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HIDRÁULICA Y COMPONENTES DE UN NUEVO
SISTEMA DE RIEGO PARCELARIO A BAJA PRESIÓN
MARIO ALBERTO MONTIEL GUTIÉRREZ
INSTITUTO MEXICANO DE TECNOLOGÍA DEL AGUA (IMTA)
LUIS FERNANDO VELÁZQUEZ SERRANO
PRESIDENTE DE LA AUPA MÓDULO IV-1 “CULIACANCITO” A.C
EDUARDO MURILLO CARDOZA
CONSULTOR EN IRRIGACIÓN
II Congreso Nacional de Riego y Drenaje COMEII 2016
08 al 10 de septiembre del 2016
Chapingo, México 1
ÍNDICE
1. SISTEMAS DE RIEGO A BAJA PRESIÓN.
2. HIDRÁULICA DE SISTEMAS DE RIEGO A BAJA PRESIÓN.
3. DISEÑO DEL RIEGO POR GRAVEDAD TECNIFICADO.
4. SISTEMA DE RIEGO “VELÁZQUEZ®”.
5. DISEÑO HIDRÁULICO DEL SISTEMA DE RIEGO “VELÁZQUEZ®”.
6. CONCLUSIONES.
2II Congreso Nacional de Riego y Drenaje COMEII 2016 Chapingo, México, del 08 al 10 de septiembre del 2016
CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE RIEGO
3II Congreso Nacional de Riego y Drenaje COMEII 2016 Chapingo, México, del 08 al 10 de septiembre del 2016
1.- Gravedad Tecnificado (0.1- 0.25 kg/cm2)
• Nivelación y trazo: Corrugaciones, Surcos (sifón), Melgas, Curvas de Nivel.
• Riego Intermitente con válvula de cierre periódico u otro esquema.
• Entubamiento de canales a Baja Presión con Multicompuertas.
2.- Localizado (0.25 -1.2 kg/cm2)
• LPS
• Goteo
• Cintilla
• Microaspersión
• Borboteo
3.- Aspersión (1.8 – 5 kg/cm2)
• Portátil y semifija
• Cañón viajero y portátil
• Pivote central
• Avance Frontal
1.- SISTEMAS DE RIEGO A BAJA PRESIÓN
4II Congreso Nacional de Riego y Drenaje COMEII 2016 Chapingo, México, del 08 al 10 de septiembre del 2016
Entubamiento de canal con multicompuertas
2.- HIDRÁULICA DE SISTEMAS DE RIEGO A BAJA PRESIÓN
6II Congreso Nacional de Riego y Drenaje COMEII 2016 Chapingo, México, del 08 al 10 de septiembre del 2016
II CONGRESO NACIONAL COMEII 2015, Reunión Anual de Riego y Drenaje 7
Fuente
de
Abastecimiento Hidrantes
Redes de Riego a Baja Presión
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Elevaciones piezométricas
En una red de riego colectiva
3.- DISEÑO DEL RIEGO POR GRAVEDAD TECNIFICADO
9II Congreso Nacional de Riego y Drenaje COMEII 2016 Chapingo, México, del 08 al 10 de septiembre del 2016
DISEÑO DEL RIEGO POR GRAVEDAD
II CONGRESO NACIONAL COMEII 2015, Reunión Anual de Riego y Drenaje 10
Encontrar el gasto de riego óptimo
por surco o por melga
II CONGRESO NACIONAL COMEII 2015, Reunión Anual de Riego y Drenaje 11
Gasto Unitario por tirada de riego
recesión
recesión
avance avance
avance
Tie
mp
o n
(m
in)
Tie
mp
o n
(m
in)
Tie
mp
o n
(m
in)
Q = 1 l/s Q = 2 l/s Q = 3 l/s
recesión
Longitud (m) Longitud (m) Longitud (m)
a) Exceso al inicio b) Riego eficiente c) Exceso al final
II CONGRESO NACIONAL COMEII 2015, Reunión Anual de Riego y Drenaje 12
TDiseño de la tubería por multicompuertas
HhfhfhD
h sme 24
3
2
LDCH
Vhf *
355.0
852.1
63.0
26
1
2
1
1
1
n
