FACULTAD DE INGENIERIACARRERA DE INGENIERIA INDUSTRIAL

Autores:

Guevara Cruzado Alessandra Yoselhyn (713751) Medina Cabanillas Lili Milagritos ( ) Minchán Sánchez Paola ( ) Mendo Alvarez Nicol ( ) Tirado Centurión María Pia ( )

Curso:

Física II

Docente:

Minez Cuba Yamil Zenefelder

CAJAMARCA – PERÚ

2015-II

Sistemas de riego a presión el el distrito de Jesús

1. REALIDAD PROBLEMÁTICA:

Descapitalización y baja rentabilidad en la actividad agrícola Uno de los principales efectos producidos en la zona marginal al Gran Mendoza es la descapitalización y baja rentabilidad agrícola, producida entre otras causas por la creciente subdivisión de la tierra y que afecta el tamaño de las unidades económicas mínimas. En 1974 el tamaño medio de propiedades cultivadas en los alrededores del Gran Mendoza era de 5 ha (Gallar, 1979), treinta años después esta cifra se ha reducido a 1,5 ha lo que imposibilita revertir el proceso de abandono progresivo de la actividad agrícola productiva, limitándose la misma a la existencia de huertas familiares o de auto sustento. En estas condiciones se detecta una fuerte desinversión en infraestructura de conducción interparcelaria y parcelaria por bajos ingresos. Se detecta la competencia de propiedades con explotaciones agrícolas que por su tamaño han pasado a ser parvifundios improductivos, en los cuales el interés por el agua es sólo por especulación inmobiliaria. Esto afecta enormemente al resto de los regantes de minifundios que deben sostener toda la red de riego, al despersonalizarse el manejo del recurso hídrico y ser cada vez más costoso (Piccone y Salomón, 1994). Deficiente calidad de vida y abandono de las zonas rurales En cuanto a los efectos en la calidad de vida del habitante rural marginal a las Aglomeraciones se cree oportuno citar parte del análisis efectuado por el Banco Mundial (2003) que sintetiza la situación planteada de la siguiente manera: “…La recesión económica provocó efectos negativos en el sector rural argentino. Año tras año la actividad productiva vio disminuir la rentabilidad de su producción y la población rural observó un fuerte aumento del desempleo. En cuanto a la infraestructura rural, la recesión se reflejó en una menor inversión en obras nuevas y en un déficit de mantenimiento de la infraestructura existente. Luego de la salida de la convertibilidad y la devaluación del peso argentino, la situación se agravó aún más. Si bien en la actividad productiva el valor de los productos de exportación aumentó, los costos de producción se incrementaron notablemente debidos principalmente al incremento del precio del gasoil y de los insumos importados. Así, los productores de bienes exportables se vieron favorecidos, mientras que la situación del pequeño productor empeoró, ya que sus costos se encarecieron y el valor de su producto permaneció prácticamente constante. El principal efecto de la devaluación en la infraestructura rural fue también el incremento de los costos y la paralización total de las obras de infraestructura. Las partidas presupuestarias resultan exiguas comparadas con los nuevos costos de mantenimiento de la infraestructura. Ello trajo aparejado un descuido en el mantenimiento de los sistemas existentes. Con relación a la población rural, la devaluación provocó inflación y ello se tradujo en una fuerte caída en los ingresos reales de las familias y en mayor pobreza. Dado que los ingresos monetarios de los pobladores rurales permanecieron constantes (o cayeron) y los precios de los bienes y servicios se incrementaron considerablemente, el poder adquisitivo de los salarios se redujo y el nivel de vida de las familias empeoró, llevando a gran parte de la población a situaciones de extrema pobreza. La disparidad que existe en la distribución y condiciones de la

