Sistemas de riego

Capitulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo Megh R. Goyal Luis E. Rivera y José V. Pagán

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Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo

INTRODUCCION Un sistema de riego por goteo consiste de líneas principales, líneas secundarias y laterales.

2. Las líneas laterales pueden ser de tubo plástico pequeño combinado con goteros, o simplemente de tubo plástico fino con orificios.

1.

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2

Capitulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo

INTRODUCCION 3.

4.

La línea secundaria actúa como como un sistema de control, la cual puede ajustar la presión de agua de tal forma que suministre la cantidad de flujo requerido en cada lateral.

La línea principal sirve como un sistema de transporte para suministrar la cantidad total de agua requerida en el sistema de riego.

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Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo

Conceptos de la Hidraulica 1.

Un sistema de riego por goteo esta hecho de la combinación de tubos plásticos de diferentes tamaños, los cuales usualmente se consideran como conductos lisos.

2.

La condición del flujo en la línea secundaria o lateral es constante y varia especialmente con los flujos de la lateral.

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Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo

Conceptos de la Hidraulica 3.

Si la línea de riego por goteo (lateral o secundaria) se coloca sobre un terreno llano, la variación en presión a la largo de la línea estará indicada por la línea del gradiente de energía .

4.

Hidráulicamente, la variación en presión a lo largo de una línea lateral causara una variación en el flujo del goteo a lo largo de la lateral, y una variación en presión a lo largo de la línea secundaria causaría una variación en el flujo del gotero a lo largo de la lateral ( hacia cada línea lateral ) a lo largo de la línea secundaria.

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Carta de diseño de la línea en pendientes uniformes z

z

Paso 1 : Establezca el largo de la lateral (L), la cabecera de presión operacional (H), la razón L/H y la descarga total Q en gpm o lps.

Paso 2 : Muévase verticalmente desde L/H en el tercer cuadrante a la descarga total dada (gpm) o (lps) en el segundo cuadrante; entonces establezca una línea horizontal hacia el primer cuadrante.

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Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo

Carta de diseño de la línea en pendientes uniformes z Paso

3: Muévase verticalmente desde L/H ( tercer cuadrante) al por ciento pendiente en el cuarto cuadrante; entonces establezca una línea vertical hacia el primer cuadrante . z Paso 4: El punto de intersección de estas dos líneas en el primer cuadrante determina la aceptabilidad del diseño.

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Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo

Carta de diseño general para la línea lateral y secundaria en pendientes uniformes z

Paso 1: Establezca la prueba L/H y la descarga total.

z

Paso 2: Las graficas ( figura 9 ó 10) use la descarga total y el tamaño de la línea lateral para determinar H/L.

z

Paso 3: Muévase verticalmente desde L/H (tercer cuadrante) hacia el valor determinado de H/L en el segundo cuadrante (figura 7 y 8 ); entonces establezca una horizontal hacia el primer cuadrante .

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Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo

Carta de diseño general para la línea lateral y secundaria en pendientes uniformes z

Paso 4: Muévase horizontalmente desde L/H hacia el por ciento de pendiente en el cuarto cuadrante; entonces establezca una línea vertical hacia el primer cuadrante.

z

Paso 5: el punto de intersección de estas dos líneas en el primer cuadrante determina la aceptabilidad del diseño: Zona A- Deseable, variación en el flujo de los goteros, menos de 10%.

Zona B- Aceptable, variación en el flujo de los goteros entre 10 y 20 %.

Zona C- No recomendable, variación en el flujo de los goteros mayor de 20%.

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Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo

A. Para seleccionar el tamaño apropiado de la línea lateral( o secundaria) z Paso

1: Establezca una prueba L/H y la descarga total. z Paso 2: Muévase horizontalmente desde L/H hacia el por ciento de pendiente de la línea ( hacia arriba o hacia abajo) en el cuarto cuadrante. Desde este punto establezca una línea vertical hacia el primer cuadrante.

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Para seleccionar el tamaño apropiado de la línea lateral( o secundaria) ¾Paso 3: Establezca un punto a lo largo de esta línea en el primer zcuadrante en el margen superior de la región deseada o región aceptable dependiendo del criterio de diseño. Desde este punto establezca una línea horizontal hacia el segundo cuadrante.

