ESTRUCTURAS HIDRAULICAS CONEXAS Las estructuras que se construyen en los canales son las siguientes:
Captaciones, o estructuras de entrada, Compuertas y Vertederos, para derivaciones, medición de caudales y control de niveles, Transiciones, para empalmar tramos de diferente sección transversal, Sifones y Acueductos, o puentes, para atravesar corrientes naturales y cruzar por depresiones del terreno. Túneles, para atravesar obstáculos naturales, Rampas, escalones y disipadores de energía, para controlar las velocidades en canales de alta pendiente. Descargas, o estructuras de entrega.
CAPTACIONES Las captaciones son las obras que permiten derivar el agua desde la fuente que alimenta el sistema. Esta fuente puede ser una corriente natural, un embalse o un depósito de agua subterránea; en este artículo se tratará de captaciones en corrientes naturales.
La captación consta de la bocatoma, el canal de aducción y el tanque sedimentador o desarenador. En la figura siguiente se muestran esquemáticamente los tipos de bocatoma más utilizadas.
Las magnitudes de los caudales que se captan en las bocatomas son función de los niveles de agua que se presentan inmediatamente arriba de la estructura de control. Como estos niveles dependen del caudal Q de la corriente natural, y este caudal es variable, entonces las bocatomas no captan un caudal constante. Durante los estiajes captan caudales pequeños y durante las crecientes captan excesos que deben ser devueltos a la corriente lo más pronto posible, ya sea desde el canal de aducción o desde el desarenador. La sedimentación que se genera en la corriente natural por causa de la obstrucción que se induce por la presencia de la estructura de control es un gran inconveniente en la operación de las bocatomas laterales. El canal de aducción conecta la bocatoma con el desarenador; tiene una transición de entrada, una curva horizontal y un tramo recto, paralelo a la corriente natural, hasta el desarenador. Es un canal de baja pendiente y régimen tranquilo que se diseña para recibir los caudales de aguas altas que pueden entrar por la toma. En la práctica es preferible que sea de corta longitud y en algunos casos, cuando las condiciones topográficas de la zona de captación lo permiten, se elimina el canal de aducción y el desarenador se incluye dentro de la estructura de la bocatoma. El desarenador es un tanque sedimentador cuyas dimensiones dependen del caudal de diseño de la toma, de la distribución granulométrica de los sedimentos en suspensión que transporta la corriente natural y de la eficiencia de remoción, la cual oscila entre el 60 y el 80% del sedimento que entra al tanque. En el fondo tiene un espacio disponible para recibir los sedimentos en suspensión que retiene; estos sedimentos son removidos periódicamente mediante lavado hidráulico o procedimientos manuales. Además de su función de sedimentador el desarenador cuenta con un vertedero de rebose que permite devolver a la corriente natural los excesos de agua que entran por la toma. COMPUERTAS Y VERTEDEROS Son estructuras de control hidráulico. Su función es la de presentar un obstáculo al libre flujo del agua, con el consiguiente represamiento aguas arriba de la estructura, y el aumento de la velocidad aguas abajo.
Existen diferentes tipos de vertederos que se clasifican de acuerdo con el espesor de la cresta y con la forma de la sección de flujo. En el primer caso se habla de vertederos de pared delgada, vertederos de pared gruesa y vertederos con cresta en perfil de cimacio. En el segundo se clasifican como vertederos rectangulares, trapezoidales, triangulares, circulares, parabólicos, proporcionales, etc. Un caso particular es el vertedero lateral, el cual se instala en una de las paredes de un canal para derivar hacia otro canal o para descargar excesos de agua. Las compuertas a su vez se clasifican como deslizantes y radiales.
