línea i será: NL

hfi = �J i ,k * Li*k K =1

Ecuación 28. Perdida de carga total

Donde Ji,k · 𝐿�,� representa la pérdida de carga unitaria para cada uno de los diámetros Di [m/m] en la línea i elegidos por el software, en el siguiente grafico

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representa una línea (tramo de Tubería), i cualquiera de la red, por donde trasiega un caudal qi, formada por tramos de diferentes diámetros candidatos {D(1) ,…. D(NL)} ordenados de menor a mayor tamaño, que serán el total de número de diámetros posibles a emplear en la red, tal como se ve en la siguiente figura

Imagen 80. Línea formada por varios tramos de diversos diámetros

Por ejemplo, para nuestro caso en concreto estableceremos las restricciones de velocidad mínima y máxima indicando en la tabla de atributos de arcos, en donde buscaremos el campo de Vmax y V min, y haciendo un clic derecho sobre cada campo debemos informa las velocidades ya indicadas, tal como se muestra en la siguiente imagen  

0.5 m/s valor de velocidad mínima del flujo 2.5 m/s valor de velocidad máxima del flujo

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Figura 81. asignación de Restricción de Velocidad

3.2.15.5

Dimensionamiento optimizado

Para garantizar las condiciones óptimas de desarrollo del cultivo, y tomando en cuenta su requerimiento de riego, es prioritario satisfacer las necesidades hídricas de los cultivos en el momento oportuno y con la cantidad necesaria de manera eficiente y uniforme. Por tanto, es imprescindible cumplir con los procesos de optimización de diseño y operación de los sistemas. Tales procesos garantizarán las condiciones de riego, como la selección de métodos y estrategias para disponer del agua, características del clima, suelo y cultivo, condiciones sociales y económicas, así como las prestaciones de servicio de la red (Caudal, Velocidad, Pmin) En el diseño hidráulico de sistemas de riego a presión existen dos criterios a considerar: realizar el dimensionado más económico en lo referente al diámetro de tuberías, y contar con máxima operatividad o manejo del sistema. Esto se traduce en el término de flexibilidad de la red, que constituye la capacidad del sistema para abastecer de agua efectivamente a los usuarios en tiempos relativamente cortos Dado que en el caso de redes ramificadas la determinación de diámetros óptimos, para una asignación de turnos dada, tiene una solución analítica, ya que los caudales demandados son determinísticos, véase la siguiente imagen en donde sigopram debe realizar números cálculos para cada turno de riego,

pág. 87

bajo las condiciones de contorno que se ha impuesto anteriormente

En merito a todo lo señalado para realizar el dimensionamiento por PL de nuestra red de riego, que para este caso dimensionaremos la red colectiva, pero como solo hemos trazado laterales de rego en una sola parcela, vemos que nos dice el software, para ello deberá ir al menú “Modelación” y la opción “Dimensionar por PL”, y en la ventana de dialogo que nos indica se deseamos dimensionar la red, diremos que “SI”, tal como se ve en la siguiente imagen

Figura 82. Opción para dimensionamiento por PL

Luego de este proceso, y de que el programa ejecute su módulo de cálculo interno nos mostrara algunas alertas, las cuales debemos leer atentamente para poder resolver el inconveniente del porque no pudo tener la solución el

pág. 88

sestean de ecuaciones, por lo tanto, para este caso, el software nos indica que se ha detectado dos alertas en tuberías, tal como se puede ver en la imagen

Figura 83. proceso de dimensionamiento, alertas

Luego de presionar el botón “SI”, el software nos mostrará en texto y gráficamente las tuberías que no pudieron ser dimensionadas bajo el sistema de ecuaciones, véase las siguientes imágenes:

Figura 84. Información de tuberías no dimensionadas

Figura 85. Tuberías no dimensionadas

Es necesario dar a conocer, que nos está indicando el software en estos mensajes de alerta, pues bien 

El software nos está indicado en este fichero, el código de la tubería,

pág. 89

el caudal, la presión estática y los diámetros internos que podrían ser elegidas de acuerdas a las condiciones de contorno, por lo tanto, analizando el texto de la parte superior del fichero, podrían a ver tres causales por la que el sistema de ecuaciones no puedo encontrar la solución: o Uno seria no a ver informado las restricciones de velocidad o La segunda posibilidad sería que en estos puntos no se tenga las elevaciones respectivas. o Y, por último, sería que no se tenga los diámetros mínimos permisible en la tabla de tuberías para esos caudales, por lo que el software no pudo tomar en cuenta para los cálculos respectivos. Por lo tanto, lo que nos indica el software es que en la tabla de tuberías no pudo encontrar diámetros que puedan cumplir con las condiciones de caudal y de velocidad, y que para esos caudales tan pequeños se requiere 7 y 14 mm y estos rangos de diámetros no se ha registro, como tampoco son comerciales en el mercado. Por lo que, tendremos que asignar un diámetro comercial, teniendo seleccionado las tuberías en el mapa; con lo que estaremos saliendo de las reglas de restricción de velocidades; para ello iremos al menú del sigopram denominado “Consolidar Tubería” y allí vamos a elegir un diámetro comercial el más mínimo que pueda cubrir estos caudales, pero serán mayores a los que en realidad se necesita para estos dos tramos, este procedimiento generara más adelante que el software encuentre la solución pero en este tramo nos informará que la velocidad está fuera del rango, es importante saber este aspecto para no causar controversia y confusión del porqué la velocidad está por debajo de la mínima, véase la siguiente imagen

pág. 90

Figura 86.Consolidar tuberías

Tal y como habíamos descrito anteriormente, las dos tuberías que hemos forzado el diámetro comercial, pues el software ya hizo el dimensionamiento hidráulico, pero nos está diciendo que estos dos tramos tendrán una velocidad que esta fuera del rango permitido, tal como se ve la siguiente imagen.

Finalmente, una vez que tengamos todas las parcelas con las líneas de goteros podremos calcular los caudales de diseño y el respectico dimensionamiento. Pues bien, a continuación, se muestra el reporte del dimensionamiento de toda la red de riego por goteo, tanto en tuberías principales, manifold y los laterales de riego. En la siguiente imagen podemos visualizar el reporte del diseño hidráulico

pág. 91

En este reporte se visualiza las tuberías que están fuera del rango de velocidad, es básicamente son las tuberías finales que conectan a los últimos laterales de riego donde el caudal muy pequeño

A partir de aquí, dependerá mucho de la experiencia en el manejo del ArcMap, ya que una vez que la red este dimensionada, Ud. podrá solicitar al software en

pág. 92

los temáticos que ya vienen preparados, o en su defecto crearlos en el ArcMap los temáticos que sean necesario para presentar su proyecto final como:     

Temáticos de diámetros Temáticos de velocidad Temáticos de caudales en línea Temáticos de presiones Temáticos turnos. Etc., o temáticos combinados

3.3 CÁLCULOS DE PARÁMETROS DE RIEGO POR ASPERSIÓN Al igual que en el anterior método de riego, ahora determinaremos los parámetros de riego para aspersión, para ello tomaremos como ejemplo un proyecto ejecutado denominado “MASMA CHICCHE”, ver imagen

Ilustración 87. Planteamiento hidráulico del proyecto Masma

pág. 93

Pare determinaremos las siguientes variables.

