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INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES AGRíCOLAS

CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS

SERIE B - N° 6

Riego por tuberíasa presión

Manuel Wagner

WAGNER, M. 2004. Riego por tuberías a presión. Maracay, Ven., Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas. Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias. 68 p. (Serie B - No. 6).

Agris: F06 - F60 - N20Descripción temática: Cultivos; Riego; Fisiología y bioquímica

de la planta; Maquinaria y equipo agrícola.

El Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas es un instituto autonómo, creado de acuerdo a la Gaceta Oficial N° 36.920 del 28 de marzo de 2000, adscrito al Ministerio de Ciencia y Tecnología.

Serie B - De acuerdo con el Reglamento de Publicaciones del Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas, aprobado por la Junta Administradora del FONAIAP en su sesión 576, celebrada el 14 de septiembre de 1999.

Serie B: corresponde a publicaciones cuyo contenido proviene de la evaluación de los resultados de investigación o la puesta en práctica de los mismos. Incluye temas tales como utilización de nuevas vacunas o la obtención y rendimientos de una nueva variedad; medidas sanitarias para la prevención de enfermedades; prácticas agropecuarias; manejo de medicamentos; pasos para tomar muestras, bien sea de suelos o de sangre, y estudios agroecológicos. Son escritos por investigadores y/o técnicos y destinados fundamentalmente a investigadores, técnicos y estudiantes de educación superior. La redacción de los trabajos es en forma descriptiva o de monografía. Toman la forma de folletos. No tienen periodicidad.

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Riego por tuberíasa presión

INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONESAGRÍCOLAS

CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACIONESAGROPECUARIAS

SERIE B - N° 6

* INIA. Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias. Maracay.Venezuela.

Manuel Wagner*

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© Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas - INIA, 2011

Edif. Gerencia General del INIAAv. Universidad, vía El Limón, Maracay, Aragua. Venezuela.Teléfonos: (58) 243 2833155 - 2833311 - 2834321 - 2833544Apartado postal 2103http://www.inia.gov.ve

Coordinación editorial: Elio A. Pérez S.Diagramación: Sonia PiñaImpresión y encuadernación: Taller de Artes Gráficas del INIA.

Hecho el Depósito de LeyVersión impresaDepósito Legal: lf 22320046303418ISBN 980-318-179-3

Versión digitalDepósito Legal: lfi 2232011630738ISBN 978-980-318-246-5

Esta obra digital es propiedad del Instituto Nacional de Investiga-ciones Agrícolas, publicado para el beneficio y la formación plenade la sociedad. Por ello se permite el uso y la reproducción total oparcial del mismo, siempre que no se haga con fines de lucro, secite al autor y la institución conforme a las normas vigentes.

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Introducción .................................................................................. 4

Relación suelo, agua y plantas con respecto al riego ................... 5Suelo ...................................................................................... 5Agua ...................................................................................... 6Planta ...................................................................................... 8

Sistema de riego por goteo ........................................................... 9

Sistema de riego por microjet (microaspersión) ............................ 20Cálculo del diseño hidráulico ................................................... 28

I. Selección de microjet (Spray-nozzle)............................. 28II. Selección del lateral ...................................................... 30III. Selección del principal .................................................. 31IV. Carga total requerida en el sistema de riego ................. 32V. Soporte de Microjet ....................................................... 42

VI. Altura de succión .......................................................... 42VII. Accesorios .................................................................... 42VIII. Filtro ............................................................................. 42IX. Carga total requerida .................................................... 43X. Caballaje de potencia neta ........................................... 43

Diseño de un sistema de riego por aspersión ............................... 46Cálculo del diseño hidraúlico ................................................... 49

Rediseño ............................................................................. 52

Bibliografía consultada ................................................................. 67

Introducción

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Introducción

Cuando el suministro de agua es limitado, la absorción radical delcultivo presenta trastornos severos y compromete drásticamenteel desarrollo vegetal (Chapman, 1996). Al respecto, bajo condicio-nes de déficit hídrico, el sistema radicular está limitada para la ab-sorción de agua y nutrientes, y por ello es necesario utilizar la apli-cación del riego. En este sentido, Pla (1993) señala que en zonasde climas seco, árido y semiárido, los principales problemas demanejo están relacionados con el uso y la economía del agua. Poresta razón, el riego será requerido para poder producir en las zo-nas secas y áridas, mientras que en las zonas semiáridas se usarácomo complemento para regularizar la producción agrícola. El de-sarrollo del riego se ha concentrado hasta ahora en grandes y cos-tosos sistemas, con muy poco control y eficiencia en el uso delagua, lo cual ha conducido en algunos casos a graves problemasde salinización de los suelos. En esta disciplina, de acuerdo a loseñalado por Wagner y Medina (1998), se utilizan una amplia va-riedad de técnicas y métodos, sin conocerse en detalle la forma enque se usa cada método, el suelo donde es aplicada el agua y eltipo de cultivo que se explota. Por otro lado, Villafañe (1998) indicaque el aumento de la eficiencia de utilización del recurso agua pue-de ir, desde la introducción de modificaciones en la red de conduc-ción y/o cambios en la operación de la misma, hasta mejoras en eldiseño y operación del método de riego existente. Por estas razo-nes, se proporcionan tecnologías relacionadas con el diseño y ope-ración de métodos de riego localizado y por aspersión, que funcio-nen de moderada a baja presión.

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Cabezal

Relación suelo, agua y plantascon respecto al riego

Suelo

Suelo: es un producto natural proveniente de la desintegración delas rocas por la acción del clima y los microorganismos (Casano-va, 1996).

Textura: es la proporción relativa de las diferentes fracciones dearena, limo y arcilla que se encuentran separadas en el suelo. Latextura es una característica permanente de los suelos. La infiltra-ción y la retención de agua en el suelo se encuentran influidas porla textura, y contenido de materia orgánica. Es así como en un sue-lo arenoso la mayor proporción de agua al nivel de saturación, per-cola, mientras en un suelo arcilloso la mayor proporción es reteni-da (Villafañe, 1998).

Estructura: es la combinación o arreglo de las partículas prima-rias del suelo, arena, limo y arcilla, en partículas secundarias, de-nominadas microagregados (Torres y Güedez, 1979). La estructu-ra es una característica morfológica importante del suelo porquetiene influencia sobre los factores de crecimiento de las plantas,infiltración, movimiento, retención de agua, aireación del suelo,penetración de raíces y actividad biológica del suelo (Villafañe,1998).

Materia orgánica: la adición de residuos orgánicos al suelo, prove-nientes de plantas, y animales y su posterior descomposición por

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Cabezal

los microrganismos, establece los procesos que determinan elnivel en la cual se acumula la materia orgánica en el suelo. Elcontenido de materia orgánica en el suelo mejora la agregación yestabilidad de los agregados, reduciendo la susceptibilidad a laescorrentía y erosión. Así mismo aumenta la capacidad de reten-ción de humedad de los suelos, particularmente en aquellos de tex-tura arenosa (Casanova, 1996).

Densidad aparente: es la relación que existe entre la masa o pesoseco del suelo y la unidad de volumen aparente del mismo. El volu-men aparente incluye a las partículas sólidas y el espacio aéreo(Montenegro y Malagon, 1990). La densidad aparente interactuacon la resistencia mecánica, con la estructura y con la humedad delsuelo. Aunque es difícil de establecer valores óptimos, evidenciasempíricas sugieren que suelos con bajas densidades aparentesresultan en rápido secado del suelo y déficit de agua para las plan-tas (Pla, 1993).