Los esquemas y las ecuaciones particulares de los diferentes tipos de estructuras se encuentran en los Manuales de Hidráulica y en los textos que se presentan en las Referencias, al final del artículo. TRANSICIONES Las transiciones son estructuras que empalman tramos de canales que tienen secciones transversales diferentes en forma o en dimensión. Por ejemplo un tramo de sección rectangular con uno de sección trapezoidal, o un tramo de sección rectangular de ancho b1 con otro rectangular de ancho b2, etc. Las transiciones funcionan mejor cuando los tramos que se van a empalmar son de baja pendiente, con régimen subcrítico; en este caso las pérdidas hidráulicas por cambio de sección son relativamente pequeñas. El manejo clásico de las transiciones en régimen subcrítico está explicado con ejemplos en los textos de Hidráulica de Canales. Cuando la transición se coloca en tramos de alta pendiente, en régimen supercritico, las pérdidas hidráulicas son altas y no son cuantificables con buena precisión, lo cual hace que los cálculos hidráulicos no resulten aceptables. En esta circunstancia es recomendable diseñar la transición con ayuda de un modelo hidráulico. SIFONES Y ACUEDUCTOS Cuando en la trayectoria de un canal se presenta una depresión en el terreno natural se hace necesario superar esa depresión con un sifón o con un puente que se denomina acueducto.
La decisión que se debe tomas sobre cual de las dos estructuras es mejor en un caso determinado depende de consideraciones de tipo económico y de seguridad. TUNELES Cuando en el trazado de un canal se encuentra una protuberancia en el terreno, por ejemplo una colina, se presenta la posibilidad de dar un rodeo para evitarla, o atravesarla con un túnel. Antes de construir el túnel es necesario realizar los diseños geotécnicos, estructurales, hidráulicos y ambientales necesarios para garantizar su estabilidad y su funcionalidad.
Un túnel que se emplea como canal funciona como un conducto cerrado, parcialmente lleno. La sección del canal puede ser revestida o excavada y puede conservar la forma geométrica del canal original, o adaptarse a la sección transversal del túnel. RAMPAS, ESCALONES Y DISIPADORES DE ENERGIA Los canales que se diseñan en tramos de pendiente fuerte resultan con velocidades de flujo muy altas que superan muchas veces las máximas admisibles para los materiales que se utilizan frecuentemente en su construcción. Para controlar las velocidades en tramos de alta pendiente se pueden utilizar combinaciones de rampas y escalones, siguiendo las variaciones del terreno. Las rampas son canales cortos de pendiente fuerte, con velocidades altas y régimen supercrítico; los escalones se forman cuando se colocan caídas al final de tramos de baja pendiente, en régimen subcrítico.
Los disipadores de energía son estructuras que se diseñan para generar pérdidas hidráulicas importantes en los flujos de alta velocidad. El objetivo es reducir la velocidad y pasar el flujo de régimen supercrítico a subcrítico. Las pérdidas de energía son ocasionadas por choque contra una pantalla vertical en Disipadores de Impacto, por caídas consecutivas en Canales Escalonados, o por la formación de un resalto hidráulico en Disipadores de Tanque. En la literatura especializada se encuentran las instrucciones que permiten dimensionar los disipadores más apropiados en cada caso particular. ESTRUCTURAS DE ENTREGA El tramo final de un canal entrega su caudal a un tanque, a otro canal o a una corriente natural. Estas entregas se hacen siempre por encima del nivel máximo de aguas de la estructura recolectora. Las obras son sencillas cuando la entrega se realiza a un tanque o a un canal porque los niveles de agua en estos últimos son controlados. Cuando el caudal se entrega a una corriente natural deben tenerse en cuenta las características de la corriente en lo referente a variación de niveles, velocidades de flujo, sedimentación y ataques contra las márgenes. Esto implica que la estructura de entrega debe quedar protegida contra las acciones de la corriente, y el canal debe quedar libre de posibles represamientos.
