Método Diseño Riego

Curso Parte III : Introduccin al riego presurizado y Diseo de un sistema de riego por aspersin

DISEO DE RIEGO POR ASPERSION

Datos del proyecto: rea neta de riego Nmero de usuarios Nmero de parcelas Caudal ofertado Cultivos propuestos = 10,86 ha = 60 familias = 130 = 7,80 l/s (Riachuelo Pallca) = papa, maz, haba, arveja, hortalizas y alfalfa

1. BALANCE HDRICO DEL PROYECTOEste se realiza en base a la cdula de cultivos y calendario agrcola, para situaciones sin y con proyecto. Requerimiento de riego (RR) Se calcula en base al coeficiente de cultivo Kc, evapotranspiracin real (ETR) y la precipitacin efectiva (PE) al 75% de persistencia

Mdulo de riego (MR) Cultivo de mayor demanda

= 0,71 l/s/ha Mes = Octubre = hortalizas (en base a la cdula con proyecto)

Balance El balance hdrico del proyecto, se define como la diferencia entre la oferta del recurso hdrico y la demanda hdrica mensual (mdulo de riego por el rea sembrada). Ejemplo para el mes de Octubre: Datos: Mdulo de riego rea sembrada Caudal disponible MR A Q = 0,71 l/s/ha en 12 horas = 10,86 ha = 7,80 l/s (oferta de agua)

Demanda = MR A Demanda = 0,71 /s/ha 10,86 ha Demanda = 7,71 l/s

Balance Hdrico = Oferta - Demanda Balance Hdrico = 7,80 l/s 7,71 l/s Balance Hdrico = 0,09 l/s (Supervit)

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2. PROCESO DEL DISEO2.1 Inventario de recursosCondiciones Topogrficas. Plano altimtrico parcelario (Esc:1/2500), curvas a nivel a 1m. Planos de planta y perfiles de las redes. En el mbito del proyecto de riego s ha determinado las caractersticas topogrficas del terreno, por donde ir el sistema de tuberas tanto principales, secundarias y laterales; con sus respectivas longitudes que abarcarn. As mismo, se ha determinado la Carga Hidrosttica o Presin Disponible del lugar donde estar ubicado cada subsistema, tambin se detallan los desniveles donde se ubicarn los Laterales (Equipo Mvil). Condiciones Edafolgicas. Datos Anlisis de Suelos: Textura Profundidad del suelo Pendiente longitudinal del terreno (mxima) Densidad aparente (Da) Capacidad de campo (CC) Punto de marchites permanente (PMP) Velocidad de infiltracin ( I ) pH : Franco Arcilloso. : 0,90 m. : 10 %. : 1,20 gr/cm3 . : 15,60 %. : 6,50 %. : 11,50 mm/hr. : 6,30

Cuadro N 1 CONDICIONES TOPOGRAFICAS DEL AREA A REGAR

TRAMO Cam. Carga (0+010) A - salida Tub. Pri. II CRP 1 By pass 1 B (0+037) H1 H2 C (0+092) H3 D (0+118) H4 E (0+128) H5 F (0+147) H6 H 7 (0+203)

COTA RAZANTE m.sn.m. 3531.985 3514.500 3499.000 3494.500 3491.000 3492.000 3488.800 3487.000 3485.000 3478.000 3483.000 3476.000 3481.500 3475.000 3476.800

Long. real Tramo (m) 130.00 100.00 37.00 4.00 8.00 55.00 8.00 26.00 41.00 10.00 39.00 19.00 44.00 56.00

A, B, C, D, E, F = puntos de paso CRP 1 = Cmara rompepresin H1.H7 = Hidrantes ubicados en las parcelas de los agricultoresPrograma de Postgrado en Gestin Integral de Recursos Hdricos - UMSS Cochabamba Bolivia. Enero 2006 Danilo Luza Pezo

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Condiciones de Cultivo. Las caractersticas de los cultivos se detallan en el siguiente cuadro:

Cuadro N 2 PROFUNDIDAD RADICULAR Y COEFICIENTE DE TOLERANCIA DE HUMEDAD PARA ALGUNOS CULTIVOSCULTIVOS Papa mishka Arveja verde Haba grano Cebada para forraje Hortalizas Alfalfa Trigo Pr 0.60 0.90 0.90 0.60 0.80 0.90 0.80 n 0.45 0.35 0.35 0.40 0.45 0.40 0.40

Condiciones Hidrolgicas. Fuente Caudal asignado Calidad del agua de riego

: Ricahuelo Pallca : 7,80 l/s : Apta para Riego.