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población rural de las diferentes regiones argentinas es un indicador de la dualidad que presenta el sector agropecuario argentino. En él convive un sector productivo moderno de explotaciones medianas y grandes, concentradas en áreas de alta productividad, y con vínculos a los mercados externos. Por otro lado, existe un sector de agricultura campesina, incluyendo la agricultura de subsistencia, con asalariados rurales dispersos en el vasto territorio nacional. La crisis económica, la falta de políticas de desarrollo, el permanente deterioro en los términos de intercambio, la concentración de las tierras en manos de cada vez menos productores, la reducción de la mano de obra por la tecnificación de los procesos del campo, el racionamiento de los presupuestos para servicios sociales y de infraestructura; son entre otras, las causas más importantes de la pobreza y el despoblamiento del sector rural. Ésta es una situación que urge revertir. De lo contrario, se creará inexorablemente un deterioro económico de los pequeños y medianos productores y se acentuará aún más el desarraigo y despoblamiento de las zonas rurales. El éxodo de la población rural hacia las zonas urbanas genera exclusión social y bolsones de pobreza en las grandes ciudades. Estos asentamientos urbanos se van produciendo en forma desordenada, a menudo en zonas de alto riesgo hídrico (sin responder a un ordenamiento territorial), generando demandas de infraestructura urbana muy difícil de cumplimentar dada la baja capacidad económica de los nuevos pobladores…” Colapso de la infraestructura hídrica superficial y bajísimas eficiencias Las estructuras administrativas que han manejado la mayoría de los sistemas de riego provinciales lo han hecho con una visión muy poco tecnificada, enfatizando una participación individual en el manejo, la limpieza y la elaboración del turnado, relegando la generación de una tasa de inversión destinada a la modernización de la infraestructura existente. La falta de inversión en la red ha sido una causa importante de la elevación de los niveles freáticos y salinización de los suelos en vastas regiones regadas del país (Banco Mundial, 2003).

2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA: (máximo 50 palabras)

La formulación del problema se origina o se construye uniendo las variables con el objeto de estudio que representan el universo problemático, se debe plantear como una pregunta.Definir variables y el objeto de estudio:

3. OBJETIVOS

3.1.Objetivo General

Los objetivos generales son aquellos que expresan los propósitos generales y globales del trabajo de investigación.

3.2.Objetivos Específicos

- Aplicar las ecuaciones fundamentales del movimiento de líquidos en

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conducciones forzadas al cálculo y dimensionamiento de tuberías de transporte y distribución y sentar las bases para el dimensionamiento económico de tuberías.- Conocer los factores a considerar a la hora de realizar una transformación en riego al nivel de finca o explotación, y especialmente los relacionados con el comportamiento del agua en el proceso de infiltración, redistribución y almacenamiento en el suelo.- Conocer y comprender los parámetros de riego precisos para el diseño, cálculo y ejecución del mismo.- Conocer las unidades básicas de un sistema de aspersión y los materiales a utilizar, así como los tipos de aspersores y su disposición en campo para aplicarlos al diseño y dimensionamiento de sistemas estacionarios y de los sistemas autopropulsados más sencillos.- Conocer las unidades básicas que componen una instalación de riego localizado, los materiales a utilizar y los tipos y características de los emisores para aplicarlos en el diseño y cálculo de las instalaciones.

Antecedentes:

Antecedentes Desde la década del 90 se ha intensificado la problemática de las áreas bajo riego y de las organizaciones de usuarios que se encuentran en el área marginal al Gran Mendoza, por efectos de la urbe sobre estas áreas de interfase entre ámbitos urbanos-suburbanos y rurales. Gudiño de Muñoz (1991) expresaba que: “… la actual organización agrícola periurbana mendocina logra resistir la competencia de usos que la expansión urbana introduce. Sus huellas son visibles en el paisaje: propiedades agrícolas abandonadas a la espera de convertirse en loteos urbanos, sectores donde la tradicional actividad vitivinícola no ha podido ser desplazada por la agricultura periurbana, organizada en función del abastecimiento del mercado urbano; proceso de subdivisión creciente que provoca desequilibrio y mal uso de los factores productivos. La causa de esta situación puede sintetizarse en la incapacidad que demuestra la actividad para retener parte del excedente generado. De no mediar un cambio la consecuencias pueden ser previsibles…las alteraciones espaciales que se insinúan impedirán la consolidación del hinterland que mantiene las bases económicas de la ciudad”. Por otra parte el cambio constante en el uso del suelo generado por el crecimiento y concentración poblacional, transformación y diversificación de la matriz productiva interna, especulación inmobiliaria y repetidas crisis agrícolas afectaron al territorio y por ende el manejo del recurso hídrico. Los usos diferenciados del agua generados en zonas urbanas y suburbanas, exigieron un cambio de decisiones en el control de la misma por parte de los usuarios. Esto se produjo por alteración del primitivo equilibrio entre oferta y demanda, al generarse: • Disminución de la oferta real de aguas al deteriorarse el sistema de derivación por falta de inversión en recursos humanos y materiales. Ello produjo mayores perdidas de conducción y mantención de un ineficaz sistema de de distribución. • Aumento desordenado de la demanda por explosiva fijación de usos, deficitario conocimiento de los padrones de usuarios y falta de planificación hídrica (Piccone y Salomón, 1994) La respuesta al mal uso del suelo genera

