RIEGO POR GOTEO Libro Cap13diseno[1]

8/14/2019 RIEGO POR GOTEO Libro Cap13diseno[1]

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Manejo de Riego Por Goteo Captulo XIII: Diseo de Sistemas de Riego por Goteo

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1 Este captulo fue preparado para el libro Manejo de Riego Por Goteo. Autor: Dr.Megh R. Goyal, Profesor en Ingeniera Agrcola y Biomdica, Universidad de Puerto

Rico- Recinto de Mayagez, P.O. box 5984, Mayagez, Puerto Rico 00681-5984. Paradetalles puede comunicarse por correo electrnico: [email protected] o visitar a

la pgina de internet: http://www.ece.uprm.edu/~m_goyal/home.htm

2 Esta publicacin es propiedad pblica. Ejemplares pueden reimprimirse con la debida

referencia al autor y el servicio de Extensin Agrcola - Universidad de Puerto Rico,

Mayagez Puerto Rico, EEUU.

3 Traduccin al espaol, modificada, de la publicacin No. 144 y 156, Drip IrrigationSystem Design, de Wu I.P. y H.M. Gitlin. Cooperative Extensin Service, University

of Hawai.

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mailto:[email protected]://www.ece.uprm.edu/~m_goyal/home.htmhttp://www.ece.uprm.edu/~m_goyal/home.htmmailto:[email protected]


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1.0 INTRODUCCION

Un sistema de riego por goteo consiste de lneas principales, lneas secundarias y

laterales. Las lneas laterales pueden ser de tubo plstico pequeo combinado con goteros,

o simplemente de tubo plstico de baja presin con orificios. Estn diseadas para

distribuir agua al campo con un grado aceptable de uniformidad. La lnea secundaria acta

como un sistema de control, la cual puede ajustar la presin de agua de tal forma que

suministre la cantidad de flujo requerido en cada lateral. Tambin se utiliza para controlar

el tiempo de riego en campos individuales. La lnea principal sirve como un sistema de

transporte para suministrar la cantidad total de agua requerida en el sistema de riego.

Los goteros, lneas laterales, lneas secundarias y principales se consideran partes

principales del sistema. Hay otros componentes importantes tales como filtros, reguladores

de presin, indicadores de presin, vlvulas, inyectores de fertilizante, y otros, los cuales

sirven diferentes propsitos en un sistema de riego.

2.0 CONCEPTOS BASICOS DE HIDRAULICAUn sistema de riego por goteo est hecho de la combinacin de tubos plsticos de

diferentes tamaos, los cuales usualmente se consideran como conductos lisos. La frmula

de Blasius se puede utilizar para determinar el flujo turbulento en un conducto liso [5,6].

Una ecuacin emprica que frecuentemente se utiliza para este propsito es la formula de

Williams y Hazen [3]. La ecuacin /1/ en el cuadro 1 indica la relaciones hidrulicas para

tubera lisa y c = 150. La ecuacin 1 se utiliza para determinar la prdida o cada en

energa para la seccin de lnea principal. En la ecuacin /1/ en el cuadro 1:

H = Prdida de la energa por friccin en pies o metros.

L = Largo de la seccin de tubos en pies o metros.

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Cuadro 1. Ecuaciones para los conceptos bsicos de la hidrulica.

H = 9.76 x 10 x (Q /D ) x4 852.1 871.4

L F.P.S. /1a/

H = 15.27 x (Q /D ) x L852.1 871.4 M.K.S /1b/

H = 3.42 x 10 x (Q /D ) x L4 852.1 871.4 F.P.S. /2a/

H = 5.35 x (Q /D ) x L852.1 871.4 M.K.S /2b/

R i = 1 [1-i]852.2 - /3/

(dh/dl) = -S Sf o - /4/

q = C x ( h ) o q = C x (h) 5.0 - /5/

q = 1 [1-h var ]var5.0 - /6/

q = [q - q ]/q max var max min - /7/

h = [h ]/hvar minvar h max - /8/

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Q = Descarga total en el tubo en galones por minuto (gpm) o litros por segundo

(lps).

D = Dimetro interno del tubo en pulgadas o centmetros.

La condicin del flujo en la lnea secundaria o lateral es constante y varia

especialmente con los flujos de la lateral. Puesto que la descarga en la lnea decrece con

respecto al largo, la prdida ser menos que la dada en la ecuacin /1/. La prdida de

energa debido a friccin para la lnea lateral o secundaria puede ser expresada como se

muestra en la ecuacin /2/. En la ecuacin /2/ y en el cuadro 1:

H = Prdida total de energa por friccin al final de la lnea lateral(o secundaria) en

pies o metros.Q = Descarga total de la entrada de la lnea lateral (o secundaria) en gpm o lps.

