Datos Básicos para poder Diseñar un Sistema de Riego.

Es complicado tener todos los datos en la mayoría de los casos prácticos, pero les comparto un check list general de información deseable o mínima requerida. Siempre se pueden obviar, estimar o evaluar para alguna incógnita. En fin, comparto la lista a continuación:


Ubicación y Generales

• Cliente, Propietario y/o Encargado. 
• Teléfono y Correo de las personas involucradas
• Nombre del Predio
• Ubicación (UTM del polígono, de preferencia)
• Ubicación de la fuente de agua, bomba o tanque (UTM y altitud)
• Altitud (msnm)
• Croquis, Diagrama o Planos
• Curvas de Nivel del Terreno
• Ubicación de árboles (en caso de ser una huerta, a veces hay árboles en medio del terreno), cortinas corta viento, cercas, líneas de transmisión eléctrica y otras estructuras.

Suelo

• Análisis de Suelo de varios puntos del terreno
• Textura General y Color
• Del análisis, se toman los siguientes básicos: Capacidad de Campo, Punto de Marchitez Permanente, Densidad Aparente, Conductividad (mm/h) y Profundidad del suelo.

Campo de Aguacate con Riego en Veracruz.

Fuente de Agua

• Análisis del Agua, Importante revisar que no sea salina, pesada o con Fe.
• Ubicación y tipo de fuente.
• Disponibilidad (Caudal, horarios, etcétera)
• Bomba Existente (marca, modelo, curvas de operación). Este parámetro es importante.

Clima

• Temperatura Media, Máxima, Mínima, mensuales o diarias.
• Humedad Relativa Máxima, Mínima y Media.
• Intensidad, dirección, Velocidad del viento.
• Evaporación, si existe el dato.
• Radiación Solar y Cantidad de días nublados durante el mes / año
• Se toma la ubicación del predio para varios cálculos, nuevamente.
• Estación Climática más cercana, en caso de no contar con los anteriores. ¿El clima de la estación cercana se parece al del lugar a calcular?

Cultivo

• Cultivo o cultivos, con variedad o híbrido de ser posible.
• Fecha de siembra
• Superficie y ubicación de las parcelas para cada cultivo
• Fecha de cosecha
• Forma de cosecha
• Marco de Plantación (ancho de surco, distancia entre plantas sobre el surco, geometría de plantación)
• ¿Existen, o se deben considerar, calles? Ubicaciones, anchos y largos.

Sistema de Riego

• Tipo de Emisor a Usar (cinta, micro aspersión, gotero, etcétera)
• Tipo de Conducción Deseada, si hay una preferida por el cliente.
• Ubicación y características de líneas de conducción existentes
• Bombas y equipos existentes
• Otros datos y comentarios del cliente.

Algunas recomendaciones más, como fuentes de datos adicionales o complementarios:

-En México, hay tablas que emite la Comisión Nacional del Agua, con las Normales Climatológicas para muchas estaciones metereológicas del país. Probablemente hay alguna cercana al punto y brindan información para poder hacer los cálculos de ETo.

-La FAO tiene un libro dónde se incluyen datos sobre cultivos, con Kc, profundidad radicular, tiempos medios de cosecha, etcétera.

-Siempre he sostenido que más vale tener datos e información de más, que no tener, así que no dude en tomar nota de todo lo que oiga, vea y pueda. 

Saludos.

Procedimiento General de Cálculo de un Sistema de Riego.

Cuando capacito a un nuevo miembro del equipo de riego en la empresa, me preguntan por dónde empezar y cuál es el procedimiento de cálculo que seguimos a nivel práctico y comercial para un sistema de riego. La respuesta es siempre, más  o menos, la misma: depende de que información tengamos y qué es lo que busca el cliente. Normalmente no tenemos toda la información deseable para partir al cálculo y cotización. Pero en términos generales, el procedimiento sigue como va:

1. Recolectar toda la información posible y verídica. En esta otra publicación mía puedes encontrar un check list general; pero en resumen: ubicación exacta del lugar, cultivo(s) y superficie(s), época de siembra típica, marco de plantación, análisis de suelo o tipo de suelo (aquí, hay un truco en caso de no existir y del qué hablaré si me lo piden en otra publicación), análisis de agua, caudal disponible, tipo de fuente de agua y ubicación del mismo. Datos de la bomba, como potencia, caudal o curva de operación. Tubería existente, diámetros, ubicaciones y longitudes, calibre o grosor. 