.

¾Paso 4: Establezca una línea vertical hacia el segundo cuadrante desde el valor L/H de tal forma que esta intercepte el punto en la línea horizontal indicada en el paso 3.

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Para seleccionar el tamaño apropiado de la línea lateral( o secundaria) Paso 5: Determine el valor de H/L en el segundo cuadrante en este punto.

Paso 6: De las graficas (figura 9 y 10 ) se calcula la descarga total y del valor H/L y así se establece el tamaño mínimo de la línea lateral de acuerdo al criterio escogido.

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Diseño de líneas laterales z

z

Paso 1: Divida el perfil de la pendiente no uniforme en varias secciones, en la cual cada sección pueda considerarse como una pendiente uniforme. Determine la pendiente de cada sección; calcule la ganancia (o la perdida) de energía en cada sección debido a su pendiente, y encuentre la energía total ganada por las pendientes de cualquier sección a lo largo de la línea (H).

Paso 2: Trace el patrón de la pendiente no uniforme en una forma sin dimensiones, 1/L vs /L en el primer cuadrante de la figura 11.

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Diseño de líneas laterales z

z z

Paso 3: Determine la energía total perdida por fricción (), utilizando la ecuación 2, calcule la razón entre perdida total en energía () y la cabecera de presión operacional, /H ( o utilice la grafica en la figura 9 o 10 ).

Paso 4: Determine la razón entre el largo de la lateral( L) y la cabecera de presión operacional H, L/H. Paso 5: Seleccione un punto del perfilo de la pendiente no uniforme en el primer cuadrante , usualmente un punto entre dos pendientes o el centro de la sección.

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Diseño de líneas laterales z

z

Paso 6: Desde este punto, trace una línea vertical hacia abajo del valor L/H determinado en el cuarto cuadrante, y establezca una línea horizontal hacia el tercer cuadrante.

Paso 7: También desde este punto antes indicado en el paso 5, trace una línea horizontal al H/H determinado en el segundo cuadrante, entonces establezca una línea hacia el tercer cuadrante.

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Diseño de líneas laterales z

z

Paso 8: La localización del punto de intersección de estas dos líneas en el tercer cuadrante mostrara la variación en la presión de la presión operacional.

Paso 9: Repita el mismo procedimiento para varios otros puntos en el perfil de la pendiente no uniforme sin dimensiones y revise las variaciones en presión de estos puntos de la presión operacional.

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Diseño de líneas de riego por goteo z

z

z

La mayoría de las líneas laterales y secundarias en riego por goteo están diseñadas para un tubo de tamaño particular.

La línea del gradiente de energía para una lateral de un tamaño sencillo ha sido derivada y se presenta mediante una curva exponencial.

Sin embargo, bajo ciertas condiciones de campo el largo de las líneas laterales y secundarias puede ser relativamente grande y tener pendientes no uniformes.

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Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo

¾ Cuando se puede utilizar una serie de líneas de diferentes tamaños en el líneas laterales o secundarias, la máxima en presión puede

diseño de variación reducirse.

Al cambiar el tamaño de la línea es posible aproximar la perdida por fricción mas cerca a la energía ganada en todos los puntos a lo largo de la línea.

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Carta de diseño para líneas secundarias principales z Paso

1: Determine la descarga total Q, para la línea secundaria

z Paso

2: Determine la razón entre el largo y la cabecera de presión, L/H.

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Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo

Carta de diseño para líneas secundarias principales z

Paso 3: Determine la pendiente de la línea secundaria.

Si la pendiente es igual o mayor de 0.5%, use la figura 14 o 16 para diseñar el tamaño de la línea secundaria.

z

Paso 4: Si la pendiente es menor de 0.5%, utilice la figura 15 o 17 para determinar el tamaño de la línea secundaria.