Condiciones de Clima. (Para el mes ms crtico) Temperatura media mensual promedio Direccin y Velocidad del viento mxima Humedad relativa promedio Precipitacin promedio ETP mx. Altitud media : 11,50 C : NE 6,00 km/hr (Agosto) : 77 % : 544,9 mm/ao : 159,71 mm/mes (diciembre) : 3450 msnm.


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2.2

Diseo agronmico del sistema por aspersin

Clculo de lo ndices Tcnicos de riego (Ejemplo: Cultivo Hortalizas) 2.2.1 a. Para preparacin del terreno (Barbecho) Lmina Neta (Ln)

Ln = n.10000.Pr.Da.(

CC - PMP ) 100

n Pr Da CC PMP

= Descenso tolerable de humedad del cultivo. = Profundidad radicular del cultivo (m). = Densidad aparente del suelo (gr/cm3). = Capacidad de campo (%). = Punto de marchites permanente (%).

Nota: Para el caso de preparacin de terreno no se toma en cuenta el valor del descenso tolerable de humedad "n"

Ln = 10000 0,80 1,20 (Ln = 873,60 m3/ha Ln = 87,36 mm

15,60 - 6,50 ) 100

b.

Lmina Bruta (Lb).

Lb =

Ln Ef

Ef

= Eficiencia de aplicacin calculada 77,67% (tem 2.3.26)

Lb =

87 , 36 0 , 7767

Lb = 112,48 mm


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c.

Tiempo de Riego (Tr)

Tr =Lb I asp. = Lmina bruta (mm). = Descarga del aspersor (mm/hr) I asp. = 4,23 mm/hr. (Item 2.3.3)

Lb Iasp

Tr =

112,48 4,23

Tr = 26,59 horas 27 horas

Cuadro N 3 CALCULO DE LA LAMINA Y TIEMPO DE RIEGO - MACHACORequerim. Por machaco Ln Lb Tr (mm) (mm) (horas) 65.52 98.28 98.28 65.52 87.36 98.28 87.36 84.36 126.54 126.54 84.36 112.48 126.54 112.48 20 30 30 20 27 30 27 Machaco en varios riegos Tr/da Lb / p da Nro. de das (horas) (mm) 12 12 12 12 12 12 12 2 2 2 2 2 2 2 42.18 63.27 63.27 42.18 56.24 63.27 56.24

CULTIVO

Papa mishka Arveja verde Haba grano Cebada para forraje Hortalizas Alfalfa Trigo

2.2.2

Para mantenimiento del cultivo.

Estas operaciones se realizan de igual manera a la de preparacin del terreno. a. Lmina Neta (Ln).

Ln = n.10000.Pr.Da.(

CC - PMP ) 100

n Pr

= 0,45 para (Cuadro N 2). = 0,80 m

Ln = 0,45 10000 0,80 1,20 (Ln = 393,12 m3/ha Ln = 39,31 mm

15,60 6.50 ) 100


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b. Lmina Bruta (Lb).

Lb =

39,31 0,7767

Lb = 50,61 mm

c.

Consumo Diario (CD).

Cd =

ETP N das

ETP

= Evapotranspiracin potencial mxima mm/mes. Mes Diciembre = 159,71 mm/mes.

Cd =

159,71 31

Cd = 5,15 mm/da d. Frecuencia de Riego (Fr).

Fr =Ln Cd = Lmina neta (mm) = Consumo diario (mm/da)

Ln Cd

Fr =

39,31 5,15

Fr = 7,63 das 8 das

e. Nmero de Riegos por Mes (N).

N=

30 Fr

N=

30 8

N = 3,93 riegos/mes 4 riegos/mes


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f.

Tiempo de Riego (Tr)

Tr =

50,61 4,23

Tr = 11,97 horas 12 horas

Cuadro N 4 CALCULO DE LA LMINA, FRECUENCIA Y TIEMPO DE RIEGO MANTENIMIENTO Requerimiento bsicoCULTIVO ETP (mm/mes) 159.71 159.71 159.71 159.71 159.71 159.71 159.71 Cd (mm/da) 5.15 5.15 5.15 5.15 5.15 5.15 5.15 Ln (mm) 29.48 34.40 34.40 26.21 39.31 39.31 34.94 Lb (mm) 37.96 44.29 44.29 33.74 50.61 50.61 44.99 Frec. Mx (das) 6 7 7 5 8 8 7 Nmero de Riegos/mes 5 4 4 6 4 4 4 Tr (horas) 9 10 10 8 12 12 11


Cuadro N 5 CALCULO DE LA LMINA, FRECUENCIA Y TIEMPO DE RIEGO MANTENIMIENTO Alternativa de frecuencias y tiempos