Macroporosidad: contenido de aire (%) que se encuentra en losporos del suelo, cuyo radio equivalente es superior a 15 micras. Siel porcentaje de macroporos es menor de 5% del volumen total delsuelo, hay limitaciones para el desarrollo de agricultura con riegopor presentar problemas de drenaje (Pla, 1977). Suelos de textu-ras finas retendrán la humedad en mayor proporción, presentandomacroporosidad reducida. Mientras que los asociados con faltade retención de humedad se encuentran en suelos de texturas are-nosas (Malagon, 1976).

Agua

Retención de humedad en el suelo: gran parte del agua que uti-lizan las plantas es la que queda retenida en el suelo, una vez quese pierde el exceso de la misma por drenaje interno. La retenciónestá determinada por las características intrínsecas del materialde suelo y por las condiciones de drenaje interno (Pla, 1977).

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Cabezal

Capacidad de campo: corresponde al contenido de humedad (%)que queda un suelo saturado, luego de someterse por el métodode Richard (1947), durante 24 horas a una presión que dependeráde la textura del suelo. Si el suelo es arenoso la presión varia entre0,10 - 0,20 bares (10 - 20 KPa), si es franco entre 0,20 - 0,40 bares(20 - 40 KPa) y si es arcilloso entre 0,40 - 0,60 bares (40 - 60 KPa).Razuri (1976) señala que el valor medio, comúnmente, utilizado esde 0,33 bares (33 KPa).

Punto de marchitez: es el contenido de humedad (%) que quedaun suelo saturado, luego de someterse por el método de Richard(1947), durante 24 horas a una presión de 15 bares (1.500 KPa).

Agua aprovechable: es la cantidad de agua aprovechable porlas plantas y viene dada por la diferencia entre la capacidad decampo y el punto de marchitez permanente (Razuri, 1976).

Infiltración: es el movimiento descendente del agua en el suelocuando se aplica cierta lámina de agua sobre el mismo (Razuri,1976). Se obtiene utilizando el método de cilindros concéntricos.Existen tres modalidades de Infiltración; la acumulada, la instantá-nea y la básica. La infiltración instantánea y acumulada se ajustamuy bien a la mayoría de las condiciones de las prácticas de riegopor superficie. Mientras la infiltración básica representa la tasa depenetración máxima y estable del agua de riego en el suelo, cuan-do ha transcurrido un tiempo determinado para alcanzar la condi-ción antes descrita, se utiliza, generalmente, en la planificación delriego por aspersión. Valores inferiores a 5 mm/h acarrean proble-mas de penetración de agua en el suelo, mientras valores mayoresde 100 mm/h hace difícil la aplicación del riego por inundación osurcos, habiendo que recurrir al riego por aspersión y/o localizado;por goteo y microaspersión (Pla, 1977).

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Cabezal

Planta

Uso consuntivo (evapotranspiración): es la pérdida de agua enforma de vapor desde la superficie vegetal. La tasa de evapo-transpiración puede ser afectada por el tipo de cultivo, su estadode desarrollo, los métodos de riego, su operación y las prácticasagronómicas. Éste valor puede ser determinado experimentalmenteo estimado mediante fórmulas matemáticas (Feddes y Lenselink,1994).

Evapotranspiración de referencia: es la evapotranspiracióndesde una superficie extensa y uniforme de gramíneas que cubrencompletamente el suelo, el cual es abastecido adecuadamente deagua y donde la altura de plantas se mantienen entre 8 y 15 cm.(Villafañe, 1998).

Evapotranspiración del cultivo: es la evapotranspiración des-de un área extensa, manejada con un cultivo en particular, libre deenfermedades, donde existe una adecuada suplencia de nutrientesy agua en el suelo, para lograr máxima producción bajo las condi-ciones climáticas del lugar (Villafañe, 1998).

Diseño de un sistema de riego localizado

En Venezuela, los productores de frutales han venido introducien-do el sistema de riego localizado, bien sea por goteo, microasper-sión y microjet, debido a la necesidad de solventar los problemasde escasez de mano de obra y la poca disponibilidad de agua,que se presenta en aquellas zonas donde existe periodos secosbien marcados.

Este método de riego permite no solo el uso racional del agua,sino también la optimización de la cosecha de los frutales en canti-

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Cabezal

dad y calidad. De acuerdo con lo expuesto en diversos seminariosnacionales e internacionales a las informaciones provenientes delos propios usuarios, el método de riego localizado presenta, engeneral, algunos problemas en cuanto a su mantenimiento y fun-cionamiento, los cuales afectan su eficiencia y tienden a incremen-tar los costos, que en principio son ya bastante elevados. Esta si-tuación genera la posibilidad de que existan fallas en los diseños y/o la falta de un adecuado asesoramiento a los usuarios de estosequipos, por parte de las empresas vendedoras.

Sistema de riego por goteo

Para determinar la lámina neta de riego por goteo, investigacionesrealizadas por Keller, citado por Pérez (1982), indican que existemenor evaporación y mayor transpiración, en comparación con losmétodos de riego tradicionales. Por esta razón, la evapotrans-piración dependerá del desarrollo de la copa del árbol y la sombraque ésta proyecte sobre el suelo. Para valores bajos de áreasombreada, la evapotranspiración en riego por goteo no descien-de en forma lineal, por esto, Keller propone para el cálculo de lámi-na neta de riego (Lnr) la fórmula siguiente:

Lnr = Etpm [RA – 0,15 (1-RA)]

Donde:

Lnr = lámina neta de riego del cultivo en mm/día.

Etpm = evapotranspiración máxima en mm/día

(Figuras 1, 2, 3 y Cuadro 1).

RA = relación de área, adimensional.

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Cabezal

Presipitación mensual- - - - - - - Evapotranspiración potencial

Períodos agroclimáticos

A1A

2= Período seco (aplicación de riego normal)

A2B

1= Período prehúmedo (aplicación complementaria)

B1B

2= Período húmedo (uso de drenaje)

B2C

1= Período posthúmedo (aplicación de riego complementario)

C1C

2= Período seco (aplicación de riego normal)

Fuente: Modelo de Franklin P. (1968) PRSTOM., Brito (1983)

Figura 1. Períodos agroclimáticos, modelo de Franklin.

Tiempo (meses)

Lám

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Cabezal

kc.

Desarrollo (%)

Figura 2. Curvas que relacionan el desarrollo de cultivos con elcoeficiente de desarrollo (Wagner, 1979).

Figura 3. Relación entre la evaporación, la transpiración y la eva-potranspiración de un cultivo (Howard, 1980).

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Cabezal

De acuerdo a la fórmula anterior, se debe calcular, previamente, larelación de área (RA):

RA =As

= π x r2

Am H x h

Donde:

RA = relación de área en m2.As = área sombreada de la copa del árbol en m2.H = separación entre hilera.h = separación en la hilera.R = radio de la circunferencia o sombra del árbol en m.

= 3,1416.

Como ejemplo se puede indicar el siguiente: si el cultivo es aguaca-tero y las plantas están separados 8 x 8 m y el radio que proyecta lacopa del árbol es de 3 m (Figura 4), la relación de área es igual a:

RA = x r2

=3,1416 x (3)2

=28,74

=0,44

H x h 8 x 8 64

Etpm = Kt x Kc x Ev; [Kt = 4,64 – Log Ea

]1,74

Etpm = (4,64 – Log Ea)

x Kc x Ev =1,74

Etpm = (4,64 - Log 2 047,9)

x 0,78 x 5,61 = 3,34 mm/día1,74

Donde:

Kt = factor de ajuste de la tina (Michelangelli, 1976).Kc = coeficiente del cultivo aguacate (Figura 2).Ev = evaporación (mm/día).Ea = evaporación anual (mm).