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Diseño de la línea principal z

Paso 1: Trace los perfiles (pendientes) de la línea principal y la presión requerida para la operación del riego por goteo según la figura 18 para sistema ingles y 19 para sistema métrico.

z

Paso 2: Trace una línea del gradiente de energía desde la presión operacional disponible hasta el perfil de presión requerido (figura 18 y 19), de modo tal que en cualquier punto a lo largo de la línea principal , la línea del gradiente de energía este sobre el perfil de presión requerida.

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Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo

Diseño de la línea principal z

Paso 3: Determine la pendiente de energía, lo cual es la pendiente del gradiente de energía recto, H/L.

z

Paso 4: Determine la descarga requerida en cada sección de la línea principal.

Paso 5: Diseñe el tamaño de la línea principal utilizando la figura 20 o 21 basado en la pendiente de energía (determinado en el paso 3)y la descarga total ( determinada en el paso 4) para cada sección de la línea principal.

z

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Ejemplos de Diseño z La

presión operacional de la línea lateral es de 6.5 psi (o 15pies), el largo de la línea lateral es de 300 pies; la descarga total es de dos gpm; la pendiente de la línea lateral es de 2 %(hacia debajo de la vertiente); y el tamaño de la línea lateral es 0.5 pulgadas (I.D.= 0.625pulgadas).

Revise la aceptabilidad del diseño.

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Ejemplos de Diseño z La

solución puede leerse de las figuras 1 y 3 mediante el siguiente procedimiento: z Calcular L/H= 20 z De la figura 1 ( o figura 3) en el tercer cuadrante, muévase verticalmente desde L/H = 20 hacia la línea de descarga total (Q= 2 gpm); entonces establezca una línea horizontal hacia el primer cuadrante.

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Ejemplos de Diseño z

z

Muévase horizontalmente desde L/H = 20 en el tercer cuadrante a la línea de pendiente de 2 % en el cuarto cuadrante; entonces establezca una línea vertical hacia el primer cuadrante.

El punto de intersección de las dos líneas en el cuadrante muestra un coeficiente de uniformidad C= 97 % y variación en el flujo de los goteros = 13%. El diseño es aceptable.

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Ejemplo de diseño No. 2 A z

Paso 1: Determine L/H = 50/10 =5

z

Paso 2: De la figura 5, muévase verticalmente desde L/H a la descarga total de la línea Q = 0.167; entonces establezca un línea horizontal hacia el primer cuadrante.

z

Paso 3: Muévase horizontalmente desde L/H = 5 a la línea de la pendiente de 1 % en el cuarto cuadrante; entonces establezca una línea vertical hacia el primer cuadrante.

z

Paso 4: La línea de interacción esta en la línea aceptable, por lo tanto la línea lateral de 12mm es usada en el diseño.

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Diseño de la línea lateral z

Descarga total, Q= 13.33 gpm

z

Pendiente de la línea lateral = 5%

z

Si la línea lateral se divide en 10 secciones, el tamaño de la lateral puede determinarse de la figura 13.

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Diseño de la línea secundaria utilizando Ejemplo #7 z

Descarga total = 15 gpm

z

Razón de largo de la línea secundaria y la presión operacional L/H = 100/34 = 3

z

Pendiente de la línea secundaria = 0 Manejo de Riego por Goteo Por Megh R. Goyal

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Ejemplo #7 z En

la figura 7, H/L se encuentra que es 10 % (variación en presión de 20%) y de la figura 9 el tamaño de la línea = 1 pulgada

z El

diseño puede ser también resuelto utilizando la carta de diseño simplificada ( figura 15). El tamaño de la línea secundaria resulta ser 1 pulgada.

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Diseño de la línea Principal Ejemplo #11 z

1. Trace la pendiente (perfiles de la línea principal según se muestra en la figura 18 o 19).

z

2. Trace la presión requerida (10 psi o 17.5 m) a lo largo de la línea principal según se muestra en la figura 18 o 19.

z

3. Determine la perdida de energía . De las figuras 18 y 19 la perdida de energía se determina como 1 %.

– El tamaño de la línea principal puede determinarse de la figura 20 o 21,

utilizando 1 % del gradiente de energía. Los resultados se muestran en el cuadro 2.

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Diseño de la línea Principal

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