En esta entrada continuaré con el post titulado “presiones de diseño en unidades de riego por goteo”
Terminaba la entrada anterior con la frase siguiente: “el caudal depende finalmente de la presión, controlando la presión controlaremos el caudal”
La presión en una instalación de riego se ve siempre afectada por la pérdida de carga que se produce en tuberías y accesorios. Esta pérdida de carga o pérdida de presión podrá ser mayor o menor y dependerá fundamentalmente del diámetro interior de los tubos y de la geometría interna de los accesorios y siempre será un valor que reste, es decir, un valor desfavorable.
La pericia del proyectista determinará finalmente el equilibrio entre las pérdidas de presión y los diámetros de los tubos y de los accesorios para conseguir instalaciones bien dimensionadas a un precio adecuado.
La pérdida de carga es independiente de la topografía del terreno. Esto es algo en lo que no haría falta extenderse mucho, pero lo voy a hacer porque me he encontrado en bastantes ocasiones con errores de concepto. Repito: la pérdida de carga es una cosa y las diferencias de cota son otra bien distinta. Las pérdidas de carga se producen por el rozamiento del agua al circular por el interior de tubos y accesorios y se verán afectadas exclusivamente por el diámetro de las conducciones y por su caudal. A menor diámetro y mayor caudal, más pérdida de carga y viceversa.
Fijaos en los siguientes trazados. Supongamos que los tubos tengan el mismo diámetro interior y circule el mismo caudal por cada uno de ellos. El tramo A tiene pendiente ascendente, el tramo B pendiente nula y el C pendiente descendente. ¿Cuál de esos tramos tendrá más pérdida de carga?
La solución es que TODOS los tramos tienen la misma pérdida de carga (incluso si el tubo A formase un ángulo de 90 grados con el terreno). La pérdida de presión debida al movimiento de un fluido que circula a sección llena por el interior de una conducción es independiente del trazado de la tubería como hemos indicado.
La diferencia de cota lo que sí hará será aportar o detraer energía al movimiento del agua. Cuando el trazado sea ascendente restará energía y cuando el trazado de la tubería sea descendente aportará energía al movimiento del agua.
Cuando en el post anterior hablábamos de presiones de diseño en las unidades de riego decíamos que la pérdida de presión en la unidad de riego ( debía de ser igual o menor que
(0,1/x)·p
Siendo x el exponente de descarga del gotero y p la presión de trabajo.
Esta ecuación se aplica a las unidades en terreno llano, es decir, cuando no están influidas por las diferencias de cota.
Sin embargo la pérdida de presión admisible en la unidad viene determinada, además de por la pérdida de carga, por las diferencias de cotas en los terrenos con pendiente, ya que estas diferencias de cotas equivalen en realidad a alturas de presión. Si llamamos a la pérdida de carga en la unidad debida a la fricción del agua en tuberías y accesorios, Zl al desnivel de la tubería lateral y Zt al desnivel de la tubería terciaria, todo en metros, la tolerancia de presiones en la unidad será:
Z tendrá signo (+) cuando la pendiente sea ascendente y signo (-) cuando sea descendente.
Si en una hipotética unidad de riego ambas pendientes fuesen ascendentes la ecuación la expresaríamos como:
Si ambas pendientes fuesen descendentes la ecuación la expresaríamos como:
Si la tubería lateral tuviese, por ejemplo, pendiente ascendente y la tubería terciaria pendiente descendente entonces la ecuación quedaría así:
El primer miembro de la ecuación contiene las pérdidas de carga de las tuberías (Hu).
Pues bien, si las pendientes fuesen ascendentes sumarían su valor a las pérdidas de carga (situación desfavorable respecto al balance energético) y si las pendientes fuesen descendentes restarían su valor a las pérdidas de carga (situación favorable).
Visualmente lo podríamos representar de esta forma:
En el caso de goteros no compensantes, que son aquellos que no disponen de un mecanismo de compensación de presiones y responden emitiendo más caudal cuando aumenta la presión, la topografía del terreno es determinante en el diseño de las unidades de riego.
Para este tipo de goteros, las parcelas llanas son evidentemente las que menos complicaciones nos van a causar pues la ecuación de diseño se simplifica ya que no intervienen las diferencias de cota en el cálculo. Si por motivos de diseño tenemos que dar una mayor longitud de lateral respecto a la prevista, bastará con aumentar el diámetro del tubo para moderar las pérdidas de carga y comprobar posteriormente que cumpla con la ecuación de diseño.
Cuando en la unidad de riego existan diferencias de cota, tomaremos siempre de referencia la del lateral más desfavorable, que es el que nos va a marcar las presiones de trabajo para el resto de laterales de la unidad de riego. El valor absoluto de la diferencia de cota lo incluiremos en la ecuación [1] con el signo correspondiente y comprobaremos que se cumpla la ecuación de diseño.
El resultado de estas operaciones nos determinará cuándo será conveniente incluir los goteros compensantes en el diseño. Estos goteros disponen de un mecanismo de compensación de presiones de tal forma que para un rango determinado de presiones emiten prácticamente el mismo caudal.
En aquellos terrenos que presenten una pendiente elevada, se aconseja instalar las tuberías laterales siguiendo en lo posible las curvas de nivel y distribuir las tuberías terciarias siguiendo la pendiente.
En caso de que la pendiente sea muy acusada o irregular optaremos por el uso de goteros compensantes al objeto de mantener constante la presión de trabajo del emisor así como el caudal suministrado.
Siempre que sea posible, a la tubería terciaria debe suministrársele el agua en su punto más alto, de forma que las pérdidas de carga se vean compensadas por la pendiente.
Debido a las pérdidas de carga y a la pendiente del terreno, en cada una de las unidades de riego se pueden producir diferencias de presión apreciables entre los distintos emisores de las tuberías laterales. Por lo tanto, la presión de entrada en la unidad de riego debe ser tal que el emisor que se encuentre sometido a menor presión reciba la suficiente para proporcionar el caudal deseado. Para que la presión de entrada en cada unidad sea similar y no varíe durante el riego, será preciso, en los casos que se requiera, instalar un regulador de presión al principio de cada tubería terciaria o en otro punto, de esta forma se garantiza una correcta uniformidad en la distribución del caudal.