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.

Innovación en Cinta Autocompensada, Aqua-Traxx FC

La primera cinta por goteo, auto compensada que salió al mercado (según recuerdo) fue la Aqua-Traxx PC, de Toro Ag. Ahora, ellos mismos han innovado nuevamente haciendo importantes mejoras en el control de flujo, para hacer mejor compensado de la presión.

Este material permite fácilmente diseñar y operar el goteo en superficies con desniveles (lomerios) en el terreno. Así, aunque es más cara relativamente a la cinta no compensada, se reducen costos de conducción y seccionamiento, así como se mejora la uniformidad de distribución a pesar de la altimetría.

Recomiendo ver el enlace anexo para entender mejor el funcionamiento y los beneficios del modelo Aqua-Traxx FC (FC por Flow Control).

Sitio de Aqua-Traxx FC

Antes de irme, dejo un link a otra publicación de su servidor que habla de más cintas compensadas.


Saludos.

Entendiendo la Evapotranspiración.

Es un concepto abstracto, y definitivamente es uno de los más dificiles de calcular en la Irrigación.

Sugiero la lectura del libro (grueso, pero de lectura ligera, además gratuito) de la FAO al respecto. Pero aquí va mi descripción rápida de los principales factores...

La radiación solar, es la energía que llega a la planta, y es función del ángulo con que llega dicha vibración, a su vez depende de la posición del sitio en el mundo (propiamente latitud). Por la misma razón, si el cultivo recubre más el suelo, es decir el porcentaje de cobertura del suelo por sombra del cultivo, hace que se evapore menos agua pues la radiación la recibe el cultivo. A su vez, la planta transpira más agua, pero el suelo pierde menos humedad. 

De la Latitud también depende las horas luz al día que recibe el cultivo. Así la latitud es un factor importante. La posición en el mundo, a través de la altura también influye. El mundo visto como un sistema termodinámico, donde la presión ambiental está dado por la altura sobre el nivel del mar, marca la pauta para la una mayor o menor evaporación. 

La humedad del aire, y su capacidad para tomar agua del suelo y las planta influye directamente. Un aire seco absorverá más agua que un aire húmedo. 

También, hablando del viento o aire, una mayor flujo de aire, o vientos con alta velocidad podrían secar más que cuando la velocidad del aire es baja. El suelo es otro factor importante.

Cañones de riego.

Hay cultivos más adaptados a las condiciones adversas que otros. Cada planta tiene requerimientos diferentes, e incluso cada etapa toma más o menos agua que otras. Así, el cultivo tiene una constante kc, o siendo más cuidadosos, hay una constante para cada etapa. 

Hay varios modelos para calcular la Evaporación y la Evapotranspiración.  En la Ingeniería Civil usan más el Blanney - Criddle, es fácil y simplifica mucho las cosas. Otros prefieren más el modelo de Penman Monteith. La FAO recomienda más éste, pero existen otros modelos más simplistas o más complejos. Imagino como hacían los cálculos sin computadoras o calculadoras... Afortunadamente ahora hay software que  ayuda a tener datos correctos y rápidos. 

En México se usa mucho Raspawin, de la Universidad de Chapingo. En Internet hay módulos VBS para Excell, hay hojas de cálculo y otras soluciones. Hay tablas ya calculadas en algunos libros de los años 70 y 80. 

Yo, como mencionaba en un post reciente, uso el Software CropWat de la FAO para mi labor profesional. 

Sede De Roberts Irrigation Products en San Diego, Ca. Año 2005.

¿Y tú, qué aplicación usas? Por Favor cuéntame.

Saludos.