 Módulo de riego (l/s/ha)  Jornada efectiva de riego (horas)  Necesidades totales de riego (mm/día)  Caudal ficticio continuo (l/s/ha)  Intervalo de riego (días)  Tiempo de riego (horas)  Numero de sectores de Riego (Ns)  Duración del riego (días)  Dotación nominal (l/s/ha).  Pluviometría media del sistema (mm/hora)  Cálculo de numero de Aspersores por parcela Por lo tanto, para poder determinar estos parámetros, debemos consignar la siguiente información que ha sido recabado del expedienté técnico del proyecto. Datos: 

Eto

5.06 (mm/día)



Precipitación

0.88 (mm/día)



Eficiencia Ef

75 %



Modelo del Emisor ASPERSOR PLASTICO 1/2" - 3.5mm.



Caudal del Emisor



Jornada efectiva de riego =

24 horas



Intervalo de riego

6 días

810 lt/h

3.3.1 Módulo de riego (l/s/ha). En función de los dados extraídos del expediente técnico, calcularemos este módulo de riego, o caudal ficticio continuo, que representará la cantidad de agua que se debe suministrar a una determinada superficie, esto con el objeto de cubrir o reponer el agua pérdida por los procesos fisiológicos del cultivo,

pág. 94

para ello utilizaremos la siguiente expresión:

� ( Eto * Kc ) - Pe �*1/ ER * S Mr = 10* � � 86.4 � �

Ecuación 29. Módulo de riego

Donde: Mr

= Modulo de riego

(l/s/ha)

Eto

= Evapotranspiración (mm/día)

= Coeficiente de Crecimiento del cultivo.

= Precipitación Efectiva (mm/día).

= Eficiencia de riego.

= superficie de 1 ha

Si reemplazamos los valores en la ecuación Nº 29 tenemos que lo siguiente:

� mm � � mm � 5.06 *1�- 0.88 � � dia � � dia � � Mr = 10* � *(1/ 0.75) *1ha 86.4 s � � � � � � = 0.645 l/s/ha

3.3.2 Jornada Efectiva de riego (JER). En la mayoría de los casos la jornada efectiva de riego no se viene utilizando en la determinación de la cantidad de agua que debería ingresar a una determinada parcela (Dotación), pues esta Jornada Efectiva de Riego es un valor que se debería establecer como producto del estudio de distribución organizacional y de reparto de agua de las comunidades, la misma que se explicó en el primer capítulo (Pág., 10, 11, 12). Del libro “METOLOGIAS DE DISEÑO

CONCEPTUAL

PARA

DETERMINACOON

LOS

PARÁMETROS DE RIEGO POR ASPESIÓN EN ZONAS ALTOANDINAS”, Por lo tanto, usted debe conocer que esta JER establece las horas efectivas que se va a disponer en la comunidad para realizar el riego, la misma que está sujeta a las normas y derechos de reparto de agua que han sido establecidos en la organización; en algunos casos esta JER es el restante a la horas que se utiliza para regular el caudal disponible en la fuente con respecto a un día, en otros casos son las horas disponibles que tiene la comunidad, ya que el agua debe beneficiar a otra comunidad; los aspectos sociales también tiene

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que ver en la fijación de esta JER, ya que el desarrollo económico de un pueblo también trae como consecuencia al riego, me explico, el riego a presión en las zonas alto andinas, en donde no hay ninguna señal de automatización o modernización si se podría decir así por parte de las entidades responsables de identificar los proyectos productivos, los cuales son de interés nacional, pues carecen de un estudio social responsable, ya que los encargados de realizar la operación del riego, son personas que están sobre los 60 años, y seguramente se preguntaran y los jóvenes?, pues muchos de ellos ya tiene familia, otros migran a buscar su desarrollo personal como estudios superiores, entonces quién se dedica a realizar el riego?, entonces nacen muchas preguntas, como, se hace solo?, se contratará un operador que abra las válvulas en las redes colectivas, ¿quién se encargará de los cambios de posición de los equipos de riego?, entonces establecer jornada de riego de 24 horas no es darle calidad de vida al beneficiario, si hablamos de una gestión social del agua, pues creo que tarde temprano este usuario volverá a querer regar por gravedad. De algunas experiencias visitadas en Europa, se ha visto que ni el mejor sistema automatizado tiene como jornada de riego 24 horas, pues allí, en donde el riego ya es controlado por radares la JER llega a lo máximo a 21 horas, por lo tanto determinar el caudal de diseño para una jornada de riego de 24 horas seria desacertado técnicamente, en peor de los casos, tan solo reduciendo los tiempo en los cambios de posición, abrir y cerrar válvulas en escenario de riego en ladera, pues no se llagaría a las 24 hora de riego, por lo tanto, ese caudal supuesto no llegaría a cubrir el área planteada. Por ejemplo, en Perú, en algunos departamentos los proyectos de riego a presión han sido concebidos para un riego de 24 horas, y en la realidad esto no se cumple por los aspectos que se han detallado; por lo que uno recomienda que los proyectos de riego a presión a nivel de parcela deberían ser a cobertura total y no riego móviles. Todos estos aspectos más detallados se hacen referencia en el primer Capítulo del texto indicado; teniendo en consideración que la distribución y operación de este proyecto será directo del sistema de regulación (RESERVORIO), por lo que la jornada efectiva de riego será de acuerdo al tipo de tecnificación de riego que se ha planteado (móvil o fijo)

pág. 96

Por lo tanto, estableceremos una jornada efectiva de riego de 18 horas, ya que tratándose de un proyecto que se encuentra sobre los 3 000 msnm, el tipo de sistema de aplicación será un riego a cobertura total y fijo; por lo que podría tener varias posibilidades de tiempos de riego (Tr) y Sub Unidades de parcela (Ns), tal como se ve en el cuadro N° 03. Tabla 3. Distribución de la jornada de riego

ítem 1 2 3 4

Tiempo de riego 6 horas 3 horas 2 horas 9 horas

Sub Unidades 3 6 9 2

Jornada

efectiva

de riego 18 18 18 18

Del cuadro podríamos resumir que hay la posibilidad de obtener el tiempo de riego de 6 horas, con el cual tendríamos 3 sub unidades por jornada de riego, o un tiempo de riego de 3 horas con el cual tendríamos 6 sub unidades en la parcela o sectores de riego. De estas

combinaciones debemos

buscar dos aspectos, primero, que la

dotación requerida por la parcela no tenga un magnitud muy elevada, el cual encarecería el proyecto, segundo, que dependiendo de las actividades del usuario, este no tenga que ir muchas veces a realizar el cambio de posición o su defecto a realizar el cierre y apertura de válvulas de los sectores de riego, por lo tanto se establecerá una jornada de riego de 18 horas, como un tiempo de riego probable de 6 horas, por lo que tendremos 3 sectores de riego. Por lo tanto, el tiempo de riego será de: JER

