Del análisis de los requerimientos de riego de cada cultivo, se establece una demanda por unidad de área (ha), que en función de la superficie de siembra o superficie a ser regada permite obtener un caudal de entrega.
Estos caudales están en función del balance hídrico y de las necesidades que presenta cada cultivo en sus diferentes etapas de desarrollo, por ello se elige el mayor valor que se presenta
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en los meses para el diseño hidráulico del sistema. Cuando las áreas a ser regadas corresponden a valores inferiores a una hectárea estos caudales tienden a ser pequeños, por tanto el método de riego no cumplirá las condiciones hidráulicas necesarias.
Un sistema de riego presurizado requiere carga de presión para entrar a funcionar adecuadamente, está conformado por dos elementos principales como tuberías y emisores. Se conoce como emisor a los dispositivos de entrega de agua a cierta superficie de riego. En los sistemas de irrigación agrícola se puede utilizar diferentes tipos de emisores, su elección dependerá de las condiciones de suelo, clima y eficiencia del método. Cuando se realizan diseños agrícolas se considera como mejor método de riego al que sea económicamente factible de implementar, frente a ello y con el fin de simular un emisor adecuado para el sistema, se implementará una parcela tipo para obtener caudal y presión en los nudos de entrega o hidrantes; con estos datos se busca un emisor que se adapte a las condiciones más reales posible.
El método de riego que se adapta a la presente red es el de aspersión, por ello se diseñará una parcela en función a los requerimientos de los mismos, donde se obtendrá la presión y caudal mínimo en el nudo cabecera para que la parcela funcione adecuadamente.
3.3.1. Elección del tipo de aspersor.
En el mercado existe un sin número de modelos y marcas de aspersores para diferentes diámetros, en un sistema de riego la distribución de las tuberías dentro de la parcela depende del usuario y por ende la elección del mismo. El área de ingeniería rural de la Universidad de Castilla-La Mancha, recomienda un diámetro de 1 pulgada para tuberías de distribución parcelaría en longitudes menores a 120 metros, lo cual conlleva al mismo diámetro de los aspersores. Para desarrollar nuestra parcela tipo se escogió un aspersor de la marca PLASTIGAMA-PVC modelo 7025 RD-1-1”.
Figura 18. Aspersor de mini cañones. Fuente: Plastigama, 2016.
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De la tabla de requerimientos proporcionados por el fabricante se escogió los siguientes valores mínimos requeridos para obtener un cierto alcance inicial:
Caudal: 19.60 gpm – 1.24 L/s Presión: 35 psi – 24.61 mca
Diámetro de alcance inicial: 37.80 m
3.3.2. Parcela.
Se optó por elegir una parcela cuadrada unitaria (1 ha) de dimensiones 100 x 100 m cuya distribución se va a realizar de la siguiente forma:
Figura 19. Distribución de los aspersores dentro de la parcela tipo. Fuente: El autor.
En la Figura 19 se puede observar la distribución de los aspersores dentro de la parcela tipo, en ella se indica un diámetro de alcance inicial que corresponde al círculo de riego con la presión más baja del catálogo, que será modificada por el análisis que se realizará para buscar la presión y caudal mínimo. El criterio que se adopta es construir un tanque o depósito en los puntos de entrega para regular el caudal a distribuir al cultivo o para agregar diferentes químicos, los mismos que se ubican en lugares donde el desnivel permita el correcto funcionamiento de los aspersores con lo cual ya contamos con la presión mínima para realizar el análisis hidráulico al que se añadirá un porcentaje de pérdidas que se dan en la distribución.
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3.3.3. Análisis hidráulico de la parcela.
La distribución está conformada por tubería de 50 mm de diámetro exterior y por 9 aspersores donde la presión y caudal a satisfa cer individualmente es de 24.61 mca y 1.24 L/s respectivamente. Se considerará que la parcela se localiza en un sector plano donde los aspersores se encuentran en la misma cota. Se utilizó el módulo de pérdidas de presión en fluidos mediante la ecuación de Darcy-Weisbach.
Figura 20. Cálculo hidráulico de la parcela tipo. Fuente: El autor.
Una vez realizado el análisis hidráulico de la red en la parcela, se observó que la presión requerida en una conexión directa es de 32 m.c.a con un caudal de 11.16 L/s. Al finalizar el análisis se han determinado los valores que se requerían en caudal y en presión para que el método de riego (aspersión) funcione correctamente. Este análisis se lo comprobó en el software libre EPANET 2.0, mostrando los siguientes resultados:
PLASTIGAMA 0.8 MPa TANQ 0 32 1 TANQ-1 10 10.0 0 0.0112 85.6 1.939 165030.49 0.016 0.3650 0.365 0 31.64 OK OK 2 1-2 31.1 41.1 0 0.0037 47 2.144 100188.72 0.018 2.8002 3.165 0 28.83 OK OK 3 2-3 18.9 60.0 0 0.0037 47 2.144 100188.72 0.018 1.7017 4.867 0 27.13 OK OK 4 3-4 31.1 91.1 0 0.0025 47 1.429 66792.48 0.020 1.3518 6.219 0 25.78 OK OK 5 4-5 31.1 122.2 0 0.0012 47 0.715 33396.24 0.023 0.3935 6.612 0 25.39 OK OK 6 1-6 18.9 28.9 0 0.0037 47 2.144 100188.72 0.018 1.7017 2.067 0 29.93 OK OK 7 6-7 31.1 60.0 0 0.0025 47 1.429 66792.48 0.020 1.3518 3.419 0 28.58 OK OK 8 7-8 31.1 91.1 0 0.0012 47 0.715 33396.24 0.023 0.3935 3.812 0 28.19 OK OK 9 1-9 31.1 41.1 0 0.0037 47 2.144 100188.72 0.018 2.8002 3.165 0 28.83 OK OK 10 9-10 18.9 60.0 0 0.0037 47 2.144 100188.72 0.018 1.7017 4.867 0 27.13 OK OK 11 10-11 31.1 91.1 0 0.0025 47 1.429 66792.48 0.020 1.3518 6.219 0 25.78 OK OK 12 11-12 31.1 122.2 0 0.0012 47 0.715 33396.24 0.023 0.3935 6.612 0 25.39 OK OK RUTA CRITICA = 6.61 hf
CAUDAL TOTAL= 11.16 L/s Presión min = 24.61 m.c.a
SE VA A TOMAR UNA PRESIÓN DE= 32 m.c.a Nudos Líneas L (m) L.A
(m) Cota (m) Q VELOCIDAD VERIFICACIÓN PRESIÓN Hf. A (m) Z (m) Presión (m.c.a) Diámetro Interno (mm) Velocidad
(m/s) Reynolds λ Barr hfi (m)
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Figura 21. Comprobación de la parcela tipo en Epanet. Fuente: El autor.
En esta comprobación se observa que con una cota de embalse de 32 metros todos los nudos de consumo cumplen con una presión mínima. Por lo cual este valor se tomara en adelante para el diseño de la red en estudio.
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