Cálculos En El Diseño De Un Sistema De Riego

PRODUCCIÓN A CIELO ABIERTO DE ZARZAMORA Y DURAZNO
Se hará en un terreno con 46 m de longitud y 38.5 m de ancho. Ver Ilustración 1 y Foto 1.

Foto 1. Fotografía panorámica del terreno visto desde la parte trasera.

Ilustración 1. Medidas del terreno donde se tiene el cultivo de zarzamora. Las líneas moradas son el perímetro rodeado por tubos PTR y las líneas verdes son las líneas de cultivo.DISEÑO HIDRÁULICO
En base a una velocidad media teórica V= 1.5 m/s (para evitar grandes pérdidas por fricción), y los siguientes datos, se determinarán los diámetros a usar en la tubería principal y secundaria así como también una estimación de la potencia que requiere tener la bomba.

Tabla 1. Datos para el diseño hidráulico de un sistema de riego por goteo en un cultivo de zarzamora acielo abierto.
Velocidad media | Vmed=1.5 m/s |
Datos agronómicos |
Agua por planta | Ca= 3 L/día |
Número de emisores por planta | Ne/p= 2 emisores/planta |
Caudal del emisor | Qe= 4 L/h |
Tiempo de riego | tr= 22.5 min = 0.375 h |
Total de plantas | Tp= 805 plantas |
Superficie de siembra | S= 1771 m2 |
Densidad de siembra | Ds= 2.2 plantas/m2 |
Número de líneas regantes |Nr= 23 regantes |
Longitud total de línea regante | LTr= (38.5)(23)= 885.5 m |
Número de emisor por línea regante | Ne/r= 70 emisor/regante |

Cálculo del diámetro de líneas regantes.
a. Cálculo del caudal en una línea regante (Qr). Este caudal es la suma de los caudales nominales de cada emisor en una línea. Y ya que Qe=4 L/h≈0.00000111 m3/s tenemos:
Qr=700.00000111=0.0000778[m3/s]
b. Se calcula el área, a partir de la Ecuación 1:
A=0.00007781.5=0.0000518 [m2]
c. Con esta área se despeja el diámetro en la Ecuación 2. Éste será un valor para la primera aproximación.
* D=4Aπ
* D=4(0.00000518)π=0.003 m=3 [mm]
d. Se elige el diámetro superior comercial, en este caso 12 mm, pues ya se tenía este material en el almacén. Ver Foto 2.
*
*Foto 2. Manguera para riego.
*
e. Se rehacen los cálculos anteriores para saber si con éste diámetro la velocidad no sobrepasa el valor límite que hemos propuesto.
A=πD24=π0.01224=0.000113 [m2]
V=QA=0.00007780.000113=0.6879 [m/s]
Ésta velocidad es aceptable (se encuentra por debajo de 1.5 m/s, que es lo máximo permitido por cuestiones de pérdidas por fricción).
Cálculo del diámetrode la tubería principal.
f. Cálculo del caudal en esta sección.
Qp=230.0000778 =0.00178 [m3/s]
g. Siguiendo el mismo procedimiento, se calcula área y a partir de ésta el diámetro, para que en base al mismo se defina el valor comercial de la tubería.
A=QV=0.001781.5=0.00119 [m2]
D=4Aπ=4(0.00119)π=0.04 [m]
h. Para cubrir este requerimiento se elige el diámetro comercial de 2”(0.0508 m) y calculamos la velocidad que se tendría en la tubería principal con este diámetro para saber si realmente es el valor correcto.
A=πD24=π(0.0508)24=0.002026 [m2]
V=QA=0.001780.00202=0.8782 [m/s]
* Ya que la velocidad está por debajo del valor límite propuesto es el valor indicado para usar en la tubería principal.
Cálculo de la potencia de la bomba.
i. Para éste sedeterminan las pérdidas que hay por fricción y por entrada (pérdida local hk=0.1).
j. Consideramos una ruta crítica. Es aquella entre la estación de riego y el gotero más alejado. Ver Ilustración 2.
*
* Ilustración 2. Ruta crítica.
k. Conociendo el caudal en un lateral de riego (Qr), dividimos éste y la longitud de un lateral en 4 partes, para conocer las pérdidas en cuatro puntosdiferentes de un lateral (teniendo en cuenta que el área es igual a 0.000113).
* Qr4=0.00007784=0.00001945 [m3s]
* Este es el caudal en un regante al 25% (en el primer cuarto del regante).
* Lr4=38.54=9.625 [m]
* V25%=0.000019450.000113=0.172 [m/s]
l. Cálculo del número de Reynolds (Re) para conocer las pérdidas por fricción en el primer cuarto de la línea regante. De...