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Cabezal

Al disponerse de la Etpm y de RA, se procede al calculo de la lámi-na neta diaria:

Lnr = 3,34 [0,44 + 0,15 (1 - 0,44)] = 1,75 mm/día

El sistema de riego por goteo tiene una característica relevante yésta es el elevado nivel de eficiencia que se logra en el uso delagua (Pérez, 1982). Con un manejo óptimo del riego, el valor de laeficiencia de aplicación en este método es igual a:

Efa = Efd x Eft

Donde:

Efa = eficiencia de aplicación en tanto por uno.Efd = eficiencia de distribución en tanto por uno.Eft = eficiencia de transpiración en tanto por uno.

De acuerdo a lo indicado por Añez, citado por Pérez (1982), sepuede calcular los valores de eficiencia de distribución utilizandocomo referencia el Cuadro 2.

Cuadro 2. Recomendación para estimar la eficiencia de distri-bución en un método de riego por goteo.

Eficiencia de distribución Topografía

Uniforme Ondulado

Efd 0,80 – 0,90 0,70 – 0,80

Fuente: Pérez, F. 1982. Manual de riego localizado. Maracay, Ven., UCV. Facultadde Agronomía. 125 p.

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Cabezal

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Cabezal

Si el cultivo del aguacatero está sembrado a 8 x 8 m, bajo condicio-nes topográficas uniformes, la eficiencia de distribución oscila en-tre 0,80 - 0,90. Tomando el valor promedio 0,85 y con los datos delCuadro 3 se extrae la Eficiencia de Transpiración, para una condi-ción climática árida, una profundidad radical de 0,80 m un suelo detextura franco-arenosa. El valor encontrado es igual a 0,95. Cono-ciendo ambos valores, se calcula la eficiencia de aplicación delsistema de riego.

Efa = 0,85 x 0,95 = 0,81

Cuadro 3. Recomendación para estimar la eficiencia de transpi-ración en un método de riego por goteo.

Zona Profundidad Eficiencia de transpiración

climática de las raíces Textura del sueloMuy arenosa Arenosa Media Fina

Árida Menor de 0,75 0,85 0,90 0,95 0,950,75 – 1,50 0,90 0,90 0,95 1,00

Mayor de 1,50 0,95 0,95 1,00 1,00

Húmeda Menor de 0,75 0,75 0,80 0,85 0,900,75 – 1,50 0,80 0,80 0,90 0,95

Mayor de 1,50 0,85 0,90 0,95 1,00


Con los datos obtenidos de la Lámina neta total (Lnt) y la Eficienciade aplicación (Efa), se calcula la Lámina bruta de riego (Lb).

Lb = Lnt (mm) = 1,75 = 2,16 mm Efa (decimal) 0,81

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Cabezal

En el ejemplo anterior, considerando una textura del suelo franco-arenosa y una profundidad radical de 80 cm, se puede estimar elgasto o descarga del gotero (Qg) a seleccionar, de acuerdo conlas cifras del Cuadro 4, el valor escogido oscila entre 8 - 12 l/h. Enel mercado se puede adquirir goteros tipo inserte de 8 l/h.

Con la información de la textura del suelo y la descarga o gasto deun gotero se puede obtener el diámetro mojado (Dm), de acuerdoa los valores presentados en el Cuadro 5.

Cuadro 4. Recomendación para estimar la descarga o gasto deun gotero.

Profundidad Gasto o descarga de un gotero (l/h)radical (cm) Textura del suelo

Franco Arcilloso(no arenoso) (pesados)*

0 - 30 4-8 2 - 430 - 60 6-10 460 - 90 8-12 6

* Para suelos arenosos es recomendable usar Microjet.

Fuente: Pérez, F. 1982. Manual de riego localizado. Maracay, Ven., UCV. Facul-tad de Agronomía. 125 p.

Cuadro 5. Diámetro mojado por gotero expresado en metros.

Textura Diámetro mojado (m)

Gasto (l/h)

2 4 8 12

Gruesa (no arenosa) 0,4 0,7 1,0 1,2Media 0,8 1,4 2,0 2,6Fina 1,5 2,0 2,5 3,0


19

Para el caso del aguacatero, como se trata de un gotero conun gasto de 8 l/h y es un suelo de textura franco-arenosa (media),el diámetro mojado (Dm) es igual a 2 m. Este último valor se tomacomo referencia para calcular el área que es capaz de regar ungotero (Ag), aplicando la fórmula siguiente:

/gotero3,1416m2

2m3,1416

2

DmAg 2

22

===

π

Conociendo el área que ocupa un gotero (Ag = 3,1416 m2/gotero) y el área sombreada de la copa del árbol (As = 28,74 m2)se puede determinar el número de goteros a utilizar en cada plan-ta, por medio de la fórmula siguiente:

goteros9gotero/m1416,3

m74,28

Ag

AsNg .

2

2

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En este caso, con el número de goteros por planta (Ng = 9goteros) y el gasto emitido por cada gotero (Qg = 8 l/h), se deter-mina el gasto total por planta (Qt), aplicando la fórmula siguiente:

sl/h/gotero72goteros9 x l/h8Ng x QgQt ===

Pérez (1982) señala que cuando la cantidad de goteros esnumerosa, se recomienda utilizar el método de riego por microjet(micro-aspersión). El productor de aguacate debe aplicar una can-tidad precisa de agua, que llegue a la zona radical, no sólo de laplanta, sino también para evitar un exceso de humedad, que favo-rezca el ataque de hongos. Por esta razón, debe calcularse eltiempo o la duración del riego, de la manera más preciso posible,mediante la fórmula siguiente:

20

Cabezal

Tr = Lb x As

Qt

Donde:

Tr = duración del riego en horas.Lb = lámina bruta en mm.As = área sombreada en m2.Qt = gasto o descarga total de los goteros por planta en l/h.

Tr = 2,16 mm x 28,74 m2

= 0,86 ≅ 1 hora.72 l/h

Sistema de riego por microjet (microaspersión)

El riego por microjet constituye un método reciente de aplicar elagua al terreno (Figura 5), el cual cambia totalmente las prácticasque normalmente rigen la utilización de los restantes métodos exis-tentes en el país. En este sentido, la preparación del agricultor paraun empleo eficiente exige que esté centrado en el conocimiento delos factores que siguen su diseño y las características propias delos elementos que lo componen. Barreto (1973) señala que la ideabase del riego por microjet (microaspersión) radica en reponer conuna frecuencia de riego, que oscila entre 1 - 3 días, la cantidad deagua extraída por el cultivo del suelo, tomando en cuenta que elcontenido útil de humedad que exista en el suelo no descienda pordebajo de 50 - 60% o que el coeficiente de agotamiento sea de 50- 40%, de su capacidad total de retención. Esto conduce a estable-cer que la aplicación del agua por unidad de superficie sea muypequeña y la variación de descarga de los microaspersores varíeentre 30 y 120 l/h (Pérez, 1982). Actualmente, en Venezuela exis-ten empresas comerciales encargadas de distribuir este tipo deequipo de riego, las cuales tienen en existencia microaspersoresde 30, 35, 40, 70 y 100 1/h.

21

Cabezal

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22

Cabezal

La composición de un sistema de riego microjet se detalla en laFigura 6, destacándose:

- Una fuente de abastecimiento de agua (río, estanque, pozo pro-fundo).

- Un equipo de bombeo o tanque elevado.

- Filtrado de sistema (hidrociclón), filtro de basalto, filtro de arena.