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dificultades irreversibles sobre el territorio, al instalarse por ejemplo industrias o actividades sin previsión que afectan la calidad del agua, aire y suelo. Así el agua se contamina en la zona alta y media de la Aglomeración y genera problemas en la zona donde se utiliza con exclusividad, que es la zona agrícola que bordea el área urbana. Considerando que las acequias que sirven para el riego del arbolado público en la ciudad, no llevan agua en forma permanente y su mantención es deficitaria, las mismas se contaminan con productos de origen orgánico derivados en su mayoría de verdulerías, casas de comidas, vendedores callejeros, (carreteleros), lavado y engrase de automóviles y otras (Gray de Cerdan, 1990) En tablas adjuntas (Tablas 1 y 2) se puede apreciar la evolución de usos por tamaños de propiedades en dos organizaciones representativas de la 1º y 3º Zona del Río Mendoza, y que han incidido notablemente en la existencia de unidades agrícolas económicas e ingresos. La Inspección Tajamar corresponde a una organización de usuarios ubicada en el Departamento de Capital y Las Heras, con un perfil fuertemente urbano y de carácter marginal. En tanto la Inspección de la Hijuela Nueva Sánchez es una organización de neto corte rural localizada en el Departamento Guaymallen y con bajas aptitudes en suelos y aguas.

BIBLIOGRAFÍA:

DOOREMBOS, J. y PRUITT, W.O. 1977. Las necesidades de agua de los cultivos. Riegos y Drenajes nº 24. FAO. Roma.HERNANDEZ, J.M.; RODRIGO, J; PÉREZ, A. y GONZÁLEZ, J.F. 1987. El riego localizado. I.N.I.A. Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. Madrid.IRYDA. 1983. Normas para la redacción de proyectos de riego localizado. IRYDA. MadridJENSEN, M.E. 1980. Design and operation of farm irrigation system. A.S.A.E. Michigan. USA.KELLER, J. y BLIESNER, R. 1990. Sprinkle and trickle irrigation. Nostrand Reinhold. New York.MARTÍNEZ, J. 1986. Drenaje agrícola. Series de Ingeniería Rural y Desarrollo Agrario. Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. Madrid.MARTÍNEZ, J. 1994. VII Curso Internacional de Riego y Drenaje. MAPA. IRYDA. CENTR. San Fernando de Henares. Madrid 

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Teoría y práctica del riego a presión Prácticamente, todo jardín o huerto de valor, a la larga tenderá a disponer de un riego

automático que funciona con sistemas de presión. Es lo más eficiente y cómodo para el

horticultor. Aunque no esté presente, descansa saber que las plantas se están hidratando con

un riego que tú mismo has programado y que se efectúa de manera religiosa. Así es el riego a

presión automatizado.

El concepto de riego a presión es sencillo. Es proporcionarle energía al “agua muerta”. Cuando

hablamos de aguas muertas no son aquellas que han perdido sus cualidades químicas y que

no son aptas para regar, sino que se refiere a aguas que están estancadas.

El objetivo del riego por presión es permitir llevar agua de una zona concreta a otra que, de otra

manera no sería posible.

Ten en cuenta que la mayoría de las veces tenemos “agua muerta” en un embalse o pantano, o

directamente en un pozo o acuífero. En cualquier caso tenemos que solventar esa diferencia

de altura proporcionando energía potencial y después energía cinética.

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 El sistema de riego a presiónPara poder ejecutar un riego automatizado o a presión que permita llevar agua a cualquier

parte de nuestro jardín (incluido el huerto), hay que tener claro cómo funciona este tipo de

riego y las partes de las que está formada. Vamos a hablar de algunos conceptos básicos. El caudalEl caudal viene en función de dos cosas. Por un lado, la cantidad de agua que te pueda

proporcionar la fuente, ya sea un embalse, un pozo o una fuente conectada a la alimentación

urbana. Por otro, de la cantidad de humedad que necesiten tus plantas.

No tendría mucho sentido dimensionar una instalación de riego a presión con una presión y un

caudal mayor al que requieran tus cultivos. De la misma forma y en caso contrario, no se puede

permitir diseñar algo que no iguale las necesidades hídricas de las plantas.

Podremos ver muchas dimensiones en el caudal: L/s (litros por segundo), L/min (litros por

minuto), L/h (litros por hora) y m3/h (metros cúbicos por hora). Hay más formas pero no son tan

comunes.