D = Dimetro interno de la lateral (o secundaria) en pulgadas o centmetros.L = Largo total de la lnea lateral (o secundaria) en pies o metros.

Como la descarga en la lnea lateral (o secundaria) decrece con respecto al largo, la

lnea del gradiente de energa seguir una curva de tipo exponencial [2,5], en vez de una

lnea recta. La forma de la lnea del gradiente puede expresarse por medio de una lnea del

gradiente de energa sin dimensiones como se muestra en la ecuacin /3/. En la ecuacin

/3/ y en el cuadro 1:

R i = H i/ H , y se conoce como la razn de prdida de energa por la friccin.

H = Prdida total de energa determinada por la ecuacin /2/.

H i = Prdida total de energa expresada en pies o metros a una razn de

largo i, (i = 1/L).

L = Largo total en pies o metros.

l = Largo dado, medido desde la seccin final de la lnea en pies o metros.

La ecuacin /3/ se puede utilizar para determinar el patrn de prdida en energa a

lo largo de una lnea lateral (o secundaria) cuando la prdida total en energa ( H ) es

determinada y conocida.

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Si la lnea de riego por goteo (lateral o secundaria) se coloca sobre un terreno llano,

la variacin en presin a la largo de la lnea estar indicada por la lnea del gradiente de

energa. Si la lnea de riego por goteo se coloca arriba o hacia debajo de pendientes, la

variacin en presin ser afectada por las pendientes. La variacin en presin (el cambio

en presin con respecto al largo) se puede determinar como una combinacin lineal de la

energa de la pendiente y la pendiente de la lnea, asumiendo que el cambio de la cabecera

de velocidad es pequeo o insignificante. Esta puede expresarse como se muestra en la

ecuacin /4/. Esta relacin se puede utilizar para pendientes uniformes y no uniformes [6].

En la ecuacin /4/ y en el cuadro 1:

S = Energa de la pendiente o la lnea del gradiente de energa.f

S = Pendientes de la lnea, con signo positivo cuando la lnea esta hacia

de bajo de la pendiente, y con signo negativo cuando la lnea esta hacia

arriba de la pendiente.

0

Hidrulicamente, la variacin en presin a lo largo de una lnea lateral causar una

variacin en el flujo del gotero a lo largo de la lateral. Una variacin en presin a lo largo

de la lnea secundaria causara una variacin en el flujo del gotero a lo largo de la lateral

(hacia cada lnea lateral) a lo largo de la lnea secundaria. Para los tipos de gotero de

orificios ms comunes, y asumiendo un flujo turbulento en las laterales, la descarga del

gotero (o el flujo lateral para la secundaria) y de la cabecera de presin puede expresarse

por medio de una funcin simple como en la ecuacin /5/. En el cuadro 1 y en la ecuacin

/5/:

q = Flujo de gotero (o flujo hacia la lateral).h = Cabecera de presin.

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dadas en las figuras 1, 2, 3, y 4. Las figuras 5 y 6 muestran las graficas de diseo para

laterales de 12 mm y 16 mm respectivamente. Los procedimientos son:

Paso 1: Establezca el largo de la lateral (L), la cabecera de presin operacional (H), larazn L/H y la descarga total Q en gpm o lps.

Paso 2: Muvase verticalmente desde L/H en el tercer cuadrante a la descarga total dada(gpm) o (lps) en el segundo cuadrante; entonces establezca una lnea horizontal hacia elprimer cuadrante.

Paso 3: Muvase verticalmente desde L/H (tercer cuadrante) al por ciento pendiente en elcuarto cuadrante; entonces establezca una lnea vertical hacia el primer cuadrante.

Paso 4: El puntode interseccin de estas dos lneas en el primer cuadrante determina la

aceptabilidad del diseo.

Deseable: Un coeficiente de uniformidad (CU) mayor de 98%; equivalente a una variacinen el flujo del gotero menos de 10% o una variacin en presin mayor de 20%.

Aceptable: Coeficiente de uniformidad (CU) entre 95 y 98 %; equivalente a una variacinen el flujo del gotero alrededor de 10 a 20% o variacin en presin mayor de 40%.

No Recomendable: Coeficientes de uniformidad menores de 95%; equivalente a unavariacin en el flujo del gotero mayor de 20% o una variacin en presin mayor de 40%.