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DESARENADORES
Los desarenadores son estructuras hidráulicas que tienen como función remover las partículas de cierto tamaño que la captación de una fuente superficial permite pasar Se utilizan en tomas para acueductos, en centrales hidroeléctricas (pequeñas), plantas de tratamiento y en sistemas industriales. TIPOS DE DESARENADORES: - Tipo Detritus (son los más conocidos y utilizados)
Convencional: Es de flujo horizontal, el más utilizado en nuestro medio. Las partículas se sedimentan al reducirse la velocidad con que son transportadas por el agua. Son generalmente de forma rectangular y alargada, dependiendo en gran parte de la disponibilidad de espacio y de las características geográficas. La parte esencial de estos es el volumen útil donde ocurre la sedimentación. Desarenadores de flujo vertical: El flujo se efectúa desde la parte inferior hacia arriba. Las partículas se sedimentan mientras el agua sube. Pueden ser de formas muy diferentes: circulares, cuadrados o rectangulares. Se construyen cuando existen inconvenientes de tipo locativo o de espacio. Su costo generalmente es más elevado. Son muy utilizados en las plantas de tratamiento de aguas residuales. Desarenadores de alta rata: Consisten básicamente en un conjunto de tubos circulares, cuadrados o hexagonales o simplemente láminas planas paralelas, que se disponen con un ángulo de inclinación con el fín de que el agua ascienda con flujo laminar. Este tipo de desarenador permite cargas superficiales mayores que las generalmente usadas para desarenadores convencionales y por tanto éste es más funcional, ocupa menos espacio, es más económico y más eficiente.
- Tipo Vórtice: Los sistemas de desarenación del tipo vórtice se basan en la formación de un vórtice (remolino) inducido mecánicamente, que captura los sólidos en la tolva central de un tanque circular. Los sistemas de desarenador por vórtice incluyen dos diseños básicos: cámaras con fondo plano con abertura pequeña para recoger la arena y cámaras con un fondo inclinado y una abertura grande que lleva a la tolva. A medida que el vórtice dirige los sólidos hacia el centro, unas paletas rotativas aumentan la velocidad lo suficiente para levantar el material orgánico más liviano y de ese modo retornarlo al flujo que pasa a través de la cámara de arena. Zonas de un desarenador Zona de entrada Cámara donde se disipa la energía del agua que llega con alguna velocidad de la captación. En esta zona se orientan las líneas de corriente mediante un dispositivo denominado pantalla deflectora, a fin de eliminar turbulencias en la zona de sedimentación, evitar chorros que puedan provocar movimientos rotacionales de la masa líquida y distribuir el afluente de la manera más uniforme posible en el área transversal. En esta zona se encuentran dos estructuras: 1. Vertedero de exceso: Se coloca generalmente en una de las paredes paralelas a la dirección de entrada del flujo y tiene como función evacuar el exceso de caudal que transporta la línea de aducción en épocas de aguas altas. Si no se evacua el caudal excedente, por continuidad, aumenta el régimen de velocidad en la zona de sedimentación y con ello se disminuye la eficiencia del reactor.
Se debe diseñar para evacuar la totalidad del caudal que pueda transportar la línea de aducción, cuando se de la eventualidad de tener que evacuar toda el agua presente. 2. Pantalla deflectora: Separa la zona de entrada y la zona de sedimentación, en ella se realizan ranuras u orificios, de acuerdo con el diseño, a través de los cuales el agua pasa con un régimen de velocidades adecuado para que ocurra la sedimentación, no debe sobrepasar de 0.3m/s. Los orificios pueden ser circulares, cuadrados o rectangulares, siendo los primeros los más adecuados. Zona de sedimentación Sus características de régimen de flujo permiten la remoción de los sólidos del agua. La teoría de funcionamiento de la zona de sedimentación se basa en las siguientes suposiciones: Asentamiento sucede como lo haría en un recipiente con fluido en reposo de la misma profundidad. La concentración de las partículas a la entrada de la zona de sedimentación es homogénea, es decir, la concentración de partículas en suspensión de cada tamaño es uniforme en toda la sección transversal perpendicular al flujo. La velocidad horizontal del fluido está por debajo de la velocidad de arrastre de los lodos, una vez que la partícula llegue al fondo, permanece allí. La velocidad de las partículas en el desarenador es una línea recta. En esta zona se encuentra la siguiente estructura: Cortina para sólidos flotantes: Es una vigueta que se coloca en la zona de sedimentación, cuya función es producir la precipitación al fondo del desarenador de las partículas o sólidos como hojas y palos que pueden escapar a la acción desarenadora del reactor. Zona de lodos Recibe y almacena los lodos sedimentados que se depositan en el fondo del desarenador. Entre el 60% y el 90% queda almacenado en el primer tercio de su longitud. En su diseño deben tenerse en cuenta dos aspectos: la forma de remoción de lodos y la velocidad horizontal del agua del fondo, pues si esta es grande las partículas asentadas pueden ser suspendidas de nuevo en el flujo y llevadas al afluente. Zona de salida Esta zona tiene por objeto mantener uniformemente distribuido el flujo a la salida de la zona de sedimentación, para mantener uniforme la velocidad. El tipo de estructura de salida determina en buena parte la mayor o menor proporción de partículas que pueden ser puestas en suspensión en el flujo. Existe una gran variedad de estructuras de salida, las cuales podríamos clasificar en: vertederos de rebose, canaletas de rebose, orificios (circulares o cuadrados) Acueducto veredal Santa Elena El caudal máximo diario es de 14.52 l/s, las dimensiones del desarenador son: Ancho: 1.20m, largo: 4.80m, Profundidad, 2.20m.