= 18 Horas

= 6 horas

= 1; En cada parcela

3.3.3 Rendimiento de la Red (r) Los proyectos de riego a presión que han sido dimensionados y ejecutados, no han considerado a esta variable dentro de sus cálculos para determinar el caudal de diseño y los caudales en línea de la red colectiva, ya que esta

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variable (r), mide la proporción del tiempo en que efectivamente se aplica el riego, Tr, descontando los tiempo de cambio de postura, cierre de válvulas, periodos de mantenimiento, paradas de bombas, los días inhábiles para el riego, las horas extremas, etc. respecto al tiempo total de la campaña, T. Es preciso considerar este factor para determinar el tiempo de uso de cada hidrante, ya que en el cómputo del módulo de riego (Mr), se supone una aportación ininterrumpida de agua a lo largo de las 24 horas del día o la jornada de riego establecida Por lo que el tiempo de uso asociado a una toma, t, equivale al tiempo necesario para recibir el volumen de agua que requiere la parcela. Por lo tanto, el rendimiento de la red colectiva de riego, tendrá la siguiente expresión matemática r=

JER 24h

Ecuación 30. Rendimiento de la Red

3.3.4 Numero de Sub Unidades (Ns). Si se elige una Pms constante para todas las parcelas, aunque dentro de la zona regable se utilicen distintos marcos de riego según las preferencias del agricultor, la dotación de cada una de ellas es función de su superficie y del número de subunidades de la misma según se deduce de la ecuación (6).

Ns =

JER(hr ) Tr (hr )

Ecuación 31. Numero de sub Unidades de riego

Dónde: Ns = número máximo de subunidades que pueden regarse dentro del intervalo entre riegos (entero); El cociente (JER/tr) representa el número de posiciones de riego al día, por lo que tiene que ser un número entero. El número de sectores o subunidades de riego en una parcela debe fijarse teniendo en cuenta: 

Que el tamaño del sector, que coincidiendo con lo que indican Monserrat et al. (1997) depende del método de riego empleado, no supere un cierto límite, y resulte, a ser posible, semejante en toda la zona regable

Cuanto mayor sea el nivel de automatización utilizado, menor puede ser el

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tamaño del sector. En este sentido caben básicamente dos opciones: automatización conjunta de toda la zona regable automatización individual de cada propietario o grupo de propietarios, con pequeños programadores de campo (alimentados por pilas, baterías o incluso pequeños generadores solares) que realizan la apertura y cierre de las válvulas hidráulicas que controlan las distintas subunidades de riego. Por lo tanto, La selección del número de sectores o subunidades de riego por parcela debe hacerse fundamentalmente en función del tamaño de las parcelas, tratando de minimizar el coste de inversión y funcionamiento (presión) de la subunidad resultante, según el sistema de riego empleado y del tipo de parcelación existente en la zona regable. Para la selección del número de subunidades por parcela se pueden seguir diferentes criterios. A título de ejemplo se plantean los dos siguientes entonces calcularemos el número de Sub Unidades para una duración de riego de un día y de dos días, para luego evaluar las condiciones más desfavorables que podrían encarecer el proyecto, y como podría afectar a las condiciones de vida del agricultor, por lo tanto, se propone la siguiente expresión para el cálculo de las Sub unidades de riego en aspersión

Ns =

JER( hr ) * dr ( dias ) Tr (hr )

Ecuación 32. Numero de sub unidades en función de la duración de riego

Según la ecuación N°31, Calcularemos las sub unidades de riego para dos aspectos de funcionamiento. Para un día de riego. Ns =

18(hr ) *1( dias ) 6( hr ) = 3 sub Unidades

Y para dos días de riego seria así:

Ns =

18(hr ) * 2( dias) 6(hr ) = 6 sub Unidades, tres sub sectores el primer dio y los

otros tres restantes el segundo día.

pág. 99

3.3.5 Dosis de riego (mm) Este término usualmente se podría confundir con la lámina de riego a reponer o la máxima capacidad de almacenamiento del suelo, pues se trata básicamente del producto de las necesidades de riego bruta o totales (mm/día), multiplicado por la frecuencia de riego que se impuesto, y nos sirve para conocer la cantidad de lámina de agua a reponer entre un riego y otro Siguiendo los datos de este proyecto, en la cual el módulo de riego para el mes más crítico es de 0.645 l/s/ha, y tiendo en cuenta que la frecuencia de riego es de 6 días, y una eficiencia 75%, la cual ya ha sido tomando en consideración a la hora de calcular el módulo de riego, por lo que la dosis de riego seria en base al a la siguiente expresión l Mr ( * ha1 ) s Dosis = Ir (dias ) 0.116

Ecuación 33. Dosis de Riego

Reemplazando los valores de la ecuación Nº29 y los datos del proyecto en la ecuación 32, tenemos.

l 0.645( * ha1 ) s Dosis = *6(dias ) 0.116 = 33.36 mm, lo que implica que en cada riego tenemos que suministrar un volumen de agua de 33.36. mm en un tiempo de 6 horas cada 6 días

3.3.6 Pluviosidad media del Sistema (mm/hora). Esta pluviosidad media del sistema, no es la pluviometría o tasa de precipitación del emisor que se ha calculado anteriormente, si no que Planells 1999, quien propuso que si consideramos una pluviosidad constante en todo el sistema de riego se podría determinar la dotación en las tomas o en los hidrantes según la siguiente expresión: Dot = 2.778*

pms *s Ns

Ecuación 34. Cálculo de la Dotación en función de pms.

Dónde: Dot

= dotación de la toma en la parcela (l/s).

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Pms

= pluviosidad media del sistema de riego, (mm/h).

= número de subunidades o posiciones de riego de la parcela.

