diseño de riego aspersion
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diseño de bocatomasTRANSCRIPT
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03/08/2013
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CURSO:
IRRIGACIONESDOCENTE:
ING CARLOS LUNA LOAYZA
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
CURSO: IRRIGACIONES
DISEO DE SISTEMAS RIEGO ASPERSION
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.1 OBJETIVO
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.2 VENTAJAS
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.2 VENTAJAS
Eficiencia de riego
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.2 VENTAJAS
Especialmente til para distintas clases de suelos.
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.3 DESVENTAJAS
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.3 DESVENTAJAS
Daos a las hojas y a las flores.
Las primeras pueden daarse por el impacto del aguasobre las mismas, si son hojas tiernas o especialmentesensibles al depsito de sales sobre las mismas. Encuanto a las flores pueden, y de hecho se daan, por esemismo impacto sobre las corolas.
Daos a las hojas y a las flores.
Las primeras pueden daarse por el impacto del aguasobre las mismas, si son hojas tiernas o especialmentesensibles al depsito de sales sobre las mismas. Encuanto a las flores pueden, y de hecho se daan, por esemismo impacto sobre las corolas.
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.3 DESVENTAJAS
Los vientos alteran la distribucin del agua en el suelo
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.3 DESVENTAJAS
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.4 PARTES DEL SISTEMA DE RIEGO
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.4 PARTES DEL SISTEMA DE RIEGO
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.4 PARTES DEL SISTEMA DE RIEGO
En general la red de tuberas que conducen el agua por la
superficie a regar se compone de ramales de
alimentacin que conducen el agua principal para
suministrar a los ramales secundarios que conectan
directamente con los aspersores.
Red de tuberas
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.4 PARTES DEL SISTEMA DE RIEGO
Aspersores.
Existe una gran variedad de aspersores que varanen la presin que necesitan y la cantidad de aguaque pueden tirar, es decir, el dimetro que puedenregar en una posicin.
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.4 PARTES DEL SISTEMA DE RIEGO
Aspersores de impacto
Son equipos en loscuales el impacto delagua sobre una piezamvil produce undesplazamiento delchorrode agua a lo largo de unrecorridopredeterminado.
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.4 PARTES DEL SISTEMA DE RIEGO
Clasificacin de aspersores1) Velocidad de giro
a) giro rpido: 3 - 6 vueltas. min-1
uso en jardines, viveros, horticultura
b) giro lento : 0.5 -1 vuelta. min-1
mayor radio de mojado
mayor espaciamiento entre aspersores
uso general en agricultura
2) Mecanismo de giro
a) reaccin
b) turbina
c) choque o brazo oscilante
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.4 PARTES DEL SISTEMA DE RIEGO
Clasificacin de aspersores3) Presin de trabajo
a) Baja Presin ( < 2.5 kg.cm-2, o 250 Kpa)Boquillas < 4 mm de dimetroCaudal < 1000 l.h-1
b) Meda Presin (2.5 - 4 kg.cm-2 o 250 - 400 Kpa)1 o 2 boquillas de 4 a 7 mm de dimetro
Caudales 1000 6000 l.h-1
c) Alta Presin ( > 4 kg.cm-2 o 400 Kpa) Aspersores de tamao grande (caones)1,2 o 3 boquillas Caudales 6m3.h-1 a 40m3.h-1, hasta 140 m3.h-1
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.4 PARTES DEL SISTEMA DE RIEGO
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
Requerimientos hdricos del cultivo
Lmina Neta (LN): lmina de agua requerida por el cultivo.
Donde:DPH = Dficit permisible de humedad, puede ser
asumido en 50%.A = rea en Ha
*LN DHP A=
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
Lmina Bruta (LB)
Lmina de agua que se debe aplicar para satisfacer losrequerimientos del cultivo, considerando la eficienciade aplicacin del sistema .
Donde:Ea = Eficiencia de aplicacin, en riego por aspersin
es cercana al 75 %.
LNLBEa
=
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
Tiempo de Riego (TR)
Donde:TR = Tiempo de riego, hTT = Tiempo de traslado, hNP = Nmero de postura
( )TD TTTR
NP
=
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
Evaluacin de equipos de riego por aspersin
En la evaluacin se consideran los siguientes aspectos:
Pruebas de presin
Verificar que la presin de los aspersores est dentro de los lmitesestablecidos. Se debe instalar medidores permanentes de presin enla bomba y a la entrada de las subunidades de riego
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
Prueba de descarga
Se mide usando un recipiente, una manguera y un reloj. Elvolumen de agua dividido por el tiempo dar una medida dela descarga del aspersor.