CULTIVO

ETP (mm/mes) 159.71 159.71 159.71 159.71 159.71 159.71 159.71

Cd (mm/da) 5.15 5.15 5.15 5.15 5.15 5.15 5.15

Ln (mm) 14.74 17.20 17.20 13.10 13.10 13.10 17.47

Lb (mm) 18.98 22.14 22.14 16.87 16.87 16.87 22.50

Frec. (das) 3 3 3 3 3 3 3

Nmero de Riegos/mes 10 9 9 12 12 12 9

Tr (horas) 4 5 5 4 4 4 5



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2.3

Diseo hidrulico

2.3.1

Caudal de diseo o demanda de agua. CD = MR (l/s/ha) x AREA (ha)

MR rea

= Mdulo de riego (l/s/ha) = rea neta a regar (ha) CD = 0,71 l/s/ha x 10,86 ha CD = 7,71 l/s

El ejemplo a desarrollar corresponde al primer tramo (CC A), ver Cuadro N 1 y 9, y Figura N 4.

2.3.2

Eleccin del aspersor.

Por las presiones regulares encontradas en el terreno y por estar ubicado en laderas, s ha elegido el aspersor VYR 60. Consideraciones: Contar con la informacin tcnica y completa del tipo de aspersor (catalogo) Que su compra y acceso, para los agricultores, este garantizada en el mercado Adaptable a la condicin del proyecto: terrenos planos o en ladera, zonas muy fras o templadas. Operacin del sistema de riego (rendimiento por posicin de riego).


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Figura N 1 ESPECIFICACIONES TECNICAS DEL ASPERSOR VYR 60


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2.3.3

Clculo de la pluviometra del aspersor.

Se determina con la siguiente relacin:

Iasp. =

qa 1000 Ea El

Iasp. qa Ea El

= Pluviometra del aspersor (mm/hr). = Caudal del aspersor (m3/hr). = Espaciamiento entre aspersores (m). = Espaciamiento entre laterales (m).

Datos: (Aspersor VYR 60) qa Ea El = 1,69 m3/hr. = 20 m = 20 m

Iasp. =

1,69 m3r /hr 1000 20m 20m

Iasp. = 4,23 mm/hr.

La intensidad de riego del aspersor se encuentra por debajo del valor de la infiltracin del suelo (11,50 mm) y no producir escorrenta. Por lo que no ser necesario realizar la reduccin de dicha intensidad en funcin de la pendiente. 2.3.4 Clculo del rea efectiva de humedecimiento del aspersor.

Se determina de acuerdo al esquema de posicin de avance elegido, en nuestro caso es en rectngulo, para lo cual se utiliza la siguiente relacin:

A = 2 R2 A R Datos: R = 15,6 m. (Item: 2.3.2) A = 2 (15,6 m)2 A = 487 m2 = rea efectiva de humedecimiento (m2). = Radio o alcance del aspersor (m).

Es el rea que riega un aspersor en una posicin de avance.Programa de Postgrado en Gestin Integral de Recursos Hdricos - UMSS Cochabamba Bolivia. Enero 2006 Danilo Luza Pezo

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2.3.5

Nmero de aspersores operando simultneamente con el caudal de diseo.

Caudal aspersor qa = 0,469 l/s Caudal de Diseo CD = 7,71 l/s

Nasp. =

CD qa

N asp. =

7,71l/s 0,469l/s

N asp. = 16,44 16 aspersores El rendimiento de 16 aspersores en una posicin de avance ser de 7,792 m2.

2.3.6

Espaciamiento entre aspersores y laterales.

De acuerdo a la configuracin del terreno optaremos en elegir el esquema de posicin con avance en rectngulo segn la Figura N 2. Radio de alcance del aspersor elegido = 15,6 m. Donde: Ea = R Ea = 15,6 m. Ea El 15 m 27m

El = 3 REl = 27,00 m.

Cuadro N 6 ESPACIAMIENTO ENTRE ASPERSORES Y LATERALESEspaciamiento en % del dimetro de humedecimiento En Cuadrado En Rectangulo Ea = El Ea El 65% 60% 50% 40% 30% 65% 50% 40% 40% 30% 65% 65% 60% 50% 40%

Velocidad del viento

Sin viento Hasta 6 km/hr (1.67 m/s) Hasta 12 km/hr (3.33 m/s) Hasta 15 km/hr (4.17 m/s) Mayor a 15 km/hr (4.17 m/s)

Fuente: M. Villn B. Riego por aspersin UNA. La Molina. Publicacin 106Programa de Postgrado en Gestin Integral de Recursos Hdricos - UMSS Cochabamba Bolivia. Enero 2006 Danilo Luza Pezo