3.2 Carta de diseo general para la lnea lateral y secundaria en pendientesuniformes

Las cartas de diseo general fueron desarrolladas haciendo uso de trminos sin

dimensiones, cada total de diseo la lnea lateral (Figuras 1 a 4 para el sistema ingls, y

figura 6 para sistema mtrico). Estas cartas de diseo revisadas, como se muestran en las

figuras 7 y 8, son sin dimensiones y se pueden utilizar para todos los tamaos de lnea; y

son aplicables tanto para las lneas secundarias como para las laterales. La figura 9 es para

el sistema ingls y la figura 10 es para el sistema mtrico, son para determinar H/L a

partir de la carga total y el tamao de la lnea. Este grupo de cartas de diseo puede

utilizarse para revisar la aceptabilidad del diseo, si el tamao de la lateral es dado, o para

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Figura 1. Carta de diseo de la lnea lateral de pulgadas (hacia debajo de lapendiente).

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Figura 3. Carta de diseo de la lnea lateral de pulgada (hacia abajo de la pendiente).

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Figura 4. Carta de diseo de la lnea lateral de pulgada (hacia arriba de la pendiente).

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Figura 6. Carta de diseo para lnea lateral de 16 mm (Pendiente hacia abajo y arriba).

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seleccionar un tamao apropiado de lateral para cumplir con los criterios del diseo. Los

procedimientos del diseo son:

A.

Para revisar la aceptabilidad del diseo( si conocemos el tamao de la lnea lateralo secundaria)

Paso 1: Establezca la prueba L/H y la descarga total.

Paso 2: Debe usar la descarga total y el tamao de la lnea lateral para determinar H/L,en las figuras 9 10.

Paso 3: Muvase verticalmente desde L/H (tercer cuadrante) hacia el valor determinado de

H/L en el segundo cuadrante [figuras 7 y 8]; entonces establezca una horizontal hacia el

primer cuadrante.

Paso 4: Muvase horizontalmente desde L/H hacia la pendiente de la lnea en el cuartocuadrante; entonces establezca una lnea vertical hacia el primer cuadrante.

Paso 5: El punto de interseccin de estas dos lneas en el primer cuadrante determina laaceptabilidad del diseo:

Zona A- Deseable, variacin en el flujo de los goteros, menos de 10%.

Zona B- Aceptable, variacin en el flujo de los goteros entre 10 y 20 %.

Zona C- No recomendable, variacin en el flujo de los goteros mayor de 20%.

B. Para seleccionar el tamao apropiado de la lnea lateral ( o secundaria)

Paso 1: Establezca una prueba L/H y la descarga total.

Paso 2: Muvase horizontalmente desde L/H hacia la pendiente de la lnea (haciaarriba o hacia abajo) en el cuarto cuadrante. Desde este punto establezca una lneavertical hacia el primer cuadrante.

Paso 3: Establezca un punto a lo largo de esta lnea en el primer cuadrante en el margensuperior de la regin deseada o regin aceptable dependiendo del criterio de diseo. Desde

este punto establezca una lnea horizontal hacia el segundo cuadrante.

Paso 4: Establezca una lnea vertical hacia el segundo cuadrante desde el valor L/H de talforma que esta intercepte el punto en la lnea horizontal indicada en el paso 3.

Paso 5: Determine el valor de H/L en el segundo cuadrante en este punto.

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Figura 7. Carta de diseo general sin dimensiones (la pendiente de lnea hacia abajo).

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Figura 9. Mongrafo para el diseo de lneas laterales y secundarias en F.P.S.

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Figura 10. Mongrafo para el diseo de lneas laterales y secundarias en unidadesmtricas (M.K.S.).

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Paso 6: De las graficas (figura 9 y 10) se calcula la descarga total y el valor H/L y asase establece el tamao mnimo de la lnea lateral de acuerdo al criterio escogido.

3.3 Diseo de lneas laterales en pendientes no uniformes

Una carta de diseo simple fue desarrollada segn muestra en la figura 11 para el

diseo de la lnea lateral en pendientes no uniformes [9]. La carta no tiene dimensiones, la

cual puede ser utilizada tanto para unidad ingls como para unidades mtricas. Los

procedimientos son:

Paso 1: Divida el perfl de la pendiente no uniforme en varias secciones, en la cual cadaseccin pueda considerarse como una pendiente uniforme. Determine la pendiente de cada

seccin; calcule la ganancia (o la prdida) de energa en cada seccin debido a supendiente, y encuentre la energa total ganada por las pendientes de cualquier seccin a lo

largo de la lnea ( H i ).

Paso 2: Trace el patrn de la pendiente no uniforme en una forma sin dimensiones: 1/L vs.