Por lo tanto, para calcular la pluviosidad media del sistema deberá realizarse con la siguiente expresión S

= superficie de la parcela, (ha)

Por lo tanto, la pluviometría media del sistema tendrá la siguiente expresión

pms =

Dosis(mm) Tr (hr )

Ecuación 35. Pluviometría media del sistema

Según lo señalado, podemos concluir que la tasa de precipitación (mm/hora), que se obtendrá como producto de la elección de un determinado emisor y su respectivo marco de riego, deberá ser similar a esta pluviosidad media del sistema, o por lo menos lo más cercano posible, entonces una vez calculado esta pluviosidad se deberá ajustar el marco de riego o en su defecto modificar el caudal del emisor, de tal manera que los

parámetros de riego como

frecuencia y tiempo de riego no sean alterados, y que la pluviometría sea la más cercana o igual a esta pluviosidad media del sistema.

pms =

33.36mm mm = 5.56 6h h

3.3.7 Dotación nominal (Dn) Es otra variable muy importante en la determinación del caudal en línea de la red colectiva de riego a presión; este valor indica la cantidad de agua que debe ingresar al hidrante con la finalidad de satisfacer las pérdidas de agua de un cultivo para el mes de máximo consumo, en relación a un área de servicio. Esta Dotación muchas veces ha sido cálculo sin tener en cuenta las variables que se han descrito

anteriormente, esto básicamente

información de referencia

por la falta de

para sistemas de redes colectivas de riego a

presión; por lo que, la Dotación era un simple producto del módulo de riego expresado en (l/s/ha); por el área de servicio de una toma, tal como se puede ver en el texto de Diseño de Riego en Ladera elaborado por PRONAMACHS, en esta guía de enseñanza, que ha sido de referencia para muchos proyectos

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de riego por aspersión en la sierra peruana, no toma en consideración las variables como lo que hemos descrito. Un caso particular de cómo se ha venido determinado la Dotación en los hidrantes en sistemas de riego por aspersión serie el siguiente para lo cual tomaremos nuestros datos Datos:    

Módulo de riego : 0.645 l/s/ha Área regar por hidrante: 1 has Frecuencia de riego : 6 días Tiempo de riego : 6 horas

Para este proyecto en particular la Dotación se ha calculado de la siguiente manera. dot (l / s ) = S * Mr = 0.645 l/s

Donde la Dotación del hidrante es el producto de la multiplicación del área de servicio por el módulo de riego Teniendo esta magnitud de la dotación de 0.645 l/s que debería ingresar al hidrante, el usuario deberá regar todos los días durante 24 horas y durante toda la campaña de riego, lo cual no es recomendable para el usuario. Esta metodología en al cual se llega a determinar la Dotación en base al caudal ficticio continuo o como un caudal a flujo continuo, no corresponde

a un

adecuado cálculo de la Dotación como lo establece los Autores, Alfredo Granados en su texto “Redes colectivas de Riego a Presión”, y R. Clement; por ello es importante calcular esta Dotación, en función de los parámetros de riego, el cual dependerá mucho de la organización en la cual se está planteando insertar el proyecto; sumado a ello, tener en cuenta la probabilidad de apertura de un hidrante, establecer un grado de libertad

teniendo en

consideración el tamaño de la parcela que deberá ser regado dentro de una JER, el número de emisores a considerar como parte de la Dotación, deberá ser un cálculo posterior de tal manera que la cantidad de emisores multiplicado por su caudal unitario debería cubrir la Dotación calculada para las condiciones expuestas, como también tomar en cuenta a las condiciones de los derechos de uso de la organización. Por tal razón, el cálculo de la dotación que debe ingresar a una determinada

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parcela, deberá estar relacionado con las siguientes variables de riego:           

Jornada efectiva de riego (JER) Módulo de riego (Mr) Caudal ficticio continuo (qr) Superficie a regar por hidrante (S) Numero de sub unidades de la superficie (Ns) Frecuencia de riego (Fr) Tiempo de riego (Tr) Probabilidad de Apertura del hidrante (p) Grados de Libertad (1/p) Pluviosidad media del sistema (pms) Dosis bruta de Riego (Db)

Teniendo en consideración estas variables, se tiene las siguientes ecuaciones con la cual se podrá determinar la Dotación aplicando cualquiera de las variables descritas: a) Dotación 1. (d). Con respecto a la pluviometría media del sistema Para obtener la dotación en base pms, se utilizará la ecuación Nº34.

Dot = 2.778*

pms *s Ns

Reemplazando los valores, tenemos

dot N = 2.778*

mm h *1ha = 15.45 l * ha -1 1 s

5.56

3.3.8 Determinación de marco de riego Para poder determinar la separación de laterales de riego (Sl) y la separación entre aspersores (Sa), se debe tener en cuenta los parámetros de riego que se ha determinado en los procesos anteriores, como los que a continuación se muestra: •

Pluviometría media del sistema = 5.56 mm/hora

•

Dotación nominal

= 15.45 l/s/ha

Por lo tanto, debemos tener en consideración lo siguiente:

pág. 103

Que el emisor que vayamos a elegir y además cuando

planteemos un marco de riego, este valor debe ser igual o superior al “pms”. b)

Que la energía disponible en todo el sistema debe ser mayor que la presión de trabajo (mca), del emisor elegido. Por lo tanto, para un caso en particular, si el emisor elegido con un marco de riego

concreto requiere de 3 bares, la parcela donde estarán los emisores debe tener una energía suficiente para obtener una presión dinámica igual o mayor que la requerida por el emisor, el c ual implica que la carga hidráulica en todo el punto debe ser lo suficientemente mayor para vencer las pérdidas de energía en red colectiva como también en toda la parcela

Según el expediente técnico, se ha elegido un aspersor de ¾” con un caudal de 0.22 l/s, ahora pues en el mercado tenemos varias casas comerciales de donde podríamos elegir un modelo cuyo caudal nos pueda emitir una pluviosidad de 5.56 mm/hora, bajo este contexto se elegido para desarrollar este ejemplo el modelo VYR 803 AG de la empresa VYR

pág. 104

Ilustración 88. Características hidráulicas del emisor

En esta imagen se puede elegir la pluviometría que se desea llegar con el emisor, y de allí elegir la presión de trabajo, boquilla, e inclusive, podrá ver el distanciamiento que deberá distribuir en la parcela, por lo tanto, en la siguiente imagen tenemos el caudal y los alcances del emisor cuya pluviometría es de nuestro interés

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Ilustración 89. presión caudal del emisor

Por lo tanto, nuestra pluviometría requerida es de 5.56 mm/hora, y para ello, el emisor debe ser de una boquilla de 3.5 mm, con una presión de 3 bares; si eta información cruzamos en la imagen Nº 89, tendremos que nuestro aspersor será aquel que emita un caudal de 810 l/h, con un diámetro de cobertura de 23 m, entonces tendremos lo siguiente: De las imágenes:  Modelo del emisor = VYR 802  Caudal del emisor = 810 litros/hora  Diámetro de cobertura = 23 m  Separación entre laterales = 12 m  Separación entre aspersores = 12 m Cálculo de la pluviometría del emisor seleccionada Pluvasp =

qasp Sl * Sa

Ecuación 36. Pluviometría del Emisor

Donde: Pluvasp

= Pluviometría del emisor (mm/h)

Qasp

= caudal del emisor (lt/hora)

= Separación entre laterales (m)

= Separación ente aspersores (m)

Reemplazando los valores en la ecuación 36

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l h = 5.62 mm = 12m *12m h 810

Pluvasp

Podemos indicar un aspecto para que nuestra selección de emisor sea admitida, que: Pluvasp �pms

; Si esto se cumple, entonces se acepta la selección del emisor.

