Diseño de Sistema de Riego por Goteo

Capitulo XIII:
Diseño de Sistema de Riego por
Goteo
Megh R. Goyal
Luis E. Rivera y
José V. Pagán
Manejo de Riego por Goteo
Por Megh R. Goyal
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Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo
INTRODUCCION
1. 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.
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Capitulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo
INTRODUCCION
3. 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.
4. 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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Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo
Carta de diseño de la línea en
pendientes uniformes
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
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Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo
Carta de diseño de la línea
en pendientes uniformes
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 .
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
Paso 1: Establezca la prueba L/H y la descarga total.
Paso 2: Las graficas ( figura 9 ó 10) use la descarga total y el
tamaño de la línea lateral para determinar H/L.
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
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.
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
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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)
Paso 1: Establezca una prueba L/H y la
descarga total.
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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.
Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo
Para seleccionar el tamaño
apropiado de la línea lateral( o
secundaria)
Paso Paso 3: Establezca un punto a lo largo de esta línea en el primer
cuadrante 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.
Paso Paso 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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Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo
Diseño de líneas laterales
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
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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Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo
Diseño de líneas
laterales
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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Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo
Diseño de líneas
laterales
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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Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo
Diseño de líneas de riego por goteo
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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Cuando se puede utilizar una serie de
líneas de diferentes tamaños en el diseño de
líneas laterales o secundarias, la variación
máxima en presión puede 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. línea
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Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo
Carta de diseño para líneas secundarias
principales
Paso 1: Determine la descarga total Q, para la
línea secundaria
Paso 2: Determine la razón entre el largo y la
cabecera de presión, L/H.
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Carta de diseño para líneas
secundarias principales
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.
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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Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo
Diseño de la línea principal
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.
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
Paso 3: Determine la pendiente de energía, lo cual
es la pendiente del gradiente de energía recto, H/L.
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.
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Ejemplos de Diseño
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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Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo
Ejemplos de Diseño
La solución puede leerse de las figuras 1 y 3
mediante el siguiente procedimiento:
Calcular L/H= 20
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
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
Paso 1: Determine L/H = 50/10 =5
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.
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.
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
Descarga total, Q= 13.33 gpm
Pendiente de la línea lateral = 5%
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
Descarga total = 15 gpm
Razón de largo de la línea secundaria y la
presión operacional L/H = 100/34 = 3
Pendiente de la línea secundaria = 0
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Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo
Ejemplo #7
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
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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Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo
Diseño de la línea Principal
Ejemplo #11
1. Trace la pendiente (perfiles de la línea principal según se
muestra en la figura 18 o 19).
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.
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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Capítulo XIII: Diseño de Sistema de Riego por Goteo
Diseño de la línea Principal
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