2. Calcular los requerimientos de agua del cultivo, o cultivos. Usando algún método de cálculo, por ejemplo, el descrito en éste post.

3. En el cálculo agronómico, se revisa que se pueda cubrir toda la superficie a regar con el agua disponible y se determina la cantidad a regar, así como su intervalo de riego. 

4. Se selecciona el emisor más adecuado.

5. Se diseña el arreglo de emisores y se diseña la red de distribución. Se calculan las pérdidas y se seleccionan los diámetros - cédulas de la tubería.

6. Se revisan los cálculos hidráulicos para seleccionar la bomba o asegurarse que la bomba existente cubra los requerimientos.

7. Se costea el equipo según la selección y cálculos realizados.

8. Normalmente se itera o repite el cálculo para algún otro emisor o arreglo de distribución, para buscar el sistema más económico y adecuado.

Hoja de Tomate.

Considere que un parámetro va ligado a diferentes cálculos, de diferentes partes y que mover un factor repercute en todo el procedimiento, por lo que mientras menos suponga será mejor. Al mismo tiempo, todo va ligado, por lo que es importante revisar que todo cuadre durante el procedimiento de cálculo pues se suele olvidar algún parámetro y al llevar a la práctica la instalación diseñada no funciona según lo pensado. 

Así, en general se determina, calcula y cotiza. Pero en ocasiones, está sujeto a un emisor que el cliente requiere, o se tiene que ajustar todo pues el agua disponible es mínima, o se tiene una bomba muy ajustada, etcétera.

Si tiene dudas, no tema en contactarme.

Hazzen Williams y Cálculo de Pérdida de Carga en una Tubería.

Un factor muy importante en el diseño de un sistema de riego, sin importar si es aspersión, goteo, u otro, es el cálculo de la perdida de presión. Si recordamos, el caudal es función directa de la presión. Conforme un fluido se desplaza por un ducto, pierde presión por la fricción. Así, la presión de entrada y salida no son iguales; por lo que si ponemos un emisor en la entrada y otro idéntico en la salida del tubo, tendrán caudales diferentes.

Arreglo Válvulas Inyección Química en Controlador de Riego.

En la agricultura, lo que se busca es que toda la cosecha sea uniforme en tamaño, y que sea abundante. Si el agua que llega a cada planta varia en función de su posición del campo, tendremos poca uniformidad en los frutos. Un hecho que potencia aún más la necesidad de regar con uniformidad es la aplicación de fertilizantes o nutrientes vía riego. Por lo que, nuevamente, es importante la uniformidad.

Para tener uniformidad, requerimos que la presión a través del ducto sea lo más cercana posible al punto de entrada de la misma; que la presión al final, en medio y al inicio sean prácticamente iguales. Es muy costoso lograr eso, por lo que se permite un pequeño margen de variación... normalmente, según cada sistema, entre un 5 y 10% global; cada sistema tiene sus propias características y condiciones.

Controlador de Riego Agronic de Progress.

Ahora, el reto es estimar la perdida de presión en el sistema. Y es que hay muchas fórmulas, la mayoría empíricas,  para hacer estimaciones de la pérdida de presión. Las hay teóricas puramente, y creo que lo que mejor funciona son las teóricas con ajustes empíricos. Pero no es igual para todos los fluidos, ni para todos los materiales, ni para la mayoría de circunstancias. En algunos casos, es más recomendable usar una, que otra. En el caso de sistemas de riego, lo que he visto que se usa más es la ecuación de Hazzen Williams y la de Darcy. Me inclino más por la primera.

Comprende los factores de Diámetro, Caudal, Distancia o Longitud, Número de emisores o salientes de la tubería, así como el material del conductor.  A continuación la imagen de la ecuación.