3.3.9 Distribución de emisores en parcela Ahora, como ya se conoce a cuanto debemos separar los laterales de riego (m) y entre los aspersores (m), ya podemos utilizar los menús y herramientas de Sigopram para iniciar con la distribución de los aspersores, para ello siga el siguiente procedimiento a) Seleccione cada una de las parcelas creadas desde el software Sigopram, para ello utilizaremos herramientas del ArcMap y del Sigopram. Este proceso deberá hacerlo en forma individual, y teniendo en cuenta que la distribución de los aspersores sea la correcta solo allí deberá seguir con la siguiente parcela, pues bien, utilizando el cursor del Mouse, ejecute el botón “Select by Rectangle”, tal como se en la imagen Nº90

Ilustración 90. Selección de Objetos (Parcelas)

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b) Una vez seleccionada la parcela, ésta quedará señalada en todo su perímetro de un color celeste, el cual es un indicador que ya podemos ejecutar el botón de distribuir los aspersores; Ya con la parcela seleccionada, ahora debe ejecutar el botón “Mover malla”, la cual se ubica en la barra de la herramienta del Sigopram, tal como se muestra en la imagen N.º 91

Ilustración 91. Menú de distribución de emisores

c) Al ejecutar el botón de mover malla, emergerá una ventana de dialogo en la cual deberá ingresar los valores del marco de rego por aspersión, el cual se ha determinado en el diseño agronómico; por lo tanto, en esta ventana de dialogo debe ingresar la separación entre laterales y la separación entre aspersores, ver imagen 92

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Ilustración 92.Distribución de Aspersores en parcela

Este procedimiento deberá realizarlo para cada parcela de su proyecto, tenga en cuenta la dirección de las curvas de nivel que pasan por cada parcela, ya que para cada parcela habrá una dirección especifica de los laterales de riego, el cual podrá definir individualmente, y cambiarla hasta que convencido que es la dirección correcta, solo allí deberá presionar el botón consolidar y pasar a otra parcela. Véase la ilustración Nº 93, donde se visualiza la distribución de aspersores en todas el proyectó.

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Ilustración 93. Distribución de Aspersores

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3.3.10 Trazado de la red Principal. Ahora que ya tenemos todos los aspersores distribuidos en cada parcela, deberá realizar el trazado de la tubería principal, que partirá desde el punto de alimentación (Reservorio), y trasegará por los lindes de las parcelas, dejando punto de alimentación para luego conectarla con la red de tuberías de cada parcela, o bajo otra concepción, se trazará una tubería distribuidora o manifold que conectará con los laterales de riego; por lo tanto, deberá realizar el siguiente procedimiento. a) Herramientas de trazado y ubicación de punto de alimentación Con el primer botón de la barra de herramientas del Sigopram, haremos un clic en el punto inicial de la red, para ello podría cargar un shape de la red hidráulica o cargar un shape polígono del reservorio, con el cual será como una referencia para realizar el proceso, véase la imagen 94.

Ilustración 94. botón de crear nueva red

b) Crear red Nueva una vez que haya cargado esta referencia deberá hacer un clic en el punto del reservorio y luego extender un pequeño tramo, y para culminar deberá ejecutar el shift+ clic, inmediatamente emergerá una ventana donde ver colocar el nombre de la red, esta puede ser siglas abreviadas o un texto no más de 10 caracteres

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Ilustración 95.trazo de la nueva red

Ilustración 96. Colocar nombre de la Red

Ilustración 97. Inicio de la Red Principal

c) Extender red. Una vez que haya trazado e indicado el nombre de la red principal, procederemos a continuar el trazado por los bordes o lindes de las parcelas, de tal manera que esta red pueda alimentar colectivamente a

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todos los predios agrícolas que se han distribuido los aspersores, para ello debe ejecutar el botón “insertar tramo”, de la barra de herramientas del Sigopram, con lo cual se activará el Snapping, esperando que usted indique desde continuara el trazado. Véase la imagen 98.

Ilustración 98. Insertar Tramo

Ilustración 99. Ubicación del punto de continuación del trazado.

Luego de a ver ubicado el punto de donde continuaremos el trazado, debemos continuar haciendo clic sobre el shape de referencia de la red colectiva de riego que haya generado preliminarmente, en este proceso debe tener en cuenta que podrá trazar tramos parciales dependiendo de la destreza del manejo del ArcMap, en su defecto podrá terminar un tramo presionando Shift + clic, para luego tener un mejor escenario y continuar con el trazado hasta culminarlo, véase la siguiente imagen 99.

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Ilustración 100. Trazado de la red principal

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3.3.11 Asignación del modelo de emisor seleccionado Antes de realizar la conexión entre la tubería principal y los laterales de riego, debemos asignar un modelo de emisor a los nodos creados en cada parcela, de esta manera conoceremos las características hidráulicas como los caudales en cada línea, además de ello conociendo el turnado de riego podremos trazar el manifold o la tubería secundaria la que será que proporcione el gasto a los laterales de riego, lo anterior indica que la tubería secundaria o porta lateral es una tubería con salidas múltiples y se puede diseñar más adelante teniendo en cuenta la presión mínima y máxima de los emisores y las restricciones de velocidad; por lo tanto, según bibliografías en riego por aspersión, se tiene criterios de

trazado de esta tubería, en cual los laterales de riego son

alimentados por un punto intermedio, o por un extremo. Cómo vaya a trazar la tubería de secundaria es inherente, pero tenga en cuenta la tolerancia de presiones en la sub unidad o turno de riego, para una mejor apreciación del aspecto conceptual, se tiene la siguiente gráfica de las pérdidas de carga, véase imagen 101 y 102.

lustración 101. Localización del punto de alimentación intermedio en lateral o terciaria con desnivel.

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Ilustración 102.Tolerancia de presiones en la sub unidad de riego

a) Asignación del emisor seleccionado a la base de datos Cuando se determinó el marco de riego, se eligió un modelo de emisor, cuyas características hidráulicas de funcionamiento cubrieron la pluviometría media del sistema, por lo tanto, con la información hidráulica del emisor seleccionado debemos elaborar las curvas de caudal presión y la curva presión alcance, la cual informaremos en la base de datos del software Sigopram según la siguiente información:

Con esta tabla, en donde el fabricante nos indica que para cada presión hay un caudal de descarga y un diámetro mojado; por lo tanto, esta información nos servirá para elaborar una tabla específica y su respectiva ecuación, con la cual obtendremos los coeficientes de descarga y el exponente de descarga

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respectivamente, es imperativo realizar este cuadro y su obtención de estas variables, ya que el caudal hidráulico que se vaya a obtener en cada emisor va depender de estas variable y fundamentalmente de la presión dinámica que llegue a cada emisor.

Tabla 4. Características hidráulicas del Emisor

Para la obtención de la curva caudal presión, tomaremos los datos de la tabla Nº 4, específicamente los campos presión en metros de columna de agua y el caudal expresado en litros por segundo, obteniéndose lo siguiente, véase ilustración Nº 103.  