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Figura N 2 ESQUEMAS DE POSICION CON AVANCE

R

R

R


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Verificacin del traslape. Del Cuadro N 06, se deduce para una velocidad del viento menor a 6 km/hr, el porcentaje de reduccin de los espaciamientos entre aspersores es de 50% y entre laterales de 65%: Ea = 31,2 m (dimetro de humedecimiento) Si 31,2 m -------- 100% X --------- 50% X = 15,6 m El = 31,2 m (dimetro de humedecimiento) Si 31,2 m -------- 100% X --------- 65 % X = 20,3 m El espaciamiento mximo permisible ser: Ea = 15 m El = 20 m Por lo que se sugiere cambiar de esquema de avance a Cuadrado, pensando en la economa del diseo: Ea = 20 m El = 20 m Figura N 3 DISTORCION DEL PERIMETRO MOJADO BAJO DIFERENTES VELOCIDADES DE VIENTO

Aspersor

Distancia en la direccin del viento (m)


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2.3.7

Aspersores requeridos por lateral

Se halla en funcin a la siguiente relacin:

N asp. =L x y Ea

L - (x + y) +1 Ea

= Longitud del lateral (m). = Distancia del primer aspersor al hidrante (m). = Distancia del ltimo aspersor al extremo de la parcela (m). = Espaciamiento entre aspersores (m).

Datos: L = 60 m. Ea = 15 m.

N asp. =

60m - ( 15 + 0 ) +1 15N asp. = 4

Ver 2.3.9 Concluimos que el nmero de aspersores solo es de 3.

2.3.8

Prdida de presin admisible en los laterales.

Se toma en cuenta cuando la presin hidrosttica es insuficiente. a. Cuesta Arriba. hf 0,20 Pa Pe

Pa Pe

= Presin del aspersor 32,00 m = Desnivel del lateral 5 m hf 0,20 32,00 m 5 m hf 1,40 m

b. Cuesta Abajo. hf 0,20 Pa + Pe

Pe

= Desnivel del terreno 8 m. hf 0,20 32,00 m + 8 m A B


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S B > A es necesario vlvulas para el control de la presin o reduccin del dimetro de la tubera para disminuir la energa de presin. hf 14,40 m

2.3.9

Eleccin del dimetro de la tubera lateral o equipo mvil.

La eleccin del dimetro del lateral se realiza por tanteos, tomando en cuenta el nmero de aspersores requeridos por lateral y la velocidad permisible hasta de 3,0 m/s.

PRIMER TANTEO. Para 04 aspersores. Lnea Lateral. L qa N asp. Q a conducir Velocidad asumida

= 60 m. = 1,69 m3/hr. =4 = 6,76 m3/hr 0,0019 m3/s (qa N asp. = Q a conducir) = 3,0 m/s

Clculo del dimetro. Se realiza con la ecuacin de la continuidad: Q=AV Q A = Caudal o gasto (m3/s) = rea de la seccin de flujo (m2)

A=

4

D2

V D

= Velocidad media en la seccin (m/s) = Dimetro (m)

D=

4Q V

D=

4 0,0019m 3 / s 3,0m / sD = 0,0284 m D = 1,14 pulg

Este dimetro hallado no es fabricado y no es comercial, por lo que tendr que reformularse este clculo para un nmero menor de aspersores.


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SEGUNDO TANTEO. Para 03 aspersores Q a conducir = 5,07 m3/hr 0,0014 m3/s a. Clculo del Dimetro de la Tubera.

D=

4 0,0014m 3 / s 3,0m / s

D = 0,0244 m D = 0,98 pulg 1 pulg

b. Replanteo de la Velocidad Media en la Seccin (V):

V=

0,0014 m3 /s (0,025m)2V = 2,78 m/s

4

En este caso la velocidad no excede a 3,0 m/s., por lo que se contina con el diseo.

c.

Clculo del Nmero de Reynolds (Re).

Re =

V D

V D V Agua

= Velocidad media en la seccin (m/s). = Dimetro de la tubera (m). = Viscosidad cinemtica (m2/s). = 0,000001 m2/s., a 20 C.

Re =

2,78m / s. * 0,025m. 0,000001m 2 / s

Re = 69484 (Flujo turbulento). Re = 6,9 104


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d. Clculo de la Rugosidad Relativa (K/D).

K D Datos: K D

= Rugosidad absoluta (mm). = Dimetro de tubera (mm).