/L en el primer cuadrante de la figura 11.iH

Paso 3: Determine la energa total prdida por friccin ( H ), utilizando la ecuacin 2,calcule la razn entre prdida total en energa ( H ) y la cabecera de presin operacional,

H /H (o utilice la figura 9 o 10).

Paso 4: Determine la razn entre el largo de la lateral (L) y la cabecera de presinoperacional H, L/H.

Paso 5: Seleccione un punto del perfl de la pendiente no uniforme en el primer cuadrante,usualmente un punto entre dos pendientes o el centro de la seccin.

Paso 6: Desde este punto, trace una lnea vertical hacia abajo del valor L/H determinadoen el cuarto cuadrante, y establezca una lnea horizontal hacia el tercer cuadrante.

Paso 7: Tambin desde este punto antes indicado en el paso 5, trace una lnea horizontal alH/H determinado en el segundo cuadrante, entonces establezca una lnea hacia el tercer

cuadrante.

Paso 8: La localizacin del punto de interseccin de estas dos lneas en el tercer cuadrantemostrara la variacin en la presin de la presin operacional.

Paso 9: Repita el mismo procedimiento para varios otros puntos en el perfl de lapendiente no uniforme sin dimensiones y revise las variaciones en presin de estos puntosde la presin operacional.

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Figura 11. Carta de diseo para pendientes no uniformes.

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3.4 Diseo de lneas de riego por goteo con distintos tamaos para lneas lateralesy secundarias [10]

La mayora de las lneas laterales y secundarias en riego por goteo estn diseadas

para un tubo de tamao particular. La lnea del gradiente de energa para una lateral de un

tamao sencillo ha sido derivada y se presenta mediante una curva exponencial, la cual se

utiliza como base para disear lneas laterales o secundarias en sistemas de riego por goteo

en campos nivelados o en pendientes uniformes. Sin embargo, bajo ciertas condiciones de

campo el largo de las lneas laterales y secundarias puede ser relativamente grande y tener

pendientes no uniformes. El diseo de las lneas laterales y secundarias debe ser una serie

de tubos de diferentes tamaos.

Si la lnea lateral o secundaria de tamao individual esta diseada de modo tal que

la energa total prdida por friccin (H) esta balanceada por la energa ganada por

vertientes de la pendiente (H), al final de la lnea, la variacin mxima en presin ser

(0.36 ) o (0.36 S o L), en donde :iH

S o = Pendiente de la lnea lateral o secundaria.

L = Largo de la lnea.

Esto se debe a la forma curva de la lnea del gradiente de energa. La variacin

mxima en presin ocurrir cerca del centro de la seccin individual de la lnea.

Cuando se puede utilizar una serie de lneas de diferentes tamaos en el diseo de

lneas laterales o secundarias, la variacin mxima en presin puede reducirse. Al cambiar

el tamao de la lnea es posible aproximar la prdida por friccin mas cerca a la energa

ganada en todos los puntos a lo largo de la lnea. Si se puede utilizar tres, cuatro o ms

tamaos diferentes, la variacin en presin a lo largo de la lnea ser menos, segn lo

muestra la figura 12. La pendiente de la lnea de cada seccin puede ser utilizada como la

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energa para disear el tamao de la lnea. Esto puede ser utilizado para pendientes

uniformes como para las no uniformes.

Este concepto ha demostrado que si una lnea secundaria o lateral puede dividirse

en diferentes secciones, y se disean diferentes tamaos para cada seccin, la lnea del

gradiente de energa de cada seccin seria bien cerca a una lnea recta. Esto tambin

muestra que cuando se divide la lnea secundaria en secciones, la descarga principal de

cada seccin puede ser utilizada para calcular la energa total prdida por friccin; lo cual

es la base para el diseo del tamao de la tubera. Con estas variables, el ingeniero puede

disear secciones de lneas laterales utilizando la figura 13. Este enfoque puede utilizarse

tanto para pendientes uniformes como para pendientes no uniformes; sin embargo, todas

las pendientes tienen que ser hacia debajo de las vertientes.

3.5 Carta de diseo simplificada para lneas secundarias principales.

Carta de diseo similares a la figura 1 y 2 para sistema ingls y 5 y 6 para sistema

mtrico pueden desarrollarse para el diseo de lneas secundarias, si las cartas estn hechas

para tubos de mayor tamao. La carta de diseo de pendiente no uniforme pueden ser

utilizadas tambin para el diseo de lneas secundarias; sin embargo, dado que el largo de

las lneas secundarias es relativamente corto, se pueden asumir usualmente como una

pendiente uniforme.

