evaluaciÓn de los sistemas de riego por...
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EVALUACIÓN DE LOS SISTEMAS DE RIEGO POR ASPERSIÓN
UNIVERSIDAD DE UNIVERSIDAD DE CASTILLACASTILLA--LA MANCHALA MANCHA
Centro Regional de Estudios del Agua
José Mª Tarjuelo
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INTRODUCCIÓNPara una correcta utilización del agua es necesario :– Que el agricultor conozca y controle los
principales factores que intervienen en el proceso de riego.
– Que las instalaciones estén bien diseñadas y conservadas, con un adecuado manejo.
– Que la programación de riegos sea adecuada.
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OBJETIVO DE LAS EVALUACIONES DE RIEGO
Comprobar las condiciones de funcionamiento de las instalaciones, detectando posibles problemas y buscando las mejores soluciones.
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Base para identificación de problemas y realización de modificaciones:
– variar la presión– tamaño y n° de boquillas– duración de la postura de riego– cambiar material desgastado
Deben hacerse en instalaciones nuevas y no nuevas
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Se realizan en condiciones normales de trabajo
⇓ahorro de agua, mano de obra, energía, etc.
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EVALUACIONES DE RIEGO POR ASPERSIÓN ESTACIONARIO
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NORMATIVAMerriam y Keller, 1978Merriam et al., 1980UNE-68-072-86, 1986ISO 7749-2, 1990ASAE S330.1, 1985
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PROCEDIMIENTO EN CAMPO
Colocación de los pluviómetros (número y separación)
Separación máxima 3 m * 3 mMínimo 24 pluviómetros
Elegir la zona de ensayo
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PROCEDIMIENTO EN CAMPOComprobar los aspersores: marca, modelo y diámetros de boquillas.
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PROCEDIMIENTO EN CAMPOMedir la presión y el caudal descargado por los aspersores que mojan la zona ocupada por los pluviómetros.
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PROCEDIMIENTO EN CAMPO
Medida de las condiciones climáticas: velocidad y dirección del viento, temperatura del aire.
Pluviómetros control
Inicio del tiempo de evaluación
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PROCEDIMIENTO EN CAMPO
Medida de presión en puntos críticos: bombeo, presión máxima, presión mínima.
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PROCEDIMIENTO EN CAMPO
Fin del ensayo (duración)
Lectura volúmenes de agua en los pluviómetrosObservaciones:Pendientes, tipos de aspersores, encharcamientos.Croquis de la parcela
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Uniformidad de Distribución (UD), (Merrian y Keller, 1978)
100 x recogida agua media altura
regada) menos área % (25 recogida agua media altura(%) UD =
CÁLCULO DE LA UNIFORMIDAD
Uniformidad de Distribución del Sistema (UDs), (Keller y Bliesner, 1990)
UDs = UD 1/4 [1+3 (Pn/Pa)0,5]siendo:Pn : presión mínima en un aspersor del bloque de riego,Pa : presión media de los aspersores del bloque.
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Coeficiente de Uniformidad de Christiansen (CU), (1942)
∑x n
| x - x| - 1 = CU
i
n
1 = i100(%)
Coeficiente de Uniformidad del Sistema (CUs), (Keller y Bliesner, 1990)
CUs = CU 1/2 [1+(Pn/Pa)0,5]siendo Pn y Pa igual que en la UDs
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CÁLCULO DE LA EFICIENCIA
Eficiencia de Descarga (Ed)
x100descargada agua de media Alturarecogida agua de media Altura(%) Ed =
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ANÁLISIS DE RESULTADOS
• Uniformidad de riego (CU>80%) (función del viento)
• Uniformidad tipo de aspersores-boquillas- marcos de riego
• Presión media adecuada (3-4 bar)• Relación boquillas-caudal-presión• Variación de presión y de caudal
en la parcela adecuados (∆P<20%Pm)
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EJEMPLO DE EVALUACION EN COBERTURA TOTAL ENTERRADA
CARACTERISTICAS DEL ENSAYOFinca : MOTILLEJA Fecha : 4/6/1996Identificación : MOT201.1Modelo aspersor : RBE 46 Boquilla : 4,4 + 2,4 VPNº aspersores sector : 55Ubicación ensayo : aspersores 22,23,28,29Marco (mxm) : 17 X 13,25Altura aspersor (m) : 2,5Nº pluviómetros : 49 Separación pluviómetros (m) : 2,42 * 1,89Inicio ensayo : 12:15 h Final ensayo : 13:00 hDuración ensayo (min) : 45