= 0,002 mm. (Cuadro N 7). = 25 mm. K / D = 0,00008

Cuadro N 7

TABLA DE VALORES DE LA RUGOSIDAD ABSOLUTA (K).

MATERIAL DE LA CONDUCCION Polietileno (PE). Cloruro de polivinilo (PVC). Aluminio. Fibrocemento.

K (mm) 0,002 0,02 0,015 0,06 0,05 0,1

e. Clculo del Coeficiente de Friccin f . Con los datos de rugosidad relativa y del nmero de Reynolds, se interpola en el diagrama de Moody.

0,019

f = 0,019


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f.

Clculo de la Prdida por Friccin (hf).

Se calcula con la frmula de Darcy :

L .V 2 hf = f D 2ghf f L V D g = Prdida de carga por friccin (m). = Coeficiente de friccin, en funcin al nmero de Reynolds y la rugosidad relativa. (Diagrama de Moody) = Longitud de la tubera (m). = Velocidad media en la seccin (m/s). = Dimetro de la tubera (m). = Aceleracin de la gravedad (9,8 m/s2).

60m (2,78m / s ) 2 hf = 0,019 0,025m 2 9,8m / s 2

hf = 17,98 m

g. Correccin de la Prdida de Carga por el Factor de Christiansen F. El factor F se halla en funcin al exponente de velocidad en la frmula de prdida de carga y al nmero de aspersores. F = 0,518 cuando x = s (Cuadro N 8)

hf = 17,98 m 0,518 hf = 9,31 m.

h. Prdida de carga por Accesorios (hs). Se considera el 10 al 20% de la prdida por friccin corregida, para nuestro caso tomaremos solo el 10%. hs = 10% (hf) hs = 0,93 m.


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Cuadro N 8 VALORES DEL COEFICIENTE DE REDUCCION DE CHRISTIANSEN (F)Nmero de Aspersores (N) Factor de Reduccin o Christiansen X=S X = S/2 m = 1,85 m = 2,0 m = 1,85 m = 2,0

1 1.000 1.000 1.000 1.000 2 0.639 0.625 0.518 0.500 3 0.535 0.518 0.441 0.422 4 0.486 0.469 0.412 0.393 5 0.457 0.440 0.397 0.378 6 0.435 0.421 0.387 0.369 7 0.425 0.408 0.381 0.363 8 0.415 0.398 0.377 0.358 9 0.409 0.391 0.374 0.355 10 0.402 0.385 0.371 0.353 11 0.397 0.380 0.369 0.351 12 0.394 0.376 0.367 0.349 13 0.391 0.373 0.366 0.348 14 0.387 0.370 0.365 0.347 15 0.384 0.367 0.364 0.346 16 0.382 0.365 0.363 0.345 17 0.380 0.363 0.362 0.344 18 0.379 0.361 0.361 0.343 19 0.377 0.360 0.361 0.343 20 0.376 0.359 0.360 0.342 30 0.368 0.350 0.357 0.339 40 0.364 0.345 0.355 0.338 50 0.361 0.343 0.354 0.337 m = Exponente de la velocidad en la frmula de prdida de carga. Hazen Williams : 1,85 , Darcy : 2,00

i.

Prdida de carga total en el lateral (h).

Es la sumatoria de las prdidas de carga por friccin corregida y accesorios. h = hf + hs h = 9,31 m + 0,93 m h = 10,24 m


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2.3.10 Requerimiento de presin a la entrada del lateral. a. Cuesta Arriba Se hace uso de la siguiente relacin:

Pm = Pa + 3/4 (h + Pe) + Pr

Pa Pe Pr h

= 32 m = 5,0 m = 1,0 m (Altura del elevador) = 10,24 m. Pm = 32,00 m + (10,24 m + 5 m) + 1 m. Pm = 44,43 m

b. Cuesta Abajo. Pm = Pa + 3/4 (h - Pe) + Pr

Pm = 32,00 m + (10,24 m 8 m) + 1 m. Pm = 34,68 m.

2.3.11 Tramo a desarrollar Tramo: Cmara de Carga (CC) Punto A Cota CC Cota Punto A = 3531.985 msnm = 3514.500 msnm

2.3.12 Caudal del tramo (Q) Como es el inicio del sistema y la tubera debe llevar todo el caudal de diseo, asumimos un caudal de: Caudal del tramo = Q tramo = 7,71 l/s 2.3.13 Longitud del tramo real (LR) Longitud inclinada y obtenida del perfil de la tubera matriz. Esta distancia nos sirve para hacer los metrados y presupuestos del diseo. LR = 130 m


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2.3.14 Longitud equivalente del tramo (LE) Asumimos un 10% (factor de seguridad) ms de la longitud real del tramo. Nos sirve para el resto de clculos. LE = 143 m