C Exp1

: Coeficiente de descarga 0.0432 : Exponente de descarga 0.4842

CURVA CAUDAL - PRESIÓN 0.30

CAUDAL (L/S)

0.25

f(x) = 0.04 x^0.48

0.20 0.15 0.10 0.05 -

PRESION (MCA) Power () Ilustración 103. Curva: Caudal- Presión

Además de esta curva, debemos obtener la ecuación del Alcance- Presión, para ello utilizaremos los campos de la tabla Nº 4. Presión (mca), y el campo

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alcance (m), de la cual obtendremos los siguientes valores, véase la ilustración Nº 114

ALCANCE (m)

CURVA: ALCANCE - PRESIÓN 13.00 12.50 12.00 11.50 11.00 10.50 10.00 9.50

f(x) = 6.59 x^0.17

PRESION (MCA) Power ()

Power ()

Ilustración 104. Curva: Alcance- Presión

 

K Exp2

: Coeficiente de alcance : exponente de Alcance

: 6.5865 : 0.1681

Finalmente, iremos a la base de datos del Sigopram, en donde abriremos la tabla Emisores, véase ilustración Nº105

Ilustración 105. Tabla de emisores

Esta tabla tiene una estructura de base de datos (Access), en la cual debemos informar cada campo en forma correcta, a continuación, haremos una breve descripción de cada uno de ellos, para que cuando usted desee trabajar con un modelo de emisor especifico pueda usarlo para su proyecto. 

: Debe colocar en número el id correlativo, para nuestro



Modelo

caso será el 34. : En este campo deberá colocar en texto breve sobre el modelo del emisor seleccionado, para este caso, colocaremos VYR208.

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

: Este campo tiene por nombre Coeficiente de descarga, aquí usted deberá colocar el valor que le haya resultado de la Curva: “Caudal- Presión”, por lo que para nuestro



Exp1

caso sería el valor de 0.0432. : Este campo tiene por nombre al exponente de descarga del emisor, el cual ha sido calculado para la Curva: “Caudal- Presión”, y que para nuestro caso pondremos

 K

el valor de 04842. : Este valor hace referencia al coeficiente de alcance de

curva: “Alcance – Presión” del emisor seleccionado: y

 Exp2

que para este caso en concreto seria 6.5865. : Este campo hace referencia al exponente de alcance,

la curva: “Caudal- Presión”, del emisor seleccionado,

que para nuestro ejemplo este valor serio de: 0.1681.  Fabricante: En este campo Ud. Debe informar el nombre en texto, del que

fabricante o marca comercial corresponde el emisor ha

seleccionado,

que

para

nuestro

caso

colocaremos la empresa “VYR”.  P Nominal : En este campo debe colocar la presión nominal bajo la cual determino el marco de riego (m2), y con ello una pluviometría la cual cumplió con la pluviometría media del  Pmin cual será de  Pmax

sistema, que para nuestro caso fue de 3 bares o 30mca. : En este campo debe colocar la presión mínima con la trabaja el emisor seleccionado, para este caso 1.5 bares o 15 mca. : En este campo deberá colocar la presión máxima con la cual trabaja el emisor seleccionado, para este caso en concreto será de 4 bares.

Finalmente, nuestra tabla de base de datos de emisores quedaría tal como la ilustración N.º. 106

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Ilustración 106. Tabla de emisor seleccionado

b) Asignación del modelo del emisor a nodos emisores Teniendo en consideración que ya se ha calculado las condiciones de operación del proyecto, ahora debemos informar a los nodos emisores que se ha distribuido en cada parcela, el modelo de emisor que se ha seleccionado y hemos informado a la base de datos del Sigopram. Para ello seleccionaremos los nodos emisores con las herramientas del ArcMap, el cual podrá ser en forma individual o grupal, ya dependerá de la destreza de cada uno. Por lo tanto, para realizar este proceso deberá seguir el siguiente procedimiento: 

Situé el curso en la barra de herramientas del ArcMap y seleccioné la herramienta “select by Polygon”, esto con la finalidad de poder seleccionar los nodos emisores en forma colectiva.

Ilustración 107. Herramienta de selección de emisores



Una vez ejecutado la herramienta de selección, deberá elegir los nodos emisores a los cuales desea asignar el modelo de emisor deseleccionado (VYR 802), para ello utilizando el cursor, encierre con un polígono a los nodos emisores, tal como se puede apreciar en la ilustración Nº 108.

Ilustración 108. Nodos Emisores seleccionados



Ya con los emisores seleccionados en pantalla, deberá ejecutar el botón de información, el cual se encuentra en la barra de herramientas del Sigopram, véase la siguiente ilustración Nº109

pág. 120

Ilustración 109. Selección del botón de información

Al ejecutar este botón, emergerá una ventana de dialogo, en la cual debemos seleccionar nuestro modelo de emisor, con la cual quedaran informados todos los emisores seleccionados.

Ilustración 110.Ventana de Información del Emisor



Finalmente, antes de pasar a otro proceso, si gusta podrá visualizar algunas características de los nodos emisores, como las ecuaciones de descarga, alcance de los aspersores y otros atributos que vea necesario; por ejemplo, podríamos solicitar al Sigopram que nos muestre las caracterizas hidráulicas de cualquier emisor que ya haya informado el modelo, véase ilustración Nº 111.

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Ilustración 111. Ventana de Dialogo de Emisor

Como se puede apreciar en la ventana de emisores, ya se puede observar el modelo del emisor, la presión mínima y máxima de trabajo, caudal nominal y las ecuaciones de descarga y alcances; también podría visualizar los alcances nominales, para ello seleccionara los emisores de su elección, individual o múltiples, para luego con el botón de información del Sigopram Ud. pueda ver los alcances, véase ilustración Nº.112.

Ilustración 112. Visualización de alcances de Emisores

3.3.11.1 Asignación de Turnos de Riego. El número de turnos de riego en un proyecto a nivel parcelario esta supedito en cumplir ciertos parámetros y sobre todo aspectos de rol de distribución del

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agua; el cual ha sido fundamental para determinar la dotación nominal de riego (l/s/ha), entonces el número de turno que haya en su proyecto será en función de lo siguiente:    

Jornada efectiva de riego (Horas) Intervalo de riego (Días) Sub Unidades de riego en cada parcela Tiempo de riego (Horas)

Como la jornada efectiva de riego es de 18 horas al día, esto ha conducido que cada parcela tenga tres subunidades de riego, en donde cada sub unidad tenga un tiempo de riego de 6horas, además de ello sabemos de los cálculos anteriores que el intervalo de riego es de 6 días, lo que implica tener 18 turnos de riego, esto se puede expresar con la siguiente expresión matemática:

N turnos =

JER * Ir Tr , reemplazando los valores de cada variable, se tiene para este

proyecto 18 turnos en 6 días de riego. Para ello debemos informar a Sigopram que aspersores de cada parcela estarán en un determinado turno, una de las metodologías que se les recomienda es de que en cada turno de riego existe en lo posible la misma cantidad de aspersores, esto con la finalidad de tener caudales homogéneos en cada turno de riego; por lo tanto, deberá seguir el siguiente procedimiento para la asignación de los turnos de riego a) Selección de aspersores. Con las herramientas del ArcMap, debe seleccionar la cantidad de aspersores para un turno determinado, esta cantidad podría a ver sido calculado independientemente o podría usar la siguiente expresión.