m
nmF
4.- SISTEMA DE RIEGO “VELAZQUEZ®
”
13II Congreso Nacional de Riego y Drenaje COMEII 2016 Chapingo, México, del 08 al 10 de septiembre del 2016
MODULO DE RIEGO IV-1 “CULIACANCITO” A.C
II CONGRESO NACIONAL COMEII 2015, Reunión Anual de Riego y Drenaje 14
500 HA INSTALADAS
II CONGRESO NACIONAL COMEII 2015, Reunión Anual de Riego y Drenaje 15
16II Congreso Nacional de Riego y Drenaje COMEII 2016 Chapingo, México, del 08 al 10 de septiembre del 2016
5.- DISEÑO HIDRÁULICO DEL SISTEMA DE RIEGO
“VELAZQUEZ®
”
II CONGRESO NACIONAL COMEII 2015, Reunión Anual de Riego y Drenaje 17
Z
g
VH
dx
d
dx
dE
2
2
(1)
dx
dZ
dx
dH
dx
dE (2)
Gradiente de energía:
n
m
fx
D
QCS
dH = Sfx dx - Sodx
La ecuación anterior se reduce a: (Scaloppi, 1993)
Donde:
(3)
Despreciando la carga de velocidad, al igualarlas a las
pérdidas de carga localizadas en la manguera:
Diseño Hidráulico (1)
II CONGRESO NACIONAL COMEII 2015, Reunión Anual de Riego y Drenaje 18
(4)
(5)
Cálculo paso a paso (SBS)
Darcy-Weisbach en la ec. 4
Valores de f de acuerdo con Re en la regante
n
m
isiiiii
D
QECZZHH 1
111 )(
52
2
1111
8)(
l
isiiiii
Dg
QEfZZHH
eRf
64
4
1
316.0
eR
f
f
DeLogf
Re*
51.2
71.3*25.0172.0
130.0
eRf
Re <2000 (105 < Re ≤ 107)(2,000 < Re ≤ 105) Re ≥ 4000
Diseño Hidráulico (2)
II CONGRESO NACIONAL COMEII 2015, Reunión Anual de Riego y Drenaje 19
(6)
(7)
Paso inicial: Proponer el valor de qmín = qo, y calcular Hmín =Ho
El gasto que pasa por el último tramo de la tubería s: y para
los restantes tramos:
Para el cálculo del gradiente de fricción, en un primer cálculo,
se asume el valor de qo = Qi-1 y Ho = Hi-1, y se aplica la ecuación
general de cálculo (5) con el valor de f que corresponda al Re.
x
oo KHq x
oo
K
qH
1
Qi = Qi-1 + qi
Qi = qo
52
2
1111
8)(
l
isiiiii
Dg
QEfZZHH
Diseño Hidráulico (3)
HIDRÁULICA DEL EMISOR
II CONGRESO NACIONAL COMEII 2015, Reunión Anual de Riego y Drenaje 20
CÁLCULO HIDRÁULICO SBS
Tramo TCSMEmisor Tubería de conducción con salidas múltiples (TCSM)
q hf z Lp Q D V Hf Lp(n+1) Long.
l/s m m m l/s mm m/s m m m
n 1 1.50 0.64 10.00 10.64 1.5 96 0.21 0.00 10.64 1.60
n-1 2 1.50 0.64 10.00 10.64 3.0 96 0.41 0.00 10.64 3.20
n-2 3 1.50 0.64 10.00 10.64 4.5 96 0.62 0.00 10.65 4.80
n-3 4 1.50 0.64 10.00 10.65 6.0 96 0.83 0.01 10.65 6.40
n-4 5 1.51 0.65 10.00 10.65 7.5 96 1.04 0.01 10.66 8.00
n-5 6 1.53 0.66 10.00 10.66 9.0 96 1.25 0.02 10.68 9.60
n-6 7 1.54 0.68 10.00 10.68 10.6 96 1.46 0.02 10.70 11.20
n-7 8 1.57 0.70 10.01 10.70 12.2 154 0.65 0.00 10.71 12.80
n-8 9 1.57 0.70 10.01 10.71 13.7 154 0.74 0.00 10.71 14.40
n-9 10 1.57 0.70 10.01 10.71 15.3 154 0.82 0.00 10.72 16.00
n-10 11 1.58 0.71 10.01 10.72 16.9 154 0.91 0.01 10.72 17.60
n-11 12 1.58 0.71 10.01 10.72 18.5 154 0.99 0.01 10.73 19.20
n-12 13 1.59 0.72 10.01 10.73 20.1 154 1.08 0.01 10.74 20.80
n-13 14 1.60 0.73 10.01 10.74 21.6 154 1.16 0.01 10.74 22.40
