Simuladores de Lluvia

Simuladores han sido removidas d e la lass estufas

.

hora antes de proceder a su pesado.

CapfhdoIV

TIPOS DE SIMULADORES SIMULADORES DE LLUVIA LLUV IA

infall simulation experimental procedures.

4.1 Introducci6n. La simulación de lluvia es la técnica de aplicar agua a parcelas experimentales d e una manera similar similar a la precipitación natural; es una herramienta que ha sido usada por muchos años en estudios de erosión, infiltración y escurrimiento. Todos los simuladores de lluvia (o infiltrómetros)

tienen ciertas características en común tales como: son portátiles, tienen fuente de energía y agua, lo que permite disponer de cantidades de precipitación cuando y donde se necesite; tienen un mecanismo de rociado con el cual variando los grados de control pueden abastecer diferentes intensidades y cantidades d e precipita precipitación ción;; también existen mecanismos mecanismos y10 procedimientos para la medición en las salidas d e las parcelas. La elección de

un

determinado tipo de simulador depende de

parámetros de la precipitación como tamaño de gota, velocidad de impacto, intensidad d e los eventos a simular, simular, así como como de los objetivos del proyecto. Las múltiples combinaciones

q u e resultan d e lo anterio r

ha conducido a all desarrollo

de numerosos tipos de dispositivos; los más comunes se describen en este Capítulo, desde el punto de vista de sus principios de diseño y características de operación. operación.

26

Simuladores

4.2

Simuladores

Caracter ística s des deseab eables les en los simuladores de lluvia.

en forma automática. automática. Las mejores técnicas para producir lluvia artificial para

Frecuentement e, cuando se conocen las características de la precipitació ción n d e u n lugar determina determinado, do, el investigador no está en condicion condiciones es d e elegir reproducir dichas características; por tr lado, el tipo d e simulador capaz de reproducir dado que los simuladores existen no se ajustan en forma perfecta a la simulación requerida, aunque la elección debe basarse en los parámetros de

estudios hidrológic hidrológicos os y d e erosión, pueden ser agrupadas en dos grandes categorías: Aquellas que utilizan aspersores mediante los cuales se aplica el agua con

-

El primer paso en la elección

y/o diseño de un simulador de lluvia,

involucra el desarrollo de un listado de requerimientos

o

importante e n es te lista listado, do, por lo que se deberá atender especialmente las siguie ntes conside consideraciones raciones::

que utilizan

asperjado aspe rjado de estos métodos es generalmente de gotas grandes a muy altas tasas

El

diseño de simuladores de lluvia ha estado dirigido

lo

condicio nes a evaluar.

comúnmente usado y se le conoce como infiltrómetro.

dores tipo aspersor en sus modalidades

objetivo de

"D",

E y

F ; este último el

Las modalidades en que se presentan los infiltrómetros tipo

F

casi si continua sobr e el área. - La aplicación d e gotas ca

al

más fielmente posible las características de la precipitación

natural, así, en los Estados Unidos de Norteamérica se han diseñado simula-

Las características de gota y la intensidad d e aplicación.suficien aplicación.suficien--

- Capacidad d e reproduc reproducir ir la duración de

los

sistemas siste mas de nego a presión, rehiletes y los de tipo

reproducir

y FA; el

F

utiliza una parcela de

2x4

m,

la

más

F son el

lluvia simulada es aplicada

uniformemente sobre el lot e y Bre Breas as vecina vecinass mediante dos hileras de aspersores

- El ángulo d e impacto no muy difer ente d e la vertical vertical..

la precipita precipitación ción d e interés a la

intensidad deseada. Características satisfactorias cuando se usa en condiciones naturales tales como altas temperaturas y velocidades de viento moderadas.

- Portátil.

con boquillas tipo

F montadas a lo largo de.cada lado de la parcel parcela a (Figur a 1 );

estas boquillas dirigen su flujo hacia arriba y ligeramente hacia el interior de

la

parcela, con intensidades de 4.5, 9.0 y 13.5 cm h , dependien do d e cuántos juegos de boquillas sean utilizados. Las gotas normalmente alcanzan una altura de 2

a

2.5 2. 5 m sobr e

la

superficie del lote y, por consiguiente, no alcanzan gran velocidad, pero aún así

el impacto es suficiente para producir erosión a semejanza de la lluvia natural.