N asp.turno =

( Dot

* S par . ) / qemi Ns

Donde: DotN : Dotación Nominal (l/s/ha) Spar : Superficie de la parcela (has) qemi : Caudal del emisor seleccionado (l/s) reemplazando los valores tenemos: ( 15.48l / s / ha *0.599 ) / 0.225l / s = 13.73asp. N asp.turno = 3 En merito al procedimiento realizado deberá seleccionar aproximadamente entre 13 y 14 aspersores en cada turno; por lo tanto, como se ha distribuido en

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cada parcela los aspersores, tomaremos como ejemplo una parcela en concreto cuya área es de 0.599 has, y que se han distribuido alrededor de 42 aspersores. Véase ilustración N.º 113 Ilustración 113. Distribución de Aspersores

Por otro lado, la cantidad de aspersores que Ud. vaya a distribuir no será exacto a los calculo que se ha realizado, esto variará según la geometría de la parcela y del límite de distribución que deberá dar a la hora de realizar la distribución de aspersores, finalmente utilizando las herramientas del ArcMap, deberá seleccionar los13 aspersores en cada turno b) Asignación de turno con Sigopram. Una vez que hay determinado cuales son los aspersores que estarán en cada turno, deberá seleccionar el menú de asignar turnos o sectores de riego de la barra de herramientas del Sigopram

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Una vez que ya tenga ejecutado este menú saldrá una ventana de diálogo en donde deberá indicar a que número de turno estarán los emisores que ha seleccionado,

para

este

ejemplo,

asignaremos

los

nodos

emisores

deseleccionado al turno 1 tal como se puede ob serva en a la siguiente ilustración. Ilustración 114. Asignación de Turnos

Este procedimiento deberá realizarlo hasta completar los 18 turnos de riego teniendo en consideración la siguiente tabla.

Tabla 5. Distribución de Turnos de Riego

Turno de Riego 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tiempo de Riego (horas) 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6

Dia de riego

JER (horas)

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11 12 13 14 15 16 17 18 Fuente propia

6 6 6 6 6 6 6 6

Como se puede ver en la tabla Nº.5, los turnos de riego son de 6 horas cada uno, teniendo en el día tres turnos de riego, lo que hacen las 18 horas o la que seria la jornada efectiva de riego,

3.3.12 Cálculo de caudales de diseño por turno. Uno de los requisitos para iniciar con el proceso de dimensionamiento hidráulico, es contar con el flujo o caudal en cada elemento o tubería de la red hidráulica; para ello es necesario que cada elemento conozca en concreto cuanto será esta magnitud, más aún cuando la red hidráulica tendrá un escenario de descarga a turnos. Por lo tanto, al conocer la magnitud del caudal de cada turno, se podrá definir el caudal de diseño de cada elemento, para ello se harán los siguientes cálculos. a) Determinación del caudal por cada turno de riego. Datos:  Área total (has)  Pluviometría media del sistema (mm/hora)

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 Numero de sub unidades  Intervalo de riego (días) De los cálculos anteriores se tiene entendido que este proyecto se regará cada 6 días, lo que implica que se tiene 6 días para terminar un ciclo de riego o regar 4.556 has, con 3 sub unidades de 6 horas de riego cada uno; bajo ese concepto se las siguientes ecuaciones Pms DN = 2.778* *1ha Ns Donde: Dn : Dotación nominal en función de la pluviometría media (l/s/ha) Pms : pluviometría media del sistema Ns : Numero de sub Unidades Reemplazando los valores anteriores: 5.56 DN = 2.778* *1ha = 5.15l / s / ha 3 Conociendo la dotación nominal del proyecto, procederemos a determinar el área por cada turno de riego con la siguiente expresión: S Aturno = T Ir Reemplazando los valores:

Aturno =

4.556has = 0.75has 6dias

De este cálculo podemos indicar que en cada turno de riego se deberá regar 0.75 has, en base a esta área, determinaremos el caudal de cada turno de riego con la siguiente expresión:

Qturno = DN * Aturno

Reemplazando los valores en

Qturno = 5.15l / s / ha *0.75has = 3.86l / s De todas estas ecuaciones se ha obtenido un caudal de turno de 3.86 l/s, el mismo que se le llamará caudal de diseño más adelante, a continuación, se presenta la tabla N.º 6 en donde se muestra un resumen de estos cálculos. Tabla 6. Caudal por Turno de Riego

Turno de riego 1 1 2 3 4 5

Dotaci ón Tiemp Nomin o de al Riego (l/s/ha) (horas . 2 ). 3 5.15 6 5.15 6 5.15 6 5.15 6 5.15 6

Área Por Turno (has). 4 0.759 0.759 0.759 0.759 0.759

Caudal por Turno de riego (l/s). 2x4 3.91 3.91 3.91 3.91 3.91

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6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

5.15 5.15 5.15 5.15 5.15 5.15 5.15 5.15 5.15 5.15 5.15 5.15 5.15

6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6

0.759 0.759 0.759 0.759 0.759 0.759 0.759 0.759 0.759 0.759 0.759 0.759 0.759

3.91 3.91 3.91 3.91 3.91 3.91 3.91 3.91 3.91 3.91 3.91 3.91 3.91

En la tabla Nº6, se puede ver que para cada turno de riego de este proyecto el caudal deberá ser de 3.91 l/s, lo que implica tener un diseño de caudales homogéneos. anteriormente se había descrito que una de las metodologías y/o estrategias para hacer la distribución y asignación de turnos de riego en un proyecto a nivel parcelario, era de que en cada turno de riego hubiera la misma cantidad de emisores, esto con el propósito de obtener caudales homogéneos nominales en cada turno; pues bien, tener caudales homogéneos es algo utópico cuando se trate de sistema de riego en ladera, más aun cuando las tomas de riego (Hidrantes) no están implementadas con elementos de control y/o regulación, sumado a ello, que la geometría

y dimensión de los predios agrícolas sean

diferentes entre sí; todas estas variables o condiciones de contorno hacen que los caudales emitidos en cada turno no se han homogéneos; por lo tanto, ya se había realizado la distribución de los emisores en todas las parcela con la utilización del software Sigopram, en donde cada parcela tenía tres sectores o turnos de riego, obteniendo así 18 turnos de riego en 6 días, por lo que solicitaremos al Software que pueda calcular los caudales por turno, para ello deberá seguir el siguiente procedimiento:  Deberá situar el cursor en el menú de modelación y ejecutar la opción “Calcular Caudales de diseño”