- Reguladores de presión, válvulas de alivio, etc.

- Tanques de fertilizantes.

- Tuberías de conducción y distribución.

- Tuberías para líneas regantes.

- Microaspersores o microjet (Figura 5).

- Accesorios: manómetros, válvulas de limpieza, etc.

A continuación se presenta como ejemplo de aplicación, el manejodel sistema de riego en el campo, con la finalidad de dar una orien-tación al productor de naranja.

Como referencia se tomará un huerto de naranja, el cual se encuen-tra establecido en el Campo Experimental del Centro Nacional deInvestigaciones Agropecuarias - INIA, Maracay, estado Aragua, bajocondiciones de suelo franco-arenoso. Primero se determinará laevapotranspiración potencial máxima del cultivo de naranja, me-diante la fórmula señalada por Pérez, (1982):

Etpm = Ev x Kt x Kc

23

Cabezal

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24

Cabezal

Donde:

Etpm = evapotranspiración potencial máxima en mm/día.Ev = evapotranspiración tina-tipo A, en mm/día.Kt = Constante de ajuste al método de la tina A (Michelangelli,

1976).Kc = coeficiente de desarrollo del cultivo naranja (Figura 2).

En la zona bajo estudio, Wagner et al., (1998) registraron datos deevaporación anual de 1.654,10 mm, los cuales equivalen a 4,53mm/día. El coeficiente de desarrollo del cultivo (Kc) para el cultivode naranja es igual a 0,79 (Hargreaves citado por Grassi, 1975).Con la información de ambos datos se calcula la Etpm del cultivo:

Etpm = Ev x (4,64 – Log Ea) x Kc

1,74

Etpm = 4,53 (4,64 – Log 1.654,10) x 0,79

1,74

Etpm = 4,53 x 0,82 x 0,79 = 2,93 mm/día

Barreto (1973) señala que la frecuencia de riego (F) no debe exce-der de tres días, para que la planta no realice un esfuerzo hídricoque merme su producción. En consecuencia, se toma dos días comoreferencia y conociendo el valor de Etpm, se calcula la lámina netade riego (Ln) aplicando la fórmula siguiente:

Ln = Etpm x F = 2,93 mm/día x 2 días = 5,86 mm

Pérez (1982) señala que entre las características que tiene el riegopor microaspersión, destaca el elevado nivel de eficiencia que selogra en el uso del agua. Con un manejo óptimo del riego, la efi-ciencia de aplicación de este método es igual a:

25

Cabezal

Efa = Efd x Eft

Donde:

Efa = eficiencia de aplicación en tanto por uno.Efd = eficiencia de distribución en tanto por uno.Eft = eficiencia de transpiración en tanto por uno.

Tomando como referencia al cultivo de naranja, la cual está sem-brado a 6 x 6 m y se encuentra bajo condiciones topográficas uni-formes (Figura 7), se puede observar en el Cuadro 6 que la eficien-cia de distribución oscila entre 0,90 y 0,94, y el valor promedio es0,92. Con la información del Cuadro 7, se elige el valor de la efi-ciencia de transpiración para una condición climática árida y conuna profundidad radical de 0,80 m. Entonces, para un suelo de tex-tura franco-arenosa se encuentra un valor igual a 0,85.

Efa = 0,92 x 0,85 = 0,782

Cuadro 6. Recomendación para estimar la eficiencia de distri-bución de un método de riego por microjet.

Topografía Microjet

Muy espaciados Poco espaciadosmayor de 2,5 m menor de 2,5 m

Uniforme 0,90 < Efd < 0,94 0,86 < Efd < 0,90

Ondulada 0,88 < Efd < 0,92 0,84 < Efc < 0,90

Fuente: Pérez, F. 1982. Manual de riego localizado. Maracay, Ven., UCV. Facul-tad de Agronomía. 125 p.

26

Cabezal

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27

Cabezal

Con los datos estimados de la lámina neta de riego (Ln) y la efi-ciencia de aplicación se calcula la lámina bruta de riego (Lb):

Lb = Ln (mm) =

5,86 mm = 7,49 mm

Efa (decimal) 0,782

Wagner et al., (1983) señalan que el radio de humedecimiento deun microjet varía entre 1,65 - 2,19 m (Cuadro 8). Sí se toma el valorpromedio de éste (1,92 m) y aplicando la fórmula de la circunferen-cia, se puede calcular el área de humedecimiento del microjet (Ah),por medio de la ecuación siguiente:

Ah = π r2 = 3,1416 (1,92 m)2 = 11,58 m2

En Venezuela existen empresas distribuidoras de equipos de rie-go por microaspersión, los mismos emiten una descarga que varíaentre 12-120 l/h. En este caso se tomará como referencia un microjetque tenga una descarga de 70 l/h, donde la duración o tiempo deriego se determina por la fórmula siguiente:

tr = Lb x Ah

Q

tr = duración del riego en horas.Lb = lámina bruta en mm.Ah = área de humedecimiento del suelo en m2.Q = descarga del microjet en l/h.

tr = 7,49 mm x 11,58 m2

= 2 horas70 l/h

28

Cabezal

En resumen, este productor debe mantener en funcionamiento susistema de riego durante 2 horas, cada dos días, con la finalidadde garantizar la aplicación del agua que el cultivo requiere para suóptimo desarrollo y producción (Figura 6).

Cuadro 7. Recomendación para estimar la eficiencia de transpi-ración en un método de riego por microjet.

Zona Profundidad Eficiencia de transpiración

Climática de las raíces Textura del suelo

Muy arenosa Arenosa Media Fina

Árida Menor de 0,75 0,75 0,80 0,85 0,85

0,75 – 1,50 0,80 0,80 0,85 0,90

Mayor de 1,50 0,75 0,85 0,90 0,90

Húmeda Menor de 0,75 0,70 0,75 0,80 0,85

0,75 – 1,50 0,75 0,75 0,85 0,90

Mayor de 1,50 0,80 0,85 0,90 0,95


Cálculo del diseño hidráulico

I. Selección de microjet (Spray-nozzle)

De acuerdo a los fabricantes de equipos para riego, existen microjetcon las características hidráulicas siguientes:

- Microjet EINTAL 40 (40 litros por hora) 20 PSI máximo.

- Microjet DAN PAL 70 (70 litros por hora) 20 PSI máximo.

- Microjet EINTAL 35 (35 litros por hora) 20 PSI máximo.

29

Cabezal

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30

Cabezal

De estos modelos, se eligió como referencia el microjet ManitrónDAN PAL 70 (Empresa fabricante, señalado por Aguasol, 1980),cuya descarga es de 70 l/h y de una presión máxima de 20 libras/pulgada2. De ahí que el gasto del microjet es igual a:

qm = 70 l/h (referencia tomada de los fabricantes)

II. Selección del lateral

Para seleccionar la tubería lateral, es necesario conocer el gastoen el lateral (QL) y el diámetro de la tubería lateral correspondiente(DL). Por otra parte, debido a que el huerto de cítricas no es unifor-me en cuanto a la distribución de las plantas (Figura 7), se tomaroncomo referencia 9 plantas/hileras para calcular el número de micro-jet por lateral.

Gasto en el lateral

Si el microjet seleccionado tiene una descarga 70 l/h por planta, elgasto en el lateral está en función de:

QL = nm x qm

Donde:

QL = gasto en el lateral (m3/h).nm = número de microjet por lateral.qm = gasto del microjet (m3/h).