2.3.15 Pendiente mxima del tramo (Smax)

Cotamayor Cotamenor S max = 10 LE

3531,985m 3514,500m S max = 10 143m

Smax = 0,012 %o

2.3.16 Velocidad del tramo (V)

(S max* 1000 ) 1, 714 * Qtramo Vtramo = 448 (0 , 012 * 1000 ) Vtramo = 448 V = 1,0 m/s1 , 714

1 4 ,17

* 7 , 71

La velocidad obtenida esta dentro de lo permisible para tuberas principales, V = 1,00 m/s


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2.3.17 Dimetro clculado (D)

D =

4*

Qtramo 1000 * Vtramo

* 100

2 ,54

D =

4*

7 , 71 1000 * 1, 06

* 100

2 ,54

D = 3,8 pulgadas 4,0 pulgadas

Este dimetro comercialmente no es fabricado, por lo que se asumir el dimetro inmediato superior.

2.3.18 Dimetro comercial (Dc) Dc = 4,00 pulgadas

2.3.19 Pendiente real del tramo (Sreal)

Qtramo Sreal = 0 , 06 * (Dc )

2 , 63

1 0 , 54

X

1 1000

7 , 71 Sreal = 0 , 06 * (4 )

2 , 63

1 0 , 54

X

1 1000

Sreal = 0,0094 %o


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2.3.20 Velocidad real del tramo (Vr)

Qtramo 4 1000 Vr = Dc * 2 ,54 100

2

7 , 71 4 1000 Vr = 4 "* 2 ,54 100

2

Vr = 0,95 m/s

2.3.21 Prdida de carga total del tramo (Hf)

Vr Hf = Dc * 2,54 0,355 * C * 100

0 , 63

1,852

* (LE )

C

= Coeficiente que depende de la naturaleza de las paredes de los tubos. PVC = 150, Al = 130.

0,95 Hf = 4"*2,54 0,355 * 150 * 100

0, 63

1,852

* (143m)

Hf = 1,19 m

Prdida de carga total en el tramo CC Punto A


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2.3.22 Presin esttica (PE) Es la diferencia de alturas entre la Cmara de Carga (CC) y el punto A.

PE = Cota CC Cota en el punto A PE = 3531,985 3514,500 PE = 17,5 m

La PE nos permite seleccionar el tipo de tubo que vamos a comprar, en funcin a la resistencia del tubo a la presin interna. Clase de tubera. Existen tuberas de C-9, que resisten hasta 90 mca. 2.3.23 Presin dinmica (PD) Es la diferencia de la presin esttica menos la prdida de carga total en el tramo.

PD = PE Hf PD = 17,5 m 1,19 m PD = 16,30 m

La PD nos permite conocer el comportamiento del sistema, en especial de los aspersores en operacin. 2.3.24 Cota piezomtrica (CP) En la primera fila es igual a la cota de cmara de carga (3531,985m). En la segunda fila es la diferencia de la cota piezomtrica menos la prdida de carga total del tramo.

Primera fila del cuadro Segunda fila del cuadro

= 3531,985 m = 3531,985 m 1,19 m = 3530,792 m

2.3.25 Cota esttica (CE) Es igual a las cotas razantes Detalles en el Cuadro N 9 y Figura N 4


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Cuadro N 9 CALCULO DE PRESIONES DEL SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSIN

TRAMO Cam. Carga (0+010) A - salida Tub. Pri. II CRP 1 By pass 1 B (0+037) H1 H2 C (0+092) H3 D (0+118) H4 E (0+128) H5 F (0+147) H6 H 7 (0+203)

COTA RAZANTE m.sn.m. 3531.985 3514.500 3499.000 3494.500 3491.000 3492.000 3488.800 3487.000 3485.000 3478.000 3483.000 3476.000 3481.500 3475.000 3476.800

CAUDAL TRAMO (lt/seg) 7.71 7.71 3.76 1.88 0.94 2.82 0.94 2.82 0.94 2.82 0.94 2.82 1.88 0.94

Long. real Tramo (m) 130.00 100.00 37.00 4.00 8.00 55.00 8.00 26.00 41.00 10.00 39.00 19.00 44.00 56.00

Long. equiv. Tramo (m) 143.00 110.00 40.70 4.40 8.80 60.50 8.80 28.60 45.10 11.00 42.90 20.90 48.40 61.60

S max. Tramo %o 0.012 0.014 0.011 0.080 0.028 0.009 0.020 0.013 0.016 0.018 0.016 0.007 0.013 0.008