Humedad relativa (%) : 45,12Temperatura (ºC) : 23,44 Velocidad viento (m/s) : 4,25
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CROQUIS secundaria
55 54 53 52 51 50 44 45 46 47 48 49 43 42 41 40 39 38 32 33 34 35 36 37 ensayo 31 30 29 28 27 26 20 21 22 23 24 25 tubería principal 19 18 17 16 15 14 9 10 11 12 13 camino 8 7 6 5 2 3 4 1
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ESTUDIO DE PRESIONES Y CAUDALES
• P. bomba (bar) : 6• P. inicio sector (bar) : 5,4• P. media parcela (bar) : 4,5• P. máx. (bar) : 5,5 (aspersor 1)• P. mín. (bar) : 3,8 (aspersor 55)
• P. aspersor A (bar) : 4,6• P. aspersor B (bar) : 4,6• P. aspersor C (bar) : 4,55• P. aspersor D (bar) : 4,55
• Q. aspersor A (l/h) : 1950• Q. aspersor B (l/s) : 1800• Q. aspersor C (l/h) : 1920· Q. aspersor D (l/s) : 1868
Q. medio (l/h) : 1885
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VOLUMEN RECOGIDO (ml)
D ( 29 ) C ( 28 ) 88 84 93 109 130 135 129 98 82 108 109 118 129 138 108 86 96 114 129 125 125
84 93 98 105 107 107 108 w 85 88 96 99 102 95 95 106 108 109 103 100 98 103 110 108 110 115 117 102 107 A ( 22 ) B ( 23 )
OBSERVACIONES :
• 3 ASPERSORES ATASCADOS
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PARAMETROS DE RIEGO
CU (%) = 69,9UD (%) = 50,4Ed (%) = 84,1
• UNIFORMIDAD DE RIEGO : muy baja• Relación Boquillas-Caudal-Presión : no
adecuada• Presión de trabajo : excesiva• Variación de presión en la parcela : excesiva
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INFLUENCIA DEL VIENTO Y OTROS ELEMENTOS
CUALITATIVOS SOBRE LA UNIFORMIDAD DE RIEGO
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RIEGO EN BLOQUE - AGROS35
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8W(m/s)
CU
(%)
(bloque)-A35-4,4+2,4 VP (2)
(bloque)-A35-4,8 VP (2)
Comportamiento de los aspersores al aire libre- número de boquillas -
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0
2
4
6
8
10
12
14
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18distancia (m)
pluv
iom
etría
(mm
/h)
AGROS 35 - 4,4+2,4 mm VP - 2m
AGROS 35 - 4,8 mm VP - 2m
Comportamiento de los aspersores al aire libre- relación con el modelo radial -
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A35 - 4,4+2,4 mm VP (0,6 m)
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8
W (m/s)
CU
(%
)
(12x12)(12x18)(18x18)(18x16)T
Comportamiento de los aspersores al aire libre- influencia del marco de riego -
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A35 - 4.8 mm VP (0.6 m)
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8
W (m/s)
CU
(%
)
(12x12)(12x18)(18x18)(18x16)T
Comportamiento de los aspersores al aire libre- influencia del marco de riego -
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1 ASPERSOR - RBE46
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8W (m/s)
CU
(%)
RBE46-4,4+2,4 VP (0,6)
RBE46-4,4+2,4 VP (2)
RBE46-4,4+2,4 (0,6)
Comportamiento de los aspersores al aire libre- Vaina prolongadora y altura del aspersor -
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RBE46 - 4 ,4+2,4 mm VP
5 0
5 5
6 0
6 5
7 0
7 5
8 0
8 5
9 0
9 5
100
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
W (m/s)
CU (%
)
P<300 kPa300<P<400 kPaP>400 kPaTendencia P<300 kPaTendencia 300<P<400 kPaTendencia P>400 kPa
Comportamiento de los aspersores al aire libre- influencia de la presión de trabajo -
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RELACIÓN CU-P-W
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 P (kPa)
CU (%
)
W<2 m/s2<W<4 m/sW>4 m/s
Comportamiento de los aspersores al aire libre- influencia de la presión de trabajo -
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INFLUENCIA DEL MANEJO DEL RIEGO SOBRE:
⇒LAS PÉRDIDAS POR EVAPORACIÓN Y ARRASTRE
⇒LA UNIFORMIDAD DE RIEGO
⇒EL COSTE ENERGÉTICO MEDIO (pta/kWh)
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RECOMENDACIONESAspersión estacionaria
•• DiseDiseññar los sistemas con ar los sistemas con pluviometrpluviometrííasas de de 6 a 6 a 8 mm/h8 mm/h
•• TamaTamañños de os de boquillasboquillas recomendables: recomendables: 4,4 4,4 mm; 4,8 mm; 5,2 mmmm; 4,8 mm; 5,2 mm
