laboratorio n°10

PRÁCTICA 9:Análisis comparativo de cálculo de diámetros y presiones en un

modelo hidráulico de red de distribución por goteo aplicando Matlab y Water Cad...

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU FACULTAD DEL INGENIERIA CIVIL

PRACTICA N° 10 DE LABORATORIO IRRIGACIONES

1. TABLA DE CONTENIDO:

Resumen Introducción Objetivos Marco teórico Metodología Calculo y presentación de resultados Conclusiones y recomendación Bibliografía Anexo



I.-RESUMEN EJECUTIVO Es aquel sistema de riego que trata de imitar a la lluvia. Es decir, el agua

destinada al riego se hace llegar a las plantas por medio de tuberías y

mediante unos pulverizadores, llamados aspersores y, gracias a una presión

determinada, el agua se eleva para que luego caiga pulverizada o en forma de

gotas sobre la superficie que se desea regar.

El agua va en conducciones cerradas a presión hasta llegar al aspersor, y

desde éste se dispersa al aire desde donde cae en forma de lluvia sobre la

parcela, infiltrándose sin desplazarse sobre el suelo. Para poder ser distribuida

en forma eficiente es necesario que alcance una cierta presión, denominada

presión de trabajo del aspersor. Para lo cual se instalan tuberías, aspersores y

grupo de bombeo necesarios.

Para conseguir un buen riego por aspersión son necesarios:

Presión en el agua.

Una estudiada red de tuberías adecuadas a la presión del agua.

Aspersores adecuados que sean capaces de esparcir el agua a presión

que les llega por la red de distribución.

ABSTRACTIrrigation system is one that tries to imitate the rain. Ie the irrigation water

is distributed to the plants via pipes and through sprayers, called

sprinklers and, thanks to a certain pressure, the water rises to then fall

spray or drops on the surface to be irrigated.

The water goes in closed conduits under pressure until the sprayer, and

since it is dispersed into the air where it falls as rain on the land,

infiltrating without moving on the ground. In order to be efficiently

distributed need to reach a certain pressure, known pressure of the

sprinkler. To which pipes, sprinklers and pump unit needed are installed.

To get a good spray irrigation are necessary:

Pressure in the water.

A study of appropriate network water pressure pipes.

dequate sprinklers capable of spreading pressure water reaches them

through the distribution network.

Water tank that connects to the pipe network.



II.- INTRODUCCION:El sistema de riego por goteo consta de un sistema de suministro de aguas

bajo presión a través de tuberías, normalmente de plástico. Existen tipos de

riego con tuberías móviles, más usados en empastados de grandes

dimensiones como canchas deportivas y parques donde las tuberías están

sobre la superficie del terreno

os sistemas de riego en nuestro país, ya llevan establecidos un buen tiempo,

sobre todo los de gravedad o conductos abiertos superficiales, y a pesar de

ello, no están bien desarrollados a plenitud, se pierde grandes cantidades de

agua, debido a su baja eficiencia, de conducción, distribución y aplicación. Es

por estas razones que además de estos sistemas de superficie o gravedad,

últimamente se ha venido practicando el riego presurizado o riego por goteo, el

cual, que por poseer una eficiencia mayor a la del riego por gravedad, ha sido

vista como una muy buena alternativa de solución a los problemas de zonas en

los que se necesita el riego ya demás se cuenta con muy poco recurso hídrico.

III.-OBJETIVOSOBJETIVO GENERAL:

Análisis comparativo de cálculo de diámetros y presiones en un modelo hidráulico de riego por goteo aplicando Matlab y Water Cad...

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Analizar el diámetro óptimo para las tuberías de la red riego por goteo determinadas del modelamiento con el Water Cad y con Las Hojas Excel.

Determinar las presiones en las tuberías la cual serán resultados del análisis de la red de riego por goteo

IV.-MARCO TEORICO

GENERALIDADES. El riego por goteo es un método por el cual se aplica agua a los cultivos entregando la cuota en forma de gotas, hasta completar la necesidad diaria calculada. La aplicación se lleva a cabo usando una serie de emisores llamados goteros. O sea que, es un sistema que para mantener el agua en la zona radicular en las condiciones de utilización más favorables para la planta, aplica el agua gota a gota. De este modo el agua es conducida por medio de conductos cerrados desde el punto de toma hasta la misma planta, a la que se aplica por medio de los goteros.

Las principales características operativas de este método son:



1. El agua se aplica al suelo desde una fuente que puede considerarse puntual, se infiltra en el terreno y se mueve en dirección horizontal y vertical. En esto difiere del sistema tradicional en el que predominan las fuerzas de gravedad, y por lo tanto el movimiento es vertical.

2. No se moja todo el suelo, sino sólo la parte del mismo, dicha parte varía con las características del suelo, el caudal del gotero y el tiempo de aplicación. En esta parte húmeda la planta concentra sus raíces y es allí donde se alimentarán.