Velocidad Tramo (m/seg) 1.06 1.12 0.85 1.63 0.90 0.75 0.79 0.86 0.70 0.98 0.72 0.67 0.78 0.53

Dimetro Calculado (pulg) 3.8 3.7 2.9 1.5 1.4 2.7 1.5 2.5 1.6 2.4 1.6 2.9 2.2 1.9

Dimetro Econ/Come (pulg) 4.0 4.0 2.5 1.5 1.5 2.5 1.5 2.5 1.5 2.5 1.5 2.5 1.5 1.5

S real Tramo %o 0.0094 0.0094 0.0245 0.0818 0.0227 0.0144 0.0227 0.0144 0.0227 0.0144 0.0227 0.0144 0.0818 0.0227

Veloc. real Tramo (m/seg) 0.95 0.95 1.19 1.65 0.82 0.89 0.82 0.89 0.82 0.89 0.82 0.89 1.65 0.82

Prdida Carga - Hf (m) 1.19 0.92 0.89 0.32 0.18 0.77 0.18 0.37 0.91 0.14 0.86 0.27 3.51 1.24

PRESIONES Esttica Dinmica (m.c.a) (m.c.a) 17.5 33.0 37.5 41.0 40.0 43.2 45.0 47.0 54.0 49.0 56.0 50.5 57.0 55.2 16.3 32.1 36.6 40.7 39.8 42.4 44.8 46.6 53.1 48.8 55.1 50.2 53.5 53.9

COTAS Piezometrica Esttica m.s.n.m m.s.n.m 3531.985 3531.985 3530.792 3514.500 3529.875 3499.000 3528.989 3494.500 3528.670 3491.000 3528.812 3492.000 3528.216 3488.800 3528.039 3487.000 3527.851 3485.000 3526.944 3478.000 3527.710 3483.000 3526.848 3476.000 3527.443 3481.500 3523.930 3475.000 3526.205 3476.800


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Figura N 4 PARTE DEL PLANTEAMIENTO HIDRAULICO DEL SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSION


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AGUAS DEL MANANTE QUISQOCUCHO

AMBOS MANANTES EN EPOCA DE ESTIAJE NO APORTAN A LA MICROCUENCATRAMO CC - Punto A

AGUAS DEL MANANTE UNOTOJOCPAMPA

TUBERIA PRINCIPAL I TUB. PVC. SAP. C-7.5 4" (0+000 - 0+810) TUB. PVC. SAP. C-7.5 3" (0+810 - 0+862.5)By Pass I TUB. PVC. SAP. C - 7.5 2" x 203m. Salida Tubera Principal II (0+140) Cmara de Carga (0+010)

Desarenador + Caja de Carga (0+001)

0 00 0

002

350

H2

Captacin rstica con piedras y champas (0+000)

003H1

0

RIACHUELO PALLCA (Q = 6.5 l/s)

004

001

0 05 0

H4

005

Conducto Cubierto (0+114 - 0+118.6)

0 10 0

TUBERIA LATERAL II TUB. PVC. SAP. C-7.5 2" x 680m.

By pass

Captacin rstica con piedras y champas (0+117)

057

CRP 2 (0+130)

MANANTE AYRACHAYOC (Q = 1.15 l/s)

056 058

IN CAM

O

URA RAD HER

Desarenador + Caja de Carga (0+118)

059H3


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0

000Captacin Riachuelo

0

0

050

100

0

150

0

0

0 300

200

250

0 150

0 200

0 250

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2.3.26 Clculo de la eficiencia de aplicacin. Ejemplo de clculo. Depende de las caractersticas climticas, de la uniformidad con que se aplique el agua y de la presin de operacin. Dado por la siguiente expresin propuesto por Frost y Shwalew:

Ef = {1 - [

100 - e CU (0,5 )]} 100 100 200

e CU

= Prdidas por evaporacin (%). = Coeficiente de uniformidad (%)

a. Clculo de "e".

HR mx. T. media mensual mx. D. de boquilla Presin de Operacin Vv max.