Desarenadores del proyecto hidroeléctrico del Río Piedras Las obras de derivación:
Azud de control en concreto a filo de agua. Ancho: 24,0 m Altura: 5,5 m Con una bocatoma de fondo y un vertedero para evacuación de crecientes. Un canal de aducción. Un desarenador con dos celdas de 7,5 m de ancho y 38,0 m de longitud.
Desarenadores de la planta de tratamiento de aguas residuales de San Fernando Para retirarla se cuenta con tres desarenadores tipo vórtice de forma circular (uno de reserva) con 6 metros de diámetro. El agua ingresa tangencialmente y el material pesado se concentra en el fondo, de allí es bombeado hasta el lugar destinado para su lavado. Para el bombeo hay dos bombas (solo una trabaja) Diseño patentado mínimo: Malla 100
Greeley and Hanse y Cía Colombiana de Consultores SA Tamaño
Caudal: Normal 1.8m3/s Máximo 3.6m3/s Se produce 1m3/día de arena Problemas: Según los manuales de los desarenadores, estos deben funcionar durante ciclos pero se encontró que estos se atascaban, por esto se opto en operarlos continuamente Sistema de riego y componentes. 1.- Sistema de riego. 1.1.- Ventajas e inconvenientes del riego localizado. 2.- Componentes del sistema. 2.1.- Cabezal de riego. 2.1.1.- Necesidad de filtrado. 2.1.2.- Riego localizado. 2.2.- Tuberías. 2.3.- Emisores. 2.3.1.- De largo conducto. 2.3.2.- De orificio 2.3.3.- Vortex. 2.3.4.- Autocompensante. 1.- Sistema de riego El sistema de riego elegido, es el de riego localizado. El riego localizado constituye un sistema de aplicación de agua al suelo o sustrato a través de unos emisores situados en las tuberías de riego. Mediante estos dispositivos se pone el agua a disposición de la planta, a bajo caudal y de forma frecuente, originando en el suelo o sustrato una zona húmeda limitada conocida como bulbo, en la cual se mantiene la humedad constante. En este sistema de riego, además del elemento agua, se suministran los fertilizantes y ciertos
productos como pueden ser insecticidas, fungicidas, herbicidas, etc. disueltos todos ellos en el agua. El agua, junto con el resto de elementos fundamentales para la planta, es llevada de forma continua desde un embalse a cada planta por una red de tuberías, previo filtrado hasta el elemento fundamental del sistema que es el emisor o gotero, donde se produce una descarga gota a gota. 1.1.- Ventajas e inconvenientes del riego localizado. El riego localizado en general, presenta las siguientes ventajas: o Mayor aprovechamiento por planta del agua aportada. o Mantenimiento constante del nivel óptimo de humedad en el sustrato. o Reducción de las dosis de fertilizantes debido a su mayor eficacia. o Mayor uniformidad en el desarrollo vegetativo, aumento de la producción y mejora de la calidad. o No precisa abancalamiento. o Disminución del grado de infección de malas hierbas al mojar menos superficie de suelo o sustrato. o No produce apelmazamiento del terreno al eliminar labores mecánicas. o Buen acceso a la plantación en cualquier momento como consecuencia de permanecer las calles secas. o Ahorro de mano de obra. Por el o o o
contrario, presenta los siguientes inconvenientes: Precisa una mayor especialización por parte del agricultor. Riesgo de salinización como consecuencia de un inadecuado manejo del riego. Necesidad de diseño y montaje de las instalaciones por personal altamente especializado. o Control de calidad de los materiales que se instalan.