Por ejemplo, la bomba que impulsa y proporciona energía al agua se medirá en L/s o m3/h. En

cambio, el caudal que proporciona un solo gotero se medirá en algo que tenga proporciones

menores, ya sea L/h o L/min. ¿Quieres conocer qué caudal te proporciona un grifo o salida de agua?Como ya vimos a la hora de conocer el pH del suelo (ENLACE CONOCER DE FORMA

CASERA EL PH DEL SUELO), hay formas caseras de obtener resultados, en este caso no

hace falta gastarnos nada de dinero para conocer el caudal de una fuente de agua.

Cogemos un cubo de medidas conocidas, o una botella de 5, 8 Litros. La llenamos con el grifo

totalmente abierto y medimos el tiempo que ha tardado en llenarse. Lo hacemos un par de

veces más y hacemos la media de tiempos.

Imagínate que has llenado en 10 segundos una botella de agua de 5 litros,

Dicho grifo te proporcionará un caudal máximo de 0,5 L/s

0,5 L/s = 0,0005 m3/s = 0,03 m3/h = 1,8 m3/hLa presiónLa presión es igual de importante que el caudal. Es la base que proporciona movimiento al

caudal, de forma que mayor presión, mayor caudal.

De forma particular y  para mantener un pequeño jardín, la presión no nos ha de preocupar

más que garantizar la mínima para que el último gotero, el más alejado del origen de la

instalación y, posiblemente, el más obstruido, pueda regar con el caudal para el que ha sido

fabricado.

Ten en cuenta que cada elemento de riego proporciona una pérdida de presión, ya sean los

cambios de sentido, las piezas y valvulería, los goteros, los aspersores, etc. Para que te hagas

una idea la presión mínima según el sistema de riego va en orden ascendente según esta

clasificación

Riego por exudación < Riego por goteo < Riego por aspersión 

En cuanto al dimensionamiento, oirás hablar de m.c.a. (metros por columna de agua), bares,

atmósferas y demás. El kilogramo ya está desfasado aunque constantemente nos toca oírlo.

Para hacerte una idea, las medidas equivalentes y aproximadas son:

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1 atm = 1 kg/cm2= 10 m.c.a. = 0,1 Mpa = 1 bar

Por ello, un buen diseñador de jardín tiene que tener en cuenta todas las pérdidas habidas y

por haber (de cara a un planteamiento futuro). Se tiene que tener en cuenta el número de

piezas que llevará la instalación, los cambios de sentido, la pendiente, el diámetro de las

tuberías y la longitud total de la instalación. Una vez sabido esto se hacen los cálculos

oportunos para conocer la presión mínima necesaria. A partir de esto se elige el mejor motor o

se contrata con la compañía del agua, la presión que quieres y necesitas.

 ¿Qué ocurre cuando mi jardín es muy grande y el caudal y presión que tengo muy bajo?

Pues no, no tendrás que gastarte muchísimo dinero en conseguir una mejora impresionante de

la instalación, ni comprar bombas potentísimas ni un largo etc.

Usaremos la sectorización.

Si no es posible regar un jardín en un único ciclo de riego (la mayoría de veces ocurre esto),

tendremos que sectorizar. Es una medida económica y muy útil, sobre todo cuando tenemos

diferentes especies que no solucitan el mismo consumo de agua.

Imagínate que en el SECTOR A tienes un jardín de rocalla con especies xerófitas y cactus, y en

el SECTOR B tienes un huerto con herbáceas. Lógicamente tendrá que sectorizar. El huerto se

deberá regar con mayor asiduidad que el jardín de rocalla.

 ¿Qué elementos forman parte de un equipo de riego a presión?Partimos de un cabezal de riego donde estarán todas las piezas indispensables para la puesta

en marcha de la instalación. Tenemos un equipo de filtrado, el equipo de bombeo y, opcional,

las abonadoras.

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 Equipo de filtradoNo nos podemos olvidar de la importancia de la filtración del agua. Si viene de embalse o de

pozo, a menudo irá con partículas inertes y orgánicas que deteriorarán todos los elementos

instalados. Aun viniendo de la red municipal, ésta viene con partículas que reducen la vida de

toda la maquinaria.

Entre los filtros más conocidos, podemos encontrar 3:

Filtro de anillas

Filtro de malla

Filtro de arena 

Entre el filtro de anillas y el de malla no hay mucha diferencia, hablando en términos de

usuario, y ambos se utilizan para los mismos orígenes del agua. En cambio, el filtro de arena es

utilizado cuando el agua está muy sucia y tiene muchas partículas en suspensión.

 Equipo de bombeoDel equipo de bombeo ya tenemos la mitad hablada. En él influyen tanto la presión como el

caudal. Sin embargo, hay que considerar muchísimas cosas a la hora de elegir el mejor equipo

de bombeo, por lo que, en la mayoría de ocasiones, habrá que recurrir a un experto.