= 77 % = 11,50C = 11/64" 3/32" 4,36mm 2,38mm = 3.2 kg/cm2 = 6,00 km/hr

Con estos datos se procede a calcular el valor de "e" en la Figura N 5 de la siguiente manera: Primero se marca en la figura los valores de "HR" y "T" y luego se interceptan con una recta estos puntos, proyectndolo hasta la recta de Tensin de Vapor (kg/cm2). Luego ubicar el valor del Dimetro de Boquilla en su correspondiente lnea e interceptar con el punto hallado de tensin de vapor mediante una recta, el mismo que determinara un punto comn en la lnea de referencia. Inmediatamente despus se ubican los valores de Presin del aspersor y de la velocidad del viento, los mismos que se unen con una recta, para encontrar un punto comn en la lnea de referencia. Y finalmente se interceptan los puntos determinados en las lneas de referencia, el cual nos determinar el Porcentaje de Prdida por Evaporacin, el mismo que es igual a:

e = 2,90 %


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Figura N 5 ABACO PARA DETERMINAR LAS PERDIDAS POR EVAPORACION

PORCENTAJE DE HUM EDAD

TE

E MP

RA

TU

RA

L DE

A IR

C E (

)

T E N S IO N D E V A P O R (k g /c m 2 )

L IN E A D E R E F E R E N C IA

D IA M E T R O D E L A B O Q U IL L A (m m ) P O R C E T A J E D E P E R D I D A P O R E V A P O R A C IO N ( e )

P R E S I O N E N B O Q U I L L A ( K g /c m 2 )

L IN E A D E R E F E R E N C IA

V E L O C ID A D D E L V IE N T O ( K m / h r )

Fuente: Schwalen y Frost


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b. Clculo del Coeficiente de Uniformidad (CU). Datos: Dimetro hmedo Ea El

= 30m = 20 m = 20 m 30,0m -------- 100% (Ea) 20,0 m -------- x x = 64,10% 30,0m -------- 100% (El) 20,0 m -------- y y = 64,10 %

Con este porcentaje deducidos se ingresa al Cuadro N 10, para hallar el coeficiente de uniformidad, el mismo que resulta:

Cuadro N 10 COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD DE CHRISTIANSENEa en % del Dimetro 10 20 30 40 50 60 70 80 90 El. 40 99 99 98 97 en % del Dimetro 50 60 98 93 98 93 97 93 96 93 96 93 92 91

30 99 99 99

70 80 80 80 80 80 80 80 78 77

80 67 67 67 67 67 67 67 65 50

CU = 92 %

c.

Clculo de la Eficiencia de Aplicacin.

Ef = { 1 - [

100 - 2,9 92 ( 0,5 )] } 100 100 200

Ef = 77,67 %


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CONTENIDO 1. 2. 2.1 BALANCE HDRICO DEL PROYECTO ........................................................................... 1 PROCESO DEL DISEO................................................................................................. 2 Inventario de recursos...................................................................................................... 2

2.2 Diseo agronmico del sistema por aspersin ................................................................ 4 2.2.1 Para preparacin del terreno (Barbecho) ................................................................ 4 2.2.2 Para mantenimiento del cultivo. .............................................................................. 5 2.3 Diseo hidrulico............................................................................................................. 8 2.3.1 Caudal de diseo o demanda de agua.................................................................... 8 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6 2.3.7 2.3.8 2.3.9 2.3.10 2.3.11 2.3.12 2.3.13 2.3.14 2.3.15 2.3.16 2.3.17 2.3.18 2.3.19 2.3.20 2.3.21 2.3.22 2.3.23 2.3.24 2.3.25 2.3.26 Eleccin del aspersor. ............................................................................................. 8 Clculo de la pluviometra del aspersor. ............................................................... 10 Clculo del rea efectiva de humedecimiento del aspersor.................................. 10 Nmero de aspersores operando simultneamente con el caudal de diseo. ..... 11 Espaciamiento entre aspersores y laterales. ........................................................ 11 Aspersores requeridos por lateral ......................................................................... 14 Prdida de presin admisible en los laterales....................................................... 14 Eleccin del dimetro de la tubera lateral o equipo mvil. .................................. 15 Requerimiento de presin a la entrada del lateral................................................ 20 Tramo a desarrollar ............................................................................................... 20 Caudal del tramo (Q) ............................................................................................. 20 Longitud del tramo real (LR).................................................................................. 20 Longitud equivalente del tramo (LE)...................................................................... 21 Pendiente mxima del tramo (Smax) .................................................................... 21 Velocidad del tramo (V) ......................................................................................... 21 Dimetro clculado (D) .......................................................................................... 22 Dimetro comercial (Dc) ........................................................................................ 22 Pendiente real del tramo (Sreal)............................................................................ 22 Velocidad real del tramo (Vr)................................................................................. 23 Prdida de carga total del tramo (Hf) .................................................................... 23 Presin esttica (PE) ............................................................................................. 24 Presin dinmica (PD)........................................................................................... 24 Cota piezomtrica (CP) ......................................................................................... 24 Cota esttica (CE) ................................................................................................. 24 Clculo de la eficiencia de aplicacin.................................................................... 28


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Método Diseño Riego