En general, se puede afirmar que el éxito o fracaso de una instalación de riego localizado radica en el manejo del sistema, mediante el control de la instalación y del cultivo, teniendo todo ello una clara incidencia en la productividad. 2.- Componentes del sistema. Cualquier
instalación
de
riego
localizado
debe
reunir
los
siguientes
componentes:
2.1.- Cabezal de riego. El cabezal constituye sin lugar a dudas el elemento decisivo del sistema, pues a través de él podemos realizar las siguientes operaciones: o Eliminar sólidos en suspensión, esta operación se realizará a través de los sucesivos filtros con los que se encontrará el agua en su recorrido. o Aplicar al agua los fertilizantes y productos químicos, operación que se puede llevar a cabo de diferentes maneras en el caudal principal de agua. o Controlar la dosis de agua aplicada. Esta operación se realizará , a través del contador de agua que se colocará a la entrada de la tubería principal, de la que partirá toda la red de riego. o Mezcla y almacenaje de los distintos fertilizantes que se aplicarán en los riegos de los distintos cultivos. Tendremos un depósito de mezcla y dos o cuatro depósitos de almacenaje, para los cuatro fertilizantes principales (N, P, K y Micronutrientes). Además contaremos con un depósito adicional para el almacenaje del ácido, que usaremos para el control del pH en el riego. o Coordinación de todas las operaciones, manualmente en caos de no disponer de mezclador automático de los abonos o través de un sistema informático de control de riego. o Es el corazón del cabezal, controla todos los procesos que se llevan a cabo durante el riego. Cuenta con sensores de C.E., pH y Temperatura del agua, de forma que la mezcla con los abonos, siempre este dentro de unos límites adecuados al cultivo.
o
La mezcla del agua y el abono se puede realizar en un tubo de mezcla, mucho más flexible que los depósitos de mezcla a la hora de cambiar el riego de un sector a otro. El cabezal de riego además suele contar con caudalímetros para medir la cantidad de cada uno de los abonos que se aplican.
2.1.1. Necesidad de filtrado. La limitación actual de los recursos hídricos ha propiciado la utilización agrícola de aguas de muy diversa procedencia, que si bien en riego tradicional no requieren filtrado previo, en los riegos localizados éste sí es necesario. El fundamento básico de este tipo de riego consiste en la aplicación puntual del agua, a través de un emisor o gotero, en cuyo interior circula el agua por pequeños canales o laberintos tortuosos de reducido paso. Ante el hecho de que la práctica totalidad de las aguas contienen o arrastran materiales sólidos capaces de obturar por si mismos los emisores, surge la necesidad de la filtración, considerándose adecuada desde el punto de vista físico, cuando elimina los sólidos de un diámetro mayor a 1/8 ó 1/10 del diámetro del emisor. No se debe hablar de aguas inadecuadas para riego localizado por problemas de sólidos en suspensión, ya que con tratamientos químicos y filtraciones adecuadas pueden ser corregidas, salvo en casos donde la elevada concentración de sólidos en suspensión lo haga económicamente inviable. Dependiendo de la procedencia del agua de riego y del proceso de transporte y almacenamiento de ésta antes de ser utilizada, podemos tener una idea aproximada de la naturaleza de los elementos en suspensión, y en función de éstos elegir el tipo de filtrado necesario. Resultará por tanto imprescindible disponer de un análisis de agua cualitativo y cuantitativo de los sólidos en suspensión. La naturaleza de las partículas sólidas en suspensión puede ser: Orgánica: algas, bacterias, materiales abióticos, etc. Inorgánica: arenas, limos y arcillas. En el primer caso requieren filtrado de arena y en el segundo de mallas o anillas; en caso muy especial han de realizarse prefiltrados, fundamentalmente cuando los contenidos de sólidos en suspensión ya sean orgánicos o inorgánicos aparezcan en cantidades elevadas. Así, se utilizarán los hidrociclones para la eliminación de las arenas, y los filtros de arena para tratamiento de aguas residuales con alto contenido en materiales orgánicos. En el filtrado del agua, generalmente, es necesario el uso de filtros de arena y de mallas o anillas colocados en este orden, de manera que el agua circula primero por el de arena, encontrándose a continuación el punto de entrada de los fertilizantes y productos químicos a la red, que queda situado entre ambos filtros (de forma que cualquier impureza del fertilizante o precipitado que se forme al reaccionar con el agua queden retenidos). El dimensionamiento de las superficies filtrantes viene definido por tres parámetros: o o o