Entonces:

QL = 9 x 70 l/h = 630 l/h (0,63 m3/h)

31

Cabezal

Diámetro de la tubería lateral

El diámetro de la tubería lateral se determina siguiendo el procedi-miento señalado por Saint (1975), el cual toma como referencia elgasto aplicado por el microjet seleccionado y la ecuación siguiente:

DL = 15,5 (QL) 0,5

Donde:

DL = Diámetro de la tubería lateral (mm).QL = Gasto que circula en el lateral (m3/h).

Luego:

DL = 15,5 (0,63 m3/h) 0,50

DL = 12,30 mm

DL = 12,50 mm (medida comercial más cercana)

III. Selección del principal

Para la selección del principal, se calcula el gasto de la tubería prin-cipal (QP) y el diámetro de la tubería lateral correspondiente (DL).

Gasto en la tubería principal

Para un huerto de naranja, que tiene 210 plantas (Figura 7), seregará por una tubería principal y el gasto se determina utilizandola ecuación siguiente:

QP = N x Qm

32

Cabezal

Donde:

QP = Gasto en la tubería principal (m3/h).N = Número de microjet.QM = Gasto en cada microjet (m3/h).

Entonces:

QP = 210 x 70 l/h = 14.700 l/h (14,70 m3/h)

QP = 14,7 m3/h.

Diámetro de la tubería principal

El diámetro de la tubería del principal se determina utilizando elprocedimiento indicado por Saint (1975), el cual toma como refe-rencia el gasto aplicado por el microjet seleccionado y se calculapor medio la ecuación siguiente:

Dp = 15,5 (QP) 0,50

Donde:

Dp = Diámetro de la tubería principal (mm).QP = Gasto que circula por la tubería principal (m3/h).

Entonces:

Dp = 15,5 (QP) 0,50

Dp = 15,5 (14,7 m3/h) 0,50

Dp = 59,42 mm

IV. Carga total requerida en el sistema de riego

El microjet posee una presión de trabajo máxima de 20 libras/pul-gada2, que es igual a 13,60 m. Para determinar las pérdidas decarga unitarias en la tubería lateral y principal se utilizará el Ábaco

33

Cabezal

de Tisón (Figura 8). Para cada caso en particular se determinó elgasto (l/s) y el diámetro (mm) de cada tubería seleccionada, estosresultados son llevados y graficados en el Ábaco de Tisón, unien-do el valor de ambos puntos y prolongando una recta hasta inter-ceptar la perdida de carga unitaria de la tubería, la cual es expre-sada en mm.

Pérdida de carga total en tubería lateral

Para calcular la pérdida de carga total en la tubería lateral se utilizala fórmula siguiente:

HL = Hlu x Ll x Csm

Donde:

HL = Pérdida de carga total en tubería lateral (m).Hlu = Pérdida de carga unitaria en la tubería lateral (m/m).Ll = Longitud de la tubería lateral (m.)Csm = Coeficiente de salida múltiple en función de número de

microjets a instalar.

Por lo tanto: con QL = 630 l/h (0,18 l/s) y DL = 12,5 mm, se buscaen el ábaco de Tisón (Figura 8) el valor de las pérdi-das de cargas unitarias en la tubería lateral, luego:

Hlu = 2,5 m/m

10

Si la longitud del lateral (Ll) es igual a 63 m y el coeficiente de sali-das múltiples (Csm) para 9 microjets es 0,391 (Cuadro 9), la pérdi-da de carga por fricción (HL) en la tubería lateral es igual a:

HL = Hlu x Ll x Csm

34

Cabezal

Figura 8. Pérdida de carga en tuberias de material plástico.

Zona útil

Q l/s D mm J mm U m/s

35

Cabezal

HL = 2,5 m/m x 63 x 0,391

= 6,16 m 10

Para comprobar la veracidad del diámetro del lateral selecciona-do se utiliza la fórmula siguiente:

HLMAX = 0,235 x Pm

Donde:

HLMAX = Diferencia de presión máxima aceptable entre losextremos del lateral (m).

Pm = Presión media del microjet (m)

Entonces:

HLMAX = 0,235 m/m x 13,60 m

HLMAX = 3,20 m

Si HL es mayor que HLMAX se rechaza el diámetro de la tube-ría, hasta verificar que HL sea menor o muy próximo a HLMAX.En este caso, HL (6,16 m) es mayor que HLMAX (3,20 m), por lotanto, se rechaza la tubería de 12,5 mm y se realiza la prueba conla tubería de 16 mm de diámetro, cuya presión de resistencia esde 2,5 kg/cm2 (Pérez, 1982).

Para determinar de nuevo el valor de HL, se tiene los resultados deQL = 630 l/h (0,18 l/s) y DL = 16 mm, se busca en el Ábaco de Tisón(Figura 8) el valor de las pérdidas de cargas unitarias en la tuberíalateral, luego:

Hlu = 1 mm100

36

Cabezal

Cuadro 9. Coeficiente de perdidas de carga por fricción en tube-rías plásticas con salidas múltiples.

Número de salidas (Csm) Coeficiente de salidas

1 1,0002 0,6253 0,5184 0,4695 0,4406 0,4127 0,4088 0,3989 0,39110 0,38511 0,38012 0,37613 0,37314 0,37015 0,36716 0,36517 0,36318 0,36119 0,36020 0,35922 0,35724 0,35526 0,35328 0,35130 0,35035 0,34740 0,34550 0,343100 0,338

Fuente: Grassi, C. 1976. Métodos de riego. Mérida, Ven., CIDIAT. p. 265

Nota: Cuando el número de salidas es mayor de 100, el factor tiende a ser constante,teniendo un valor de 0,353.

Donde: Hfe = Hf x Csm.Csm = Coeficiente de salidas.N = Número de salidas.Hfc = Perdidad de carga por fricción corregida.Hf = Perdida de carga por fricción.

37

Cabezal

Entonces:

HL = Hlu x Ll x csm = 1 mm

x 63 x 0,391100

HL = 0,24 m

Como el valor de HL (0,24 m) es menor que el de HLMAX, seacepta comercialmente el diámetro de 16 mm.

La presión al inicio del lateral (PL) viene dada por la fórmula si-guiente:

PL = Pm + ¾ HL ± ½ So

Donde:

PL = Presión al inicio del lateral (m).Pm = Presión de trabajo del microjet (m).HL = Pérdida de carga en el lateral (m).So = Pérdida de carga por desnivel del terreno (m),

despreciable = 0

Entonces:

PL = 13,60 m + ¾ (0,24 m) + 0 m

PL = 13,78 m

Pérdidas de carga en la tubería principal (ramal de 182 m)

Para calcular la pérdida de carga en la tubería principal de 182 m(Figura 8), primero se determina el gasto en ese ramal (l/s), con lafórmula sigu3iente:

QR1 = NL x QL

QR1 = 25 x 0,18 = 4,50 l/s

38

Cabezal

Donde:

QR1 = Gasto en el ramal de 182 m (4,50 l/s).

NL = Número de laterales que integran ese ramal.QL = Gasto en el lateral (l/s).

Con el gasto en el ramal (QR1 = 4,50 l/s) y el diámetro de la tubería

calculado Dp = 59,42 mm (63 mm, valor comercial) se busca en elÁbaco de Tisón el valor de las pérdidas de carga unitaria en eseramal: HRu

1 = 4 m/100m (Figura 8).

Si la longitud del ramal (LR1) es 182 m (Figura 7), la pérdida de

carga en este ramal (HRT1) vendrá dada por la siguiente fórmula:

HRT = HRu

1 x LR

1

100 mDonde:

HRT1 = Pérdida de carga total (m) en el ramal de 182 m.

HRu1 = Pérdida de carga unitaria (m) en el ramal de 182 m.