4 3 Tipos de simuladores de lluvia lluvia..

A

los

cebolleta, estos en su mayoría de uso común y jardinería. La forma de

Las velocidades d e impacto impacto cercana cercanass a aquellas d e las gotas de lluvia

temente uniforme sobre el área de estudio.

-

Los simuladores más sencillos del tipo aspersor son dispositivos como los de

naturales.

- Intensidades en el rango de lluvia conocidas para la región de est udio. - La parcela experimental de suficiente tamaño para q u e represente las -

cuales se forma la gota, y cuya

de aplicación.

- La dis tribuci ón del tamaño de go gota ta cercana a la real. real.

-

los

Simuladores tim aspersor

capacidades que

deberá tener el aparato. Las características d e la precipitación precipitación juegan u n papel

Las que utilizan tubos pequeños en

velocidad inicial es cero (formadores de gota).

lluvia a simular, es común que los usuarios tengan claramente establecida la importancia relativa de cada parámetro.

cierta velocidad inducida medïante presión.

partir d e 1950, vanos investigadores investigadores han combinado

un

amplio rango

de técnica técnicass y e quipo para producir máquinas máquinas capace capacess d e simular lluvia lluvia,, las cuales varían desde aspersores simples hasta máquinas electrónicas que operan

28

Los infiltrómetros tip o FA utilizan el mismo tipo de rociadores que el

tipo I F I, pero trabajan a presiones menores y, como consecuencia, las gotas no se elevan tan alto y la caída es menor, el tamaño del lote es de 30x75 cm; un

29

Simuladores

Simuladores

bordo de 45 cm rodea a est e lote lote.. La intensidad d e aplica aplicació ción n se puede variar u\FUENTE DE

Otro simulador de lluvia lluvia del tipo aspe aspersor rsor comúnmente usado e n estudios de erosión es el tipo Utah, el cual trabaja a bajas presiones y utiliza un

en múltiplo múltiploss d e 3.8 cm h cerrando o abriendo los aspersores. aspersores.

sistema d e elevadores so bre la pa parcela, rcela, tratando d e imprimir energía cinética

GU

similar a la d e las condiciones natural naturales, es, el diámetro de gota promedio de este aparato es de 1.75 mm (Figura 4.2). TUBW

DE

GU

RECIPIENTE MEDIDOR

.A-

WA DEMEDlCiON PLANTA

LC

N

LE T PARA RECOGER ¡A ESCORRENTIA

Figura 4.2.

RECIPIENTE MEDIDOR DE ESCORRENTIA ESCORRENTIA

Simulador d e l l u vi vi a tipo Utah.

Asseline propuso en 1977 un infiltrómetro tipo aspersor, que se distingue d e la may mayoría oría de los existentes porque Ia intensidad de llu lluvia via se puede operar en el rango rango d e 10-140 mm h-', con variaciones continuas (no discretas) discr etas);; es to se

logra haciendo variar el ángulo de balanceo del aspersor, cuya

variación se incrementa o disminuye el área asperjada, permaneciendo constante el agua utilizada Esta relac relación ión se ilustra con los datos de la Tabla 4.1.

EI aspersor qu e utili utiliza za este aparat aparato o es del tipo T E E JET 5560, q u e está

biela que imprime el balanceo; este dispositivo es el que comúnmente uti utiliz lizan an los parabrisas de algunos automó-viles; la presión con qu e trabaj trabaja a es de 0.4 bars, (Figura 4.3). montado sobre una pequeña

Figura 4.1. S i m u l a d o r de Lluvia tipo "

30

F infiltr6metro).

^.

Simuladores Tabla 4.1. Relaci6n entre intensidades de precipitaci6nI 6ngulo de balanceo del aspersor y superficie mojada.

Intensidad

Angulo de Balanceo Balanceo

37

150 126 96

mm

-')

45 60

90 120

del Aspersor

Superficie Mojada Mojada mZ) 14.0

11.5 10.0 7.0

64

50

5.0

Est e tipo d e simulad simulador or se usa comúnmente para estudios de infiltración y d e escurrimiento; la parcela sobre la cual se induce la precipitación es de un metro cuadrado.