Dónde:
Hz es la Pérdida de Presión por Fricción, en mCA o Metros de Columna de Agua.
Q es el Caudal en Litros Por Segundo, o LPS
C es el Coeficiente y se selecciona en función del material del conducto, adimensional. Revisar más adelante los valores para varios materiales.
D es el Diámetro del tubo, en Pulgadas. Considere el diámetro real, no el nominal.
L es la longitud de la tubería, en Metros. Puede usar longitud equivalente para los accesorios y sumar al valor de la longitud real.
n es el número de salidas múltiples y es adimensional.


El valor de C:
100 para Hierro Fundido, FoFo
120 para Aluminio
130 para Cobre
140 para Polietileno
150 para PVC

Yo suelo usar 145 para tener un margen de seguridad, cuando uso PVC.

Y ya que no estamos en esos tiempos de hacer todo a lápiz, les dejo la hoja de cálculo (Excel) que yo uso para este fin. Nótese que es importante habilitar las macros en Excel, desde su computadora para poder usar mi platilla. Tiene la ventaja de poder cambiar de unidad para las diferentes variables, y el resultado se despliega en varias unidades, con gráficos que me permiten gráficamente ver que variable puedo ajustar para obtener un resultado y otro poco más de información como número de Reynolds, y régimen de flujo.

Considere que las limitantes son: está hecha para agua, en temperatura ambiental (5-30ºC)¨, en tuberías tradicionales para riego, y funciona mejor (más cercana a la realidad) cuanto más emisores tiene y dentro del régimen laminar. Para un mejor resultado, use el diámetro interno real de la tubería, no el diámetro nominal.

Controlador de Riego Sencillo con Temporizador.

Descargue mi Hoja de Cálculo para evaluar Hazzen Williams, en éste link.

Sin más, nos vemos pronto...

R2 D2?

¿Acaso andaba R2 D2 o algún robot por el campo de Tlaxcala?
No... es una antigua (aproximadamente de los 70's) bomba para pozo. Quería compartir con ustedes la imagen, recordando a Star Wars en su día.

Perdón por el off topic, pero no pude evitarlo...

Saludos y feliz 4 de Mayo, ¡que la fuerza te acompañe!

Bomba de Pozo Profundo en Cuapiaxtla, Tlax. México

Otras fotos de Bombas que parecieran drones de Star Wars...

Bomba de Pozo en Puente Nacional, Ver. México.

Bomba en Veracruz, Ver. México

Federico.

Cintas Autocompensadas.

Me ha gustado el desempeño de la cinta Aquatraxx FC que ya comentaba aquí anteriormente. Pero quizá me ha faltado aclarar que no es la primera ni la única. He visto trabajando en campo, y con excelentes resultados la D5000 de Rivulis (anteriormente John Deere Water), así como también la Dripnet de  Netafim.

Siembra de Papaya en un loamerio. 

Para mi gusto, ambas son muy buenas y prácticas. Con las prestaciones de goteros amplios para reducir taponamiento, diversos caudales y la garantía de sus fabricantes. La diferencia que me llama la atención, es que en México Toro Ag tiene una diferencia insignificante en el precio entre su cinta estándar y la versión FC; cosa que no sucede en los otros dos casos, dónde la cinta autocompensada suele costar un 50%  más que la cinta estándar.

Pero, en el mercado las cosas se van dando así. No descarto que pronto veamos un ajuste de precios de los otros fabricantes sobre su cinta compensada.

Si alguien desea entender mejor el funcionamiento de una cinta compensada, les dejo un enlace a un bello vídeo que lo explica... Básicamente la magia radica en la membrana plástica, flexible que está entre el filtro de entrada y el la placa del laberinto (cubierta). Al haber más presión en la cinta, la membrana es presionada sobre el laberinto, reduciendo el paso; en caso contrario, la membrana deja mayor espacio el paso del agua... así funciona el regulamiento de presión y caudal en un gotero compensado.


En fin... gracias por pasar por aquí.

Imagen de los componentes de un gotero compensado. Tomado de un folleto de la D5000 de John Deere Water, del 2014.