LR = Longitud (m) en el ramal de 182 m.

Entonces:

HRT1 = 4,00 m x 182 m

100 m

HRT1 = 7,28 m

Para comprobar la veracidad del diámetro seleccionado para elramal se considera la fórmula siguiente:

HRTMAX1 = 0,169 x PL

Donde:

HRTMAX1 = Presión máxima aceptable en el ramal de 182

m, expresada en metros.PL = Presión al inicio del lateral (m).

39

Cabezal

Entonces:

HRTMAX1 = 0,169 x 13,78

HRTMAX1 = 2,32 m

Como HRT1 = 7,28 m es mayor queHRTMAX

1 = 2,32 m, se re-

chaza el diámetro calculado de 63 mm y se prueba con la tuberíacomercial de 75 mm (3”). Si el valor calculado es menor o próximoaHRTMAX

1 = 2,32 m se acepta esta tubería.

Como:

QR1 = 4,50 l/s

Dp = 75 mm (Figura 8)

HRT1 =

1,5 m/m x 182 m

100

HRT1 = 2,73 m

Donde:

PT1 = PL + HRT

1 ± So

PT1 = Presión al inicio del ramal.

HRT1 = Pérdida de carga total en el ramal (m).

PL = Presión al inicio del lateral (m).So = Perdida de carga por desnivel del terreno = 0,85% (m).

Entonces:

PT1 = 13,78 m + 2,73 + 0,85 m x 182 m

100 m

PT1 = 13,78 m + 2,73 m + 1,54 m

PT1 = 18,05 m

40

Cabezal

Pérdidas de carga en la tubería principal (ramal de 201 m)

La pérdida de carga en la tubería principal de 201 m se obtienemediante el gasto (QR

2) que circula en la misma y el diámetro de la

tubería principal (Dp), antes calculado. A tal efecto, con estos da-tos, se busca en el Ábaco de Tisón el valor de la pérdida de cargaunitaria.

Como:

QR2 = 4,50 l/s

Dp = 75 mm (Figura 8)

HRu2 = 1,5 m/m

100

La pérdida de carga total en el ramal de 201 m se determina me-diante la fórmula siguiente:

HRt2 = HRu

2 x LR

2

Donde:

HRT2 = Pérdida de carga (m) en el ramal de 201 m.

HRu2 = Pérdida de carga unitaria (m/m) en la tubería principal

de 201 m.LR

2 = Longitud principal en m (ramal de 201 m).

Entonces:

HRT2 = 1,5 m/m x 201 m

100

HRT2 = 3,015 m

Para verificar la selección del diámetro calculado, se debe consi-derar que:

41

Cabezal

HPMAX2 = 0,169 x PT

1

Donde:

HPMAX2 = Presión máxima aceptable en el ramal principal

de 201 m, expresada en m.PT

1 = Presión al inicio del ramal de 182 m, expresada en m.

Entonces:

HPMAX2 = 0,169 x 18,05 m

HPMAX2 = 3,05 m

Como HRT2 = 3,015 m está muy cerca del valor de HPMAX

2 =

3,05 m, se acepta el diámetro calculado de 75 mm. Luego de veri-ficada la presión máxima aceptable en función del diámetro de latubería, se procede a calcular la presión al inicio del principal delramal de 201 m aplicando:

PT2 = PT

1 + HRT

2 ± So

Donde:

PT2 = Presión al inicio del principal ramal de 201 m,

expresada en m.PT

1 = Presión al inicio del ramal de 182 m.

HRT2 = Pérdida de carga en el ramal de 201 m,

expresada en m.So = Pérdida de carga por desnivel del terreno (m) = 0,85%.

Entonces:

PT2 = 18,05 m + 3,015 m + 0,85 x 201 m

100

PT2 = 22,77 m

42

Cabezal

V. Soporte de Microjet

La pérdida de carga en el soporte de microjet (Hm) depende de laaltura a la que está colocado el mismo. En este ejemplo, el microjetestá colocado sobre un soporte de 0,30 m.

VI. Altura de succión

Corresponde a la profundidad donde se encuentra colocado el ex-tremo de la manguera de succión en la laguna Dupuy (3,00 m). Labomba succiona el agua desde la laguna Dupuy hasta el huertocon una altura de succión (Hs) de 3,00 m.

VII. Accesorios

Para obtener la pérdida de carga en los accesorios (Hac) se esti-mó 10% de la presión a inicio de la tubería principal (Ramal de 201m). La parcela bajo estudio tiene una pendiente de 0,85% en elsentido de la tubería principal y lateral. Este valor corresponde con10% de la pérdida de carga al inicio de la tubería principal, luego:

Hac = 0,10 x PT2

Hac = 0,10 x 22,77 m

Hac = 2,27 m

VIII. Filtro

Se empleó un filtro (Hf) de basalto cuya pérdida de carga se esti-ma en 4 m. Las pérdidas de carga varían entre 3 - 5 m. (Aguasol,1980).

43

Cabezal

IX. Carga total requerida

Para determinar la carga total requerida en el sistema de riego, seprocede a sumar las pérdidas de carga registrada en el inicio de latubería principal (PT

2), soporte del microjet, altura de succión, ac-

cesorios y filtro:

H = PT2 + Hm + Hs + Hac + Hf

H = 22,77 m + 0,30 m + 3,00 m + 2,27 m + 4 m

H = 32,34 m

X. Caballaje de potencia neta

La potencia neta (Hpn) requerida por la bomba (figuras 9 y 10) sedetermina mediante la fórmula siguiente:

Hpn = QP x P x H

76

Donde:

Hpn = Caballaje de potencia neta.QP = Gasto en la tubería principal (l/s).P = Peso específico del agua (1 kg/l).H = Carga total requerida en el sistema de riego (m).

Entonces:

Hpn = 4,55 l/s x 1 kg/l x 32,34 m

76Hpn = 1,93

Nota: La metodología antes desarrollada puede ser aplicada en un sis-tema de riego por goteo, sólo hay que sustituir el gasto de los goterospor planta en el lugar que ocupa el microjet.

44

Cabezal

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9.

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45

Cabezal

Figura 10. Bomba sumergible de 3.450 rpm y 7 tazones.

46

Cabezal

Diseño de un sistema de riego poraspersión

El riego por aspersión adquiere cada día mayor importancia porpresentar numerosas ventajas, entre las cuales se mencionan: con-trol de la cantidad de agua que se aplica y que hace más eficientesu uso, cuando es escasa; se adapta a la mayoría de los tipos desuelo; su uso es adecuado para terrenos de pendientes pronuncia-das susceptibles a la erosión y puede utilizarse en la mayoría delas condiciones climáticas, excepto cuando la velocidad del vientoes superior a los 15 km/h.

Se economiza mano de obra, ya que el regador no necesita estarpresente, durante todo el tiempo de aplicación del riego, comoocurre en los métodos superficiales y finalmente cuando el diseñoy el equipo son adecuados, se obtiene una distribución uniformedel agua y se aminoran las pérdidas por escorrentía y percolaciónprofunda.