•• Recomendable utilizar Recomendable utilizar 2 boquillas2 boquillas en zonas en zonas con con ⇓⇓ WW, y , y 1 boquilla1 boquilla en zonas con en zonas con ⇑⇑ WW
•• Fundamental incorporar la Fundamental incorporar la Vaina ProlongadoraVaina Prolongadoradel chorrodel chorro
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RECOMENDACIONESAspersión estacionaria
• Cuanto menor es el marco, mayor uniformidad, pero aumenta la pluviometría
• En marcos rectangulares (12 x 18):– Con 1 boquilla: el menor espaciamiento paralelo
a la dirección del viento– Con 2 boquillas: el mayor espaciamiento paralelo
a la dirección del viento
• Evitar las presiones superiores a 400 kPa• Aspersores sectoriales con una sola boquilla• Aprovechar al máximo el riego nocturno
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EVALUACIONES DE RIEGO EN EQUIPOS PIVOT
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NORMATIVA
Merriam y Keller, 1978Merriam et al., 1980ISO 11545, 1994ASAE S436, 1995
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PROCEDIMIENTO EN CAMPO
Colocación de los pluviómetros en uno o dos radios
Separación máxima: 5 m (aspersores) o 3 m (difusores)
Elegir la zona de ensayo
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DISPOSICION PLUVIOMETROS
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DISPOSICION PLUVIOMETROS
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PROCEDIMIENTO EN CAMPOSe prescindirá de los primeros pluviómetros adyacentes al centro pivote (como máximo el 20 % de la longitud del pivot).
Se fijará en la cabeza del pivot la velocidad de éste y su sentido de giro.
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PROCEDIMIENTO EN CAMPOComprobar los difusores: marca, modelo, reguladores de presión.
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![Page 71: EVALUACIÓN DE LOS SISTEMAS DE RIEGO POR …roa.ult.edu.cu/bitstream/123456789/2328/1/Evalua-aspr.pdf · Uniformidad de Distribución (UD), ... CÁLCULO DE LA EFICIENCIA Eficiencia](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022021622/5b903c4309d3f2857e8b7ea6/html5/thumbnails/71.jpg)
![Page 72: EVALUACIÓN DE LOS SISTEMAS DE RIEGO POR …roa.ult.edu.cu/bitstream/123456789/2328/1/Evalua-aspr.pdf · Uniformidad de Distribución (UD), ... CÁLCULO DE LA EFICIENCIA Eficiencia](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022021622/5b903c4309d3f2857e8b7ea6/html5/thumbnails/72.jpg)
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![Page 75: EVALUACIÓN DE LOS SISTEMAS DE RIEGO POR …roa.ult.edu.cu/bitstream/123456789/2328/1/Evalua-aspr.pdf · Uniformidad de Distribución (UD), ... CÁLCULO DE LA EFICIENCIA Eficiencia](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022021622/5b903c4309d3f2857e8b7ea6/html5/thumbnails/75.jpg)
PROCEDIMIENTO EN CAMPOMedir la velocidad media de desplazamiento de la última torre.
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![Page 77: EVALUACIÓN DE LOS SISTEMAS DE RIEGO POR …roa.ult.edu.cu/bitstream/123456789/2328/1/Evalua-aspr.pdf · Uniformidad de Distribución (UD), ... CÁLCULO DE LA EFICIENCIA Eficiencia](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022021622/5b903c4309d3f2857e8b7ea6/html5/thumbnails/77.jpg)
PROCEDIMIENTO EN CAMPO
Medida de la anchura mojada en el extremo
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PROCEDIMIENTO EN CAMPOMedir la presión en puntos característicos: centro pivote, última torre.
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![Page 81: EVALUACIÓN DE LOS SISTEMAS DE RIEGO POR …roa.ult.edu.cu/bitstream/123456789/2328/1/Evalua-aspr.pdf · Uniformidad de Distribución (UD), ... CÁLCULO DE LA EFICIENCIA Eficiencia](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022021622/5b903c4309d3f2857e8b7ea6/html5/thumbnails/81.jpg)
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![Page 83: EVALUACIÓN DE LOS SISTEMAS DE RIEGO POR …roa.ult.edu.cu/bitstream/123456789/2328/1/Evalua-aspr.pdf · Uniformidad de Distribución (UD), ... CÁLCULO DE LA EFICIENCIA Eficiencia](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022021622/5b903c4309d3f2857e8b7ea6/html5/thumbnails/83.jpg)
PROCEDIMIENTO EN CAMPOMedir el caudal a la entrada del pivot.