Pruebas de aplicacin y uniformidad
Colocar 12 a 24 receptculos en el rea regada por cuatroaspersores y medir los volmenes en un lapso definido.
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
Coeficiente de Uniformidad (CU)
100.
1
=
nMd
CU
2
1
+
=
PaPnCU
CUsist
Pn Presin mnima en el cuadro de riegoPa Presin nominal del aspersor
M. valor medio del aguarecogida en los pluvimetrosn. numero de pluvimetros
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICOCaractersticas de funcionamiento de un aspersor
a) Caudal emitido
- tamao de boquilla
- presin en la boquilla
q = K . H x
Donde:
q = Caudal emitido (l/h)
H = Presin en boquilla (m.c.a)
K,x = Constantes del aspersor
x = 0.5
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
Factores que afectan la uniformidad de aplicacin del sistema
1) Modelo de reparto de agua del aspersor
2) Disposicin y espaciamiento de los aspersores
3) Efecto del viento
Otros) Duracin del riego
Vaina prolongadora( > 2 m/s)
Altura del aspersor
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
1.- Modelo de reparto de agua del aspersor
- Diseo del aspersor
- Tipo y nmero de boquillas
- Presin de trabajo
Modelo de reparto de agua aspersor 1 y 2
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
2) Marco o disposicin conjunta de los aspersores
Separacin entre aspersores en el lateral
Separacin entre laterales
Marco: cuadrado, rectangular, triangular
Marcos mas comunes:
12*12,
12*18
18*18 m
Aspersin porttil: mltiplos de 6 m
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
2) Marco o disposicin conjunta de los aspersores
Disposicin de los aspersores
cuadrado rectangular triangular
12 9 6 3 0 3 6 9 12
Patrn de los aspersores individuales
30-
25-
20-
15-
10-
5 -
Patrn de mojado del conjuntoLb (mm)
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
2) Marco o disposicin conjunta de los aspersores
Disposicin de los aspersores
El espaciamiento entre aspersores es uno de los factores
fundamentales en el diseo del sistema
Heerman y Kohl (1980) recomiendan las
siguientes separacin entre aspersores
Marcos cuadrados y triangulares
60% del dimetro efectivo mojado
Marcos rectangulares
40 a 75 % del dimetro efectivo mojado
% de reduccin
Velocidad del viento (m/s)
10-12 4-6
18-20 8-9
25-30 10-11
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
2) Marco o disposicin conjunta de los aspersores
Disposicin de los aspersores
Pluviosidad media del sistema
- Caudal del aspersor (l.h-1)
- rea del marco de riego (m2)
Ipp (mm.h-1) = q / S
S = Easp * E lat
La Pluviosidad media del sistema Ipp < Velocidad de infiltracin del suelo
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
3) Efecto del viento
Disposicin de los aspersores
Principal agente distorsionador de la uniformidad dereparto
Perdidas del agua aplicada: evaporacinarrastre fuera del rea regada
La velocidad del viento se incrementa en funcinlogartmica con la altura
Angulo de descarga: aspersor 25 a 27 emisores (pivot, avance frontal) 7
Menor efecto del viento en riegos nocturnos Mayor efecto en sistemas estacionarios y can
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
3) Efecto del viento
Disposicin de los aspersores
Velocidad del viento
CU
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
Disposicin de los aspersores
Eficiencia de riego
LB = LN / Ea
Ea = EDa * Pe
EDa = LN / Linf
Donde:LB = Lmina Bruta
LN = Lmina neta
Ea = Eficiencia de aplicacin
Eda = Eficiencia de distribucin
Pe = Proporcin de agua que llega al suelo
Linf = Lmina media infiltrada
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
Disposicin de los aspersores
Eficiencia de riego
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
Disposicin de los aspersores
Eficiencia de riego
Keller 1990
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
Coeficiente de Uniformidad (CU)
100.
1
=
nMd
CU
2
1
+
=
PaPnCU
CUsist
Pn Presin mnima en el cuadro de riegoPa Presin nominal del aspersor
M. valor medio del aguarecogida en los pluvimetrosn. numero de pluvimetros
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
Disposicin de los aspersores
Coeficiente de Uniformidad
30
40
50
60
70
80
90
100
12 x 12 18 x 18 18 x 24 24 x 24marco (m)
C.U.