Los componentes de un sistema de riego por aspersión se mues-tran en la Figura 11, entre los cuales se encuentran:

- Fuente de agua

- Equipo de bombeo

- Tubería principal

- Tubería lateral

- Aspersores

- Accesorios

A continuación se da un ejemplo de la aplicación del riego poraspersión, con la finalidad de proporcionar una orientación a unproductor del cultivo de la caraota (Phaseolus vulgaris L.) sobre

47

Cabezal

del manejo de este sistema de riego en el campo. Wagner et al.(1985) evaluaron una parcela sembrada con el cultivo de caraota,bajo condiciones de suelo franco, en el Asentamiento El Cortijo,estado Aragua. En primer lugar, se determinó la lámina neta deriego (Ln) mediante la fórmula siguiente:

Ln = (CC – PMP) x DAS x Rx x CA

100 x DA

Donde:

CC = Capacidad del campo a 0,33 bar (33 KPa) = 23,86%PMP = Punto de marchitez permanente a 15 bar

(1.500 KPa) = 14,03%DAS = Densidad aparente del suelo = 1,44 Mg/m3

Rx = Profundidad de raíces = 600 mm.CA = Coeficiente de agotamiento = 0,45 (Smith, 1993).DA = Densidad del agua (1 Mg/m3)

Entonces:

Ln = (23,86 – 14,03) x 1,44 Mg/m3 x 600 mm x 0,50

100 x 1,00 Mg/m3

Ln = 42,46 mm

Wagner et al. (1985) reportaron en el Asentamiento El Cortijo unaeficiencia de aplicación igual a 59%, con los datos determinadosde la lámina neta de riego (Ln) y eficiencia de aplicación (Efa) seprocede a calcular la lámina bruta de riego (Lb), utilizando la fórmu-la siguiente:

Lb = Ln

= 42,46 mm

Efa 0,59

Lb = 71,96 mm

48

Cabezal

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11.

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49

Cabezal

Si el aspersor utilizado presenta una presión de 41 libras/pulga-da2, un gasto de 0,51 l/s y un espaciamiento 12 m x 12 m, que ge-nera un área de humedecimiento de 144 m2 (Wagner et al., 1985).Con esta información se puede calcular el tiempo de riego (TR),por medio de la fórmula:

TR = Lb x Ah

Qa x 3.600 s/h.

Donde:

Lb = Lámina bruta de riego (mm).Ah = Área de humedecimiento (m2).Qa = Gasto del aspersor (l/s).

Entonces:

TR = 71,96 mm x 144 m2

0,51 l/s x 3.600 s/h

TR = 6 h

En resumen, este productor debe mantener en funcionamiento susistema de riego durante 6 horas, a fin de garantizar la aplicacióndel agua que el cultivo de caraota requiere para óptimo desarrolloy producción.

Cálculo del diseño hidraúlico

1. Esquema de la parcela (Figura 11)

2. Posiciones del lateral = área de la parcela (m2)

El (m) x Nº Lat

L Lat 148,60 m x 246 m = 612 m x 2 x 246 m

50

Cabezal

3. Nº aspersores/Lat =L Lat (m)

=246 m

= 21Ea(m) 12 m

4. Infiltración básica del suelo (franco-arcilloso) = 3,7 mm/h

5. Selección de la boquilla: Gasto del aspersor (qa)

qa = IB x (Ea x El) = 3,7 mm/h x 12 m x 12 m

3.600 s/h 3.600 s/h

qa = 0,15 l/s

Presión de operación del aspersor (Pa) seleccionado, 2 - 4 atm(29,1 - 58,8 libras/pulgada2) (Grassi, 1976).

Pa = 44,10 libras/pulgada2

Para seleccionar el tipo de boquilla, se remite al Cuadro 10 paraobtener una primera aproximación de la boquilla, con la informaciónde la presión estimada de 44,10 libras/pulgada2 y el gasto unitariode 0,15 l/s (2,38 galones/min), encontrándose que en el mercadosólo existe una boquilla con las especificaciones siguientes:

Diámetro: 5/32” x 3/32”

Presión: 45 libras/pulgada2 (31 m)

Diámetro mojado: 94 pie (28,67 m)

Gasto: 6,48 galones/min (0,41 l/s)

51

Cabezal

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52

Cabezal

Rediseño

1) Ea = 0,70 x Dm = 0,70 x 28,67 m = 20 m

Ea x El = 18 x 18 m

2) Nº posiciones = 148,60 m x 246 m

= 418m x 2 x 246 m

3) Nº aspersores/lat = L lat

= 246 m

= 14 aspersoresEa 18 m

Velocidad del viento % del diámetro

Menor 9 km/h 0,659-12,5 km/h 0,70*

Mayor 12,5 km/h 0,80

* Velocidad del viento = 9,75 km/h (dato meteorológico).

4) Selección de la tubería lateral (HL)

Gasto en el lateral (QL)

QL = Nº aspersores x qa = 14 aspersores x 0,41 l/s = 5,74 l/s.

53

Cabezal

Aplicamos el criterio de Christianzen (1962)

1. Se calcula Hf con L, q y D

2. Se calcula Hf con L, q y D (1° tramo)2 2

3. Se calcula Hf con L, q y D1 (2° tramo)2 2

4. HfL = Hf (1) + Hf (3) - Hf (2)

54

Cabezal

Pérdida de carga permisible en el lateral

Hfpl = 0,20 Pasp = 0,20 x 31 m = 6,2 m

6,2 m - 246 m

x - 100 m

x = HFpl = 2,52 m/100m

Con el valor QL = 5,74 l/s y Hfpl = 2,52 m/100 m (Cuadro 11)

QL = 6,30 l/s D = 4” Hf = 0,893 m/100m

QL = 6,30 l/s D1 = 3” Hf = 3,75 m/100m

De acuerdo a Christianzen (1962)

1. Hf (1) = ?; L = 246 m; QL = 6,30 l/s y D = 4”

Hf (1) = 0,893 m/100 m x 246 m

Hf (1) = 2,19 m

2. Hf (2) = ?; L = 123 m; QL = 3,15 l/s y D = 4”2 2

Hf (2) = 0,239 m/100 m x 123 m

Hf (2) = 0,294 m

3. Hf (3) = ?; L = 123 m; QL = 3,15 l/s y D = 3”2 2

55

Cabezal

Hf (3) = 1,006 m/100 m x 123 m

Hf (3) = 1,23 m

4. Hfl = Hf (1) + Hf (3) – Hf (2) = 2,19 m + 1,23 – 0,294 m

Hfl =3,12 m

Hflc = Hfl x csm = 3,12 m x 0,363

Hflc = 1,13 m

Csm = 0,363 n = 28 (Cuadro 11)

1,13 m - 246 mx - 100 m

x = 0,45 m/100 m

Hfl = 0,893/100 m x Csm Hfl = 0,45 m/100 m

Hfl = 0,893 x 0,363 Hfl = 0,324 m/100 m

Como Hfl = 0,324 m/100 m es menor a Hfpl = 2,52 m/100 m, seselecciona la tubería de 4” o se coloca L para 4” x L para 3”.

2 2

56

Cabezal

Como se puede observar la pérdida de carga en la tubería de 3”(3,75 m) es superior a la Hfpl (2,52 m/100 m), lo cual implica elrechazo de la misma.

5) Selección de la tubería principal (Hp):

a. Gasto en la tubería principal (QP)

QP = N Lat x QL = 2 x 5,74 l/s = 11,48 l/s.

QL = gasto en el lateral.

