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7. SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSIÓN
Definición:
El riego por aspersión es un método de irrigación que distribuye el agua en forma de lluvia
artificial sobre el terreno. Este sistema utiliza aspersores, que son dispositivos que
pulverizan el agua en gotas finas, permitiendo una cobertura uniforme y controlada del área
a irrigar. Los aspersores están conectados a una red de tuberías que transportan el agua
presurizada desde una fuente, como un pozo, un río o un sistema de almacenamiento.
Entre las ventajas de este riego se tiene:
Eficiencia en el uso del agua : Permite una distribución uniforme y controlada del agua,
reduciendo el desperdicio y asegurando que las plantas reciban la cantidad adecuada de
humedad.
Adaptabilidad : Es adecuado para una amplia variedad de terrenos y cultivos, incluyendo
aquellos con pendientes o formas irregulares.
Reducción de la erosión : Al distribuir el agua en forma de lluvia, se minimiza el riesgo
de erosión del suelo, lo que es especialmente beneficioso en terrenos inclinados.
Mejora en la calidad del cultivo : Proporciona una humedad constante y uniforme, lo
que favorece el crecimiento y desarrollo de las plantas, mejorando la calidad y el
rendimiento de los cultivos.
Entre las desventajas del Sistema se tiene:
Se presentan problemas de aplicación del agua de manera uniforme, en áreas con vientos de
moderados a fuertes.
Exige una mayor inversión inicial en equipamiento, dependiendo de qué tipo se trate. Los costos
de funcionamiento y mantenimiento suelen ser elevados.
Se presentan limitaciones respecto a la calidad del agua, si éstas tienen elevados índices de
salinidad, disminuye la vida útil de los componentes.
Partes de un Sistema de Riego por Aspersión:
a) Fuente de Agua : Puede ser un pozo, un río, un lago, un tanque de almacenamiento o una
red de suministro de agua.
b) Bomba : Utilizada para generar la presión necesaria para que el agua llegue a los
aspersores. Las bombas pueden ser eléctricas, de gasolina o accionadas por energía solar.
Pero en terrenos con pendiente necesaria para generar presión a los aspersores no es
indispensable.
c) Tuberías : Conducen el agua desde la fuente hasta los aspersores. Pueden ser de diferentes
materiales, como PVC, polietileno o metal, y varían en diámetro según la necesidad de
presión y caudal. La clase de tubería a utilizar en un sistema de riego de aspersión se elige
de acuerdo al siguiente criterio:
c) Cámaras Rompe Presión (CRP): Las presiones muy altas que con frecuencia se dan en
las tuberías que se instalan en las laderas, debidas a una gran diferencia de altura, pueden
causar debilitamiento y rotura de tuberías. Esto hace más difícil el manejo del agua. Las
cámaras rompe presión consisten en tanques abiertos, en los que el agua pierde su presión al
volver a estar en contacto con el aire.
d) Hidrante : Son tomas de agua que conectan la red de conducción con tuberías
secundarias, tuberías laterales y con los aspersores. Sirven como elementos de control y
regulación del caudal mediante válvulas, por lo que deben estar protegidas con cajas de
concreto.
e) Aspersores : Dispositivos que pulverizan el agua en gotas finas. Existen varios tipos de
aspersores, incluyendo los de impacto, rotativos y de microaspersión, cada uno adecuado
para diferentes aplicaciones y tipos de cultivos.
Levantamiento Topográfico (Curvas de Nivel): El levantamiento topográfico es una
técnica utilizada para medir y representar la superficie terrestre con gran precisión
(Planimetría y Altimetría). Este proceso implica la recopilación de datos detallados sobre las
características físicas de un terreno, incluyendo su forma, ubicación y elevación. Los datos
obtenidos se utilizan para planos y realizar el diseño de las redes de conducción y ubicación
de aspersores
Pérdida de Carga en Tuberías: En líneas de Conducción existen las principales pérdidas
de energía son por efectos de la fricción en tuberías y también existen las perdidas
secundarias o locales por efectos del cambio de dirección, instalación de accesorios, etc. Por
lo que estimar estas perdidas es importante para un óptimo diseño.
Para estimar las pérdidas de carga se usan distintas fórmulas, siendo las más convencionales
la ecuación de Darcy – Weibash y Hazem Williams.
Darcy – Weibash
La forma general de la ecuación de Darcy – Weibash depende de la interacción tubo-fluido,
la cual es:
h
f
= f.
L
D
V
2
2 g
Siendo:
Hf: Pérdida de carga debida a la fricción (m)
f: Factor de Fricción de Darcy (Adimensional)
L: Longitud de Tubería (m)
D: Diámetro de la tubería (m)
Factor de Fricción El factor de fricción (f) es un factor adimensional que varía de acuerdo a
los parámetros de la tubería y la velocidad del flujo, y puede ser conocido con una gran
exactitud dentro de ciertos regímenes de flujo:
Si el flujo presenta un régimen laminar (Pocos Casos en la vida Real) el fator de
fricción será:
f =
Si el flujo presenta un régimen turbulento (Mayoría de Casos en la Vida Real) el fator
de fricción será calculado con la ecuación de Colebrook White o los Ábacos de
Moody:
Ecuación de Colebrook White
√ f
=− 2 log
10
ε
3.7 D
ℜ√ f
Hazem y Williams:
Otra ecuación que se utiliza para estimar las pérdidas de carga en tuberías es la ecuación de
Hazem – Williams, la cual es una fórmula empírica desarrollada por Allan Hazen y Gardner
Williams a principios de 1900. Esta ecuación tuvo la peculiaridad de no tener en cuenta los
análisis hidráulicos de la ecuación de Darcy –Weisbach, ya que se basó en análisis
estadísticos de diferentes redes de distribución con materiales que no fueron ni muy lisos, ni
muy rugosos. La forma original de la ecuación se muestra a continuación en el sistema
internacional de unidades
Para el cálculo de velocidad y pérdida de carga se tiene las siguientes ecuaciones:
h
f
Q
1_._ 852
. L
C
1_._ 852
. D
4_._ 87
Donde:
C: Coeficiente de Hazem Williams
Q: Caudal o Gasto (m3/s)
Hf: Pérdida de Carga (m)
L: Longitud de la Tubería (m)
D: Diámetro de la Tubería (m)
Cálculo del Coeficiente de Hazem Williams: Normalmente se estima el valor mediante
tablas y también se puede realizar analíticamente mediante uso de fórmulas:
Línea de Energía y Línea Piezométrica
La línea gradiente hidráulica o línea piezométrica es la línea que indica la presión en
columna de agua a lo largo de la tubería bajo condiciones de operación. También se entiende
por línea de energía hidráulica, a la línea que representa, en un canal o en una tubería, la
energía total de cada sección.
Aplicando la ecuación de Bernoulli en un punto se tiene:
z +
P
Y
V
2
2 g
= Carga Total
Dónde z : Carga de Elevación ,
P
Y
: Carga de Presión ,
V
2
2 g
: Carga de Velocidad
Entonces la Línea Piezométrica o Línea de Gradiente Hidráulico es:
LGH = z
1
P
1
y
Y la Línea de Energía (Considera el Aporte de la Energía Cinética del Fluido) es:
Y así hallar diámetros óptimos de tubería para el sistema de riego.