Intensidad de filtrado Caudal Velocidad
La intensidad del filtrado está determinada por el tipo de emisor. El segundo parámetro está en función del volumen de agua demandado por la instalación. La velocidad del agua a través de los filtros influye directamente tanto en las pérdidas de carga, como en la frecuencia de limpieza de los mismos. Como norma general cualquier tipo de filtrado debe reunir las siguientes características: o Material adecuado, resistente a la oxidación y a las presiones normales de trabajo. o Pérdidas de carga mínimas al paso del agua a través del filtro, para evitar consumo de energía innecesaria, con la consiguiente repercusión económica. o Fácil manejo del equipo de limpieza, ya que los elementos retenidos por el filtro van obturándolo progresivamente, exigiendo su limpieza periódica. o Resistencia de los materiales al ataque de los distintos productos químicos disueltos en el agua de riego que puedan destruir la estructura interna de los filtros. o Fácil automatización de los dispositivos de limpieza, lo que posibilita un mejor rendimiento de la instalación.
o
o
El cabezal de la instalación necesita de manómetros, colocados a la entrada y a la salida de cada bloque de elementos de filtrado, de forma que las diferencias de presión nos indican el estado de obturación de los filtros y el momento oportuno de realizar la limpieza, así como qué elementos son los que necesitan ser limpiados. Por último, debemos resaltar el alto nivel tecnológico alcanzado en sistemas de filtración en nuestra Región, altamente competitivo frente a los equipos de importación, generalmente más costosos y concebidos para condiciones de calidad de aguas menos problemáticas.
2.1.2.- Riego localizado La agricultura moderna, y en particular la de los riegos localizados, requiere un control eficaz, preciso y balanceado de la calidad del agua de riego, que no puede obtenerse sin una adecuada elección y dimensionamiento de los elementos de filtrado. La misión de los filtros es retener, en la superficie o en el seno de la masa filtrante, los sólidos en suspensión que contiene el agua de riego. Pasamos a describir los primeros elementos filtrantes con los que se encuentra el agua en un cabezal de riego, y que a veces son susceptibles de eliminación en función de su calidad desde el punto de vista físico. SALIDA DEL EMBALSE Es de destacar que en los actuales sistemas de riego a la demanda es imprescindible la utilización de embalses reguladores, sobre todo en explotaciones donde utilicen el riego localizado, para asegurar la disponibilidad de agua en función de la demanda hídrica de cultivo. Para ello es muy importante tener en cuenta que la alimentación del cabezal, desde tomas superficiales, mejora el rendimiento de los sistemas de filtrado; esto se realiza mediante la colocación de un flotador del que cuelga la boca de toma, a un metro aproximadamente de la superficie del agua, con el fin de no arrastrar las materias que pudiesen encontrarse en el fondo o flotando en la superficie. HIDROCICLÓN
Se hace necesario cuando el agua lleva partículas gruesas más densas que el agua, y que no sean limos ni arcillas, tales como la separación de arena de agua de pozos artesianos y cieno del agua fluvial. Su fundamento es un dispositivo de acero en forma troncocónica donde se produce un movimiento giratorio del agua a gran velocidad, mantiene una pérdida de presión muy reducida, y una eficacia estimada en un 90% o aún mayor. Los sólidos decantados son reunidos en un tanque de sedimentación, que puede ser drenado en forma constante o periódica, en este último caso si la acumulación de sólidos se produce en una forma ntensiva. Batería de hidrociclones en un cabezal de riego localizado.