Dos cartas de diseo para lneas secundarias fueron desarrolladas: Una para lneas

con pendiente igual o mayor a 0.5%, y la otra para secundarias con pendiente menor de

0.5%. Las dos cartas de diseo simplificadas estn dadas en las figuras 14 y 15 para

sistema ingls y 16 y 17 para sistema mtrico.

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Figura 12. Lneas del gradiente de energa sin dimensiones para lneas de riego condiferente tamao.

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Figura 13. Mongrafo del diseo de lneas secundarias y principales para riego por goteo(unidades britnicas, F.P.S.).

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Figura 14. Carta de diseo para la lnea secundaria pendiente mayor de 0.5 % (unidadesbritnicas, F.P.S.).

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Figura 15. Carta de diseo para la lnea secundaria pendiente mayor de 0.5 % y variacinpermisible en presin de 20 % (unidades britnicas, F.P.S.).

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Figura 16. Carta de diseo para la lnea secundaria pendiente igual o mayor de 0.5 %(M.K.S.).

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puede ser tambin utilizado para disear arreglos alternos de las lneas principales en el

campo. Los procedimientos de diseo son:

Paso 1: Trace los perfles (pendientes) de la lnea principal y la presin requerida para laoperacin del riego por goteo segn la figura 18 para sistema ingls y 19 para sistemamtrico.

Paso 2: Trace una lnea del gradiente de energa desde la presin operacional disponiblehasta el perfl de presin requerido (figura 18 y 19), de modo tal que en cualquier punto a

lo largo de la lnea principal, la lnea del gradiente de energa este sobre el perfl de presin

requerida.

Paso 3: Determine la pendiente de energa, lo cual es la pendiente del gradiente de energarecto, H/L.

Paso 4: Determine la descarga requerida en cada seccin de la lnea principal.

Paso 5: Disee el tamao de la lnea principal utilizando la figura 20 o 21 basado en lapendiente de energa (determinado en el paso 3)y la descarga total(determinada en el paso

4) para cada seccin de la lnea principal.

4.0 EJEMPLOS DE DISEO

A continuacin se presentaran varios ejemplos para mostrar el uso de la carta

desarrolladas para disear sistemas de riego.

4.1 Diseo de lneas laterales en pendientes uniformes

4.1.1 Ejemplo de diseo No. 1

La presin operacional de la lnea lateral es de 6.5 psi (o 15 pies de cabecera), el

largo de la lnea lateral es de 300 pies; la descarga total es de dos gpm; la pendiente de la

lnea lateral es de 2 % (hacia debajo de la vertiente); y el tamao de la lnea lateral es 0.5

pulgadas (I.D.= 0.625 pulgadas). Revise la aceptabilidad del diseo. Pueden leerse de las

figuras 1 y 3 mediante el siguiente procedimiento:

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Figura 18. Perfl de la lnea principal y lnea del gradiente de energa (FPS).

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Figura 19. Arreglo de la lnea principal y lnea del gradiente de energa (MKS).

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Figura 21. Mongrafo del diseo de lneas secundarias y principales para riego por goteo(unidades mtricas, M.K.S.).

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a. Calcular L/H = 20

b. De la figura 1 (o figura 3) en el tercer cuadrante, muvase verticalmente desdeL/H = 20 hacia la lnea de descarga total (Q= 2 gpm); entonces establezca una

lnea horizontal hacia el primer cuadrante.

c. Muvase horizontalmente desde L/H = 20 en el tercer cuadrante a la lnea de

pendiente de 2 % en el cuarto cuadrante; entonces establezca una lnea vertical

hacia el primer cuadrante.

d. El punto de interseccin de las dos lneas en el cuadrante muestra un coeficiente

de uniformidad C = 97 % y variacin en el flujo de los goteros = 13%. El

diseo es aceptable.

u


El largo de la lnea lateral en un campo de hortalizas es de 150 pies y la pendiente

de la lnea es 1 % hacia debajo de la vertiente. La separacin de los goteros es de 1 pie, y

estos estn instalados dentro de la lnea lateral. El flujo de los goteros es de un gph a una

presin operacional de 15 psi. Disee el tamao de la lnea lateral con la siguiente

informacin:

Largo de la lateral, L = 150 pies.

Presin operacional, H = 15 psi = 34 pies de cabecera.

Numero de goteros = 150 psi.

Descarga total, Q = 150gph = 2.5 gpm.

Procedimiento de diseo:

a. Calcular 1/H= 150/34 = 4.4b. Usando la figura 7 y utilizando la razn deseable (Zona A) como criterio de

diseo, se determina el valor H/L = 6.

c. De la figura 9 y utilizando la descrea total Q = 2.5 gpm y H/L = 6, sedetermina el tamao mnimo de la lateral = 0.5 in (I.D.).

