Cuantificación de pérdidas en riego por goteo
- Miguel Angel Monge
- hace 7 días
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Cualquier elemento físico que ofrezca una resistencia al fluir del agua, producirá unas pérdidas de energía por fricción. Estas pérdidas se pueden calcular y valorar y dependerán fundamentalmente del espacio libre interior del elemento físico, del ángulo que forme en la trayectoria de la corriente de agua y del material con el que esté fabricado ese elemento. Una válvula con una sección interior más estrecha producirá mayor resistencia al paso del agua que una válvula con una sección de paso más ancha. Un codo con un ángulo de 90 grados ofrecerá más resistencia al paso del agua que un codo a 45 grados. Una tubería con un revestimiento interno rugoso producirá mayores pérdidas que otra con un revestimiento liso.
El dimensionado de una instalación de riego por goteo se basa definitivamente en una cuantificación de las pérdidas de presión que se producen a lo largo de todo su recorrido.
Todo cálculo comienza por la presión de trabajo que necesita el gotero para funcionar correctamente a la que se irá añadiendo el resto de pérdidas: lateral, terciaria, válvulas, secundaria, tubería principal finalizando con las pérdidas generadas en el cabezal de riego. Todos estos valores cuantifican la altura manométrica que tiene que vencer la bomba para que el agua fluya a la presión suficiente y llegue por tanto al cultivo. En el caso de terrenos con pendiente, hay que considerar en la ecuación el efecto del desnivel, que sumaría o restaría según fuese ascendente o descendente.
Fijémonos ahora en el siguiente esquema:
En el dibujo anterior se representan las pérdidas medias que suelen producirse en una instalación típica de riego por goteo. Los valores mostrados provienen de estudios realizados sobre sistemas de goteo convencionales. Naturalmente, según la tipología y las condiciones específicas de cada instalación, pueden darse variaciones diferentes a las expuestas; pero, no obstante, las cifras dadas en el esquema resultan suficientemente representativas de este tipo de sistemas.
Analicemos de forma breve qué nos indican estos resultados.
Goteros. La presión de trabajo media se sitúa entre 0,8 y 1,5 bar, dependiendo tanto del modelo de gotero como de la configuración hidráulica de la instalación. Este valor equivale aproximadamente al 25–30% de la presión total necesaria del sistema.
Válvulas. Las válvulas de corte, reguladoras, reductores de presión etc., suponen un 10%-12% de las pérdidas del sistema.
Cabezal. Es el conjunto de dispositivos situado al inicio de la instalación, y tiene el objetivo de controlar todo el sistema de riego, medir el volumen de agua que se aplica, filtrarla, regular la presión, aplicar y dosificar los fertilizantes y llevar a cabo los diferentes programas de riego. Un cabezal no tendrá siempre los mismos componentes, esto dependerá de las necesidades concretas de la instalación y del tipo de sistema de riego utilizado. Las pérdidas de carga producidas en el cabezal de riego por goteo se sitúan habitualmente sobre el 30% del total de pérdidas del sistema.
Tuberías. Las pérdidas en las tuberías de la instalación se sitúan en torno al 30 %-35 %, e incluso superiores. Este es un aspecto clave a considerar, ya que una optimización adecuada en esta parte del sistema puede traducirse en una reducción notable de los costes de bombeo.
Si deseáis profundizar en cómo repercute la rugosidad del interior de las tuberías en los costes de los bombeos, podéis descargaros la herramienta EfiTUB del grupo sectorial de tuberías plásticas de ANAIP (AseTUB).
Conclusiones
1.- Pérdidas de energía por fricción:
En todo sistema hidráulico, los elementos que interfieren en el flujo del agua generan pérdidas de energía por fricción. Estas pérdidas son función del diámetro interior disponible, la geometría del componente y la naturaleza del material de fabricación. En consecuencia, secciones de paso reducidas, ángulos cerrados o superficies internas rugosas incrementan la resistencia hidráulica y, por tanto, las pérdidas de carga.
2.- Relevancia del cálculo hidráulico en riego por goteo:
El dimensionamiento de una instalación de riego por goteo debe basarse en la cuantificación precisa de las pérdidas de presión a lo largo del sistema. Este análisis asegura que el agua alcance los emisores con la presión adecuada para su correcto funcionamiento.
3.- Altura manométrica total:
La presión requerida por la bomba debe contemplar tanto las pérdidas de carga producidas en los distintos tramos (principal, secundaria, terciaria y lateral), como las pérdidas localizadas en válvulas y cabezales, además de los efectos del desnivel del terreno, el cual puede aumentar o reducir la presión total necesaria según la pendiente sea ascendente o descendente.
4.- Distribución porcentual de pérdidas:
Los estudios sobre instalaciones típicas de riego por goteo indican que las pérdidas de presión se distribuyen aproximadamente de la siguiente forma:
Goteros: 25–30 % de la presión total.
Válvulas: 10–12 %.
Cabezal de riego: 30 %.
Tuberías: 30–35 % o superiores.
5.- Importancia de la optimización hidráulica:
La reducción de pérdidas en las tuberías representa un factor clave en la eficiencia global del sistema. Una correcta selección de materiales, diámetros y configuraciones hidráulicas permite minimizar el consumo energético y optimizar el rendimiento de bombeo.
6.- Síntesis general:
El rendimiento de una instalación de riego por goteo depende directamente del equilibrio entre el diseño hidráulico, la calidad de los materiales y la gestión adecuada de las pérdidas de carga. Una evaluación rigurosa de estos parámetros garantiza una distribución uniforme del agua, un funcionamiento eficiente y una significativa reducción de los costes de explotación.
Para concluir, me gustaría mencionar que tenéis a vuestra disposición una herramienta que desarrollé para el dimensionamiento hidráulico de instalaciones de riego por goteo: ESHIR. Esta aplicación permite calcular y dimensionar toda la red de riego, desde el último gotero hasta el cabezal, cuantificando las pérdidas de presión a lo largo del recorrido y determinando así la presión de arranque necesaria en el cabezal de riego.