Ventajas del hidrociclón: Se trata de un dispositivo simple, de fácil operación y mantenimiento que no dispone de partes móviles ni cedazos o tamices. Acusa un descenso constante de presión para una capacidad dada, no es afectado por caídas bruscas de presión y no puede ser obturado por los sólidos que son separados. Necesita una superficie mínima de suelo y de espacio libre reducido hacia arriba que realiza una separación constante. La inversión inicial es reducida, además de que los costes de mantenimiento y operación son también reducidos. Es de destacar, también, que el hidrociclón propiamente dicho y el depósito colector tienen la misma presión y, por tanto, no necesitan bombas o depósitos adicionales. Ya que el descenso de presión es mínimo, pueden ser introducidos con facilidad en sistemas ya existentes. Los sólidos son purgados del depósito colector con una descarga mínima de líquido. En los filtros convencionales nos encontramos con una descarga mayor de agua para su limpieza, además de que se obturan con los elementos filtrados, con lo que su eficiencia se va viendo reducida.
Aplicaciones del hidrociclón: Principalmente es utilizado para protección de bombas, válvulas, etc., para evitar daños y el desgaste causado por materias sólidas en exceso, sobre todo en aguas procedentes de pozo, antes de que sea filtrada mediante otros métodos como la arena y los discos o mallas, ya que puede reducir la inversión inicial y el costo de operación de los equipos. Los datos técnicos correspondientes a los límites de funcionamiento, eficiencia de separación y capacidad en relación con la caída de presión, deben ser aportados por la casa suministradora del material y nos dará idea de la conveniencia de incorporar o no este tipo de elementos a nuestro cabezal de riego. FILTROS DE SEGURIDAD Los filtros de seguridad suelen ser pequeños filtros universales de material plástico o metálico con diámetros 3/4" a 2", y se utilizan sobre todo en cabeza de las subunidades de riego para evitar entrada de suciedad a los ramales portagoteros por roturas o reparaciones de la red principal. Excepción hecha de los filtros de disco, todos ellos han sido diseñados de modo tal que la dirección del flujo corre a lo largo del eje longitudinal del cilindro, causando una pérdida mínima de presión. Este principio de flujo directo logra que las partículas filtradas se acumulen en el extremo del cilindro, de donde pueden ser fácilmente eliminadas por la limpieza a chorro realizada por medio de una válvula de descarga, provista para cumplir esta función. Este tipo de filtro también debe ser utilizado a la salida de la cuba de fertilizantes, con el fin de eliminar las impurezas que puedan llevar éstos consigo. 2.2.- Tuberías. Partiendo del cabezal y formando un entramado en toda el invernadero, las tuberías distribuyen el agua y los fertilizantes hasta los emisores. Las tuberías se van bifurcando desde el cabezal de riego, hasta llegar a los emisores o goteros. Los distintos nombres que reciben las tuberías vienen dados por el rango de ramificación: o o o o
Primaria o Principal. Es la tubería que parte del cabezal de riego, llevando el agua desde este hasta las distintas bifurcaciones. Secundarias. Son todas aquellas tuberías que nacen de la primaria. Terciarias. Nacen de las secundarias y llevan el agua desde estas hasta los ramales. Laterales o ramales. Son el último eslabón de la cadena, llevan el agua hasta los goteros.
Los materiales utilizados para su fabricación son el PVC y el PE, normalmente el primero para tuberías principales y secundarias en tramos enterrados, y el segundo para las tuberías terciarias y portagoteros, aunque en algunos casos toda la instalación se realiza en PE. Descripción de la instalación diseñada: Todas las tuberías de PE, están regidas por las normas UNE 53131 y UNE 53367, siendo el PE utilizado de baja densidad (0,932).