Simuladores En años recientes se ha venido sustituyendo el aspersor d e 10s 10s simuladores por dispositivos más funcionales y precisos e n cuanto al objetivo de reproducir lo más fielmente posible las intensidades y diámetros d e gota reales; esto,

así, se ha dado paso a las las boquillas qu e sustituyen

los

a los aspersores. Para

simuladores que trabajan con boquillas a presión deben ser lo

suficientemente suficienteme nte capaces d e transformar un patrón de aplicaci6n tipo

a

I

chorro

I

un patrón atomizado , y qu e esto produzca caracteristica caracteristicass de gota compara-

bles a las de la precipitación natural.

Las boquillas que se utilizan comúnmente en la agricultura para la aplicación aplic ación de insecticidas u otros agroquímicos también se utilizan utilizan e n sistemas

de nego, y las más comunes son las 6po A ;después d e que el agua sale por el orificio, choca con una superfície deflectora, la cual hace que cambie la dirección

del

flujo asperjado el agua en forma d e abanico; existe otra boquilla

también comúnmente usada tipo

R ; sta incorpora una cámara vértice y F , (Figura

produce gotas más finas que las que proporciona la boquilla tipo

4. 4 .

I

-Tipo

Figura 4.3. Infiltr6metro tipo aspersor, segiin Asseline.

Figura 4.4. Boquilla tipo F y RI'

32

33

R

Simuladores Otro dpo d e boquilla usada regul regularmen armente te es el tipo FP' (plato liso); cuando el agua sale por el orificio choca con el plato, que puede se r convexo, cóncavo o

imuladores

Tabla 4.2. Di he t r o m ed edii o d e gota (mm) en funci6n de la presi611 el d i h e t r o de boquilla.

resi6111 resi61

liso, depend iend o del tipo de gota des deseada eada,, (Figura 4.5 .

(

PSI). 5 10

~

15 20 25 30 35 40 45 50 55

60

Diámetro Nom inal ( m m 0.8 0.71 0.63 0.57 0.52

1.9 0.94

2.6 2.6

1.11

0 86

1O3 O.

0.48

0.80 0.75 0.70

0.49 0.40 0.37 0.33 0.30 0.27 0.23

0.65 0.61 0.57 0.59 0.50 0.47 0.43

0.91

0.86 0.81 0.77 0.73 0.69

5.3

3.8 1.31 1.22 1.16 1.10 1.09

4.6 1.46 1.37 1-90 1.24 1.19

1.00 0.95 0.91

1.14 1-09 1-05 1.02

0.66

0.88 0.84

0.98

0.62 0.59

0.81 0.78

0.94 0.91

Otro simulador que utiliza boquillas en

su

1.33

6.1 1.75 1.66 1.5 59 9 1.53 1.47

6.5 1.89 1.79 1.71 1.63 1.57

1.27 1.23 1.18 1.14 1.10 1.06 1-02 1-02

1.42 1.37 1.32 1.27 1.23 1.18 1.14

1.52 1.46 1.42 1.37 1.32 1.28 1.24

1.61 1.52 1.45

1.35

sistema de rociado es el

?simulador de disco mfiztorio , l cual puede simular tormentas d e hasta

h-' .

220 mm

Este dispo dispositiv sitivo o consiste d e un disco de 400 mm d e diámetro fabric fabricado ado de alum aluminio inio de 13 mm d e espesor, lamina laminado do d e tal maner manera a que forma un cono truncado con pendientes laterales de 9

por

ciento aproximadamente; en el

disco se cortó una una sección d e forma an anular ular y alrededo alrededorr d e ésta se colocan dos pequeños seguros con los que se selecciona el ángulo deseado. La boquilla

usada opera a 8.8 libras por pulgada cuadrada de presión, y es del tipo 1.5H30 y la descarga choca con el disco (Figura 4.6 ; la precipitación precipitación máxima qu e simula

Figura 45 Boquilla F P

este aparato es d e 220 mm h-I; la altura altura de caída de un área de 30x67 cm.

En Ia siguiente tabla se puede apreciar la variación del tamaño d e gotí en función de la presión y el diámetro de boquilla, además, que una boquill: grande operando a baja presión puede p producir roducir bajas intensidades de Iluvi: formando gotas demasiado grandes; incrementando la presión se reduce e tamaño d e la gota pero se incrementa

la

tasa de aplicación; si se reduce e

tamaño d e la boquilla s e reduce la tasa tasa de aplicación aplicación y, por ende, el tamaño dc la gota.

34

35

las gotas es de

m y cubren