Dentro del grupo de bombeo, ya sea eléctrico o por combustión, podemos encontrar los

siguientes tipos:

Equipo de bombeo verticalNo son las más comunes, pero tienen una aplicación muy interesante. Extraer agua de pozos o

entornos subterráneos y estrechos. Requieren una gran altura de elevación, sobre todo para

pozos profundos, donde normalmente se colocan en serie.

Equipo de bombeo horizontalYa sea porque se dispone de un embalse o porque el agua que te llega de compañía hidráulica

no tiene suficiente presión para regar tu huerto, necesitarás una bomba de este tipo. Son

horizontales, como bien lo dice el nombre y se pueden instalar en serie o en paralelo.

 Abonadoras o fertirrigadorasSi tenemos un sistema de riego localizado, una buena idea es disponer en el cabezal de

una abonadora, por si algún día queremos aplicar algún fertilizante que se distribuye

uniformemente por todas las salidas. Es un elemento a considerar si queremos evitar tener que

abonar individualmente todas las plantas de nuestro huerto o jardín. La red de distribuciónEsta parte es también muy interesante. Una vez tenemos el cabezal de hierro con todo listo, es

momento de distribuir todas las tuberías, de PVC (policloruro de vinilo) o PE (polietileno).

Bueno, hemos dicho estos dos porque son las más comunes, más baratas y más eficientes,

pero eso no quita que puedas elegir otros materiales que hay en el mercado. ¿Cuándo se utiliza una u otra?

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Las que tú verás normalmente, quitando el riego exudante, que es un material poroso

especial, son las tuberías de PE. Éstas son las de diámetro pequeño (inferior a 30 mm), que se

pueden doblar y tienen tacto blando. Para tuberías de mayor diámetro, aquellas que se

localizan en el cabezal y forman las tuberías primarias o secundarias, suelen ser

de PVC (diámetros de 50 mm o más) y suelen ir enterradas en zanjas. Si no, necesitan

una pintura especial que le proteja del Sol. Otros elementos de la instalaciónAunque ya se está haciendo largo este artículo, no nos podemos ir sin hablar de las piezas que

también forman parte de la instalación del riego a presión.

En esta parte podemos encontrar elementos como uniones roscadas, conectores, enlaces de

varias piezas, tapones, T, codos de distintos ángulos, etc.

Entre otras piezas de mayor especialización también existen ventosas (evacuar o introducir  el

aire en el interior de las tuberías, para evitar sobrepresión o depresión), válvulas para evitar o

reducir el paso de caudal de agua, medidores de presión y caudal (manómetros), etc.

 Un momento…¿y los goteros, aspersores y demás?¡Claro! Se nos olvidaba una parte fundamental de la instalación. Tenemos el cabezal de riego,

todas la piezas importantes, los filtros, el equipo de bombeo, la abonadora, la distribución de

tuberías, etc. ¡y no tenemos salida de agua!

Se conocen como emisores y los podemos encontrar de mil y un maneras, formas, tamaños y

colores. Los goteros

Fotografía: Fir0002/Flagstaffotos

Los más conocidos son los goteros, y tiene diferente caudal, según los situemos para

herbáceas o árboles. Los hay de 3, 8 y hasta 16 L/h, incluso de anillos de goteros para rodear

un árbol de gran tamaño y homogeneizar el bulbo húmedo de forma idónea.

Podemos encontrar 3 tipos:

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Integrados: los compras así y no hay más que hacer. Tienen una separación previamente

fijada por lo que resultan ideales para una extensión homogénea de plantas.

Insertados: donde quieres poner un gotero, cortas la tubería y los insertas.

Pinchados: mediante un pincho o sacabocados, como se conoce en el argot en la

agricultura, se efectúa un agujero y se inserta el gotero.

Pero luego, para añadir más complejidad, encontramos aquellos que se regulan en función de

la presión y no sólo de la disposición, como los hemos visto.

Autocompensantes: el caudal apenas cambia

No compensantes: la salida de caudal va en función de la presión que haya en la tubería. Los aspersores

Fotografía: Daimensoccor

 Si quieres conocer este sistema y mirarlo desde otro punto de vista, aquí te dejamos un enlace

a un artículo nuestro donde contamos las particularidades de esta forma de riego que tanto se

parece al que efectúa la naturaleza. El riego exudantePoco podemos decir que no hayamos dicho ya sobre este moderno sistema de riego. Para no

repetirnos, os dejamos el enlace para que le echéis un vistazo. ¡Muy recomendable!

Riego exudante

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