2.3.- Emisores. Los emisores o goteros son el último eslabón y pieza clave del sistema, cuya misión es dosificar el agua aportada al cultivo. El agua se distribuye en el suelo o sustrato utilizado para la implantación de las plantas, formando un bulbo húmedo en el mismo. Existen multitud de tipos de emisores, en función del dispositivo o sistema en que se basan para reducir la presión con que circula el agua en el interior de la instalación y como consecuencia directa según el régimen de funcionamiento. Según el dispositivo de pérdida de carga: Goteros de tipo no autocompensante. 2.3.1.- De largo conducto. Los goteros de largo conducto son los más antiguos, evolucionaron en el tiempo, partiendo del microtubo, pasando por el helicoidal, para llegar por fin al de laberinto. El de microtubo es el más antiguo, consta de un tubo, generalmente de polietileno, de diámetro comprendido entre 0,6 y 2 mm., y de longitud variable. El régimen de descarga es laminar (x = 1), con lo que son muy sensibles a las variaciones de temperatura y presión, además de tener un alto riesgo de obturación. El helicoidal es una evolución del anterior, consiste en enrollar el microtubo alrededor de un cilindro, para conseguir un gotero más compacto. El hecho de que la trayectoria del agua sea helicoidal, aleja el régimen hidráulico de laminar, con lo que son menos sensibles que los anteriores a las variaciones de temperatura, presión y obturaciones. Por último, el de laberinto. En estos goteros se obliga al agua a recorrer un camino tortuoso, de forma que el régimen de funcionamiento es prácticamente turbulento (x=0,5), con lo que son muy poco sensibles a temperatura, presión y obturaciones. 2.3.2.- Orificio.
Es la primera solución que se le ocurre a cualquiera para obtener un riego localizado, consiste en hacer una perforación de pequeño diámetro en la tubería. Es una solución poco recomendable, por la variación de las características de los materiales plásticos con el tiempo. Las características hidráulicas de descarga son turbulentas, pero dado el pequeño diámetro de la perforación, son muy sensibles a las obturaciones. 2.3.3.- Vortex. Evolucionaron a partir de los anteriores, para intentar paliar el problema de su pequeño diámetro. De hecho, el gotero vortex, es un gotero de orificio, en el que el agua, después de atravesar un orificio, se ve obligada a circular por una cámara donde entra tangencialmente, debido a lo cual, la presión del agua se disipa en parte en energía centrífuga, por lo que el tamaño del orificio no tiene porque ser tan pequeño como en el anterior gotero. El régimen de descarga es turbulento (x=0,4), además de contar con una pequeña autocompensación, debido a que al aumentar la presión del agua, aumenta la velocidad de la misma en la cámara del vortex, con lo que aumenta su pérdida de carga.
2.3.4.- Autocompensante.
Estos goteros cuentan con una membrana de caucho o silicona, que se deforma con la diferencia de presiones existentes antes y después de la misma, con lo que el caudal se mantiene constante. Un gotero autocompensante perfecto tendría un exponente de descarga x=0, aunque en la práctica no es así, los valores de x están muy próximos a este valor, con lo que se consigue una uniformidad de caudal dentro de un régimen de presiones, que deberá marcar el fabricante. Este tipo de goteros es muy interesante para conseguir un coeficiente de uniformidad en el riego alto, independientemente de las perdidas de carga sufridas por el agua en los distintos elementos de la instalación y las debidas a las diferencias topográficas del terreno. El tipo de gotero utilizado en nuestra instalación, es de este último tipo con una variación en el concepto y es que se abre y se cierra a una determinada `presión 0,5 kg/cm por lo que podemos afirmar que tambien es antidrenante. Hemos elegido este tipo de gotero, debido a que queremos conseguir la máxima uniformidad de riego en la instalación, independientemente de las pérdidas de carga que se producen, debidas a la inserción de los distintos laterales, la inserción de los goteros y la propia longitud de las tuberías, que ocasionan que la presión de llegada del agua a los goteros no sea uniforme. Así, con este tipo de goteros conseguimos tener un caudal constante en todos los emisores, consiguiendo un máximo control del riego y una máxima eficiencia del riego.
Compilado por: Ing. Harvey C.L.
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