3. Al existir zonas secas no exploradas por las raíces y zonas húmedas, puede considerarse en cierto modo un cultivo en fajas o surcos, pero con un sistema radical inferior al normal. Esto significa que sobre una faja de goteo habrá más plantas que en una de riego tradicional, por lo que se trata de un cultivo intensivo, que requerirá por lo tanto, un abonado adecuado para responder a las extracciones de las cosechas.

4. El mantenimiento de un nivel óptimo de humedad en el suelo implica una baja tensión de agua en el mismo. El nivel de humedad que se mantiene en el suelo es inferior a la capacidad de campo, lo cual es muy difícil conseguir con otros sistemas de riego, pues habría que regar diariamente y se producirían encharcamientos y asfixia radicular.

5. Requiere un abonado frecuente, pues como consecuencia del movimiento permanente del agua en el bulbo puede producirse un lavado de nutrientes. B. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL RIEGO POR GOTEO. VENTAJAS: 1. Importante ahorro de agua, mano de obra, abonos y productos fitosanitarios. Los ahorros comunes de agua son del 50% respecto a los sistemas convencionales y, en ocasiones, cifras superiores a éstas.

2. Posibilidad de regar cualquier tipo de terrenos, por accidentados o pobres que sean. La pendiente del terreno no es un obstáculo a este tipo de riego, por la regulación de caudales que puede conseguirse. Asimismo, los suelos pobres o de poco espesor tampoco presentan inconvenientes, pues en cierto modo el goteo es una forma de hidroponia en que el suelo actúa como sostén.

3. Utilización de aguas de peor calidad.

4. Aumento de la producción, adelantamiento de cosechas y mejor calidad de los frutos como consecuencia de tener la planta satisfechas sus necesidades en agua y nutrientes en cada instante. Permite realizar, simultáneamente al riego, otras labores pues, al haber zonas secas, no presenta obstáculo para desplazarse sobre el terreno.

5. No altera la estructura del terreno.

6. Se puede usar en distintos tipos de suelos aunque en general, se recomienda para los extremos o sea arenosos o arcillosos.

7. Se puede usar en todos los cultivos, ya sea en los de línea, frutales, forrajeras, pero en general, se recomienda para frutales y viñedos debido a que determina una menor concentración de líneas y emisores y reduce el costo del equipo por hectárea.

8. Presenta las mejores ventajas para la automatización del mismo, ya que colocando sensores de humedad, el control es automático.

9. No hay proliferación de malezas, ya que la humedad está muy localizada.

DESVENTAJAS: 1. Es un sistema muy caro de instalar, por lo que existe una limitación de tipo económico en su aplicación a los cultivos. No todos los cultivos son tan rentables como para justificar las fuertes inversiones que el sistema de goteo supone.



2. En zonas frías y con cultivos sensibles a las heladas, el riego por goteo no protege contra las mismas, por lo que su uso debe descartarse. Además existe la posibilidad de alteraciones fisiológicas por el gran desarrollo que adquieren, llegando a disminuir su resistencia a factores adversos.

3. Si se proyecta o se instala mal, puede ocasionar la pérdida de la cosecha por falta de agua o nutrientes.

4. En zonas áridas en que no existe la posibilidad de lavado, el uso sistemático y durante varios años de aguas de mala calidad puede arruinar los terrenos de cultivo si no se riega de forma adecuada.

5. Obstrucción de los goteros por las partículas que arrastra el agua, y que, en ocasiones, puede acarrear daños a la instalación y al cultivo.

6. Es necesario una mayor capacitación de los usuarios con respecto a cualquiera de los otros sistemas de riego.

7. El uso continuo de este método deteriora la acumulación salina en profundidad con probable deterioro de las condiciones físicas y fertilidad del suelo, sería necesario lixiviar el suelo luego de cierto uso.

ELEMENTOS QUE COMPONEN UN SISTEMA RIEGO POR GOTEO. Las instalaciones de riego por goteo comprenden las siguientes partes: Una instalación típica de riego localizado está constituida por un cabezal de riego, aparatos de control hidráulico y una red de distribución (tuberías primarias o matrices, secundarias, terciarias y laterales que incluyen los emisores). En la Figura No 7.1, se presenta un esquema de un sistema de riego localizado con todos los componentes señalados.

Un equipo de riego presurizado consta de tres unidades fundamentales: a. Cabezal de riego.

b. Red de conducción y distribución.

c. Emisores.

A. CABEZAL DE RIEGO:

El cabezal de un equipo de riego presurizado está compuesto principalmente por 4 unidades o elementos:a. Fuente impulsor del agua.

b. Unidad de filtraje.

c. Unidad de fertilización.

d. Elementos de programación y control de flujo.