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4.1.3 Ejemplo de diseo No. 2 A

Asumiendo las mismas condiciones indicadas en el ejemplo 4.1.2, disee el tamao

de la lnea lateral, dada la siguiente informacin:

Largo de la lateral = 50 metros

Presin operacional = 10 metros

Numero de goteros = 105Descarga Total Q = 600 1ph = 0.167 lps


Paso 1: Determine L/H = 50/10 =5

Paso 2: De la figura 5, muvase verticalmente desde L/H a la descarga total de lalnea Q = 0.167; entonces establezca un lnea horizontal hacia el primer cuadrante.

Paso 3: Muvase horizontalmente desde L/H = 5 a la lnea de la pendiente de1 % en el cuarto cuadrante; entonces establezca una lnea vertical hacia el primer

cuadrante.

Paso 4: La lnea de interaccin esta en la lnea aceptable, por lo tanto la lnealateral de 12 mm es usada en el diseo.


El largo de la lnea lateral en un campo de hortalizas es de 100 metros, y la

pendiente de la lnea lateral 1% hacia debajo de la vertiente. El flujo de los goteros es de 4

lph a una cabecera de presin operacional de 10 metros. Disee el tamao de la lnea

lateral con la siguiente informacin:

Largo de la lnea lateral = 100 metros

Presin operacional H = 10 metrosNmeros de goteros = 300

Descarga Total Q = 1,200 1ph = 0.334 1ps


Paso 1: Determine L/H = 100/10 =10

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Paso 2: En la figura 7 y 8, muvase horizontalmente desde L/H = 10 hacia la lnea de 1%de pendiente en el tercer cuadrante. Desde este punto establezca una lnea vertical hacia el

primer cuadrante.

Paso 3: Establezca un punto a lo largo de esta lnea en el primer cuadrante, en el margensuperior de la regin deseable. Desde este punto establezca una lnea horizontal hacia elsegundo cuadrante.

Paso 4: Establezca una lnea vertical en el segundo cuadrante desde L/H = 10 de modo queinterseque la lnea horizontal del paso tres en un punto.

Paso 5: En este punto, determine H/L = 3.5 en el segundo cuadrante.

Paso 6: Con la figura 4, usando la descarga total Q = 0.334 lps y H/L = 3.5 se determinaque el tamao mnimo de la lateral = 19 mm (o utilice el tamao disponible mayor que 19

mm).

4.2 Diseo de lnea lateral en pendientes no uniformes


Una lnea de 0.5 pulgadas (16 mm) de dimetro y 400 pies (120 pies) de longitud

descansa en una pendiente no uniforme. La situacin de la pendiente no uniforme puede

expresarse como sigue: 0-100 pies (0-30 m) = 3% de vertiente hacia abajo; 100 pies a 200

pies (30 a 60 m) = 2% de vertiente hacia abajo; 200 a 300 pies (60 a 90 m) = 0 % de

vertiente hacia abajo; 300 a 400 pies (90 a 120 m) = 3 % de vertiente hacia abajo.

La presin operacional para el riego por goteo es 15 psi (cabecera de presin = 10 m)

y la descarga total para la lnea lateral es 2 gpm (0.13 lps). Suponga que la prdida total de

energa por friccin es 5 pies (1.5 m). Revise la variacin en presin con la siguiente

informacin:

H = 34 pies (10 m).L = 400 pies (120 m).

H = 5 pies (1.5 m) calculado por ecuacin /2/.

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a. Determine:L/H = 11.76 sistema ingls o 12 sistema mtrico

H/H = 0.147 sistema ingls o 0.15 sistema mtrico

b. Pendientes no uniformes: Trace 1/L vs. H i /L en el primer cuadrante (Figura 22).

1/L H i (m) H i (m) H i/L

0.25 3 0.9 0.0075

0.50 5 1.5 0.0125

0.75 5 1.5 0.0125

1.00 8 2.4 0.02

c. Siga el procedimiento dado en la seccin previa para revisar la variacin enpresin para cuatro puntos a la razn de 0.25, 0.50, 0.75, 1.00 de largo

respectivamente.

Los resultados estn dados en la figura 22. Se ha encontrado en tercer cuadrante

que la variacin en presin a lo largo de la lnea lateral es menos de 10%. El diseo es

aceptable.