n-14 15 1.61 0.73 10.01 10.74 23.3 154 1.25 0.01 10.76 24.00
n-15 16 1.62 0.74 10.01 10.76 24.9 154 1.34 0.01 10.77 25.60
n-16 17 1.63 0.75 10.01 10.77 26.5 154 1.42 0.01 10.78 27.20
n-17 18 1.64 0.77 10.01 10.78 28.1 154 1.51 0.02 10.80 28.80
n-18 19 1.66 0.78 10.01 10.80 29.8 192.7 0.92 0.00 10.80 30.40
n-19 20 1.66 0.79 10.02 10.80 31.5 192.7 0.97 0.00 10.81 32.00
n-20 21 1.67 0.79 10.02 10.81 33.1 192.7 1.02 0.01 10.81 33.60
n-21 22 1.67 0.79 10.02 10.81 34.8 192.7 1.08 0.01 10.82 35.20
n-22 23 1.68 0.80 10.02 10.82 36.5 192.7 1.13 0.01 10.82 36.80
n-23 24 1.68 0.80 10.02 10.82 38.2 192.7 1.18 0.01 10.83 38.40
n-24 25 1.69 0.81 10.02 10.83 39.9 192.7 1.23 0.01 10.84 40.00
n-25 26 1.70 0.82 10.02 10.84 41.6 192.7 1.28 0.01 10.85 41.60
TC TC 0 0.82 10.10 10.92 41.6 192.7 1.28 0.84 11.76 201.60
41.6 192.7 1.28 1.05 1.12 201.60
II CONGRESO NACIONAL COMEII 2015, Reunión Anual de Riego y Drenaje 21
II CONGRESO NACIONAL COMEII 2015, Reunión Anual de Riego y Drenaje 22
II CONGRESO NACIONAL COMEII 2015, Reunión Anual de Riego y Drenaje 23
02468101214161820222426283032343638404244464850525456586062
10.00
10.20
10.40
10.60
10.80
11.00
11.20
11.40
11.60
11.80
12.00
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Terr
en
o n
atu
ra y
Car
ga P
iezo
mé
tric
a (m
)
Longitud del Distribuidor (m)
Diseño hidráulico de la tubería con sálidas múltiples
z Lp(n+1) q Q
4"6"
8"10"
Gasto (l/s)
Gasto en la tubería (l/s)
Gasto emisor (l/s)
II CONGRESO NACIONAL COMEII 2015, Reunión Anual de Riego y Drenaje 24
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
10.00
10.20
10.40
10.60
10.80
11.00
11.20
11.40
11.60
11.80
12.00
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Terr
eno
nat
ura
y C
arga
Pie
zom
étr
ica
(m)
Longitud del Distribuidor (m)
Diseño hidráulico de la tubería con sálidas múltiples
z Lp(n+1) Lp(n+1) q q
4"6"
8"10"
Gasto (l/s)
4"6"
8"
25II Congreso Nacional de Riego y Drenaje COMEII 2016 Chapingo, México, del 08 al 10 de septiembre del 2016
5.- CONCLUSIONES
• Se tiene entonces una propuesta de un nuevo sistema de riego a baja
presión que junto con el diseño del riego por gravedad en un paquete
tecnológico que incluye nivelación de tierras y trazo de riego, se
incrementa la eficiencia de aplicación de un 10 a un 15%.
• Se concluye en la necesidad de seguir evaluando la variación del gasto
del emisor debido a la carga hidráulica natural sobre el emisor, ya que
no tiene regulador de gasto al ser descarga libre, lo que dificulta la
operación del riego.
26II Congreso Nacional de Riego y Drenaje COMEII 2016 Chapingo, México, del 08 al 10 de septiembre del 2016
POR SU ATENCIÓN:
¡¡MUCHAS GRACIAS!!
Instituto Mexicano de Tecnología del AguaPaseo Cuauhnahuac 8532 Jiutepec, MorelosMéxico C.P 62550website: www.imta.gob.mxTel/fax 52 (777) 3293658 52 (777) 3293600 Ext 812 email: [email protected]