(%)
CU lmina CU suelo
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
Disposicin de los aspersores
Eficiencia de distribucin (Eda)
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
Disposicin de los aspersores
Eficiencia de distribucin (Eda)
EDa = 100 + (606 - 24.9 a + 0.349 a2 0.00186 a3)* (1 CU/100)
(Allen ,1987)
Donde:
a = Fraccin de rea adecuadamente regada
CU = Coeficiente de Uniformidad del sistema
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
Disposicin de los aspersores
Proporcin del agua emitida por los aspersores que llega al
suelo (Pe)
Sistema de riego Pe %Sistemas semifijos, ramales mviles 88 90Sistema fijo, en bloques 90 92Pivot central 93 96
Caones 94 96
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.5 DISEO AGRONOMICO
Disposicin de los aspersores
Coeficiente de uniformidad segn sistema de aspersin
Sistema CU (%)
Laterales mviles 70 a 86 %
Aspersin fija 70 a 88 %
Laterales autodesplazables 75 a 94 %
Caones de riego 60 a 75 %
Keller, 1990
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.6 DISEO HIDRAULICO
Disposicin de los aspersores
Q = K * Hx x 0,5
Criterio Pmx Pmn 0,2 Pa (aspersores de un lateral)
Ipp = Q / S S = Easp * Elat E = n * 6
Criterio E 60% efectivo mojado (vientos < 2 m/s)
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.6 DISEO HIDRAULICO
Disposicin de los aspersores
Prdidas de carga en un lateral
P0 = Pa + hf + Ha Pa1 (*)= P0 Ha (*) hf hasta el 1er asp. no considerada Pn =Pmin= P0 hf Ha = Pa hf
P0 Pa Pn
= Pmin
hf
1/3
Ha
2/3
LATERAL HORIZONTAL
Pa1
1 2 3 n n-1
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.6 DISEO HIDRAULICO
Disposicin de los aspersores
Prdidas de carga en un lateral
P0= Pa + hf + Hg/2 + Ha Pa1(*)= P0 Ha (*) hf hasta el 1er asp. no considerda Pmin = Pn = P0 hf Hg - Ha
P0
Pa Pf = Pmin
hf
LATERAL ASCENDENTE
Hg
Pa1
1 2 3
n-1 n
Pmin= Pn = Pa hf Hg/2
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.6 DISEO HIDRAULICO
Disposicin de los aspersores
Prdidas de carga en un lateral
P0
Pa Pn Pmin
hf
Ha
P0 = Pa + hf - Hg/2 + Ha Pa1(*)= P0 Ha (*) hf hasta el 1er asp. no considerada Pmin = P0 t hf - Ha Pn = P0 hf + Hg - Ha
LATERAL DESCENDENTE Caso 1: hf > Hg (desnivel)
Hg
Pa1
1 2 3 n-1 n
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.6 DISEO HIDRAULICO
Disposicin de los aspersores
Laterales alimentados por un extremo, pendiente a favorPmin = Pi t * hf
Hg/hf 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 t 1 0.91 0.83 0.75 0.68 0.62 0.56 0.5 0.45 0.4 0.36 0.31 0.28 0.24
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.6 DISEO HIDRAULICO
Disposicin de los aspersores
P0 = Pmin
Pn = P mx
hf
Ha P0 = Pa + hf - Hg/2 + Ha Pa1(*)= P0 Ha (*) hf hasta el 1er asp. no considerada Pn =P0 hf + Hg - Ha
LATERAL DESCENDENTE Caso 2: hf < Hg (desnivel)
Hgs
P a1
1 2
3
n-1 n
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.6 DISEO HIDRAULICO
Disposicin de los aspersores
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.6 DISEO HIDRAULICO
Disposicin de los aspersores
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.6 DISEO HIDRAULICO
Disposicin de los aspersores
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.6 DISEO HIDRAULICO
Disposicin de los aspersores
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.7 CONSIDERACIONES PARA EL DISEO AGRONMICO
Disposicin de los aspersores
Las diferentes posiciones deben tener el mismo o similar nmero de aspersores.
Mxima utilizacin del sistema en perodo punta (20 horas por da)
La Ipp no debe superar la Vinf al final de cada riego
Se procurar hacer de 2 a 4 posiciones por da
Riegos nocturnos
Laterales a nivel o descendentes
Presin de trabajo entre 250 y 350 kPa
En sistemas fijos, riego en bloques (>Hf, < evap. y deriva)
En sistemas mviles, el nmero de posiciones mltiplo del nmero de hidrantes
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.8 CRITERIOS DE DISEO DE UN EQUIPO DE RIEGO
POR ASPERSIN
Disposicin de los aspersores
1. Se debe aplicar una cantidad de agua tal que una fraccin a de lasuperficie total reciba por lo menos la Lmina Neta
2. No puede existir escurrimiento, por lo tanto la Intensidad dePrecipitacin no debe superar la Velocidad de Infiltracin.