B. RED DE CONDUCCION Y DISTRIBUCION: TUBERÍAS.



Los tubos que se usan para el riego por goteo generalmente, son de plástico o de PVC. El PVC es más económico, pero presenta el inconveniente del deterioro del plástico frente a los rayos ultravioletas, para evitar este deterioro se agregan negro de humo en la fabricación de los tubos en una proporción de alrededor del 2 al 3 %. Otro material a usar es el polietileno con una densidad media de 0.94 gr/cm3 Los diámetros interiores de las cañerías varían de acuerdo a las funciones que desempeñan en el sistema y se pueden considerar dos grupos: 1. Tuberías abastecedoras de goteros: diámetros de ¼”, 3/8”, ½”, ¾”. 2. Tuberías de distribución: diámetros de ¾”, 1”, 1.25”, 1.5”, 2”, 3”.

C. EMISORES: GOTEROS. Son los elementos que permiten la salida del agua en forma de gota. El gotero emite el agua en base a la presión y en base a su sección. Se pueden dividir en dos grupos: los de salida directa, en los cuales no se puede regular el caudal, y los de salida controlada. Los primeros emiten agua en función de la presión y de su sección transversal. Lo más que se puede hacer es variar la longitud del mismo para variar el caudal. Llamados “microtubos” están formados por un tubo plástico de 0.9 mm de diámetro, regulan su caudal y carga por medio de su longitud, mientras más corto más caudal, menos carga. Este tipo de goteros tiene el inconveniente que el caudal que eroga cada uno no tiene gran uniformidad y por lo tanto, la uniformidad se obtiene con un muy buen diseño hidráulico de la red terciaria.

V.-PROCEDIMIENTO

Para la ejecución de este análisis será necesario completar los siguientes pasos:

PASO 1: PLANTEAMINETO DE UN MODELO HIDRAULICO En nuestro caso elegiremos una red de riego por goteo con la finalidad de poder analizar los diámetros efectivos y presiones adecuadas en cada una de las tuberías que conforma la red.

PASO 2: MODELAMIENTO Y ANALISIS CON EL WATERCAD Una vez modelado el programa analizara los diámetros de las tuberías y las respectivas presiones de cada una de las tuberías que conforman la red de riego por goteo

PASO 3: REALIZAR EN ANALISIS DEL CALCULO DE LOS DIAMETROS Y DETERMINACION DE LAS PRESIONES POR MEDIO DE HOJAS EXCELESProcesaremos los datos en hojas excedes.PASO 4: REALIZAREMOS LAS COMPARACIONES ENTRE AMBOS RESULTADOS OBTENIDOS TANTO POR EL WATERCAD Y POR LAS HOJAS EXCELES.

VI. PARTE EXPERIMENTAL:



PASO 1: PLANTEAMINETO DE UN MODELO HIDRAULICO POR GRAVEDADCon la finalidad de poder analizar las perdidas por fricción y singularidad.

PASO 2: MODELAMIENTO Y ANALISIS CON EL WATERCAD Detallaremos todos los pasos seguidos para el modelamiento

CREAMOS UN NUEVO PROYECTO:

DEFINIMOS ALGUNOS DATOS COMO EL CAUDAL LOS DIAMETRO Y ACCESORIOS:

DIBUJAMOS LA RED DE RIEGO POR GOTEO

TENEMOS UNA RED DE DISTRIBUCION DE AGUA LA CUAL REPRESENTA UN MODELO DE RIEGO POR GOTEO



COLOCAMOS LAS DIMENSIONES DE CADA TRAMO



COLOCAMOS LAS ELEVACIONES

COLOCAMOS LAS DEMANDAS NECESARIAS

COLOCAMOS LOS DATOS DEL TANQUE



PROCESAMOS EL MODELO HIDRAULICO

RESULTADOS DEL PRGRAMA WATER CADA.DIAMETROS DE LAS TUBERIAS



B.PRESION EN LAS TUBERIAS

ANALISIS CON LAS HOJAS EXCELES



V.-CONCLUSIONES

Para poder calcular las presiones óptimas para el funcionamiento de la

red de distribución de riego por goteo es necesario determinar los

diámetros de las tuberías, es proceso se realiza en forma iterativa, no

obstante el programa realiza este proceso.

Se pudo conseguir resultados similares entre los dados por el programa

Water Cad y las procesadas por las hojas exceles.

Es importante considerar las perdida por fricción y en este caso las

perdidas por singularidad ya que son despreciables pues en una red de

riego pro aspersión existen un sin número de accesorios que hacen que

el sistema pierda presión.

Bibliografía

x1. TE CV.REDES DE DISTRIBUCION DE GUA. TERCERA ed. TE CV, editor.

BOGOTA, COLOMBIA: MC GRAW HILL; 1994.2. MIJARES A. DISEÑO DE SISTEMAS DE RIEGO POR GOTEO. CUARTA

ed. MEXICO: LIMUSA; 2001.3. MERLO IYMS. MANULA DE WATER CAD V8i. SEGUNDA ed. MEXICO:

MEX; 2010.

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