Luego de ejecutar esta opción le saldrá el siguiente mensaje, el cual deberá aceptar presionando el botón “si”

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Finalmente, si todo el proceso lo ha realizado correctamente, le deberá salir un fichero “txt”, con los resultados, cuya información podrá copiarlo tal como se muestra a continuación: ============ Datos Generales ============ Superficie Regable: 4.556 ha Nº Aspersores: 304 Caudales de diseño calculados a TURNOS Turno Q (l/s) 1 2.92 2 2.92 3 3.36 4 4.93 5 4.93 6 4.71 7 3.36 8 2.92 9 3.81 10 3.14 11 3.14 12 4.04 13 5.16 14 4.48 15 4.71 16 3.14 17 3.14 18 3.36 Caudal Diseño: 5 (l/s)

Del fichero podemos observar que los caudales en cada turno son diferentes, es más ninguno de ellos se acerca al caudal de turno que se determinó anteriormente la de 3.91 l/s, esto es a consecuencia de la cantidad de emisores que están agrupados en cada turnos, y naturalmente a consecuencia de la forma y magnitud de cada parcela, tenga presenta que nos estamos refiriéndonos a caudales nominales, debido a ello, cuando realice un proyecto diferente a este, y si las parcelas no son de igual área, deberá ser muy cuidadoso en elegir el caudal de diseño. Pues bien, hasta aquí sabemos que el caudal de cada turno es de 3.91 l/s, que sería el caudal de diseño, y del reporte del Sigopram tenemos un caudal critico en el turno de riego 15 que es de 4.71l/s, presentándose una variación de 0.85l/s. también podríamos calcular el caudal de diseño en función de las siguientes variables:  Superficie total (has)  Módulo de riego (l/s/ha)  Rendimiento de la red Con estos datos también podríamos conocer en forma directa el caudal de diseño (teórico), con la siguiente expresión:

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Qdiseño =

Mr * ST ren

Reemplazando los valores tenemos:

Qdiseño =

0.645 * 4.556 = 3.908l / s 0.75

Como se puede notar, el resultado del caudal de diseño en función de la superficie total, módulo de riego y el rendimiento de la red hidráulica ha resultado similar que el caudal por turno; por lo tanto, todo el procedimiento está correcto, claro, y coincidirá todas las ecuaciones siempre y cuando el área de las parcelas sea de igual magnitud, caso contrario deberá elegir el caudal más crítico, que como en nuestro caso será para el turno 15, cuya magnitud es de 4.71 l/s

3.3.13 Dimensionamiento hidráulico Como en el sub título “1.2.1.14” sobre dimensionamiento hidráulico por Programación lineal (PL), en donde se abordó todos los aspectos conceptuales, ya no será necesario volver a describir cada aspecto sobre este tema, por lo contrario, desarrollaremos con mayor amplitud el proceso de dimensionamiento de la red hidráulica a nivel parcelario con la utilización del Sigopram, para ello se recomienda seguir el siguiente proceso para obtener un dimensionamiento hidráulico optimo Ilustración 115. Diagrama de Flujo. Dimensionamiento Hidráulico

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3.3.13.1 Requisitos para el dimensionamiento hidráulico 

Verificar que el modelo digital de terreno (MDT), este asociado a su



proyecto creado en Sigopram Verificar en la tabla de atributos de nodos que estos cuenten con las



elevaciones, caso contrario deberá actualizar. Verificar que el nodo inicial tenga la elevación respectiva, lo recomendable es que coloque la cota de fondo del reservorio o de la estructura que haga la de la alimentación a la red hidráulica, ya que, al iniciar el proyecto, Sigopram tomará como cota a la del terreno.



Verificar que la tabla de tuberías cuenta con una gama amplia de diámetros comerciales, las cuales deben ser coherentes con los caudales que posee en sus proyectos, lo recomendable es que trabaje con un solo material, por ejemplo, PVC o PEAD, para ello deberá ir al menú de Sigopram y entrar a la opción de tabla de tuberías y allí deberá rellenar los datos solicitados.

Ilustración 116. Tabla de Tuberías

3.3.13.2 Cálculo de la carga estática. Antes de solicitarle al software que proceda con el dimensionamiento hidráulico de

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todos los arcos (Tuberías), se debe determinar y analizar las cargas estáticas en cada nodo, ya que, a la hora de dimensionar, Sigopram debe encontrar una sección hidráulica para cada tramo, y como resultado de este proceso, se tenga una presión dinámica la cual sea mayor o igual a la presión mínima requerida por un determinado emisor; por lo tanto, es imperativo conocer la carga hidráulica en cada emisor, esto con el propósito de analizar si la carga disponible será suficiente para vencer las perdidas por fricción, perdidas menores y obtener una presión dinámica optima, tenga en cuenta que cuando se alimentó la base de datos de los emisores se informó el rango de trabajo de estos, por lo que para Sigopram se entiende como una presión mínima(Pmin), y una presión máxima (Pmax), y que para se realice en forma óptima el dimensionamiento bastará con que la presión estática en cada emisor sea lo suficientemente mayor que la presión mínima del emisor (Pest >Pmin); para calcular las cargas hidráulicas en cada emisor deberá seguir el siguiente procedimiento:  Deberá situar el cursor en el menú “Modelación” y seleccionar la opción Calcular Presión estática (Pe), tal como se muestra a continuación.

Luego de ejecutar esa opción le emergerá un mensaje, preguntándole si va calcular las presiones estática de la red de nombre “Reservorio”, y para ello solo presionaremos el botón “Aceptar”, tal como se observa en a la siguiente ilustración

Luego de aceptar, saldrá un fichero indicándonos alguna alerta o mensaje, para nuestro caso, el resultado de dicho calculo es el siguiente: Proyecto: C:\SIMUL/CURSO BIMCAT 2021 ASPERSION - copia Red : RESERVORIO Cálculo de Presiones Estáticas: Ejecutado el 16/08/2021 17:54:30 Proceso concluido con éxito en:

0,472 s

Para este caso no nos ha mostrado alguna alerta, lo que indica que la presión estática en todos los nodos es superior a la presión mínima requerida, para

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verificar estos resultados podemos comprobar en la tabla de atributos de nodos, seleccionando los campo Pmin y Presión estática, tal como se observa a continuación: Tabla 7. Tabla de atributos de nodos emisores

Como se puede observar en la tabla de atributos de los emisores, la presión mínima en los emisores es de 46.41 metros, la cual cumple con la condición descrita anteriormente, también podría solicitar en esta misma tabla la estadística del campo, tal como se muestra a continuación Ilustración 117. Estadística Campo Presión Estática

Según este resultado también nos indica que la presión mínima es de 46.41 metros, la cual indudablemente es mucho mayor que la presión mínima de los emisores, por lo tanto, las condiciones para el dimensionamiento son aptas.

3.3.13.3 Restricciones para el dimensionamiento

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