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![Page 86: EVALUACIÓN DE LOS SISTEMAS DE RIEGO POR …roa.ult.edu.cu/bitstream/123456789/2328/1/Evalua-aspr.pdf · Uniformidad de Distribución (UD), ... CÁLCULO DE LA EFICIENCIA Eficiencia](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022021622/5b903c4309d3f2857e8b7ea6/html5/thumbnails/86.jpg)
![Page 87: EVALUACIÓN DE LOS SISTEMAS DE RIEGO POR …roa.ult.edu.cu/bitstream/123456789/2328/1/Evalua-aspr.pdf · Uniformidad de Distribución (UD), ... CÁLCULO DE LA EFICIENCIA Eficiencia](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022021622/5b903c4309d3f2857e8b7ea6/html5/thumbnails/87.jpg)
PROCEDIMIENTO EN CAMPOMedida de las condiciones climáticas: velocidad y dirección del viento, temperatura del aire.
Pluviómetros control
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PROCEDIMIENTO EN CAMPO
Lectura volúmenes de agua en los pluviómetros
Observaciones:Pendientes, tipos de aspersores, fugas, encharcamientos, escorrentía
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Coeficiente de Uniformidad de Heermann y Hein (CUh)
CU 1D P
P DD
P D100h
i ii i
i
i i
(%) = −∑ −
∑∑
∑
⋅
CÁLCULO DE LA UNIFORMIDAD
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Uniformidad de Distribución (UD)
100 x recogida agua media altura
regada) menos área % (25 recogida agua media altura(%) UD =
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COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD de variación (CUv)
CU 1P D
D
PP DD
D
Dvi i
i
ii i
i
2
i
i
(%) = − ⋅
−
⋅∑∑
∑∑
∑1
100
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ALTURA BRUTA MEDIA APLICADA (AMA)
)(m S(h) )h (lQ
=AMA(mm) 2
-1a t⋅
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ALTURA MEDIA RECOGIDA (AMR)
• Pi: es la altura de agua recogida en cada pluviómetro (mm)
• Di es la distancia del centro pivote a cada pluviómetro (m) o su posición.
AMR mmP D
Di i
i
( ) =∑∑
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Eficiencia de Descarga (Ed)
100*AMAAMR
Ed =
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PLUVIOMETRÍA MEDIA EN EL EXTREMO (Pm)
(m)r2)h V(mAMR(mm)
)h Pm(mma
-11-
⋅⋅
=
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Esquema de la pluviometríamedia (Pm) y máxima (Pmax) en el
extremo del pivot
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PLUVIOMETRÍA MAXIMA EN EL EXTREMO (Pmax)
)h (mm Pm 4)h (mmPmax 1-1-π
=
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ANÁLISIS DE RESULTADOS• Uniformidad de riego (CU>85%)
(función del viento)• Altura Media de agua recogida• Relación Dosis de Agua - velocidad
de avance• Uniformidad en el tipo de emisores• Funcionamiento normal de los
emisores• Presencia de fugas• Correcto diseño del alero• Presencia de escorrentía
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EJEMPLO DE EVALUACION EN EQUIPO PIVOT
PROPIETARIO: ITAP, S.A.FINCA: Las TiesasLOCALIZACIÓN PIVOT: Pivot 3CULTIVO: BarbechoFECHA Y HORA: 11-03-1996- Hora inicio: 16h 45min- Hora acabar medir: 17h 30minNº TOTAL DE PLUVIÓMETROS Y DISPOSICIÓN:− 2 radios: 64 pluviómetros por radio− Separación de 5 m entre pluviómetrosMARCA: AgrocajaLONGITUD DEL EQUIPO: 376 m + 9 m de aleroTIPOS TORRES: 6 torres de 50 m y 2 torres de 38 mTIPOS EMISORES: AGROS-40, RAIN BIRD L30CD Y NELSONDIÁMETRO DE TUBERÍA: 6 5/8”
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EJEMPLO DE EVALUACION EN EQUIPO PIVOT