4.3 Diseo de la lnea lateral con tubos de diferentes tamaos


En un campo de papayas, la lnea es de 1000 pies de largo y descansa en una

vertiente hacia abajo de 5%. La lnea lateral esta diseada para regar dos lneas de

papayas. El espacio entre las plantas es de 5 pies en la lnea, y dos hileras estn en una

posicin alternada. Se conecta un micro tubo desde la lnea lateral para riego, y se supone

que cada micro tubo descargue 2 gph para riego bajo presin operacional de 10 psi. Disee

el tamao de la lnea lateral cuando se pueden utilizar diferentes tamaos de tubera a lo

largo de la lateral.

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Los procedimientos son:

1. Descarga total, Q= 13.33 gpm2.

Pendiente de la lnea lateral = 5%

3. Si la lnea lateral se divide en 10 secciones, el tamao de la lateral puededeterminarse de la figura 13.

Seccin Descarga Principal(gpm)

Tamao de la lnealateral(in)

1 12.60 1.25

2 11.30 1.25

3 09.98 1.00

4 08.50 1.00

5 07.30 1.00

6 06.00 1.00

7 04.66 0.75

8 03.33 0.75

9 02.00 0.50

10 00.67 0.50


Disee el tamao de la lnea lateral. Si la lnea lateral en el ejemplo 5 descansa en

una pendiente no uniforme (hacia debajo de la vertiente) como se ilustra a continuacin:

0-200 pies = 5 %200-400 pies = 3 %

400-60 pies = 1 %

600-80 pies = 3 %800-1000 pies = 5 %

Los procedimientos de diseo son:

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1. Descarga total, Q= 13.33 gpm2. Pendiente de la lnea lateral = no uniforme3.

Si la lnea lateral se divide en 10 secciones, el tamao de la lateral puededeterminarse de la figura 13.

Seccin Descarga (gpm) Pendiente (%) Tamao de la lnealateral(in)

1 12.6 5 1.25

2 10.3 5 1.25

3 9.9 3 1.25

4 8.5 3 1.25

5 7.3 1 1.25

6 6.0 1 1.257 4.66 3 1.00

8 3.33 3 0.75

9 2.0 3 0.75

10 0.67 5 0.50

4.4 Diseo de la lnea secundaria utilizando un tamao individual


Una subparcela de un campo de caa de azcar tiene tamao de un acre y forma

rectangular. El largo de la lnea secundaria es de 100 pies y tiene una pendiente de 0. La

descarga total requiere que la lnea secundaria suministre 15 gpm, y la presin operacional

es de 34 pies. Disee el tamao de la lnea secundaria. Los procedimientos son:

1. Descarga total = 15 gpm2. Razn de largo de la lnea secundaria y la presin operacional L/H = 100/34 = 33. Pendiente de la lnea secundaria = 04. En la figura 7, H/L se encuentra que es 10 % (variacin en presin de 20%).5. En la figura 9, el tamao de la lnea = 1 pulgada6. El diseo puede ser tambin resuelto utilizando la carta de diseo simplificada

(figura 15). El tamao de la lnea secundaria resulta ser 1 pulgada.

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4.4.2 Ejemplo de diseo No.8

El ejemplo 7 con 5% de pendiente en la lnea secundaria (hacia debajo de la

vertiente). Disee el tamao de la lnea secundaria. Los procedimientos de diseo son:

1. Descarga total Q = 15 gpm

2. Razn de largo de la lnea secundaria y la cabecera presin operacional L/H =100/34= 3

3. Pendiente de la lnea secundaria : 5% hacia debajo de la vertiente.

4. De la figura 14, el tamao de la lnea secundaria se designa como una pulgada.


Una lnea secundaria de 10 mm de longitud esta instalada en un campo de

hortalizas. El espacio de la lnea lateral es de 1 metro, hay un total de 10 lneas laterales

conectadas a la lnea secundaria. La lnea secundaria descansa en una situacin nivelada

(pendiente = 0). Disee el tamao de la linea secundaria con la siguiente informacin:

Largo de la secundaria, L = 10mPresin operacional, H = 10mDescarga total para cada lateral, q = 0.167 lps


1. Descarga total, Q= 0.167 x 10 = 1.67 lps

2. Razn del largo de la secundaria y la cabecera de presin L/H = 1

3. Pendiente de la secundaria = 0

4. Utilizando la figura 17, el tamao de la lnea secundaria se designa como 25 mm.

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4.5 Diseo de lneas secundarias como tubos de diferentes tamaos


En un campo de cana de azcar se disea la lnea secundaria para controlar un

subcampo de 2 acres. El campo tiene una forma rectangular y la lnea secundaria tiene una

longitud de 300 pies. La pendiente es de 3 % (hacia debajo de la vertiente). Disee el

tamao de la lnea secundaria cuando se pueden se pueden utilizar tubos de diferentes

tamaos para la secundaria.


a. Descarga total = 40 gpm

b. Pendiente = 3 % uniforme (hacia debajo de la vertiente)

c. Si la len secundaria se divide en 10 secciones, el tamao de la secundariapara cada seccin puede determinarse de la figura 13.