N Lat = Número de laterales que integra el ramal.

b. Aplicando el criterio de Christianzen (1962)

Pérdida de carga permisible en el principal

Hfpp = 0,20 x Pasp = 0,20 x 31 m= 6,2 m

Lp= 148,60 m + 123 m Lp= 271,60 m

6,2 m - 271,60 m x - 100 m

Hfpp = 2,28 m/100 m

QP = 11,48 l/s y Hfpp = 2,28 m/100 m (Cuadro 11)

QP = 12,60 l/s D = 5” Hfpp = 1,10 m/100 m

QP = 12,60 l/s D = 4” Hfpp = 3,33 m/100 m

57

Cabezal

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Cabezal

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10,3

53,

611

1,68

70,

876

0,29

450

0,35

540

,95

31,3

011

,91

4,20

41,

965

1,02

00,

342

100

0,35

044

,10

36,0

313

,58

4,83

92,

262

1,17

40,

394

(+1

00

)0,

345

47,2

541

,08

17,2

25,

517

2,52

01,

139

0,44

950

,40

19,2

06,

237

2,91

51,

513

0,50

753

,55

21,2

86,

999

3,27

11,

693

0,56

957

,60

23,4

57,

801

3,64

61,

893

0,63

563

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28,1

18,

645

4,04

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097

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25,

338

2,77

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269

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333

3,80

61,

277

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34

56

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59

Cabezal

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894

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16,

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630

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1985

.

60

Cabezal

De acuerdo con Christianzen (1962)

1. Hf (1) = 1,10 m/100 m x 271,60 m = 2,98; L = 271,60 m;

q = 12,60 l/s

2. Hf (2) = ?;q

= 6,30 l/s x L = 135,8 m; D = 5”

2 2

Hf (2) = 0,295 m/100 m x 135,8 m = 0,40 m

3. Hf (3) = ?; q = 6,30 l/s x

L = 135,8 m; D = 4”

2 2

Hf (3) = 0,893 m/100 x 135,8 m = 1,21 m

4. Hfp = Hf (1) + Hf (3) – Hf (2) =

Hfp= 2,98 m + 1,21 m – 0,40 m = 3,79 m

3,79 m - 271,60 m Hfp = 1,39 m/100 mx - 100 m

Se selecciona la tubería de 5”, porque Hfp = 1,10 m/100 m es me-nor que Hfpp = 2,28 m/100 m o la L/2 con diámetro de 5”, debido aque Hfp = 1,39 m/100 m es menor que Hfpp = 2,28 m/100 m.

Como se puede observar la pérdida de carga en la tubería de 4”(3,33 m/100 m) es superior a la Hfpp = 2,28 m /100 m, lo cual impli-ca el rechazo de la misma.

61

6) Accesorios: codos, hidrantes y reducciones (Hacc).

a. Codos (Hc)

Nº de codos = 2 de 90°

Dp = 6” (0,15 m)

Qp = 11,48 l/s (0,01148 m3/s)

V =Qp

=Qp

=0,01148 m3/s

= 0,57 m/sA πx rp2 3,1416 x (0,08 m)2

hc1 =

Kc x V2

=0,988 x (0,57)2

= 0,02 m2 x g 2 x (9,8)

Dp = 5” (0,13 m); V =0,01148 m3/s

= 1,01 m/s3,1416 x (0,06)2

hc2 =

0,988 x (1,01)2

= 0,05 m2 x (9,8)

hc = hc1 + hc

2 = 0,02 m + 0,05 m = 0,07 m

Donde:

V = velocidad de circulación del agua.

Qp = gasto de la tubería principal.

A = área de la tubería.

Dp = diámetro del principal.

62

Cabezal

rp = radio de la tubería principal.

Kc = coeficiente de roce en los codos (Tabla A).

g = gravedad específica.

Tabla A. Coeficiente de roce en los codos (Trueba, 1955).

Ángulo Coeficiente

45º 0,183

90º 0,988

b. Hidrantes (Hh)

Nº de hidrantes = 2

Dp = 5” (0,13 m);V = 0,01148 m3/s

= 1,01 m/s3,1416 x (0,06)2

d1/d

2 = 4”/5” = 0,8; Kh = 0,29 (Cuadro A)

Hh = Kh x V2

= 0,29 x (1,01)2

= 0,02 m; 2x (0,02) = 0,04 m2 x g 2 x 9,8

Donde:

Dp = diámetro del principal.

V = velocidad de circulación.

Kh = coeficiente de roce en los hidrantes (Tabla B).

63

c. Reducciones (HR)

Nº reducciones = 29

1. 6” → 5” = … 6” (0,15m)

d2/d

1 = 6”/5” = 1,2; KR = 0,19 (Tabla C)

V=Qp

πx r2

V =0,01148 m3/s

= 0,57 m/s3,1416 x (0,08)2

HR1 =

KR x V2

= 0,19 (0,57)2

= 0,003 m2 x g 2 x 9,8

Tabla B. Coeficiente de roce en los hidrantes (Trueba, 1955).

d2

d1

d1/d

2Kh

0,1 225,900,2 47,770,3 30,830,4 7,800,5 3,750,6 1,800,7 0,800,8 0,290,9 0,06

64

Donde:

KR: Coeficiente de roce en las reducciones (Tabla C).

V: velocidad de circulación del agua.

Qp: gasto en la tubería principal.

r: radio de la tubería principal.

g: gravedad específica.

Tabla C. Coeficiente de roce en las reducciones (Trueba, 1955).

d2/d

1 KR

d2/d

1d

1/d

2

4,0 0,453,5 0,433,0 0,422,5 0,402,0 0,371,5 0,281,25 0,191,10 0,101,00 0,00

2. QL = 5,74 l/s (0,00574 m3/s)

4” → 1”; DL 0 4” (0,10 m)

d2/d

1 = 4/1 = 4; KR = 0,45 (Tabla C)

V=QL

πx r2

65

Cabezal

V=0,00574 m3/s

= 0,73 m/s3,1416 x (0,05)2

HR2 =

Kh x V2 =

0,45 x (0,73)2

= 0,01 m2 x g 2 x (9,8)

HR2 = 28 reducciones x 0,01 m = 0,28 m

HR = HR1 + HR

2 = 0,003 m + 0,28 m = 0,283 m

Hacc = Hc + Hh + HR

Hacc = 0,007 m + 0,04 m + 0,283 m = 0,39 m

7) Succión (Hs)

Nota: Utilizando la alternativa de regar a partir de un pozo subte-rráneo, donde la profundidad hasta el nivel de bombeo esigual a 50 m.

8) Altura del aspersor (Ha): 0,60 m.

9) Presión de la boquilla (Hb): 45 libras/pulgada2 (31 m).

10) Desnivel del terreno (He):

a. Lateral: He1 =

1,5 m x 246 m = 3,69 m (+)

100

b. Principal: He2 =

2 m x 271,60 m = 5,43 m (+)

100

He = He1 + He

2

He = 3,69 m + 5,43 m = 9,12 m

66

Cabezal

11) Carga de bombeo:

Ht = Hs + Hfp + He + Ha + Hfl + Hacc

Ht = 50 m + 3,79 m + 9,12 m + 3,12 m + 0,60 m + 31 m + 0,39 m

Ht = 98,02 m

12) Selección de la bomba:

Al disponerse del gasto (11,48 l/s) y la carga de bombeo (98,02 m)se encuentra la potencia de la bomba (9,60 Hp), la eficiencia (56%)y el número de impulsores o tazones (3), la cual se muestra en laFigura 10 (Saint, 1975).

Nota: Utilizando la alternativa de regar de una tanquilla a un metrode profundidad:

Ht = 1,00 + 3,79 + 9,12 + 3,12 + 0,60 + 31 + 0,39

Ht = 49,02 m

Con la eficiencia (Ef = 65%), el gasto (Qb = 11,481 l/s) y la cargade bombeo (Ht = 49,02 m) se determina la potencia de la bombaaplicando la fórmula siguiente:

Hp = Qb (l/s) x Pe(1 kg/l) x Ht(m)

76 x Ef

Hp = 11,48 x 1 x 49,02

76 x 0,65

Hp = 11,39

Nota: Pe, representa el peso específico del agua (1 kg/l).

67

Cabezal

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