SUPERFICIE REGADA: 46-56-62 ha (radio 385 m)CAUDAL APLICADO Y DOTACIÓN: 55 l/s = 1,18 l s-1 ha-1
PRESIÓN EN BOMBA: 5 kg/cm2
PRESIÓN CABECERA PIVOT: 2,90 kg/cm2
PRESIÓN 1ª TORRE: 2,20 kg/cm2
PRESIÓN INTERMEDIA: 1,59 kg/cm2 (en 4ª torre)PRESIÓN ÚLTIMA TORRE: 1,39 kg/cm2
VELOCIDAD TORRE EXTERIOR: 1,40 m/min (al 75%)TIEMPO DE REVOLUCIÓN:
T h2 R(m)
V(m min) 60(min h)hrev ( )
,,=
⋅ ⋅⋅
=⋅ ⋅
⋅=
π π2 3761 40 60
28 12
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EJEMPLO DE EVALUACION EN EQUIPO PIVOT
ESCORRENTÍA: No se observaOBSERVACIONES:− Torre 3ª: 2 aspersores no giran− Torre 4ª: 2 “ “− Torre 5ª: 3 “ “− Torre 6ª: 1 “ “− Torre 7ª: 4 “ “
RESULTADOS
• ALTURA BRUTA MEDIA APLICADA (AMA): 11,96 mm• ALTURA MEDIA RECOGIDA (AMR) : 9,45 mm• EFICIENCIA DE DESCARGA (Ed): 79,01%• COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD (CUh): 78,13%
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RELACIÓN ENTRE LA ALTURA MEDIA RECOGIDAY LA VELOCIDAD DE AVANCE
Velocidad de avance AMR Tiempo revolución(%) (m/min) (mm) (h)100 1.87 7.09 21.0990 1.68 7.88 23.4480 1.49 8.86 26.3775 1.40 9.45 28.1270 1.31 10.13 30.1360 1.12 11.81 35.1650 0.93 14.18 42.1940 0.75 17.72 52.7330 0.56 23.63 70.3120 0.37 35.44 105.4710 0.19 70.88 210.94
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ALTURA MEDIA RECOGIDA (AMR) EN FUNCIÓN DE LA DISTANCIA
0
5
10
15
20
25
0 50 100 150 200 250 300
Distancia (m)
Altu
ra r
ecog
ida
(mm
)
Altura recogida AMR AMR en torres Inicio torre
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0
5
10
15
20
25
30
35
0 10 20 30 40 50
Superficie (ha)
Altu
ra r
ecog
ida
(mm
)
Altura recogida AMR AMR en torres Inicio torre 1,15 AMR 0,85 AMR
Superficie bien regada: 47,72%Superficie con +1,15 AMR: 24,90%Superficie con -0,85 AMR: 27,38%
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ALTURA MEDIA RECOGIDA (AMR) EN FUNCIÓN DE LA SUPERFICIE
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25 30 35Superficie (ha)
Altu
ra re
cogi
da (m
m)
Altura recogida AMR AMR en torresInicio torre 0,85 AMR 1,15 AMR
Superficie bien regada: 51,90 %Superficie con + 1,15 AMR: 24,82 %Superficie con - 0,85 AMR: 23,28 %
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RECOMENDACIONESEL PRINCIPAL FACTOR QUE INFLUYE
SOBRE LA UNIFORMIDAD EN EL REPARTO DE AGUA ES EL CORRECTO DISEÑO DE LA CARTA DE EMISORES.
No hemos encontrado influencias significativas con respecto al tipo de emisores (aspersores, difusores), la presión de funcionamiento, el tamaño del pivot o la intensidad del viento.Exigir a la empresa la carta de emisores.
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RECOMENDACIONESLA ALTURA DE AGUA APLICADA DEBE
SER LO MÁS UNIFORME POSIBLE. EVITAR :
Una mayor altura de agua en las primeras torres: boquillas demasiado grandes o presión demasiado alta: reguladores de presión.Diferencias excesivas de altura de agua aplicada en distintas torres: falta de uniformidad en el tipo de emisores, emisores atascados, fugas en las tuberías, o al mal diseño de la carta de emisores.
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RECOMENDACIONESEL ALERO DEBE DE ESTAR BIEN
DISEÑADO : representa una gran superficie.
QUE EXISTA UNIFORMIDAD EN EL TIPO DE EMISORES.
SI LA VARIACIÓN DE PRESIÓN ES EXCESIVA A LO LARGO DEL PIVOT, EMPLEAR REGULADORES DE PRESIÓN.
EVITAR LA ESCORRENTÍA EN EL EXTREMO DEL PIVOT: AUMENTANDO LA VELOCIDAD DE AVANCE, O LA ANCHURA MOJADA