3. Los caudales erogados por los diferentes aspersores no deben variaren ms de un 10% del caudal nominal. Para ello la diferencia depresin entre los mismos no debe superar el 20% de la presinnominal.
4. La lmina aplicada debe ser uniforme en toda la superficie, por loque la separacin entre emisores no debe superar el 60% deldimetro mojado.
5. Debe tener los menores costos de inversin y operativos, pero quepermita cumplir con los cuatro puntos anteriores.
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.9 EJEMPLO DISEO ASPERSION PORTATIL
Disposicin de los aspersores
1. Datos del predio
Superficie 540 x 360 m (aprox. 19.5 has)
Cultivo Papa (40 cm de profundidad de arraigamiento)
Suelo Franco limoso, V.inf. 8 mm/hora
Agua disponible 50 mm (en los 40 cm)
Umbral de riego 50% (-1 bar) -
L.N. = 25 mm
Jornada de riego 16 horas por da
ETc pico 5.3 mm/da
Profundidad del agua en el pozo 15 m (Nivel dinmico)
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.9 EJEMPLO DISEO ASPERSION PORTATIL
Disposicin de los aspersores
2. Eleccin del aspersor
Marca SIME modelo SILVER
Boquilla 6 mm;
Pa 3 atm.;
Q 2.30 m3/hora;
alcance 15 m.
Ipp(18 x 18 m) = Q/A = 2300l/h / 324m2 =7.1 mm/hora
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.9 EJEMPLO DISEO ASPERSION PORTATIL
Disposicin de los aspersores
3. Estimacin de la Eficiencia (Ea)
CU(Christiansen) 90% (comparando con datos experimentales)
CU sistema = =
CUs. = 88CUs = 88; a = 90 EDa = 0.80
Ea = EDa * Pe = 0.80 * 0.90 = 0.72
2PaPn1*CU +
230271*90 +
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.9 EJEMPLO DISEO ASPERSION PORTATIL
Disposicin de los aspersores
Eficiencia de distribucin (Eda)
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.9 EJEMPLO DISEO ASPERSION PORTATIL
Disposicin de los aspersores
4. Clculo de la operacin del riego
Frecuencia de riegoFr. = LN / ETc = 25 mm / 5.3 mm/da = 4.7 das 5 das
LN ajustada 5.3 mm/da * 5 das = 26.5 mm U.R. ajustado = 26.5 / 50 = 53%
Lmina BrutaL.B. = L.N. / Ef. = 26.5 / 0.72 = 36.8 mm
Tiempo de operacinT riego = L.B. / Ipp = 36.8 mm / 7.1 mm/hora = 5.2 horasT operacin = T riego + T cambios = 5.2 + 0.5 = 5.7 horas
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.9 EJEMPLO DISEO ASPERSION PORTATIL
Disposicin de los aspersores
4. Clculo de la operacin del riego
N de posiciones por daN pos. = Jornada / T operacin = 16 horas/da / 5.7 horas/pos. = 2.8 pos/da
3 posiciones/da
Jornada ajustada = 5.7 horas/pos. * 3 pos./da = 17.1 horas/da
Nmero de aspersoresN mn. = (Superficie) / (N pos.dia-1 *FR * Marco del aspersor)N mn. = (540*360) / (3*5*18*18) = 40 aspersores
TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.9 EJEMPLO DISEO ASPERSION PORTATIL
Disposicin de los aspersores
5. Clculo del N mnimo de aspersores y laterales
Distribucin en el campo180 m/lateral / 18 m/aspersor = 10 aspersores/lateralLong. Lateral = Esp./2 + (Esp. * (n-1)) = 18/2 + (18 * 9) = 171 m
Nmero de laterales40 aspersores totales / 10 asp./lat = 4 laterales
Nmero de posiciones por lateral540 m / 18 m/pos = 30 * 2 = 60 posiciones60 pos. / 4 lat. = 15 pos./lateral (5 das * 3 pos/da)
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TERCERA UNIDAD4.0 SISTEMAS DE RIEGO ASPERSION4.9 EJEMPLO DISEO ASPERSION PORTATIL
Disposicin de los aspersores
6. Diseo del lateral
Caudal = 2.300 l/h/asp * 10 asp./lat = 23.000 l/h/lat = 6,4 l/s
Criterio - Prdidas