Seccin Descarga Principal(gpm)

Tamao de la lnealateral(in)

1 38 2

2 34 2

3 30 24 26 1.5

5 22 1.5

6 18 1.5

7 14 1.5

8 10 1.25

9 6 1

10 2 3/4

4.6 Diseo de la lnea Principal

4.6.1 Ejemplo de diseo No.11

Un sistema de riego por goteo est diseado para un campo de papayas de 50 acres

(= 20 hectreas). El rea tiene un forma rectangular y se divide en subparcelas de una acre

(0.4 hectreas), las cuales estn regadas por una lnea secundaria desde la lnea principal

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descansa en el centro del campo con 25 acres a cada lado. Cada subparcela tiene

aproximadamente 435 pies de largo (130m), 100 pies de ancho (30m), y cada seccin de

lnea principal tiene 100 pies de largo. La capacidad del diseo es de 30 gpm (2 lps) para

cada subparcela. Hay un total de 24 secciones, y al final de cada seccin debe haber una

salida para suplir 60 gpm (4lps) para regar ambos lados. Las pendientes de la lnea

principal fueron trazadas segn se muestra en la figura 18 o 19 y la presin de agua

requerida para la lnea lateral es 10 psi (cabecera de presin de 17.5 m) Disee la lnea

principal.


1. Trace la pendiente (perfles de la lnea principal segn se muestra en la

figura 18 o 19).

2. Trace la presin requerida (10 psi o 17.5 m) a lo largo de la lnea principal

segn se muestra en la figura 18 o 19.

3. Determine la prdida de energa. De las figuras 18 y 19, la prdida de energa se

determina como 1 %.El tamao de la lnea principal puede determinarse de la

figura 20 o 21, utilizando 1 % del gradiente de energa. Los resultados semuestran en el cuadro 2.

4. El tamao de la lnea principal puede determinarse de la figura 20 o figura 21,

utilizando 1 % del gradiente de energa. Los resultados se muestran en cuadro 2.

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Figura 22. Carta de diseo para pendientes no uniformes (con un ejemplo de diseo).

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5.0 BIBLIOGRAFIA

1. Howell, T.A. and E.A. Hiler 1974. Designing trickle irrigation laterals foruniformity. Journal of the Irrigation and Drainage Division, ASCE vol. 100, No.

IR4, Proc. Paper 10983, pp.443-54.

2. Howell, T.A. and E.A. Hiler 1974. Trickle irrigation lateral design. Transactions ofAmerica Society of Agricultural Engineers, 17 (5): 902- 08.

3. Williams, G.S. and A. Hazen, 1960. Hydraulic Tables. John Willey and Sons, Inc.New York, N.Y. 3rd Edition.

4. Wu, I.P., 1975. Design of drip irrigation main lines. Journal of the irrigation andDrainage Division, ASCE. Vol. 101: No. IR4, Proc. Paper 11803, pp.265-78.

5.

Wu, I.P. and H.M. Gitlin, 1973, Hydraulics and uniformity for drip irrigation.Journal of the Irrigation and Drainage Division, ASCE, Vol. 99, No. IR3, Proc.

Paper 9786, pp157-68.

6. Wu, I.P. and H.M. Gitlin, 1973, Hydraulics irrigation design based on uniformity.Transactions of America Society Agricultural Engineers, 17(3): 157-68

7. Wu, I.P. and H.M. Gitlin, 1974. Design of irrigation lines. Technical BulletinNo.96, Hawaii Agricultural Experimental Station, University of Hawaii, June.

8. Wu, I.P. and H.M. Gitlin, 1975. Energy Gradient line for drip Irrigation andDrainage Division, ASCE vol. 101, No. IR4, Proc. Paper 11750. Pages 323-26.

9. Wu, I.P.and H.M. Gitlin, 1975. Drip irrigation designs on non uniform slopes.Paper presented at the 1975 Winter Meeting of America Society of Agricultural

Engineers, Chicago, Il.

10. Wu, I.P. and H.M. Gitlin, 1977. Design drip irrigation lines varying pipes sizes.Journal of the Irrigation and Drainage Division ASCE, Vol. 103, No. IR4, Proc.Paper 13384.

11. Wu, I.P. and H.M. Gitlin. Drip irrigation systems design. Bull. No. 144 and 156 ofthe Cooperative Extension Service, University of Hawaii.

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